DESAIN SALURAN DRAINASE BANDARA UDARA JUWATA
KOTA TARAKAN – KALIMANTAN TIMUR
Rizal Kamaruzzaman
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma
ABSTRAK
Pada desain/perancangan saluran drainase Bandar Udara Juwata Tarakan ini terdapat dua jenis saluran, yaitu : Saluran terbuka dan Gorong-gorong. Dimana kedua jenis saluran tersebut dibuat berdasarkan fungsinya masing-masing. Tujuan desain/perancangan saluran drainase ini adalah untuk mendapatkan Sistem drainase yang memadai untuk membuang air permukaan dan air bawah permukaan pada lapangan terbang, yang merupakan komponen vital untuk keselamatan pesawat dan umur perkerasan. Pada perhitungan perancangan drainase saluran, metode yang digunakan disesuaikan dengan keadaan iklim atau kondisi curah hujan diwilayah studi. Untuk perhitungan analisa frekuensi hujan dilakukan dengan menggunakan metode log pearson type III, sedangkan untuk perhitungan analisa intensitas hujan digunakan rumus Mononobe. Untuk menghitung debit banjir rancangan rumus yang digunakan dan sesuai dengan area studi adalah metode Rasional. Debit banjir dianalisa disetiap titik pertemuan dengan saluran, yang mana dititik tersebut akan terjadi penambahan air dengan bertambahnya luasan Catchment Area. Berdasarkan hasil perhitungan pada Perancangan Bandar Udara Juwata ini terdapat Tinggi air dalam drainase (h) yang bervariasi, dengan ketinggian maksimal air dalam drainase (h) sebesar 0.32, yang terdapat pada Chathment Area 4. Maka penulis mendesain saluran terbuka berbentuk persegi dengan lebar dasar saluran (B) = 1.5m dan tinggi saluran (H) = 1m, dengan kemiringan talud 2 : 1. Dalam desain ini terdapat pula empat gorong-gorong yang ada pada Chathment Area 5, 6, 8 dan 9. Gorong-gorong-gorong diperlukan untuk mengalirkan air dari saluran drainase untuk melewati taxiway.
PENDAHULUAN
Untuk merencanakan sistem drainase Bandar Udara diperlukan suatu analisis Hidrologi dan Hidrolika. Pada analisis Hidrologi tujuan utamanya adalah untuk mencari debit banjir rancangan berdasarkan data hujan pada daerah studi. Sedangkan analisis Hidrolika dilakukan untuk merencanakan komponen struktur drainase, seperti : Dimensi Saluran, Gorong-gorong dan Volume Storage atau Water Pond.
Pada desain saluran Bandar Udara Juwata Tarakan menggunakan saluran terbuka dan tertutup. Memiliki luas lahan, yaitu : 286.750 m2untuk Pavement dan 1.243.035 m2non Pavement, dan luas lahan Bandar Udara keseluruhan 238 Ha.
Dalam penulisan tugas akhir ini akan dilakukan analisis Hidrologi dengan menggunakan metode Log Person tipe III, metode tersebut digunakan untuk menganalisa frekuensi hujan dan metode mononobe digunakan untuk menganalisa terhadap intensitas hujan. Untuk menghitung debit banjir rancangan rumus yang digunakan dan sesuai dengan area studi adalah Metode Rasional. Debit banjir dianalisa disetiap titik pertemuan dengan saluran, yang mana dititik tersebut akan terjadi penambahan air dengan bertambahnya luasan catchment area. Sedangkan analisis Hidrolika digunakan persamaan kontinuitas dari Manning. Metode tersebut digunakan untuk menghitung kapasitas saluran.
PEMBAHASAN
Drainase didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari usaha untuk mengalirkan air yang berlebihan dalam suatu konteks pemanfaatan tertentu, baik diatas maupun dibawah permukaan tanah. Pada perancangan desain saluran drainase diperlukan data kondisi iklim dan temperatur pada daerah tersebut.
Klimatologi Kota Tarakan Tahun 2003 s/d 2006
BULAN Curah Hujan
(mm) Rata-rata Temperatur (0C) Rata-rata Kelembaban (%) Tekanan Udara (mb) Januari 155,2 26,8 85,0 1010,2 Februari 235,9 26,2 77,3 1010,9 Maret 335,6 27,0 85,2 1010,4 April 476,9 26,0 83,8 1010,3 Mei 368,0 27,6 84,4 1010,6 Juni 588,9 262 82,8 1010,4 Juli 409,4 27,3 83,5 1011,3 Agustus 275,4 27,5 80,3 1010,5 September 288,5 27,1 80,3 1011,1 Oktober 422,5 27,1 86,7 1012,1 November 337,5 26,6 82,5 1010,8 Desember 268,7 27,6 84,9 1010,3 Rata-rata 346,2 26,9 83,1 1010,7
Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa curah hujan di Kota Tarakan tidak merata setiap bulannya. Curah hujan tertinggi terjadi pada bulan April dan Juni masing-masing 476,9 mm dan 588,9 mm, sedangkan curah hujan terendah terjadi pada bulan Januari yaitu 155,2 mm. Untuk Tekanan Udara terendah terjadi pada bulan Januari yakni 1010,2 mb dan tertinggi pada bulan Oktober yakni 1012,1 mb. Untuk curah hujan di kota Tarakan , waktu dan intensitasnya sangat beragam dari waktu ke waktu.
PERANCANGAN DESAIN SALURAN DRAINASE Analisa Hidrologi
A. Analisa Frekuensi Hujan
Analisa frekuensi hujan dilakukan dengan menggunakan metode log pearson tipe III yang telah teruji hasil perhitungannya dibandingkan metode lainnya yang ada.
) 1 ( log / 1 ) (log 2 2
n R x n R Sx t ) ( log x t R KxS R Dimana :
R = Anti log Rt
Log R = Harga rata-rata log R
K = koefisien dari table pearson, sesuai angka dari koefisien asimetri (Cs)
Sx = Penyimpangan standar
B. Intensitas Hujan
Analisa intensitas hujan digunakan rumus Mononobe seperti tertulis dibawah ini : 3 2 24 24 24 c t t x R I Dimana :
I = intensitas curah hujan (mm/jam) tc = lamanya curah hujan (menit)
R24= curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)
C. Analisa Debit Banjir
Untuk menghitung debit banjir rancangan rumus yang digunakan dan sesuai dengan area studi adalah Metode Rasional. Debit banjir dianalisa disetiap titik pertemuan dengan saluran, yang mana dititik tersebut akan terjadi penambahan air dengan bertambahnya luasan catchment area . Adapun rumus banjir rancangan metode rasional adalah sebagai berikut :
A I C Q . .
Dimana :
Q = debit aliran (m3/det) C = koefisien pengaliran
I = rata-rata intensitas hujan (mm/jam), untuk durasi yang sama dengan waktu konsentrasi (tc) dan periode ulang tertentu.
A = luas catchment area (Ha)
D. Waktu Konsentrasi (tc)
Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir dari titik terjauh sampai dengan titik yang ditinjau pada daerah pengaliran atau diperolehnya debit maksimum. Dimana waktu konsentrasi adalah jumlah dari waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir menuju saluran terdekat (to) dan waktu yang diperlukan air yang mengalir dalam saluran
sampai menuju titik yang ditinjau (td). dan ditulis sebagai berikut :
d o c t t
t E. Overlandf time of flow (to)
Adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir dari tanah menuju saluran terdekat. Dalam perhitungan, todihitung berdasarkan rumus :
- Untuk daerah pengaliran sangat kecil, dengan tali air sepanjang ± 300 m. 3 1 2 1 ) ( ) ).( 1 . 1 .( 26 . 3 o o o S L C t
- Untuk daerah pengairan kecil, dengan panjang tali air sampai dengan 1000 m 5 1 3 1 ) ( ) .( . 108 o o o S L n t Dimana :
to = waktu limpasan (menit)
n = harga koefisien kekasaran permukaan tanah (tabel) Lo= panjang limpasan (m)
Tabel harga koefisien kekasaran (n) untuk persamaan Manning
Jenis Permukaan n
Permukaan yang diperkeras (paved surface) 0,015 Permukaan tanah terbuka (bare soil surface) 0,0275
Permukaan berumput sedikit 0,035
Permukaan berumput sedang 0,045
Permukaan berumput tebal 0,060
F. Time of drain (td)
Adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir dalam saluran menuju titik yang ditinjau. Tdsangat ditentukan oleh karakteristik hidrolis didalam
saluran dimana rumus pendekatannya adalah sebagai berikut :
d d d V L t Dimana : Ld= panjang saluran (m)
Vd= kecepatan rata-rata dalam saluran (m/s)
Untuk menghitung tddalam kapasitas saluran yang direncanakan,
kecepatan dihitung berdasarkan rumus kecepatan dari manning :
2 1 3 2 . . 1 S R n V Dimana : V = kecepatan (m/s)
n = koefisien kekasaran manning R = jari-jari hidrolis
Rumus diatas sebaiknya digunakan dalam saluran buatan dengan atau tanpa pasangan (lining).
G. Koefisien Pengaliran
Koefisien pengaliran merupakan hasil perbandingan antara jumlah hujan yang jatuh dengan yang mengalir sebagai limpasan. Pada suatu tata guna lahan koefisien pengaliran ditetapkan dengan mengambil harga rata-rata berdasarkan besarnya luas area. Adapaun rumus yang digunakan untuk menghitung koefisien pengaliran adalah :
i i i r A A C C . Dimana :Cr= rata-rata koefisien pengaliran
Ci= koefisien pengaliran individu
Ai= luas daerah individu (ha)
H. Daerah Pengaliran
Daerah pengaliran merupakan kontribusi untuk jumlah volume limpasan pada metode Rasional yang digunakan. Luas ini dihitung berdasarkan area yang masuk menjadi beban pada saluran.
Pertimbangan untuk daerah aliran antara lain meliputi :
- Tata guna lahan pada saat sekarang dan perencanaan pada masa mendatang
- Karakteristik tanah dan bangunan diatasnya - Kemiringan tanah dan bentuk daerah pengaliran
Analisa Hidrolika A. Kapasitas Saluran
Untuk menghitung kapasitas saluran, digunakan persamaan kontinuitas dari manning.
Q = V . A Dimana :
Q = debit aliran (m3/det) A = luas penampang basah (m2) V = kecepatan aliran (m/det)
Tabel harga koefisien kekasaran (n) untuk persamaan Manning
Jenis Saluran n
Lapisan beton 0.015
Pasangan batu kali 0.025
Tanpa perkerasan (teratur) 0.030
Saluran alami (tidak teratur) 0.046
Untuk menghtiung kedalaman aliran saluran yang berbentuk segi empat, dapat digunakan rumus:
Y = 0,7071.A Dimana :
Y = kedalaman aliran (m) A = luas penampang basah (m)
B. Gorong-gorong
Merupakan bangunan perlintasan karena adanya bangunan yang melintas jalan. Perencanaan gorong-gorong didasarkan atas besarnya debit pengaliran sesuai dengan keadaan saluran dan sifat-sifat hidrolisnya.
Dan untuk menghitung debit digunakan rumus
A I C Q . .
Dimana :
Q = debit aliran (m3/det) C = koefisien pengaliran
I = rata-rata intensitas hujan (mm/jam), untuk durasi yang sama dengan waktu konsentrasi (tc) dan periode ulang tertentu.
A = luas catchment area (Ha)
Jari-jari gorong-gorong dengan bentuk lingkaran dapat dicari dengan rumus : 375 , 0 . 513 , 2 . S Q n R Dimana : R = jari-jari penampang (m) Q = debit aliran (m3/det)
S = slope saluran/gorong-gorong (m/m)
C. Tinggi Jagaan (Free board)
Tinggi jagaan minimum untuk saluran dengan pasangan direncanakan = 0,50. Untuk saluran dengan debit.
Tabel Tinggi Jagaan (Free board) Debit (Q) F (m) Polder (m) Q < 5 m3/det 10 m3/det > Q > 5 m3/det Q > 10 m3/det 0,20 – 0,30 0,30 – 0,50 0,70 – 1,00 0,75 – 1,00 1,00 – 1,25 1,25 – 1,50 PENUTUP
Pada hasil perhitungan perancangan desain saluran drainase dengan menganalisa disetiap Chatment Area, dengan menggunakan jenis saluran terbuka dan tertutup. Hal ini dapat diuraikan, sebagai berikut :
1. Dimensi drainase untuk Catchment 1,2 ,3, 7, dan 4 mengacu pada dimensi Catchment 4, ini dikarenakan pada Catchment 4 terjadi akumulasi debit dari Catchment 1, 2, 3, dan 7. Sehingga desain dimensi rencana berdasarkan debit terbesar yaitu di catchment 4.
2. Demikian pula pada Catchment 5,6,8 dan 9, dimana debit terbesar terakumulasi di Catchment 9, sehingga desain dimensi yang direncanakan berdasarkan pada debit Catchment 9.
3. Untuk desain gorong-gorong dimensi yang digunakan adalah dimensi yang terdapat pada Catchment 9 yaitu dameter 1 m. Ini dilakukan guna keperluan maintenace dan keperluan lain dikemudian hari.
DAFTAR PUSTAKA
Horonjeff Robert dan MckKelvey, Francis X, Perencanaan dan Perancanagan Bandar Udara jilid 2, Penerbit Erlangga, 1993.
Soemarto, CD, Analisa Hidrolika, Erlangga, Jakarta, 1995
Sosrodarsono, Suyono dan Takeda, Kensaku, Hidrologi Untuk Pengairaan, PT.Pradnya Paramita, Jakarta, cetakan 7, 1993.
Tim Dikti, 1997, Drainase Perkantoran, Universitas Gunadarma, Jakarta. Triatmodjo Bambang. Prof Dr.Ir., 2008, Hidrologi Terapan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
