BAB IV ANALISA PERENCANAAN DIMENSI DAN TAMPUNGAN DRAINASE - 5BAB IV A

BAB IV

ANALISA PERENCANAAN DIMENSI DAN TAMPUNGAN

DRAINASE

4.1 ANALISA HIDROLOGI

4.1.1 Data Curah Hujan

Data curah hujan yang dipergunakan untuk analisa hidrologi idealnya

diambil dari stasiun yang terletak didalam wilayah studi atau stasiun yang

mempunyai pengaruh langsung terhadap wilayah catchment area saluran yang

ditinjau, namun apabila data ini tidak diperoleh maka dapat diambil dari stasiun

pencatat hujan terdekat yang masih cukup mewakili.

Data hujan untuk pekerjaan Studi berikut ini diambil dari stasiun pencatat hujan

Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) Pondok Betung dengan periode

pencatatan 27 tahun (1976 s.d. 2002),

Tabel 4.1.

Hujan Harian Maksimum Tahunan

Stasiun Meteorologi Pondok Betung

No Tahun Stasiun Pondok

Betung

1 2 3 4

1976 1977 1978 1979

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 88 171 71 75 122 107 173 80 101 86 134 123 129 103 94 129 130 94 74 78 103 104 109

4.1.2. Kerapatan Deras Curah Hujan

Kerapatan deras hujan adalah kemungkinan kejadian rata-rata terjadinya

curah hujan dalam suatu periode ulang (return period).

Perhitungan deras hujan dilakukan dengan 3 (dua) metode yaitu :

1. Metode Gumbel dengan persamaan sebagai berikut :

1 1 1 2      n X . X X S n n

K  Yt _Sn Yn ….. (2)

dari persamaan (1) dan (2), maka :



Y Y



X t n

n

t _S .

S

X  

 ….. (3)

Jika :

a

X

.

S

X

b

dan

S

a

Y

Y

S

S

n n n n











1

Persamaan (3) menjadi :

Y

Xt b _a . t

1

 

dimana :

X

t : hujan harian maksimum rencana untuk periode ulang T

tahun

X : harga rata-rata data

S : standar deviasi

K : faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari waktu ulang

Y

t : reduced variate sebagai fungsi dari waktu ulang T

S

n : reduced standar deviation sebagai fungsi dari banyak data

2. Metode Log Pearson

Metode distribusi Log Person tipe III menganjurkan untuk

mengkonversikan rangkaian data hujan menjadi bentuk logaritmis dan

menghitung nilai rata-ratanya, persamaannya adalah sebagai berikut :

Log R  . logR

n 1

Sd =





1 n R log R log 2  



G =







n

1

 

n

2



 

Sd

R

log

R

log

n

3 3 . .









Maka didapat :

Rt =

10



logR  K.Sd



3. Metode Iwai Kodoya

Persamaan umum metode Iwai Kodoya adalah sebagai berikut :

b Xo b x log . C    

log (Xo + b) adalah harga rata-rata dari log (x + b)

log Xo =



n 1 x log . n 1

b =   n 1 i bi . m 1

, m  ₁₀n

bi = _{2 Xo}xs.xt_xsXo2_{xt }

 



perkiraan harga Xo :

Xo = log ( xo + b )

= _   n 1 i ) b xi ( log . n 1

perkiraan harga C :

2 n

1

i xo b

b xi log . 1 n 2 C 1              

= _{. X}2 _{. Xo}2

1 n n 2   

 2

n n i 2 b xi log . n 1

X  _ 



dimana :

xs : harga pengamatan dengan nomor urutan m dari yang terbesar

xt : harga pengamatan dengan nomor urutan m dari yang terkecil.

n : banyak data.

m  ₁₀n (angka bulat, dibulatkan keangka yang terdekat).

Perhitungan kerapatan deras curah hujan metode Gumbel, Log Pearson dan

Iwai Kodoya dapat dilihat pada lampiran Analisa Perhitungan Kerapatan

Deras Hujan ( R24maks ) , sedangkan hasil analisa seperti ditampilkan

Tabel 4.2.

Kerapatan Deras Curah Hujan – Stasiun Pondok Betung

Sumber : analisa perhitungan

Sumber : analoisa perhitungan

Sebagai dasar perencanaan dimensi dalam studi ini, Penulis menggunakan

perhitungan curah hujan rencana Methode Gumbel dengan pertimbangan

mendapatkan besaran yang konservatif diantara methode Log Pearson dan

Iwai Kodoya.

4.1.3. Debit Banjir

4.1.3.1. Design Periode Ulang

Design periode ulang sesuai dengan masing-masing besaran saluran /

sungai adalah sebagai berikut :

Jenis bangunan Periode ulang (tahun)

- saluran mikro 2

Periode ulang ( tahun )

R24 maks ( mm/hari )

GUMBEL LOG PEARSON IWAI KODOYA

2 99.05 99.10 105.76

5 128.46 124.80 130.22

10 147.93 141.55 149.84

25 172.54 162.56 174.19

50 190.79 178.10 192.01

- saluran penghubung 5

- saluran sub makro 10

- saluran makro dan waduk 25

- stasiun pompa 5

- tanggul sungai 100

Pada Studi ini menggunakan Desain Periode ulang hujan 10

tahunan sesuai tabel 2.1 dengan pertimbangan bahwa saluran utama yang

melintasi kawasan studi ini termasuk saluran pimer di lokasi kota besar.

4.1.3.2. Catchment Area

Saluran utama pada lokasi studi memiliki daerah tangkapan hujan /

catchment area yang dapat dikatagorikan cukup luas untuk katagori saluran

pembuang utama perumahan apabila ditinjau dari kondisi saluran eksisting

yang ada.

Titik hulu dari cathment area drainase yang melintasi saluran utama

pada wilayah studi berasal dari Sawangan Bogor. Kondisi lahan dada

wilayah hulu sebagian besar masih berupa lahan kosong dengan kombinasi

lahan persawahan dan empang. Beberapa kawasan perumahan dan

perkampungan telah terbangun di hulu rencana pengembangan kawasan

Serpong Jaya Residence ini.

Batasan catchment area dari wilayah hulu telah terbagi secara luas

wilayah sesuai dengan masing masing lokasi titik outlet yang mengalirkan

kawasan studi seperti yang dijelaskan [pada bab I, merupakan saluran yang

berada dibawah jalam raya Pamulang – puspitek. Masing – masing saluran

tersebut berupa saluran crossing tertutup baik berupa pipa beton ( crossing

01 ), box culvert ( crossing 02 ) dan jembatan beton bertulang ( crossing

03 ). Masing – masing titik crsossing ini memiliki daerah tangkapan hujan

dari hulu yang bervarian luasannya.

Sedangkan pada daerah studi rencana pengambangan Kawasan

Perumahan Serpong Jaya Residence, lokasi eksisting berupa kondisi kebun

dang persawahan serta sebagian berupa empang.

Beberapa perkampungan eksisting terdapat di sekitar lokasi pengembangan.

Kondisi lahan pada lokasi studi memiliki elevasi yang lebih rendah

dibandingkan dengan kawasan sekitarnya, sehingga catchmet area drainase

yang mengarah ke saluran utama kawasan perumahan Serpong Jaya

Residence juga terdistribusi dari kawasan perkampungan disekitarnya.

Batasan catchment area drainase yang mengarah ke lokasi

pengembangan masih terbentuk secara alami mengikuti kondisi elevasi

eksingting yang berada di sekitar kawasan. Belum terdapat perubahan

cathment area yang signifikan diluar arah kemiringan lahan eksisting.

Dengan kondisi kemiringan eksisting lahan yang cukup ekstrim di sekitar

lokasi pengembangan, maka penentuan batasan catchment area drainase

dapat dilakukan dengan mengikuti batas-batas kemiringan eksisting yang

Sebagai gambaran batas dan luasan catchment area untuk

masing-masing saluran utama dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut ini.

Lokasi SJR

Pamulang Puspitek

Keterangan :

CA. Saluran 01 = 201 Ha

CA. Saluran 02 = 76 Ha

Gambar 4.1. Batas Catchment Area Studi Drainase Perumahan Serpong

Jaya Residence

4.1.3.3. Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi (Tc) adalah waktu yang diperlukan oleh butiran air

hujan untuk mengalir dari suatu titik terjauh pada suatu daerah pengaliran

sampai pada titik yang ditinjau.

Untuk kawasan urban atau areal yang sudah dikembangkan, besarnya waktu

konsentrasi dibedakan menjadi 2 (dua) yaitu waktu pegaliran diatas

lahan/overland time (to) dan pengaliran disaluran/drain time (ts). Persamaan

umum sebagai berikut :

Tc = to + ts

dimana

Tc = Waktu konsentrasi (jam)

to = Waktu alir diatas lahan (jam)

ts = Waktu alir di saluran (jam) = L / V

L = Panjang sungai (m)

V = Kecepatan aliran (m/det)

Perhitungan waktu konsentrasi akan dipergunakan pada analisa debit

banjir methode Hidrolika panampang saluran dan Methode Rasional.

diasumsikan 1,5 jam, sedangkan waktu alir disaluran dihitung sesuai dengan

panjang dan kemiringan dasar saluran.

4.1.3.4. Intensitas hujan

Adalah ketinggian curah hujan dalam satuan mm yang terjadi pada

suatu kurun waktu ( jam ) dimana air tersebut berkonsentrasi dan

dinotasikan dengan huruf I yang artinya tinggi curah hujan yang terjadi

sekian mm dalam waktu perjam.

Intensitas hujan umumnya dihubungkan dengan kejadian dan lamanya

hujan turun yang disebut dengan Intensity Duration Frequency ( IDF ) .

Oleh karena itu diperlukan data curah hujan jangka pendek atau data

persentase jumlah hujan yang turun tiap kurun waktu tertentu ( misalnya :

menit ) selama kejadian hujan ( misal : 24 jam ).

Data curah hujan yang didapat pada penakar hujan adalah menunjukkan

volume dalam satuan waktu.

Hubungan antara deras hujan dengan waktu terjadinya digambarkan

dalam bentuk persamaan matematik yang disebut dengan lengkung deras

hujan ( IDC = Intencity Duration Curve ).

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung sifat deras hujan

pada setiap kejadian adalah sebagai berikut :

1. Prof. Sherman ( 1905 ) _tn

a I 

2. Prof. Talbot ( 1881 ) I _t a_b

3. Dr. Ishiguro I _ta _b

 

Dimana :

I = Intensitas curah hujan ( mm/jam )

t = waktu

a,b,n = Konstanta tergantung pada lamanya hujan

4. Dr. Monobe 24 _. 24 2/3

24 _

    

t R I

Dimana :

I = Intensitas curah hujan ( mm/jam )

t = lamanya curah hujan ( jam )

R24 = Curah hujan maksimum ( mm/jam )

5. Dr. Haspers

Haspers telah melakukan penelitian di beberapa kota di pulau

jawa, khususnya di kawasan urban ( perkotaan ) mengenai intensitas

hujan jangka pendek sampai 50 menit yang disebut Rainfall Intensity

Depth. Kedalaman intensitas hujan tersebut merupakan besaran

hujan untuk setiap satuan waktu ( menit ) yang dapat dikonversikan

menjadi lengkung daerah hujan ( mm/jam ). Kerapatan hujan yang

telah dihitung sesuai dengan periode ulang ( mm/hari ) dapat

langsung diketahui besaran intensitasnya sesuai dengan waktu

Untuk studi ini perhitungan intensitas hujan digunakan

metode Dr. Monobe.

4.1.3.5 Koefisien Run-off ( C )

Besarnya koefisien run off sangat bervariasi tergantung dari

penggunaan lahan dan tidak ada data hasil pengukuran yang pasti di Jakarta

mengenai koefisien run-off. Berdasarkan “Cengkareng West Urban

Drainage, JICA 1991” besaran run-off sebagai berikut :

Tata guna lahan run - off

- Area perumahan (rural) 0,50 - 0.,70

- Area perdagangan dan perkantoran 0,70

- Area industri 0,60

- Lahan terbuka / pertanian 0,20

4.1.3.6 Debit Banjir Rencana

1. Metode Rasional

Metode ini sering dipakai untuk menghitung debit banjir maksimum

pada wilayah dimana aliran air dapat dialirkan langsung menuju

saluran/sungai utama secara gravitasi.

Debit banjir rancangan dihitung berdasarkan rumus Rasional yaitu

sebagai berikut :

Q = 0,278 . C . I . A

C = koefisien run off / koefisien aliran permukaan

I = Intensitas hujan ( mm/jam )

A = Luas catchment area ( km2 ₎

2. Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Cara ini memperlihatkan suatu hidrograf hubungan antara debit

banjir terhadap intensitas curah hujan sebagai fungsi dari waktu

konsentrasi yang diperlukan untuk mencapai debit banjir maksimum

sampai dengan surut.

Methode ini dapat dipergunakan untuk perhitungan debit banjir

pada wilayah sungai yang luas dan panjang sungai cukup besar, dimana

waktu konsentrasi air (tc) dari titik terjauh memerlukan waktu yang lama

(tc>10 jam).

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian

metode ini dala perancangan debit banjir, yaitu :

a. Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai dengan

puncak hidrograf ( time to peak magnitute )

b. Tenggang waktu dari titik berat hujan sampai dengan titik

berat hidrograf ( Time lag )

c. Tenggang waktu hidrograf ( time base of hidrograf )

d. Luas daerah pengaliran

e. Panjang alur sungai/saluran utama terpanjang ( length of the

f. Koefisien pengaliran ( run off coeffisient )

Adapun bentuk kurva dari HSS NAKAYASU secara umum adalah sebagai

berikut :

Gambar 4.2 Kurva HSSNakayasu

Unsur-unsur Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Dalam perhitungan debit banjir dengan metode Hidrograf Satuan

Sintetik Nakayasu ( HSS Nakayasu ) dapat digunakan pendekatan empiris

sebagai berikut :

    

  

 

3 , 0 .

3 , 0 . . . 6 , 3

1

T Tp

Ro A

C Qmaks

Dimana :

Qmaks = debit puncak banjir ( m3/dt/mm )

Tp T0,3 1,5 T0,3

T (jam) Tg

0,8 Tr Tr

Ro (mm)

Qmaks

0,3 Qmaks

0,32 _Qmaks

C = koefisien run off

A = luas daerah aliran ( km2 )

Ro = curah hujan satuan ( mm )

Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (

jam )

T0,3 = waktu yang diperlukan pada penurunan debit puncak sampai

dengan debit sebesar 50% dari debit banjir ( jam )

Penentuan nilai Tp dan T0,3 dapat dipakai rumus sebagai berikut :

Tp = Tg + 0,8 Tr

T0,3= α . Tg

Sedangkan Tg dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut :

Tg = 0,40 + 0,058 L  untuk L > 15 km

Tg = 0,21 L 0,70 _{ untuk L < 15 km}

Tr = satuan waktu hujan ( jam )

α = parameter bernilai 1,5 – 3,5

Harga α memiliki criteria sebagai berikut :

- Daerah pengaliran biasa  α = 2

- Untuk bagian lengkung naik hidrograf lambat dan bagian lengkung

menurun yang cepat  α = 1,5

- Untuk bagian lengkung naik hidrograf cepat dan bagian lengkung

Selain parameter diatas, penentuan niai α dapat digunakan rumus sebagai

berikut :

T 0,3 = 0,47 ( A )0,25

T 0,3 = α Tg

Tg L A_{. )}0,25

( . 47 , 0





Dimana :

L = panjang alur sungai utama terpanjang ( km )

A = luas daerah aliran ( km2 ₎

Namun tidak menutup kemungkinan untuk mengambil nilai α yang

bervariasi guna mendapatkan hidrograf yang sesuai dengan hasil

pengamatan dilapangan.

Persamaan nilai debit banjir pada masing-masing bagian lengkung

hidrograf adalah sebagai berikut :

1. Pada kurva naik ( rissing line )

0 ≤ t ≤ ( Tp + T0,3 )

4 , 2

. _

     

Tp t Qmaks Qt

2. Pada kurva turun ( recession line )

a. Tp ≤ t ≤ ( Tp + T0,3 )

_  _

 .0,3 T0,3

Tp t

Qmaks Qt

      

 1,5. 0,3

3 , 0 . 5 , 0 3 , 0 . T T Tp t Qmaks Qt

c. t ≥ ( Tp + T0,3 + T0,32 ₎

      

 2. 0,3

3 , 0 . 5 , 1 3 , 0 . T T Tp t Qmaks Qt

Debit banjir dihitung dengankondisi sebagai berikut :

1. Desain periode ulang = 10 tahun

2. Koefisien runn off ( C ) = 0.6

Pada analisa perhitungan debit banjir, perhitungan dibagi menjadi 2 sesuai

dengan hubungan lokasi terhadap daerah yang ditinjau yaitu :

1. Debit banjir pada hulu proyek ( sebelum crossing saluran di jalan raya

pamulang – puspitek )

2. Debit banjir pada sekitar proyek ( setelah crossing saluran di jalan raya

pamulang – puspitek )

Dari hasil perhitungan debit banjir masing-masing wilayah catchment

area dan kondisi saluran utamanya, maka didapat debit banjir 10 tahunan

PERHITUNGAN VOLUME DAN DEBIT BANJIR HULU

SALURAN UTAMA PERUMAHAN SERPONG JAYA - RESIDENCE

A. Data Hujan :

Dipakai curah hujan periode ulang 10 tahunan R24 maks = 147.930 mm/hari

S 01 S 02

B. Data Catchment Area

Luas Catcment Area (A) : 79 ha 67 Panjang titik terjauh dari saluran (L) : 583 m 822 Panjang saluran ( L ) : 1,894 m 668 Slope rata-rata (S) : 0.002 0.002

Waktu konsentrasi ( tc )

tc = 0,0195 x ( L / √S )0,77

= 28.75 menit 37.46 menit

= 0.48 jam 0.62 jam

Dimensi Saluran : Persegi : Persegi

Lebar dasar (b) : 2.1 m : 2.1

Tinggi saluran (h) : 2 m : 2

Pas. Batu kali (n) : 0.025 : 0.025

Kecepatan aliran (v) : 1.39m/det : 1.39

ts = L/v

= 1,357.872 det 478.911 det

= 0.377 jam 0.133 jam

Tc = 0.856 jam 0.757 jam

Intensitas hujan

I = (R24/24) . (24/Tc) ^2/3

I = 56.867 mm/jam 61.722 mm/jam

C. Perhitungan Debit Banjir

Debit banjir dihitung berdasarkan periode ulang 10 tahunan dengan rumus sebagai berikut : Q = 0,278 . C . I . A m3/det

Dimana :

C = Koefsien aliran permukaan,

Untuk area perumahan, C = 0.60

Q = 7.531 m3_{/det 6.898 m}3_/det

Untuk perhitungan debit banjir masing-masing segmen saluran dapat dilihat pada tabel berikut.

PERHITUNGAN VOLUME DAN DEBIT BANJ IR HULU

1 s 01 79 583 0.002 0.856 56.867 0.6 7.531 2 s 02 67 822 0.002 0.757 61.722 0.6 6.898 3 s 03 407 1506 0.002 1.932 33.057 0.6 22.442

∑ 36.871

Q lap. (m3/dt) Koefsien

pengaliran (c) tc

(jam) No. Segmen saluran Catchment _{area (Ha)} Titik terjauh _{saluran (m)} Slope

rata2

PERHITUNGAN VOLUME DAN DEBIT BANJIR SEKITAR PROYEK SALURAN UTAMA PERUMAHAN SERPONG JAYA - RESIDENCE

A. Data Hujan :

Dipakai curah hujan periode ulang 10 tahunan

R24 maks = 147.930 mm/hari

S 01 B. Data Catchment Area

Luas Catcment Area (A) : 122 ha Panjang titik terjauh dari saluran (L) : 738 m Panjang saluran ( L ) : 798 m Slope rata-rata (S) : 0.002 Waktu konsentrasi ( tc )

tc = 0,0195 x ( L / √S )0,77

= 34.48 menit 14.89 menit

= 0.57 jam 0.25 jam

Dimensi Saluran : Persegi :

Lebar dasar (b) : 2.1 m :

Tinggi saluran (h) : 2 m :

Pas. Batu kali (n) : 0.025 :

Kecepatan aliran (v) : 1.39m/det :

ts = L/v L/v

= 572.113 det 163.933 det

= 0.159 jam 0.046 jam

Tc = 0.734 jam 0.294 jam

Intensitas hujan

I = (R24/24) . (24/Tc) ^2/3

I = 63.052 mm/jam 116.072 mm/jam

C. Perhitungan Debit Banjir

Debit banjir dihitung berdasarkan periode ulang 10 tahunan dengan rumus sebagai berikut :

Q = 0,278 . C . I . A m3_{/det m}3_/det

Dimana :

C = Koefsien aliran permukaan,

Untuk area perumahan, C = 0.60 0.60

Q = 12.778 m3_{/det 1.646 m}3_/det

Untuk perhitungan debit banjir masing-masing segmen saluran dapat dilihat pada tabel berikut.

PERHITUNGAN VOLUME DAN DEBIT BANJ IR SEKITAR PROYEK

1 s 01 122 738 0.002 0.734 63.052 0.60 12.778

2 s 02 9 248 0.000 0.294 116.072 0.60 1.646

3 s 03 39 767 0.000 0.809 59.058 0.60 3.842

∑ 18.266

Intensitas hujan

(mm/jam) pengaliran (c)Koefsien (mQ lap. 3_/dt) No. Segmen saluran Catchment area _(Ha) Titik terjauh _{saluran (m)} Slope

rata2

Dari perhitungan diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa debit banjir yang

akan melintas di masing-masing saluran yang berada di lokasi proyek merupakan

akumulasi antara debit hulu dan debit yang terjadi di sekitar proyek.

Adapun besarnya debit banjir yang melintas di masing-masing saluran pada lokasi

proyek adalah sesuai yang tercantum pada tabel berikut ini.

Tabel 4.5

Debit Banjir Q10th Pada masing-maasing Saluran

1 S 01 201 20,31

2 S 02 76 8,54

3 S 03 446 26,28

4 Saluran Utama 722 55,14

No. Segmen saluran Q lap

( m3/det ) Catchment area