commit to user HALAMAN JUDUL
DESAIN PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT
BACK WATER
SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.) pada Program Studi DIII Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
ARIF WIJAYANTO
NIM. I 8712006
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
commit to user
HALAMAN PERSETUJUAN
DESAIN PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT
BACK WATER
SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.) pada Program Studi DIII Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
ARIF WIJAYANTO
NIM. I 8712006
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Persetujuan: Dosen Pembimbing
Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc NIP. 19630822 198903 1 002
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
DESAI PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT
BACK WATER
SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
ARIF WIJAYANTO
NIM. I 8712006
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada,
27 Agustus 2015 :
1. Ir. Agus Hari Wahyudi, Msc __________________
NIP. 19630822 198903 1 002
2. Ir. Budi Utomo, MT __________________
NIP. 19600629 198702 1 002
3. Ir. Sudarto, MSi __________________
NIP. 19570327 198603 1 002
Disahkan,
Kepala Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS
Widi Hartono, ST, MT NIP 19730729 199903 1 001
commit to user
MOTO DAN PERSEMBAHAN
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan “ (QS Al-Insirah, 94:5) Berilmulah seperti padi ....
Setiap kata yang terukir, kupersembahkan seutuhnya pada
Bapak dan Ibu atas seluruh cinta, kasih sayang, dan pengorbanan tulus yang mereka berikan demi kesuksesanku, semoga aku bisa menjadi anak yang kelak yang bisa engkau andalkan di kehidupan dunia maupun di akhirat.
Adi Surya Nur Rochim Terimakasih atas kerjasamanya dalam setiap fase yang harus dilalui dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Teman teman keluarga besar D3 INFRASTRUKTUR PERKOTAAN Agus, Anggun, Arif setya, Bima, Brili, Cahyo, Cepy, Tyas, Dewangga, Dewi, Dian, Hendra, Caca, Hugo, Isni, Rani, Okta, Reza, Rasyid, Rusdi, Tio, Indro, Mada, Vian, Wira Trimakasih atas kebersamaan dan kekompakannya, Trimakasih telah menjadi bagian dari cerita dimasa-masa perjuangan ini.
Dosen Pembimbing Tugas Akhir Ir. Agus Hari Wahyudi, Msc yang dengan sabar telah memberikan saran dan pemahaman dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Semoga ilmu yang Bapak tularkan kepada kami menjadi ilmu yang barokah dan terus menerus membawa kemanfaatan.
commit to user
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Esa, akhirnya penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir dengan judul Desain Pintu
Pengendali Banjir Akibat Back Water Sungai Gedangan Wonogiri dapat terselesaikan berkat bantuan dari beberapa pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang kepada:
1. Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta,
2. Widi Hartono, ST, MT. Selaku Kepala Program Studi DIII Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret Surakarta,
3. Achmad Basuki, ST, MT. selaku mantan ketua Program Studi DIII Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta,
4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT. selaku mantan Sekretaris Program Studi DIII Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta,
5. Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc. selaku Pembimbing Tugas Akhir yang dengan sabar
telah memberikan saran dan pemahaman dalam penyusunan Tugas Akhir,
6. Ir. Sudarto, Msi dan Ir. Budi Utomo, MT selaku Dosen Penguji yang telah banyak
memberikan masukan, pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan Tugas Akhir,
7. Segenap Dosen Pengajar Program Studi DIII Infrastruktur Perkotaan, Teknik Sipil
Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mau berbagi ilmu dan pengalaman melalui perkuliahan,
8. Segenap staf di Pengajaran DIII Teknik Sipil yang sehari hari telah membantu
mempersiapkan segala kebutuhan kegiatan perkuliahan,
9. Balai Besar Wilayah Sungai bengawan Solo dan khususnya Mbak Damayanti, selaku
staff perencanaan yang telah membantu mencarikan data dalam penyusunan Tugas Akhir ini,
10. Kakak-kakak, adik-adik, dan rekan rekan keluarga besar Mahasiswa DIII
Infrastruktur Perkotaan, Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta atas kerjasamanya dalam seluruh kegiatan perkuliahan,
11. ASUS A43SD series yang senantiasa setia membantu proses perkuliahan dan
commit to user
12. Segenap keluarga dan teman-teman di rumah yang senantiasa memberikan dukungan
semangat dan doa demi selasainya laporan tugas akhir ini,
13. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Tidak ada yang bisa penulis berikan sebagai imbalan, hanya do’a semoga Allah SWT memberi anugrah dan balasan atas segala kebaikan.
Surakarta, Juni 2015
commit to user
vii
ABSTRAK
Arif wijayanto, Desain Pintu Pengendali Banjir Akibat Back Water Sungai
Gedangan Wonogiri. Program Studi D3 Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Sungai Gedangan sebagai anak sungai dari Bengawan Solo yang terletak di wilayah Wonoboyo, Kecamatan Wonogiri Kabupaten Wonogiri sering meluap yang mengakibatkan banjir di pemukiman sekitarnya. Banjir yang terjadi dikarenakan adanya back water yaitu aliran balik yang dikarenakan elevasi dari induk sungai lebih tinggi daripada anak sungai, sehingga aliran dari anak sungai tidak bisa masuk ke induk sungai bahkan aliran berbalik ke arah hulu sungai dan menyebabkan limpasan sehingga terjadi
banjir. Dari permasalahan back water itulah kemudian dicari solusi untuk mengatasi
banjir yaitu dengan pembuatan pintu air pengendali banjir dan stasiun pompa.
Metode yang dilakukan pada penulisan laporan tugas akhir ini adalah dengan mengumpulkan data primer dan data sekunder, data primer meliputi foto survey lokasi,
sedangkan data sekunder meliputi data curah hujan, dan data cross section Sungai dan
hasil wawancaa dengan warga. Dari data yang diperoleh, selanjutnya dilakukan analisis meliputi debit rencana, profil muka air dengan HEC-RAS dan selanjutnya digunakan sebagai acuan dalam mendesain bangunan pengendali banjir, yaitu pintu air, tanggul, dan pompa air.
Dari hasil analisis diketahui bahwa elevasi muka air banjir dari sungai Bengawan Solo lebih tinggi dari Sungai gedangan yaitu +114.2 m berbanding +116.7 m sehingga mengakibatkan back water. Maka direncanakan pintu air dengan pintu sorong sebanyak 3 buah dengan lebar masing masing 1.5 m dengan tinggi 2 m, direncanakan banjir skerm dengan tinggi puncak yang adalah +117.3 m, direncanakan stasiun pompa dengan kapasitas maksimum sebesar 4.8 m3/detik, direncanakan tanggul dengan elevasi sama
dengan desain banjir skerm yaitu +117.3 m, ketinggian rata-rata 7.8 meter. Sehingga
dengan pembuatan bangunan tersebut masalah banjir akibat back water dapat diatasi.
commit to user
KATA PENGANTAR
Rasa Syukur tak terhingga disertai puja dan puji kepada yang Maha indah, Maha perkasa, dan Maha pemberi kenikmatan Allah SWT atas limpahan berkah, limpahan rahmat, dan nikmat kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Shalawat dan Salam yang Insya Allah selalu tercurah kepada baginda manusia mulia, Rasulullah SAW yang telah menunjukan jalan kepada umatnya dari jalan kesesatan menuju jalan yang. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan Program DIII Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Judul dari Tesis ini adalah ”Desain Pintu Pengendali Banjir Akibat Back water
Sungai Gedangan Wonogiri”. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang dengan penuh dedikasi telah begitu banyak mencurahkan waktu, tenaga, kesabaran, dan pikirannya guna memberikan yang terbaik kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Semoga beliau selalu diberkahi oleh Allah SWT.
Akhir kata, penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis pribadi dan umumnya bagi pembaca semua. Mengingat keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang penulis miliki, maka kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan.
Dengan hanya mengharapkan keridhoan-Nya, semoga dapat menumbuhkan keikhlasan yang tulus dalam terselesaikannya Tugas Akhir ini. Aamiin.
Surakarta, Juni 2015
commit to user ix
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ... i HALAMAN PERSETUJUAN ... iiHALAMAN PENGESAHAN ... iii
MOTO DAN PERSEMBAHAN ... iv
UCAPAN TERIMA KASIH ... v
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
NOTASI DAN SINGKATAN ... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan penelitian ... 2 1.4. Batasan Masalah ... 2 1.5. Manfaat Penelitian ... 3 1.5.1. Manfaat Teoritis ... 3 1.5.2. Manfaat Praktis ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 4
2.1. Tinjauan Pustaka ... 4 2.1.1. Back water ... 4 2.2. Landasan Teori ... 5 2.2.2. Analisis Hidrologi ... 5 2.2.3. Curah Hujan ... 5 2.2.4. Parameter Statistik ... 6
2.2.5. Pemilihan Tipe Distribusi ... 7
commit to user
2.2.7. Koefisien Aliran (C) ... 13
2.2.8. Curah Hujan Efektif... 14
2.2.9. Debit Banjir Rencana... 15
2.2.10. Pemodelan Hidrolika Menggunakan HEC - RAS... 18
2.2.11. Konsep Perhitungan dalam HEC – RAS ... 19
2.2.12. Perencanaan Pintu Air (Pintu Sorong) ... 21
2.2.13. Perencanaan Pompa Air... 22
2.2.14. Perencanaan Tanggul ... 23
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 25
3.1. Lokasi Penelitian ... 25
3.2. Metode Penelitian ... 26
3.3. Langkah Langkah Penelitian ... 26
3.3.1. Mencari Data dan Informasi ... 26
3.3.2. Mengolah Data ... 26
BAB 4 HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 31
4.1. Analisis Hidrologi ... 31
4.1.1. Data Curah Hujan Harian Maksimum ... 31
4.1.2. Hujan Wilayah ... 31
4.1.3. Perhitungan Parameter Statistik... 32
4.1.4. Penentuan Jenis Distribusi ... 33
4.1.5. Uji Smirnov Kolmogorov ... 33
4.1.6. Perhitungan Hujan Rancangan ... 34
4.1.7. Koefisien Aliran Permukaan (c) ... 35
4.1.8. Perhitungan Curah Hujan Efektif ... 36
4.2. Analisis Debit Banjir Rancangan Sungai Gedangan ... 39
4.2.1. Perhitungan Debit Banjir Metode Nakayasu ... 39
4.3. Analisis Hidrolika Menggunakan Pemodelan HEC-RAS ... 43
4.3.1. Skematik Pemodelan ... 44
4.3.2. Data Geometrik... 44
4.3.3. Flow Boundary Condition ... 46
4.3.4. Running Program ... 48
4.3.5. Analisis Hidraulik Kondisi Eksisting Sungai Bengawan Solo dan Sungai Gedangan ... 49
commit to user
xi
4.4. Perencaaan Bangunan Pintu Air ... 50
4.4.1. Perencanaan Pintu Sorong ... 50
4.4.2. Perencaaan Banjir Skerm ... 52
4.5. Perencanaan Pompa ... 53
4.5.1. Hasil Perhitungan Desain Pompa ... 55
4.5.2. Kesimpulan Perhitungan Pompa ... 60
4.6. Perencanaan Tanggul ... 61
4.7. Hasil Pembahasan ... 62
4.7.1. Hasil Analisis Hidrologi ... 62
4.7.2. Hasil Analisis Desain ... 62
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 64
5.1. Kesimpulan ... 64
5.2. Saran ... 64
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Kriteria Pemilihan Tipe Distribusi ... 8
Tabel 2.2. Nilai Variable Reduksi Gauss ... 8
Tabel 2.3. Distribusi Log Pearson III untuk Koefisien Kemencengan Cs ... 10
Tabel 2.4. Reduced Mean (Yn) ... 11
Tabel 2.5. Reduced Standard Deviation (Sn) ... 11
Tabel 2.6. Reduced Variate (Yt) ... 12
Tabel 2.7. Nilai Kritis Do untuk Uji Smirnov-Kolmogorov ... 13
Tabel 2.8. Koefisien Pengaliran (run off coeficient) ... 14
Tabel 2.9. Klasifikasi Periode Ulang Berdasarkan Jenis Konstruksi ... 16
Tabel 2.10. Harga kemiringan samping untuk tanggul tanah homogen (menurut USBR, 1978) ... 24
Tabel 4.1. Data Hujan Harian Maksimum ... 31
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Hujan Wilayah ... 32
Tabel 4.3. Perhitungan Parameter Statistik ... 32
Tabel 4.4. Penentuan Jenis Distribusi ... 33
Tabel 4.5. Uji Smirnov Kolmogorov Terhadap Distribusi Log-Pearson tipe III ... 34
Tabel 4.6. Analisis Metode Log Pearson III ... 35
Tabel 4.7. Curah Hujan Rancangan Menggunakan Log Pearson III ... 35
Tabel 4.8. Perhitungan Koefisien Aliran (c) ... 36
Tabel 4.9. Intensitas Hujan Jam-jaman ... 37
Tabel 4.10. Curah Hujan Jam-jaman ... 37
Tabel 4.11. Distribusi Curah Hujan Jam-jaman ... 38
Tabel 4.12. Perhitungan Curah Hujan Efektif DAS Gedangan ... 39
Tabel 4.13. Perhitungan Unit Hidrograf Metode Nakayasu ... 41
Tabel 4.14. Rekap Perhitungan Hidrograf Banjir Metode Nakayasu ... 42
Tabel 4.15. Debit Rencana ... 43
Tabel 4.16. Project pertama ... 47
Tabel 4.17. Project kedua ... 47
Tabel 4.18. Data debit dan Volume Komulatif Inflow Sungai Gedangan Q 25 ... 55
commit to user
xiii
Tabel 4.20. Hubungan t pompa dan Q Pompa ... 57
Tabel 4.21. Trial dengan waktu pompa 16 dan 18 jam ... 57
Tabel 4.22. Trial Dengan Waktu Pompa 20 dan 22 Jam ... 58
Tabel 4.23. Trial dengan waktu pompa 24 dan 26 jam ... 59
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Pertemuan Sungai Gedangan dengan Sungai Bengawan Solo ... 2
Gambar 2.1. Kondisi Aliran Jika Terjadi Back water ... 4
Gambar 2.2. Metode Poligon Thiesen ... 6
Gambar 2.3. Contoh Penampang Saluran Dalam HEC-RAS ... 19
Gambar 2.4. Penggambaran Persamaan Energi Pada Saluran Terbuka ... 20
Gambar 2.5. Aliran Melalui Pintu Sorong. ... 21
Gambar 2.6. Koeffisien K untuk debit tenggelam. ... 21
Gambar 2.7. Koeffiesien debit pada pintu sorong dan pintu radial ... 22
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian ... 25
Gambar 3.2. Flow Chart Pola Pikir Penyusunan Laporan ... 27
Gambar 3.3. Flow Chart Analisis Hidrologi ... 28
Gambar 3.4. Flow Chart Pemodelan Hidrolika dengan HEC-RAS ... 29
Gambar 3.5. Flow Chart Perencanaan Pompa Banjir ... 30
Gambar 4.1. Pengeplotan Tata Guna Lahan dengan Satuan Kotak ... 36
Gambar 4.2. Skematik Pemodelan Sungai Bengawan Solo dan Sungai Gedangan ... 44
Gambar 4.3. Contoh Input Data Cross Section ... 45
Gambar 4.4. Contoh Input Reach Lengths ... 45
Gambar 4.5. Contoh Input Data Manning Values ... 46
Gambar 4.6. Contoh Input Steady Flow Data ... 46
Gambar 4.7. Contoh Input Boundary Conditions ... 47
Gambar 4.8. Running HEC-RAS ... 48
Gambar 4.9. Running HEC-RAS Finish ... 48
Gambar 4.10. Hasil Analisis Project Pertama ... 49
Gambar 4.11. Hasil Analisis Project Kedua ... 49
Gambar 4.12. Contoh Penampang Melintang ... 50
Gambar 4.13. Profil Muka Air K.4+60 Perencanaan Pintu Air ... 51
Gambar 4.14. Profil Muka Air K.4+60 Perencanaan Banjir Skerm ... 52
Gambar 4.15. SketsaDesain Banjir Skerm ... 53
Gambar 4.16. Sketsa Penampang Saluran ... 56
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A GAMBAR DESAIN
Peta Kontur Lokasi Pintu air ... LA-1
Denah Pintu Air ... LA-2
Potongan A-A ... LA-3
Potongan B dan C ... LA-4
Detail Banjir Skerm ... LA-5
Detail Atap Pelindung ... LA-6
Denah Ruang dan Atap Rumah Pompa ... LA-7
Potongan A dan B Rumah Pompa ... LA-8
GAMBARAN SECARA TIGA DIMENSI ... LA-10
LAMPIRAN B FOTO-FOTO SURVEY
LAMPIRAN C DOKUMEN ADMINISTRASI
Permohonan Pembimbing TA ... LC-1
Surat Permohonan Data Balai Besar Bengawan Solo... LC-2
Surat Permohonan Data PSDA Bengawan Solo ... LC-3
commit to user
NOTASI DAN SINGKATAN
α : Parameter hidrograf
α : Koefisien kecepatan
µ : Koeffisien debit
A1, A2,..., An : Luas areal 1,2,...n
a : Bukaan pintu (m)
b : Lebar pintu (m)
C : Koefisien kehilangan energi (penyempitan, pelebaran atau belokan)
c : Nilai koefisien pengaliran ekivalen
Ck : Koefisien kurtosis
CS : Koefesien skewness
Cv : Koefisien variasi
G : Variabel standar untuk Xt yang besarnya tergantung koefisien
kemencengan Cs
g : Percepatan gravitasi, m/dt2 ( 9,8 )
h1 : Kedalaman air didepan pintu diatas ambang, (m)
H2 : Kedalaman air dibelakang pintu diatas ambang, (m)
he : Energi head loss
Hs : Tinggi jagaan (m)
I : Intensitas hujan (mm/jam)
K : Faktor aliran tenggelam
K’ : Nilai pengantar aliran pada unit
KT : Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang
L : Jarak antara dua penampang (meter)
LogXt : Logaritma curah hujan rencana dalam periode ulang T tahun (mm)
𝐿𝑜𝑔 𝑋
̅̅̅̅̅̅̅̅ : Logaritma curah hujan rata-rata
n : Koefisien kekasaran manning
n’ : Bayaknya data
P1, P2, ..., Pn : Curah hujan ke 1, ke 2, ... ke n
Q : Debit (m3/detik)
commit to user
xvii
R : Jari-jari hidrolik
R24 : Hujan efektif dalam 1 hari (mm)
Re : Curah hujan efektif (mm)
Ro : Hujan satuan (mm)
RT : Intensitas hujan rata-rata sampai dengan jam ke-t (mm/jam),
rT : Curah hujan jam-jaman/curah hujan pada jam ke-t (mm)
S : Deviasi standard
Sd : Deviasi standard
Sf : Kemiringan aliran
Sn : Reduced standar deviasi, merupakan fungsi dari banyaknya data(n)
T : Waktu mulai hujan
t : Waktu (jam)
tg : Waktu konsentrasi hujan (jam)
T0,3 : Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak
sampai menjadi 30 % dari debit (jam)
Tp : Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)
V : Kecepatan aliran, (m/dt)
X : Nilai varian ke i
𝑋̅ : Nilai rata-rata varian
Xt : Curah hujan rencana dalam periode ulang T tahun (mm)
Yt : Reduced variabel, parameter Gumbel untuk periode T tahun
Yn : Reduced mean, merupakan fungsi dari banyaknya data (n)
Y : Fungsi tekanan di suatu titik2
