xiii KAJIAN BAK PENAMPUNG TANGKAPAN AIR HUJAN (ELEVATED TANK) SEBAGAI UPAYA PENURUNAN RUN OFF DI KAWASAN PERUMAHAN SUKOLILO DIAN REGENCY 2 (TIPE 49, 59, DAN 79)
DWI NUR SAMSI AMALIA NRP. 3309100078
DOSEN PEMBIMBING
IR. MAS AGUS MARDYANTO, ME., PHD DOSEN CO-PEMBIMBING
IR. DIDIK BAMBANG SUPRIYADI, MT
PROGRAM SARJANA
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
STUDY ON RAINWATER HARVESTING TANK (ELEVATED TANK) AS AN EFFORT TO REDUCE RUN-OFF IN SUKOLILO DIAN REGENCY 2 HOUSING COMPLEX (TIPE 49, 59, DAN 79)
DWI NUR SAMSI AMALIA Student ID 3309100078 SUPERVISOR
IR. MAS AGUS MARDYANTO, ME., PHD CO-SUPERVISOR
IR. DIDIK BAMBANG SUPRIYADI, MT
ENVIRONMENTAL ENGINEERING
FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA
xiii Perumahan Sukolilo Dian Regency 2 (Tipe 49, 59, dan 79) Nama Mahasiswa : Dwi Nur Samsi Amalia
NRP : 3309 100 078
Jurusan : Teknik Lingkungan
Dosen Pembimbing : Ir. Mas Agus Mardyanto, ME., Ph.D Dosen Co. Pembimbing : Ir. Didik Bambang S., MT.
ABSTRAK
Pembangunan komplek perumahan baru di Kota Surabaya makin marak dengan berkembangnya kota ini. Pembangunan ini mengakibatkan makin banyaknya daerah terbangun sehingga menyebabkan berkurangnya daerah terbuka hijau. Sebagai dampaknya, aliran permukaan (runoff) meningkat dan potensi terjadinya banjir juga meningkat. Untuk mengurangi runoff tersebut, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan pemanenan air hujan (rain water harvesting) menggunakan bak penangkap air hujan. Kajian pemanenan air hujan untuk mereduksi runoff dilakukan dalan tugas akhir ini.
Studi ini dilakukan di kawasan perumahan Sukolilo Dian Regency 2. Rumah yang dikaji adalah tipe 49, 59, dan 79. Analisis hidrologi dan hidrolika dilakukan untuk mendapatkan kecukupan saluran serta dimensi bak penampung air hujan yang diperlukan. Analisis biaya pembuatan bak penampung dilakukan untuk mengetahui kelayakan pembangunannya.
Hasil kajian merekomendasikan ukuran tangki air bak penampung untuk tipe rumah 49, 59, dan 79 berturut-turut adalah 1050 l, 1200 l, dan 1550 l). Efisiensi penerapan bak penampung air hujan tersebut dalam mengurangi runoff total kawasan adalah 0,17 %. Sementara itu efisiensi pengurangan runoff akibat penggunaan bak penampung air hujan bagi tiap tipe bangunan berturut-turut sebesar 38,2%, 43,2%, dan 40,8%. Biaya pembuatan bak penampung air hujan tersebut untuk tipe rumah 49, 59, dan 79 berturut-turut sebesar Rp.6.635.116,-, Rp. 6.532.479,-, dan Rp.7.756.053,-.
Kata Kunci: air hujan, bak penampung (elevated tank), rainwater
xiii Complex (Tipe 49, 59, dan 79) Surabaya
Name : Dwi Nur Samsi Amalia
Student ID : 3309 100 078
Department : Environmental Engineering
Supervisor : Ir. Mas Agus Mardyanto, ME., Ph.D Co. Supervisor : Ir. Didik Bambang S., MT.
ABSTRACT
The developing of new housing complex in Surabaya City increases as the development of the city increases. This development causes number of development area increases such that reducing green open spaces. The impact is that run-off and potential of flood also arise. To reduce the run-off, there is one of many ways to solve the problem is by using rainwater harvesting. The objective of this study is to reduce run-off in a housing complex.
The location of the study is the Sukolilo Dian Regency 2 Housing Complex. The types of house being studied are type 49, 59, and 79. Hydrology and hydraulics analyses are conducted to know the sufficiency of canals and the volume of rainwater harvesting tank needed. The cost for producing the harvesting tank is done to know the visibility of its production.
This study recommends the capacity of water harvesting tanks for the house type 49, 59, and 79 is 1050 L, 1200 L, and 1550 L, respectively. The efficiency of the application of the rainwater harvesting tank in reducing runoff from total area is 0.17%. Meanwhile, the efficiency of reducing runoff caused by the use of rainwater harvesting tank at each house type are was 38.2%, 43.2%, and 40.8%, respectively. The costs of the tank for house type 49, 59, and 79 are Rp.6,635,116.00, Rp. 6,532,479.00, and Rp.7,756,053.00, respectively.
iii pernah terlalaikan kehadirat Alloh SWT atas kasih dan karunia-Nya yang tak terhingga dan salawat serta salam kepada Nabi Muhammad saw. dalam menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “Kajian Bak Penampung Tangkapan Air Hujan
(Elevated Tank) Sebagai Upaya Penurunan Run Off Di Kawasan Perumahan Sukolilo Dian Regency 2 (Tipe 49, 59, dan 79)”. Penyusun juga menghaturkan terima kasih yang tak terhingga dalam penyelesaian tugas ini kepada:
1. Dosen pembimbing bapak Ir. Mas Agus Mardyanto, ME., Ph.D. dengan sabar telah membimbing dan memberikan pengarahan tugas akhir serta memotivasi penyusun agar menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
2. Dosen co-pembimbing serta dosen wali mahasiswa bapak Ir. Didik Bambang S., MT. yang memberikan masukan membangun dalam pengerjaan laporan tugas akhir ini. 3. Dosen penguji ibu Ir. Atiek Moesriati., Mkes. dan Ibu
Prof. Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, M.Sc. dalam mengoreksi, mengkritik dan memberikan masukan untuk kesempurnaan tugas akhir ini.
4. Koordinator tugas akhir pak Alfan Purnomo, ST., MT. yang bersedia selalu direpotkan dalam proses berjalannya seminar tugas akhir serta nasihat yang diberikan.
5. Orang tua tercinta yang selalu mendukung dalam doa dan materi serta menjadi penyemangat abadi walau jarak memisahkan.
6. Manager Marketing Perumahan Sukolilo Dian Regency 2 yang telah memberikan beberapa data dalam menunjang tugas akhir ini
7. Santya, Ulvi, Triyono, Siti, Yevi, Caca, Rizky, Andrew, Ipung, Abid dan Uli menjadi peramai angkatan 2009 yang lulus di 110.
8. Teman-teman seangkatan 2009 dan angkatan lainnya yang memberikan semangan dan motivasi untuk menyelesaikan tugas ini.
9. Teman, keluarga, dan kerabat lainnya secara langsung maupun tidak langsung memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini.
Akhir kata, penyusun berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Surabaya, 21 Mei 2014 Penyusun
v
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI... v
DAFTAR TABEL... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xv BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masa1ah... 2 1.3 Tujuan... 2 1.4 Manfaat... 3 1.5 Ruang Lingkup ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Tinjauan Umum... 5
2.2 Limpasan Permukaan ... 5
2.3 Aspek Hidrologi ... 6
2.3.1 Tes Konsistensi Data Hujan ... 6
2.3.2 Tes Homogenitas... 7
2.3.3 Perhitungan Curah Hujan Daerah... 9
2.3.4 Perhitungan Curah Hujan Rencana ... 12
2.3.5 Uji Keselarasan... 17
2.3.6 Intensitas Curah Hujan ... 20
2.3.7 Perhitungan Debit Banjir Rencana ... 23
2.4 Rainwater Harvesting ... 26
2.4.1 Prinsip Dasar ... 27
2.4.2 Perancangan Sistem Rainwater Harvesting.... 27
2.4.3 Perencanaan pipa, kemiringan dan perubahan arah ... 30
2.5 Penentuan Kebutuhan Air Bersih ... 32
3.1 Umum... 35
3.2 Administrasi... 35
3.3 Topografi ... 36
3.4 Kondisi Eksisting... 36
BAB 4 METODOLOGI KAJIAN... 43
4.1 Diagram Alir Penelitian... 43
4.2 Tahap-Tahap Kajian ... 45
4.2.1 Ide Studi ... 45
4.2.2 Studi Literatur ... 45
4.2.3 Pengumpulan Data ... 45
4.2.4 Analisis dan Pengolahan Data... 46
4.2.5 Kesimpulan dan Saran... 47
BAB 5 ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 49
5.1 Analisis Hidrologi... 49
5.1.1 Uji Konsistensi... 49
5.1.2 Uji Homogenitas ... 52
5.1.3 Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata.... 55
5.1.3.1 Metode Gumbel ... 55
5.1.3.2 Metode Log Person Type 3... 58
5.1.3.3 Iway Kadoya ... 59
5.1.4 Uji Keselarasan (Goodness of fit) ... 61
5.1.4.1 Uji Chi Square... 62
5.1.4.2 Uji Smirnof-Kolmogorof ... 63
5.1.5 Analisis Intensitas Hujan... 64
5.1.5.1 Metode Van Breen ... 64
5.1.5.2 Metode Hasper Waduwen... 66
5.1.5.3 Metode Bell... 68
5.1.6 Pemilihan Rumus Lengkung Intensitas Hujan... 74
5.2 Perhitungan Run Off Perumahan Dian Regency 2 ... 84
5.3 Perhitungan Jumlah Air Hujan Yang Ditampung... 89
5.4 Perhitungan Kebutuhan Air Yang Dibutuhkan... 92
5.5 Penentuan Kapasitas Tangki Dan Perencanaan Talang, Dan Letak Elevated Tank ... 94
5.5.1 Penentuan Kapasitas Tangki ... 94
5.5.2 Perencanaan Talang dan Letak Elevated Tank ... 97
5.6 Proses Penampungan Air Hujan ... 97
5.7 Perhitungan Efisiensi Bak Penampung Serta BOQ dan RAB ... 109
5.7.1 Perhitngan Efisiensi Bak Penampung dalam mengurangi run off... 109
5.7.2 BOQ dan RAB dalam membangun bak tangkapan air hujan (elevated tank) ... 111
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 119
6.1 KESIMPULAN ... 119
6.2 SARAN... 120
DAFTAR PUSTAKA ... 121
Gambar 2.2 Metode polygon Thiessen ... 11
Gambar 2.3 Metode Isohyet ... 12
Gambar 2.4 Kurva Intensitas Hujan ... 22
Gambar 3.1 Lokasi Perumahan Dian Regency 2 ... 36
Gambar 3.2 Denah rumah dan Atap tipe 49 ... 37
Gambar 3.2 Denah rumah dan atap tipe 59 ... 38
Gambar 3.3 Denah rumah dan Atap tipe 79 ... 39
Gambar 3.5 Sute plan Sukolilo Dian Regency 2 ... 41
Gambar 4.1 Diagram Alir Kajian ... 44
Gambar 5.1 Grafik Uji Konsistensi Stasiun Gubeng ... 50
Gambar 5.2 Grafik Uji Stasiun Larangan ... 51
Gambar 5.3 Grafik Uji Konsistensi Stasiun Keputih ... 52
Gambar 5.4 Grafik rentang intensitas hujan pada PUH 2 ... 73
Gambar 5.5 Grafik rentang intensitas hujan pada PUH 5 ... 73
Gambar 5.6 Grafik rentang intensitas hujan pada PUH 10 ... 74
Gambar 5.7 Grafik lengkung intensitas hujan pada PUH 2 ... 80
Gambar 5.8 Grafik lengkung intensitas hujan pada PUH 5 ... 81
Gambar 5.9 Grafik lengkung intensitas hujan pada PUH 10 .... 82
Gambar 5.10 Gambar pembagian blok ... 84
Tabel 2.1 Reduced Mean (Yn)...15
Tabel 2.2 Reduced Standard Deviation (Sn)...16
Tabel 2.3 Reduced Variate (Yt)...16
Tabel 2.4 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi Square (Uji satu Sisi) 18 Tabel 2.5 Wilayah Luas di bawah Kurva Normal ...19
Tabel 2.6 Nilai Kritis (Do) Smirnov Kolmogorov...20
Tabel 2.7 Harga koefisien runoff (C)...24
Tabel 2.8 Beban maksimum yang diijinkan untuk talang atap...31
Tabel 2.9 Faktor pemakaian (%) dan jumlah alat plambing ...32
Tabel 2.10 Pemakaian air tiap alat plambing , laju aliran airnya, dan ukuran pipa cabang pipa air...33
Tabel 3.1 Luas Tanah dan Bangunan Rumah ...35
Tabel 5.1 Tabel Curah Hujan Hari Maksimum ...49
Tabel 5.2 Perhitungan uji konsistensi Stasiun Gubeng...50
Tabel 5.3 Perhitungan uji konsistensi Stasiun Larangan ...51
Tabel 5.4 Perhitungan uji konsistensi Stasiun Keputih ...52
Tabel 5.5 Perhitungan ranking homogenitas n=10 ...53
Tabel 5.6 Data R Metode Gumbel ...55
Tabel 5.7 Nilai Reduce Variate (Yt) pada PUH t tahun...56
Tabel 5.8 HHM metode Gumbel dan rentang keyakinannya..57
Tabel 5.9 Peringkat Curah Hujan Untuk Metode Log person Type III ...58
Tabel 5.10 HHM Metode Log Person Type III ...59
Tabel 5.11 Peringkat Curah Hujan Metode Iwai Kadoya...59
Tabel 5.12 Penentuan Nilai bi...60
Tabel 5.13 Perbandingan Metode HHM dengan berbagai metode ...61
Tabel 5.14 Nilai Peringkat dan Probability...62
Tabel 5.15 Nilai uji Chi Square ...63
Tabel 5.16 Nilai uji Smirnov-Kolmogorof ...63
Tabel 5.17 Perhitungan Intensitas Hujan Metode Van Breen.65 Tabel 5.18 Intensitas hujan jakarta ...65
Tabel 5.21 Perhitungan Nilai R ...68
Tabel 5.22 Intensitas Hujan Metode Hasper Weduwen...68
Tabel 5.23 Distribusi Hujan Menurut Tanimoto...69
Tabel 5.24 Pola Distribusi HHM per jam Rangking 1-4 ...70
Tabel 5.25 Hasil Perhitungan R Tanimoto ...71
Tabel 5.26 Intenaitas Hujan Metode Bell ...71
Tabel 5.27 Perbandingan rentang intensitas hujan dari ma-sing-masing metode...72
Tabel 5.28 Intensitas Hujan ...74
Tabel 5.29 Perhitungan rumus lengkung intensitas hujan PUH 2...77
Tabel 5.30 Perhitungan rumus lengkung intensitas hujan PUH 5...77
Tabel 5.31 Perhitungan rumus lengkung intensitas hujan PUH 10...78
Tabel 5.32 Perbandingan Kesesuaian Rumus Intensitas Curah Hujan PUH 2...80
Tabel 5.33 Perbandingan Kesesuaian Rumus Intensitas Curah Hujan PUH 5...81
Tabel 5.34 Perbandingan Kesesuaian Rumus Intensitas Curah Hujan PUH 10...82
Tabel 5.35 Nilai C per Blok...85
Tabel 5.36 Nilai C tiap tipe rumah ...87
Tabel 5.37 Menentukan Q limpasan dengan V asumsi...88
Tabel 5.38 Q limpasan per tipe rumah...88
Tabel 5.39 Median hujan di Stasiun Keputih...89
Tabel 5.40 Volume Air hujan yang tertampung pada tipe 49 ...91
Tabel 5.41 Volume Air hujan yang tertampung pada tipe 59 ...91
Tabel 5.42 Volume Air hujan yang tertampung pada tipe 79 ...92
Tabel 5.44 Volume Air hujan yang tertampung ...94
Tabel 5.45 Kapasitas tangki terpakai...95
Tabel 5.46 Spesifikasi Tangki yang digunakan rumah tipe 49...95
Tabel 5.47 Spesifikasi Tangki yang digunakan rumah tipe 59...96
Tabel 5.48 Spesifikasi Tangki yang digunakan rumah tipe 79...96
Tabel 5.49 Total Q limpasan rumah tanpa bak penampung ...109
Tabel 5.50 Total air hujan yang tertampung...110
Tabel 5.51 BOQ Talang dan Pipa...111
Tabel 5.52 BOQ Aksesoris Talang dan Pipa ...112
Tabel 5.53 BOQ Tangki dan Menara Air ...114
Tabel 5.54 RAB Rumah tipe 49...114
Tabel 5.55 RAB Rumah tipe 59...116
Tabel 5.56 Rumah tipe 79...117
ix Data Curah Hujan ……… Lampiran 1 Grafik Gumbels Probability Paper ………. Lampiran 4 Grafik Homogenitas ………. Lampiran 5 Tabel nilai Kx ……….. Lampiran 6 Informasi Harga Talang ………... Lampiran 7 Informasi Harga Talang ……….. Lampiran 10 Informasi Harga Pipa ……….. Lampiran 11 Informasi Harga Valve ……… Lampiran 12 Informasi Harga Menara ………. Lampiran 13 HSPK ………... Lampiran 14
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berkembangnya sebuah kota menyebabkan peningkatan penduduk pada daerah tersebut baik dari peningkatan angka urbanisasi maupun angka kelahiran. Beriringan dengan hal tersebut banyak developer yang memanfaatkan kesempatan untuk mengembangkan pembangunan khususnya pemukiman. Pada kenyataannya, hal tersebut dapat memberikan dampak lingkungan secara fisik yaitu berkurangnya area infiltrasi air hujan. Sebagian air hujan yang turun ke bumi tidak dapat meresap secara langsung ke tanah dan akhirnya menjadi run off. Apabila run off sudah melebihi batas maksimal maka akan timbul masalah bagi masyarakat seperti banjir. Banjir juga memberikan masalah lanjutan seperti genangan air yang mengganggu aktivitas lalu lintas dan timbulnya berbagai penyakit.
Kota Surabaya juga merupakan kota berkembang yang menjadi tujuan para urban dalam memenuhi keperluan hidup. Maka di Kota Surabaya terdapat berbagai macam komplek perumahan dengan kelas masyarakat yang berbeda. Beberapa komplek perumahan tidak luput dari banjir yang kerap sekali terjadi pada setiap tahunnya. Wilayah tersebut antara lain Kecamatan Asemrowo, Tandes, Wiyung, Gayungan, Wonocolo, Sukolilo, Gubeng, dan beberapa kecamatan lainnya (Dinas Bina
Marga dan Pematusan Kota Surabaya,2007). Hal ini
menunjukkan bahwa sistem drainase yang sudah ada belum mampu menanggulangi limpasan air hujan yang terjadi. Oleh karena itu diperlukan suatu upaya penurunan debit limpasan air hujan tersebut.
Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam mengurangi limpasan air hujan dengan membuat bak penangkap air hujan
(rain water harvesting). Bak tersebut direncanakan pada rumah di
kawasan komplek perumahan Sukolilo Dian Regency 2 tipe (49,59 dan 79) agar mendapatkan hasil maksimal dalam pengurangan run off. Perencanaan pembuatan bak penangkap air
hujan juga dapat memberikan manfaat kepada masyarakat dalam penghematan air PAM. Oleh karena itu, kajian mendalam berkaitan dengan efektifitas pembuatan bak penangkap air hujan perlu dilakukan. Hasil penelitian ini dapat menjadi rekomendasi pemerintah kota Surabaya dalam membuat kebijakan lingkungan berkenan dengan penerapan bak penangkap air hujan di setiap rumah khususnya pada kawasan perumahan Sukolilo Dian Regency 2.
1.2 Rumusan Masa1ah
Kota Surabaya terdapat berbagai macam komplek perumahan dengan kelas masyarakat yang berbeda akibat dari pembangunan yang berkelanjutan. Hal tersebut mampu mengakibatkan banjir pada daerah sekitar kawasan perumahan karena berkurangnya daerah infiltrasi. Sistem drainase yang sudah ada belum mampu menanggulangi limpasan air hujan yang terjadi. Oleh karena itu diperlukan suatu upaya penurunan debit limpasan air hujan tersebut. Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam mengurangi limpasan air hujan dengan membuat bak penangkap air hujan (rain water harvesting).
Rumusan masalah dari latar belakang berikut adalah menghitung run off kondisi eksisting awal dari lingkungan perumahan Sukolilo Dian Regency 2, mengetahui debit tangkapan air hujan dari luasan atap dengan tipe 49,59, dan 79 selanjutnya menentukan kapasitas bak penampung dari debit yang tercapai dengan jenis elevated tank, efektifitas dari bak dalam menurunkan
run off pada kawasan perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dan
BOQ dan RAB yang dibutuhkan dalam pembuatan elevated tank. 1.3 Tujuan
Tujuan dari makalah tugas akhir ini antara lain:
1. Mengetahui debit tangkapan air hujan dari luasan atap dengan tipe 49,59, dan 79
2. Menentukan kapasitas bak penampung tangkapan air hujan elevated tank pada perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dengan tipe 49,59, dan 79
3. Mengetahui efektifitas yang tercapai dari bak penampung
elevated tank dalam menurunkan angka runoff pada
kawasan perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dengan Tipe rumah 49,59,dan 79
4. Mengetahui anggaran biaya BOQ dan RAB dalam pembuatan elevated tank
1.4 Manfaat
Manfaat yang dapat diambil dari tugas akhir ini antara lain: 1. Memberikan informasi kepada masyarakat serta saran
kebijakan bagi pemerintah kota Surabaya mengenai teknologi penampungan air hujan sebagai teknologi tepat guna. Khusunya dalam penanganan banjr kota Surabaya 2. Mengurangi limpasan air hujan pada saat tidak hujan. 3. Dengan penerapan teknologi bak penampung air hujan
masyarakat dapat menghemat penggunaan air bersih melalui tangkapan air hujan.
1.5 Ruang Lingkup
Ruang lingkup tugas akhir ini meliputi:
1. Analisis Hidrologi sebagai perhitungan debit limpasan kawasan
2. Pengurangan run off dengan penampungan air
hujan-elevated tank dari tangkapan luasan atap masing-masing
tipe (49,59 dan 79) hujan setiap hari yang kemudian digunakan sebagai kebutuhan air bersih toilet dan wastafel
3. Perencanaan sistem penampungan air hujan jenis elevated
tank pada rumah tipe 49, 59 dan 79 di Perumahan
Sukolilo Dian Regency 2
4. Efisiensi bak penampung air hujan dalam mengurangi run
5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
Sebuah studi perencanaan pekerjaan diperlukan suatu tinjauan pustaka. Dengan tinjauan pustaka diharapkan mampu memberikan kontribusi yang besar terhadap sebuah studi. Semakin banyak tinjauan pustaka yang dibutuhkan semakin mendekati sempurna pula sebuah studi perencanaan pekerjaan. Isi dari tinjauan pustaka dapat berupa dasar-dasar teori yang berhubungan dengan studi yang direncanakan, dimana dasar teori ini digunakan sebagai acuan awal. Berikut adalah beberapa teori ilmu pengetahuan yang saling mendukung: aspek hidrologi, rain
water harvesting, dan ilmu lainnya yang mendukung. 2.2 Limpasan Permukaan
Apabila terjadi curah hujan yang cukup tinggi sebagian air hujan tersebut akan tertahan oleh butiran-butiran tanah, sebagian akan bergerak dengan arah horisontal sebagai limpasan (run off), sebagian akan bergerak vertikal ke bawah sebagai infiltrasi, sebagian kecil akan kembali ke atmosfer melalui penguapan. Air yang terinfiltrasi ke tanah mula-mula akan mengisi pori-pori tanah sampai mencapai kadar air jenuh. Apabila kondisi tersebut telah tercapai, maka air tersebut akan bergerak dalam dua arah, arah horisontal sebagai interflow dan arah vertikal sebagai perkolasi.Jika hujan
Limpasan permukaan adalah bagian dari hujan yang tidak diabsorbsi oleh tanah dan tidak mengumpul di permukaan, tetapi melimpas kebawah melalui permukaan dan akhirnya mengumpul di sungai atau saluran. Limpasan ini baru terjadi bila kelebatan hujan melampaui batas presapan (infiltrasi), namun tidak terjadi dengan segera mungkin (Sugiyanto, 2001).
Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan permukaan adalah :
2. Tanah.
3. Luas daerah aliran.
4. Teknis tanaman dan jenis pengolah tanah.
2.3 Aspek Hidrologi
Hidrologi merupakan salah satu dari ilmu pengetahuan bumi yang mempelajari secara mendalam tentang air di bumi. Pembahasan itu meliputi terjadinya, peredaran dan penyebarannya air di bumi. Salah satu faktor yang berpengaruh adalah curah hujan (presipitasi). Curah hujan suatu daerah menentukan besarnya debit yang mungkin terjadi pada daerah tersebut. Dalam analisis hidrologi dilakukan perhitungan debit rencana dengan periode ulang tertentu berdasarkan data curah hujan yang telah diperoleh.
2.3.1 Tes Konsistensi Data Hujan
Konsistensi data hujan diuji dengan cara garis massa ganda (double mass curve technique). Dengan metode ini dapat juga dilakukan koreksi terhadap data–datanya. Dasarnya adalah membandingkan curah hujan tahunan akumulatif dari jaringan stasiun dasar.
Stasiun–stasiun dasar dipilih dari tempat–tempat yang berdekatan dengan stasiun pengamat. Data–data stasiun dasar harus diuji konsistensinya dan kondisi meteorologis yang sama dengan stasiun pengamatan. Data–data hujan disusun menurut urutan kronologis mundur, dimulai dengan tahun terakhir. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:
TL TB tg tg Fk
Rk = Fk x RDimana: Rk = curah hujan koreksi di stasiun x R = curah hujan asli
2.3.2 Tes Homogenitas
Bila dalam suatu pengamatan data hujan terdapat non homogenitas dan ketidaksesuaian (inconsistency), maka dapat mengakibatkan penyimpangan pada hasil perhitungan. Non homogenitas dapat disebabkan oleh:
1. Pemindahan stasiun pengamat ke tempat baru 2. Pengubahan jenis alat ukur
3. Pengubahan cara pengukuran
4. Kesalahan observasi sejak tanggal tertentu
5. Perubahan ekosistem akibat bencana kebakaran, hujan, tanah longsor dan sebagainya.
Data hujan yang dianalisis harus homogen. Ketidakhomogenan data hujan mungkin disebabkan adanya gangguan–gangguan atmosfer oleh pencemaran udara atau adanya hujan buatan yang sifatnya insidentil. Langkah-langkah perhitungan homogenitas adalah sebagai berikut:
1. Menghitung
R
, dengan rumus: n R R i2. Menghitung standar deviasi (
d), dengan rumus:
2 12 1 n R Ri d
Dimana:
R
= curah hujan rata-rataRi= data curah hujan tiap tahun pengamatan n = jumlah data curah hujan yang diamati 3. Menghitung nilai
1
, dengan rumus: n R
14. Menghitung , dengan rumus: n
Y
R
1
Dimana: Yn= Reduced Mean
5. Diperoleh persamaan regresi dengan rumus: R = +
1
Y 6. Diperoleh nilai R1 dan R2, dari subtitusi Y, kemudian diplotpada “Gumbel’s Probability Paper”, dan ditarik garis penghubung kedua titik tersebut.
7. Dari garis tersebut didapatkan nilai R10dan Tr 8. Menghitung titik homogenitas, dengan rumus:
Ordinat → TR= xTr R R10 Absis → n
Dimana:
R
10 = Presipitasi tahunan dengan PUH 10 tahun rencanaTr= PUH dari
R
9. Mengeplotkan pada grafik homogenitas, jika plotting (n, TR) ternyata berada di dalam grafik, maka data tersebut homogen. Jika tidak homogen, maka pamilihan data diubah dengan memilih awal dan akhir pendataan lain sedemikian sehingga titik tersebut berada dalam grafik homogenitas
Untuk mencari R10 dan Tr perlu memakai regresi. Jika plotting H (n, Tr) pada kertas grafik homogenitas ternyata berada
di luar, maka pemilihan array data diubah dengan memilih awal dan akhir pendataan lain sehingga titik H (n, Tr) berada pada bagian dalam grafik. Cara mengubah 1 array data adalah:
1. Ditambah jumlah datanya. Misalnya: data dari 1968 s/d 1998 menjadi dari tahun 1960 s/d 1998.
2. Digeser mundur dengan jumlah data yang sama. Misalnya: data dari tahun 1968 s/d 1998 menjadi dari tahun 1967 s/d 1997.
3. Dikurangi jumlah datanya, tetapi tidak dianjurkan (hanya jika kedua cara diatas tidak dapat dilakukan).
2.3.3 Perhitungan Curah Hujan Daerah
Data hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan merupakan hujan yang terjadi hanya pada satu tempat atau titik saja (point
rainfall). Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat
(space), maka untuk kawasan yang luas, satu alat penakar hujan belum dapat menggambarkan hujan wilayah tersebut. Dalam hal ini diperlukan analisis data curah hujan dimaksudkan untuk memperoleh besar curah hujan daerah yang diperlukan untuk perhitungan curah rencana diperoleh dari harga rata-rata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada di dalam dan/atau di sekitar kawasan tersebut. Beberapa metode yang dapat digunakan dalam perhitungan curah hujan daerah adalah metode rata-rata aljabar,metode poligon Thiessen, dan metode Isohyet.
1. Metode Rata-Rata Aljabar
Metode perhitungan rata-rata aljabar adalah cara yang paling sederhana. Metode ini bisanya digunakan untuk daerah yang datar, dengan jumlah pos curah hujan yang cukup banyak dan dengan anggapan bahwa curah hujan di daerah tersebut cenderung bersifat seragam (uniform
distribution). Curah hujan daerah metode rata-rata aljabar
dihitung dengan persamaan:
R = 1/n (R1+ R2+ ...Rn) Atau
n i Ri n R 1 1Dimana: R1, R2, ... Rn = tinggi hujan masing – masing stasiun (mm)
Gambar 2.1 Metode rata-rata aljabar 2. Metode Poligon Thiessen
Metode ini dilakukan dengan menganggap bahwa setiap stasiun hujan dalam suatu daerah mempunyai luas pengaruh tertentu dan luas tersebut merupakan faktor koreksi bagi hujan stasiun menjadi hujan daerah yang bersangkutan. Caranya adalah dengan memplot letak stasiun-stasiun curah hujan ke dalam gambar DAS yang bersangkutan. Kemudian dibuat garis penghubung di antara masing-masing stasiun dan ditarik garis sumbu tegak lurus.
Cara ini merupakan cara terbaik dan paling banyak digunakan walau masih memiliki kekurangan karena tidak memasukkan pengaruh topografi. Metode ini dapat digunakan apabila stasiun hujan tidak banyak. Curah hujan daerah metode poligon Thiessen dihitung dengan persamaan: n n
R
A
A
R
A
A
R
A
A
R
A
A
R
2 2
3 3
1 1 1 1 1 1 1 A R A R
n Dimana: A1, A2, A3, ... An = luas daerah yang mewakili stasiun pengamat (km2)
R1, R2, R3, ... Rn = curah hujan di tiap titik pengamatan (mm)
Gambar 2.2 Metode poligon Thiessen 3. Metode Isohyet
Metode ini merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan hujan rata-rata, namun diperlukan keahlian dan pengalaman.Isohyet adalah garis lengkung yang menghubungkan tempat-tempat kedudukan yang mempunyai curah hujan yang sama. Isohyet diperoleh dengan cara menggambar kontur tinggi hujan yang sama, lalu luas area antara garis ishoyet yang berdekatan diukur dan dihitung nilai rata-ratanya. Curah hujan daerah metode Isohyet dihitung dengan persamaan:
A R A A R A A R A A R A R 12 12 23 23 34 34 n,n1 n,n1 Dimana: Ai,i+1= luas daerah antara isohyet I1dan Ii+1
Ri,i+1= tinggi hujan rata – rata antara isohyet I1dan Ii+1
Misalnya besarnya isohyet sudah diperkirakan, maka besarnya hujan antara dua isohyet adalah:
1 2
2 ,
1
1
2
I
I
Gambar 2.3 Metode Isohyet 2.3.4 Perhitungan Curah Hujan Rencana
Analisis curah hujan rencana digunakan untuk mengetahui besarnya curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu yang akan digunakan dalam perhitungan debit rencana.
Metode yang digunakan untuk perhitungan curah hujan, yaitu cara statistik atau metode distribusi pada curah hujan harian maksimum rata-rata DAS. Analisis curah hujan rencana dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis metode diantaranya metode normal, metode log pearson tipe III, dan
metode gumbel.
1. Metode Iwai Kadoya
- Disebut juga cara distribusi terbatas sepihak (one site
finite distribtion)
- Prinsipnya mengubah variabel (x) dari kurva kemungkinan kerapatan dari curah hujan harian maksimum ke log X atau mengubah kurva distribusi asimetris menjadi kurva distribusi normal
- Kemungkinan terlampauinya W (x) dengan asumsi data hidrologi distribusi log normal
- Harga konstanta b > 0, sebagai harga minimum variabel kemungkian (x)
- Agar kurva kerapatan tidak < harga minimum (-b), maka setiap sukunya diambil x + b, dimana harga log (a + b) diperkirakan mempunyai distribusi normal - Perhitungan cara Iwai Kadoya adalah variabel normal,
dihitung dengan persamaan : b x b x c 0 log
Dimana :
log
x
o
b
x
o adalah rata – rata darilog
x
i
b
Langkah–langkah perhitungannya : a. Memperkirakan harga Xo :
n i i o n x x 1log 1 log b. Memperkirakan harga b :
n i bi m b 1 1 ; mn / 10
t s T
sX
X
X
X
X
X
b
0 2 02
Dimana : Xs = harga pengamatan dengan nomor urutan m dari yang terbesar
Xt = harga pengamatan dengan nomor urutan m dari yang terkecil n = banyaknya data
10
n
m
= angka bulatW (x) = kemungkinan terlampaui
= harga kemungkinan lebih sembarang
n i i o ox
b
n
x
b
x
1log
1
log
2. Metode Log Pearson Tipe III
Metode Log Person didasarkan pada perubahan data yang ada dalam bentuk logaritmik. Langkah–langkah perhitungannya:
a. Menyusun data–data curah hujan (R) mulai dari harga yang terbesar sampai dengan harga terkecil b. Mengubah sejumlah N data curah hujan ke dalam
bentuk logaritma
Xi = log Ri
c. Menghitung besarnya harga rata–rata besaran tersebut, dengan persamaan:
n
x
x
id. Menghitung besarnya harga deviasi rata – rata dari besaran logaritma tersebut, dengan persamaan sebagai berikut:
1
2
N
x
x
i d
e. Menghitung harga skew coefficient (koefisien asimetri) dari besaran logaritma di atas:
3 32
1
N
N
x
x
N
C
i sKadang – kadang harga Cs disesuaikan dengan besarnya N, sehingga persamaannya menjadi:
CSH = Cs . (1 + 8,5 / N)
f. Berdasarkan harga skew cofficient (Cs) yang diperoleh dan harga periode ulang (T) yang
ditentukan, dapat diketahui nilai Kx dengan menggunakan Tabel.
g. Menghitung besarnya harga logaritma dari masing–masing data curah hujan untuk suatu periode ulang T tertentu.
d
t X Kx
X
h. Jadi perkiraan harga HHM untuk periode ulang T (tahun) adalah: T T
anti
X
R
log
atau XT TR
10
3. Metode GumbelAdapun rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel adalah sebagai berikut:
t n
n R T R Y Y R
Dimana: R = tinggi hujan rata–rataRT= standar deviasi
n & Yn = didapat dari Tabel n & Yn
Yt = didapat dari Tabel reduced variate pada PUH t tahun
Rentang keyakinan (Convidence Interval) untuk harga– harga RT. Rumus:
ek
t
a
S
R
Dimana: Rk = rentang keyakinan (convidence interval, mm/jam)
t(a) = fungsi
Se= probability error (deviasi) Tabel 2.1 Reduced Mean (Yn)
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5220 20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5300 0,5820 0,5882 0,5343 0,5353 30 0,5363 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5400 0,5410 0,5418 0,5424 0,5430 40 0,5463 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5468 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481 50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518 60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545 70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567
80 0.5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585
90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599 100 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611 Sumber: Suripin, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan 2004
Tabel 2.2 Reduced Standard Deviation (Sn)
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565 20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0315 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080 30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388 40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590 50 1,1607 1,1923 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734 60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930 80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001 90 1,2007 1,2013 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2046 1,2049 1,2055 1,2060 100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096 Sumber: Suripin, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan 2004
Tabel 2.3 Reduced Variate (Yt) Periode Ulang Reduced Variate
2 0,3668 5 1,5004 10 2,2510 20 2,9709 25 3,1993 50 3,9028 100 4,6012 200 5,2969 500 6,2149 1000 6,9087 5000 8,5188 10000 9,2121
Sumber: Suripin, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan 2004
Untuk menentukan distribusi yang tepat dalam menghitung curah hujan rencana dengan periode ulang t tahun, maka perlu diperhatikan syarat-syarat dalam Tabel
2.3.5 Uji Keselarasan
Untuk menentukan pola distribusi data curah hujan rata-rata yang paling sesuai dari beberapa metode distribusi statistik yang telah dilakukan maka dilakukan uji keselarasan.
Ada dua jenis uji keselarasan (The Goodness of fittest test), yaitu uji keselarasan Chi Square dan Smirnov-Kolmogorof. Pada tes ini biasanya yang diamati adalah hasil perhitungan yang diharapkan.
1. Uji Keselarasan Chi Square
Uji sebaran ini dimaksudkan untuk mengetahui distribusi-distribusi yang memenuhi syarat untuk dijadikan dasar dalam menentukan debit air rencana dengan periode ulang tertentu.Metode Chi Square ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
- Penggambaran distribusi curah hujan dilakukan untuk setiap metode distribusi.
- Penggambaran distribusi ini dilakukan untuk mengetahui beda antara frekuensi yang diharapkan (Ef) dengan frekuensi terbaca. Sebelum penggambaran, dihitung peluang (P) masing-masing curah hujan rata-rata dengan rumus :
P = dimana :
P : Peluang terjadinya curah hujan tertentu m : Nomor ranking curah hujan
n : Jumlah data
- Setelah plotting data selesai maka dibuat garis yang memotong daerah rata-rata titik tersebut, nilai titik-titik merupakan nilai frekuensi yang terbaca (Of), dan nilai pada garis adalah frekuensi yang diharapkan (Ef) - Menentukan parameter uji Chi Square hasil plotting
data dengan rumus :
X2= Ʃ∑ ( – ) dimana :
X2 : Harga Chi Square k : Jumlah data
Of : Frekuensi yang dibaca pada kelas yang sama Ef : Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya
- Menentukan parameter Uji Chi Square berdasarkan nilai derajat kepercayaan sebesar 0,95% atau 95% ( % 5 05 , 0 atau = α ) dan derajat kebebasan (dk) di mana :
dk = K – (p+1) dimana :
K : Jumlah data P : Probabilitas
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 2.6
Tabel 2.4 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi Square (Uji satu Sisi)
dk 0,995 0,99 0,975derajat kepercayaan0,95 0,05 0,025 0,01 0,005 1 0,0000393 0,000157 0,000982 0,00393 3,841 5,024 6,635 7,879 2 0,0100 0,0201 0,0506 0,103 5,991 7,378 9,210 10,597 3 0,0717 0,115 0,216 0,352 7,815 9,348 11,345 12,838 4 0,207 0,297 0,484 0,711 9,488 11,143 13,277 14,860 5 0,412 0,554 0,831 1,145 11,070 12,832 15,086 16,750 6 0,676 0,872 1,237 1,635 12,592 14,449 16,812 18,548 7 0,989 1,239 1,690 2,167 14,067 16,013 18,475 20,278 8 1,344 1,646 2,180 2,733 15,507 17,535 20,090 21,955 9 1,735 2,088 2,700 3,325 16,919 19,023 21,666 23,589 10 2,156 2,558 3,247 3,940 18,307 20,483 23,209 25,188 11 2,603 3,053 3,816 4,575 19,675 21,920 24,725 26,757 12 3,074 3,571 4,404 5,226 21,026 23,337 26,217 28,300 13 3,565 4,107 5,009 5,892 22,362 24,736 27,688 29,819 14 4,075 4,660 5,629 6,571 23,685 26,119 29,141 31,319 15 4,601 5,229 6,262 7,261 24,996 27,488 30,578 32,801 16 5,142 2,812 6,908 7,962 26,296 28,845 32,000 34,267 17 5,697 6,408 7,564 8,672 27,587 30,191 33,409 35,718 18 6,265 7,015 8,231 9,390 28,869 31,526 34,805 37,156 19 6,844 7,633 8,907 10,117 30,144 32,852 36,191 38,582 20 7,434 8,260 9,591 10,851 31,410 34,170 37,566 39,997 21 8,034 8,897 10,283 11,591 32,671 35,479 38,932 41,401 22 8,643 9,542 10,982 12,338 33,924 36,781 40,289 42,796 23 9,260 10,196 11,689 13,091 36,172 38,076 41,638 44,181 24 9,886 10,856 12,401 13,848 36,415 39,364 41,980 45,558 25 10,520 11,524 13,120 14,611 37,652 40,646 44,134 46,928
dk 0,995 0,99 0,975derajat kepercayaan0,95 0,05 0,025 0,01 0,005 26 11,160 12,198 13,844 15,379 38,885 41,923 45,642 48,290 27 11,808 12,879 14,573 16,151 40,113 43,194 46,963 49,645 28 12,461 13,565 15,308 16,928 41,337 44,461 48,278 50,993 29 13,121 14,256 16,047 17,708 42,557 45,722 49,588 52,336 30 13,787 14,953 16,791 18,493 43,773 46,979 50,892 53,672
Sumber: Soewarno, Jilid I,1995 2. Metode Smirnov Kolmogorof
Dikenal dengan uji kecocokan non parametric karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu.
Prosedurnya sebagai berikut :
- Urutkan data dari besar ke kecil atau sebaliknya dan tentukan peluangnya dari masing-masing data tersebut.
- Tentukan nilai variabel reduksi {f(t)}.
F (t)= (X-X)/S
- Tentukan peluang teoritis {P’(Xi)} dari nilai f(t) dengan tabel.
- Dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih antara pengamatan dan peluang teoritis.
D maks = Maks {P(Xi) – P’(Xi)}
- Berdasarkan tabel nilai kritis Smirnov Kolmogorof tentukan harga Do. Lihat tabel 2.7 dan 2.8.
Tabel 2.5 Wilayah Luas di bawah Kurva Normal Uji Smirnov Kolmogorov untuk α=0,05
α=0,05 t α=0,05 t α=0,05 t α=0,05 -3,4 0,0003 -1,4 0,0735 0,5 0,7088 2,5 0,9946 -3,3 0,0004 -1,3 0,0885 0,6 0,7422 2,6 0,9960 -3,2 0,0006 -1,2 0,1056 0,7 0,7734 2,7 0,9970 -3,1 0,0008 -1,1 0,1251 0,8 0,8023 2,8 0,9978 -3,0 0,0011 -1,0 0,1469 0,9 0,8289 2,9 0,9984 -2,9 0,0016 -0,9 0,1711 1,0 0,8591 3,0 0,9989 -2,8 0,0022 -0,8 0,1977 1,1 0,8749 3,1 0,9992 -2,7 0,0030 -0,7 0,2266 1,2 0,8944 3,2 0,9994 -2,6 0,0040 -0,6 0,2578 1,3 0,9115 3,3 0,9996 -2,5 0,0054 -0,5 0,2912 1,4 0,9265 3,4 0,9997
α=0,05 t α=0,05 t α=0,05 t α=0,05
-2,4 0,0071 -0,4 0,3264 1,5 0,9394 -2,3 0,0094 -0,3 0,3632 1,6 0,9505 -2,2 0,0122 -0,2 0,4013 1,7 0,959 -2,1 0,0158 -0,1 0,4404 1,8 0,9678
Tabel 2.6 Nilai Kritis (Do) Smirnov Kolmogorov
N 0,2 0,1 α 0,05 0,01 5 0,45 0,51 0,546 0,67 10 0,32 0,37 0,41 0,49 15 0,27 0,3 0,34 0,4 20 0,23 0,26 0,29 0,36 25 0,21 0,24 0,27 0,32 30 0,19 0,22 0,24 0,29 35 0,18 0,20 0,23 0,27 40 0,17 0,19 0,21 0,25 45 0,16 0,18 0,20 0,24 50 0,15 0,17 0,19 0,23 >50 1,07/n 1,07/n 1.36/n 1,63/n
Sumber: Suripin, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan 2004
2.3.6 Intensitas Curah Hujan
Curah hujan jangka pendek dinyatakan dalam intensitas per jam yang disebut dengan Intensitas Curah Hujan. Hujan dalam intensitas yang besar umumnya terjadi dalam waktu yang pendek. Hubungan intensitas curah hujan dengan waktu hujan banyak dirumuskan, yang pada umumnya tergantung pada parameter setempat. Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda biasanya disebabkan oleh lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas curah hujan rata-rata digunakan sebagai parameter perhitungan debit banjir dengan menggunakan cara Rasional atau
Storage Function. Ada banyak model untuk mengestimasi
rumus intensitas curah hujan yang berhubungan dengan hal ini disusun sebagai rumus-rumus empiris yang dapat dituliskan sebagai berikut:
1. Metode Prof. Talbot
Untuk hujan dengan waktu < 2 jam, Prof. Talbot (1881) menuliskan rumus: (Soemarto, 1999)
b
t
a
I
Dimana:I: Intensitas curah hujan (mm/jam). t: Waktu (durasi) curah hujan (menit).
a,b: Konstanta yang tergantung dari keadaan setempat.
2
2 2 2
I
I
N
I
t
I
I
t
I
a
2
2 2
I
I
N
t
I
N
t
I
I
b
2. Metode ShermanUntuk hujan dengan waktu > 2 jam, Prof. Sherman (1905) menuliskan rumus: (Soemarto, 1999)
n
t
a
I
Dimana:
2 2 2log
log
log
log
log
log
log
t
t
N
t
i
t
t
I
a
2 2log
log
log
log
log
log
t
t
N
I
t
n
t
I
n
Dimana:t: Waktu (durasi) curah hujan (menit).
a: Konstanta yang tergantung pada lama curah hujan di daerah aliran.
3. Metode Ishiguro
Rumus diatas dikembangkan oleh Dr. Ishiguro (1953) menjadi: (Soemarto, 1999) I = b t a Dimana:
22 2 2I
I
N
I
t
I
I
t
I
a
2 2 2I
I
N
t
I
N
t
I
I
b
I = intensitas hujan (mm/jam) t = durasi hujan (menit) a, b, n = konstanta N = banyaknya data
Untuk pemilihan rumus intensitas hujan dari ketiga rumus diatas, maka harus dicari selisih terkecil antara I asal dan I teoritis berdasarkan rumus diatas. Persamaan intensitas dengan selisih terkecil itulah yang dipakai untuk perhitungan debit.
2.3.7 Perhitungan Debit Banjir Rencana
Untuk mencari debit banjir rencana dapat digunakan beberapa metode diantaranya hubungan empiris antara curah hujan dengan limpasan. Metode ini paling banyak dikembangkan sehingga didapat beberapa rumus diantaranya sebagai berikut:
Rumus Rasional
Metode rasional biasa digunakan untuk luas daerah aliran sungai sekitar kurang dari atau sama dengan 60 km2 (≤ 60 km2).
Q =1/3,6 (CxIxA) = 0,278 . C . I . A I =
Tc= to+ td di mana:
Qr = debit maksimum rencana (m3/det)
I = intensitas curah hujan selama konsentrasi (mm/jam) A = luas daerah aliran (km2)
C = koefisien run off R = hujan maksimum (mm), tc = waktu konsentrasi (menit),
to = waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampai saluran terdekat.
(Ir Sugiyanto,M.Eng,2001)
Besar todidapatkan dari rumus berikut ini yaitu:
Berlaku untuk daerah pengaliran dengan tali air ± 300 m t0= , ( , ) ( )
/ /
di mana:
L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m), So = kemiringan lahan.
C = angka pengaliran
Berlaku untuk daerah pengaliran dengan panjang tali air 1000 m
t0= ( )
/ /
di mana:
L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m), So = kemiringan lahan.
C = angka pengaliran Rumus:
td= menit di mana:
LS = panjang lintasan aliran di dalam saluran/sungai (m), V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik).
Besar nilai V tergantung dari kemiringan dasar saluran (i), kekasaran
permukaan saluran (n Manning) dan bentuk saluran.
(Ir Sugiyanto,M.Eng,2001)
Koefisien run off
Koefisien run off dipengaruhi oleh jenis lapis permukaan tanah. Setelah melalui berbagai penelitian, didapatkan koefisien run off seperti yang tertulis dalam Tabel 2.10
Tabel 2.7 Harga koefisien runoff (C)
Diskripsi Lahan / Karakter
Permukaan PengaliranKoefisien
Bisnis Perkotaan 0,7-0,95 Pinggiran 0,5-0,7 Perumahan Rumah Tunggal 0,3-0,4 Multinit, terpisah 0,4-0,6 Multinit, tergabung 0,6-0,75 Perkampungan 0,25-0,4 Apartemen 0,5-0,7 Industri Ringan 0,5 Berat 0,8
Diskripsi Lahan / Karakter
Permukaan PengaliranKoefisien
Perkerasan
Aspal dan Beton 0,7-0,95
Batu bata, Paving 0,5-0,7
Atap 0,7-0,95
Halaman, tanah berpasir
Datar 2% 0,05-0,1
Rata-rata 2-7% 0,1-0,15
Curam 7% 0,15-0,20
Halaman, tanah berat
Datar 2% 0,13-0,17
Rata-rata 2-7% 0,18-0,22
Curam 7% 0,25-0,35
Halaman Kereta Api 0,1-0,35
Taman Tempat Bermain 0,2-0,35
Taman Perkebunan 0,1-0,25
Hutan
Datar 0-5% 0,1-0,4
Bergelombang 5-10% 0,25-0,5
Berbukit 10-30% 0,3-0,6
Sumber: Suripin Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan 2004
Kecepatan saluran sesuai dengan kemiringan:
Kemiringan Saluran (%) Kecepatan rata-rata v (m/dt)
< 1 0,4 1-<2 0,6 2-<4 0,9 4-<6 1,2 6-<10 1,5 10-<15 2,4
2.4 Rainwater Harvesting
Eco-drainage atau drainase ramah lingkungan adalah sistim drainase yang memperhatikan kelestarian lingkungan. Hal ini sebenarnya bukan sesuatu yang baru bahwa segala sesuatu yang berhubungan dengan man made world, segala sesuatu buatan manusia, perlu dibuat dengan ramah terhadap lingkungan, yang pada gilirannya, artinya juga perlu ramah terhadap manusia. (anonim,2011)
Di bidang drainase, pertimbangan desain sistim drainase sampai saat ini masih menggunakan paradigma lama yaitu bahwa air drainase harus secepatnya dibuang ke hilir dan atau ke laut. Baru kemudian disadari bahwa paradigma ini tidak sesuai lagi dengan keadaan masa kini ketika didapati fenomena defisit air dalam neraca keseimbangan air antara ketersediaan dan kebutuhan yang diperlukan oleh manusia yang semakin banyak. (anonim,2011)
Filosofi pembuatan sistim drainase dengan tampungan-tampungan ramah lingkungan dalam usaha menanggulangi banjir mirip tetapi tidak sama dengan filosofi pembuatan waduk penahan banjir. Waduk dibangun dalam skala besar, tidak hanya dalam pengertian fisik, tapi juga besar dalam efek negatif yang terjadi. Sedangkan sistim drainase dengan tampungan-tampungan air ramah lingkungan dibuat dan dikelola oleh orang perorang dan oleh unit masyarakat kecil. Sedemikian sehingga perbedaan filosofi diantara keduanya ialah bahwa waduk dimotori oleh sebuah otoritas, sedangkan sistim drainase dengan tampungan-tampungan ramah lingkungan digerakkan oleh public community. (anonim,2011)
Pengendalian debit air dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya dengan pengendalian debit melalui bagian hulu yaitu dengan membuat bak penangkap air hujan (rainwater
harvesting), sumur resapan, kolam tampungan kawasan,
penggunaan paving dan grass blok dan sebagainya.
Dalam kajian ini yang akan digunakan adalah metode bak tangkapan air hujan (rainwater harvesting). Sistem rainwater
harvesting sudah diterapkan oleh masyarakat dengan mengumpulkannya di ember, tangki air, kolam, dan juga sumur. Metode sederhana tersebut sudah diterpakan selama bertahun-tahun lamanya. Kegunaan dari air hujan yang dipanen pun beragam. Mulai dari mencuci, mengairi sawah, mandi, memasak, bahkan untuk diminum.
2.4.1 Prinsip Dasar
Pada dasarnya rainwater harvesting dapat didefinisikan sebagai kumpulan aliran air hujan yang dapat dimanfaatkan untuk keperluan domestik rumah tangga, kebutuhan agrikultural, dan manajemen lingkungan.
Sistem rainwater harvesting terdiri dari 3 komponen dasar yang penting. Antara lain:
1. Penangkap atau permukaan atap yang berfungsi untuk menangkap air hujan.
2. Sistem pengiriman untuk memindahkan air hujan yang sudah ditangkap dari penangkap atau permukaan atap ke bak penyimpanan.
3. Bak penyimpanan atau tangki air untuk menyimpan air hingga air itu dipergunakan. (Worm, Janette., 2006). 2.4.2 Perancangan Sistem Rainwater Harvesting
Terdapat beberapa faktor yang harus dipertimbangkan sebelum merancang sistem rainwater harvesting. Faktor-faktor tersebut antara lain:
1. Faktor lingkungan (khususnya iklim)
Layak atau tidaknya suatu kawasan untuk diaplikasikan sistem rainwater harvesting sangat bergantung kepada curah hujan pada kawasan tersebut.
2. Faktor kebutuhan air
Masyarakat dapat membutuhkan air dari hasil tangkapan sewaktu-waktu.
3. Faktor sosial
- Adanya alasan kuat dalam pengaplikasian sistem
rainwater harvesting pada hunian tersebut.
- Biaya desain harus terjangkau dan efektif.
- Pengguna sitem rainwater harvesting mampu mengoptimalkan sitem.
4. Faktor teknis
- Penggunaan material penangkap air hujan yang tentu saja kedap air seperti metal, keramik, asbestos, atau semen.
- Ketersediaan area untuk penempatan bak penampung. 5. Faktor finansial (relatif)
Faktor terakhir yang cukup penting adalah faktor finansial. Tidak dipungkiri, perancangan sistem rainwater
harvesting membutuhkan biaya. Hal tersebut tergantung
alternatif yang dipilih dari desain, material, serta besarnya skala dan kapasitas sistem rainwater harvesting tersebut. Selanjutnya, setelah memerhatikan faktor yang berpengaruh dalam pembuatan perencanaan sistem Rainwater
Harvesting dilakukan 5 langkah sistematis dalam mercanang
sistem. Langkah tersebut antara lain:
Tahap 1. Menentukan jumlah total kebutuhan air.
Menentukan jumlah total kebutuhan air dimaksudkan agar air yang akan ditampung dapat digunakan seefisien mungkin sesuai dengan kebutuhan yang ingin dipenuhi dari maksud di rencanakannya pembuatan sistem
rainwater harvesting ini.
Tahap 2. Merancang area penangkap air hujan.
Desain area penangkap air hujan diharapkan efisien dan memenuhi luas rata-rata yang dibutuhkan agar meningkatkan debit air yang dapat ditampung. Dalam tugas ini area penngkapan air hujan yang digunakan adalah atap rumah. Luasan atap rumah tersebut menjadi hal utama dalam memaksimalkan air yang ditangkap sehingga atap rumah harus terhindar dari gangguan
lingkungan dan secara material atap tersebut aman untuk dijadikan tangkapan air hujan.
Tahap 3. Merancang sistem pengiriman air hujan.
Desain sistem pengiriman air hujan juga diharapkan berfungsi seefisien mungkin dengan mempertimbangkan jarak antara area penangkap dengan bak penyimpanan. Tidak lupa untuk tetap mempertimbangkan aspek-aspek estetika arsitektural. Atap sebagai penangkap air hujan dalam tugas ini berbentuk miring. Pada umumnya, sistem pengiriman air hujan pada hunian menggunakan talang air di ujung genteng dengan menggunakan bahan alumunium yang memiliki sifat anti karat. Bentuk yang digunakan beragam seperti kotak, setengah lingkaran, atau bentuk huruf “v”. Sedangkan untuk pipa pengirim cukup menggunakan pipa PVC berdiameter 4 Inchi yang juga digunakan pada landed house pada umumnya. Perlu diperhatikan dalam perancangan sistem perpiaan agar menghindari arah aliran bolak-balik.
Tahap 4. Menentukan ukuran penyimpanan air yang diperlukan.
Ukuran penyimpanan air dapat ditentukan berdasarkan persamaan pertama pada tahap 1. Berdasarkan kebutuhan air dan prakiraan jumlah air yang akan diperoleh, dapat diketahui pula ukuran penyimpanan air yang dibutuhkan. Tahap 5. Memilih desain penyimpanan air.
Desain penyimpanan yang cocok untuk proyek amat sangat bergantung kepada kondisi tapak setempat dan zoning pada tapak sekaligus bangunan.
(Worm, Janette. 2006).
Sebagai acuan dasar plambing di Indonesia dapat didasarkan pada SNI atau “Standar Nasional Indonesia” dengan nomor SNI 03-6481-2000 tentang Sistem Plambing serta SNI 03-7065-2005 tentang Tata Cara Perencanaan Sistem Plambing.
2.4.3 Perencanaan pipa, kemiringan dan perubahan arah Berdasarkan SNI 03-7065-2005 dapat dilihat ketentuan pemasangan perencanaan sistem talang air hujan seperti pada penjabaran berikut:
1) Perencanaa pipa air hujan harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:
(1) Pipa air hujan tidak boleh ditempatkan: dalam ruang tangga,
langsung di atas tangki air minum tanpa tekanan, di atas lubang pemeriksaan tangki air minum yang
bertekanan,
(2) Penempatan ujung buntu dilarang pada jaringan air hujan, kecuali bila diperlukan untuk memperpanjang pipa lubang pembersih.
2) Kemiringan dan perubahan arah pipa air hujan memenuhi ketentuan sebagai berikut:
(1) Pipa air hujan datar yang berukuran sampai dengan 75 mm harus dipasang kemiringan minimal 2% dan untuk pipa yang berukuran lebih besar minimal 1%. Kemiringan yang lebih kecil hanya diperbolehkan apabila secara khusus dibenarkan oleh pejabat yang berwenang.
(2) Perubahan arah pipa air hujan harus dibuat belokan Y 45o, belokan jari-jari besar 90o, belokan 60o, 45o, 22,5o atau gabungan belokan tersebut atau gabungan penyambung ekivalen yang dibenarkan kecuali dinyatakan lain dalam SNI 03-6481-2000 Sistem Plambing.
(3) Belokan jari-jari pendek, dan T saniter tunggal atau ganda hanya diijinkan pemasangannya pada pipa air hujan.
3) Fitting dan Penyambungan yang dilarang
(1) Ulir menerus, sambungan klem atau sadel tidak boleh dipergunakan pada pipa air hujan.
(2) Fitting, sambungan, peralatan dan cara penyambungannya tidak boleh menghambaaliran air atau udara dalam pipa air hujan.
(3) Soket ganda tidak boleh dipakai pada pemasangan pipa air hujan. Soket harus dipasang berlawanan dengan arah aliran. Cabang T pipa air hujan tidak boleh dipakai sebagai cabang masuk pipa air buangan,
(4) Tumit atau belokan 45o dengan lubang masuk samping tidak boleh digunakan sebagai penyambungan ven pada pipa air hujan dan pipa air buangan apabila tumit atau lubang masuk sampng tersebut ditempatkan mendatar. (Sumber: SNI 03-7065-2005)
Tabel 2.8 Beban maksimum yang diijinkan untuk talang atap (dalam m2luas atap)
Ukur an Pi pa mm Pipa te gak air hujan Pipa datar
pembuangan air hujan Talang atap datarterbuka Kemiringan Kemiringan 1% 2% 4% ½% 1% 2% 4% 50 63 65 120 80 200 75 105 150 15 20 30 40 100 425 170 245 345 30 45 65 90 125 800 310 435 620 55 80 115 160 150 1290 490 700 990 85 125 175 250 200 2690 1065 1510 2135 180 260 365 520 250 1920 2710 3845 330 470 665 945 300 3090 4365 6185 350 5525 7800 1105 5 CATATAN
Tabel ini berdasarkan pada curah hujan 100 mm per jam. Bila curah hujan lebih besar, nilai luas pada tabel tersebut diatas harus disesuaikan dengan cara
mengalikan nilai tersebut dengan 10 dibagi dengan kelebihan curah hujan dalam mm perjam. Pipa tegak air hujan yang tidak berbentuk pipa (selinder),
maka dapat berbentuk lain asalkan pipa tersebut dapat masuk kedalam penampang bentuk lain tersebut. Talang atap yang tidak berbentuk setengah
lingkaran harus mempunyai penampang luas yang sama.
2.5 Penentuan Kebutuhan Air Bersih
Metoda yang digunakan untuk menaksir besarnya kebutuhan air yang diperlukan, yaitu:
Penaksiran Berdasarkan Jenis Dan Jumlah Alat Plambing Metode ini dipakai bila kondisi pemakaian dan jumlah dari setiap jenis alat plambing diketahui. Dalam metode ini juga diperkirakan adanya faktor pemakaian serentak dari alat-alat plambing secara bersamaan, karena dapat mengakibatkan debit air yang dikeluarkan semakin besar. Adapun Tabel 2.11 yang memuat prosentase pemakaian air serentak alat plambing (faktor pemakaian (%)) dan jumlah alat-alat plambing.
Tabel 2.9 Faktor pemakaian (%) dan jumlah alat plambing
Jumlah alat plambing
Jenis alat plambing 1 2 4 8 12 16 24 32 40 50 70 100 Kloset dengan katup
glontor
1 50 50 40 30 27 23 19 17 15 12 10 satu 2 3 4 5 6 7 7 8 9 10 Alat plambing biasa 1 100 75 55 48 45 42 40 39 38 35 33 dua 3 5 6 7 10 13 16 19 25 33
Sumber: Noerbambang, Soufyan & Morimura, Takeo, 2000.
Untuk menghitung faktor pemakaian dapat dilihat pada rumus berikut ini:
= 1 – ( 1 − 2). ( 2 − 1)− 1 Dimana: Yn = faktor pemakaian (%)
Y1= jenis alat plambing pada jumlah 1 Y2= jenis alat plambing pada jumlah 2 X1= jumlah alat plambing 1
X2= jumlah alat plambing 2
Xn= jumlah alat plambing yang akan dicari
Adapun rumus yang dipakai untuk mencari debit pada metode ini sama seperti rumus pada metode berdasarkan jumlah pemakai (penghuni).
Untuk mencari pemakaian air untuk setiap alat plambing dapat digunakan Tabel 2.10 berikut:
Tabel 2.10 Pemakaian air tiap alat plambing , laju aliran airnya, dan ukuran pipa cabang pipa air
35
GAMBARAN UMUM
3.1 Umum
Proyek perumahan Sukolilo Dian Regency 2 terletak di Surabaya bagian timur tepatnya di Jalan Marina Emas Barat I. proyek pembangunan perumahan ini kelanjutan dari proyek pembangunan perumahan sebelumnya yaitu Sukolilo Dian Regency 1 dan Apartemen Dian Regency.
Perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dilaksanakan dengan 3 tahap. Blok sebelah timur, fasilitas umum selanjutnya pembangunan rumah blok sebelah barat. Luas dari wilayah Sukolilo Dian Regency 2 16,872 Ha. Tipe rumah yang tersedia antara lain 49,59,79,129,169 dan 198. Terdapat fasilitas umum juga pada perumahan ini seperti tempat gym, olah raga, ruko-ruko an lain-lain
Tabel 3.1 Luas Tanah dan Bangunan Rumah No Tipe Luas tanah(m2)
Luas bangunan (m2) 1 49 80 40 2 59 96 45 3 79 119 77 4 129 102 112 5 169 114 125 6 198 189 334
Sumber: Sukolilo Dian Regency2 , 2013 3.2 Administrasi
Studi kasus dari wilayah tugas akhir ini mengambil lokasi di proyek perumahan Sukolilo Dian Regency 2 yang terletak di Jalan Marina Emas Barat 1 kecamatan Sukolilo, Surabaya. Batas administrasi dari perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dapat dilihat sebagai berikut :
Batas Utara : Lahan Kosong
Batas Timur : Perumahan City Home
Batas Selatan : Lahan Kosong
Batas Barat : Lahan Kosong
Gambar 3.1 Lokasi Perumahan Dian Regency 2 3.3 Topografi
Proyek perumahan Sukolilo Dian Regency dibangun pada lahan dengan topografi yang datar disebabkan daerah keputih merupakan daerah pesisir pantai. Jenis tanah pada perumahan ini adalah tanah aluvial.
3.4 Kondisi Eksisting
Proyek perumahan Sukolilo Dian Regency 2 dengan luas 16,872 Ha. Akses jalan menuju perumahan tersebut melalui jalan arif rahman hakim, keputih. Perumahan Sukolilo Din Regency 2 dibangun diatas tanah jenis aluvial. Tanah tersebut memiliki potensi infiltrasi yang besar sedangkan perencanaan pembangunan akan menyebabkan pengurangan lahan infiltrasi
akibat adanya pengerasan lahan berupa pembangunan rumah, fasilitas umum dan jalan menggunakan paved survace (paving).
43
METODOLOGI KAJIAN
4.1 Diagram Alir Penelitian
Kajian ini dilakukan melalui beberapa tahapan untuk mencapai sebuah tujuan. Adapun tahapan-tahapan tersebut berupa ide studi, studi literatur, gambaran umum wilayah, pengambilan data dan pengolahan data. Berikut penjabaran tentang tahapan kajian dari tugas akhir ini:
1. Ide Studi
Ide studi merupakan diangkat dari sebuah latar belakang permasalahan yang diangkat untuk menciptakan sebuah gagasan dalam penyelesaian permasalahan tersebut.
2. Studi Literatur
Studi literatur berisikan teori-teori yang mendukung penelitian yang bersumber antara lain: buku, penelitian sebelumnya, peraturan dan perundangan serta jurnal
3. Gambaran umum wilayah
Gambaran umum merupakan gambaran dari kondisi wilayah studi yang berlokasi di perumahan Sukolilo Dian Regency 2 terletak di Surabaya bagian timur tepatnya di Jalan Marina Emas Barat I
4. Pengambilan data
Pengambilan data berupa data primer dan data sekunder. Data tersebut sebagai tahap persiapan sebelum dilakukannya pengolahan data.
5. Pengolahan data
Pengolahan data berupa analisis data dan observasi lapangan. Berikut gambar skema tahapan kajian tugas akhir yang tertera pada gambar 4.1:
Gambar 4.1 Diagram Alir Kajian
Berdasarkan Diagram alir yang ditampilkan pada Gambar 4.1 maka langkah – langkah kajian dapat dijelaskan sebagai berikut.
Latar Belakang Permasalahan:
1. Pembangunan yang mengurangi lahan resapan
2. Bak penampung air hujan yang dapat diterapkan pada setiap rumah
3. Air hujan yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA
ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1. Analisis Hidrologi
2. Menghitung run off kawasan dan rumah per tipe tanpa bak penampung 3. Menghitung jumlah air hujan yang ditampung
4. Mengitung kebutuhan air bersih
5. Menentukan kapasitas tangki, letak dan sistem talang 6. Menghitung effisiensi bak penampung
7. Menghitung BOQ dan RAB
KESIMPULAN DAN SARAN
Data Curah Hujan
Data Denah Rumah dan Tipe Data Site Plan Kawasan Analisis Hidrologi Air Limpasan
