BAB V BAB V
11. Penentukan Kapasitas Pengaliran
Berikut ini adalah cara untuk menentukan kapasitas pengaliran pada saluran drainase di Kelurahan Bantarjati,Bogor.
Tabel 5. 3 Penentuan Waktu Limpasan
Contoh Perhitungan :
1. Elevasi Awal = Elevasi rayapan air diatas tanah hulu (Elevasi tertinggi di zona) yaitu 236
Elevasi Akhir = Elevasi Rayapan air diatas tanah hilir, sama dengan elevasi saluran awal segmen(m) yaitu 195
2. Penentuan Slope Tanah
S=Elevasi tanahawal−Elevasi tanah akhir Panjang Limpasan
S=236−195
150 =0,273333333 3. Penentuan n lahan
Penentuan n lahan, berdasarkan koefisien kekasaran manning yang dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 5. 4 Harga Koefisien Kekasaran Manning
4. Penentuan waktu limpasan
¿=6.33(no Lo)0.6 (C Ie)0.4So0.3
¿= 6.33(0,0015 150)0.6 (0,88 0,88)0.40,2733333330.3
¿ 1,376434761
Tabel 5. 5 Penentuan Kapasitas Pengaliran Saluran
V Asumsi
(m/s)
Waktu Saluran
(td) (menit)
td Gabungan
Waktu Konsentrasi (tc) (menit)
Koefisien
Talbot Intensitas Hujan (I) (mm/jam)
Debit Limpasan, Q (m^3/s)
Debit Limpasan/Debit
Saluran (Q/Qs) Awal Akhir
a b
A1 A3 3 0,268 0,2677 1,644 126,19 -0,72 65,38 0,17 0,2435
A2 A4 3 0,268 0,5353 1,912 126,19 -0,72 65,38 2,53 0,3908
A3 A5 3 0,668 1,203 2,579 126,19 -0,72 65,38 3,13 0,4828
A4 A6 3 0,668 1,871 3,247 126,19 -0,72 65,38 5,69 0,6547
A7 A9 3 0,912 2,782 4,159 126,19 -0,72 65,38 7,68 0,7153
A8 A10 3 0,912 3,694 5,071 126,19 -0,72 65,38 13,98 0,6728
A11 A12 3 2,685 6,379 7,756 126,19 -0,72 65,38 13,43 0,7896
A10 A13 3 2,685 9,064 10,441 126,19 -0,72 65,38 17,55 0,8714
A12 A14 3 0,637 9,701 11,078 126,19 -0,72 65,38 15,27 0,7583
A13 A15 3 0,637 10,338 11,714 126,19 -0,72 65,38 78,88 1,4122
A14 A16 3 1,371 11,709 13,085 126,19 -0,72 65,38 82,06 1,4691
A15 A17 3 1,371 13,080 14,456 126,19 -0,72 65,38 79,79 1,4284
A16 A18 3 0,396 13,476 14,853 126,19 -0,72 65,38 80,56 1,7186
A17 A19 3 0,396 13,873 15,249 126,19 -0,72 65,38 89,14 1,7382
A20 A22 3 3,801 17,674 19,050 126,19 -0,72 65,38 93,78 1,3040
A21 A23 3 0,831 18,505 19,882 126,19 -0,72 65,38 97,50 1,3045
Contoh Perhitungan 5. Waktu Limpasan (td)
td= Lda 60.Vd td=48,177
60.3
= 0,268 6. Waktu Konsentasi
tc=¿+td
tc=1,376434761+0,268=1,644menit 7. Penentuan Koefisien Talbot (A) dan (B)
Koefisien talbot didapat dari data perhitungan hidrologi (penentuan kurva IDF) dan disesuaikan dengan PUH nya yaitu PUH 25. Dan Didapatkan nilai untuk A adalah 126,19 dan untuk B adalah -0,72
8. Penentuan intensitas hujan
Dikarenakan nilai tc < te, maka nilai lc = le yaitu 65,38 mm/jam 9. Penentuan Debit Limpasan
Q= 1
360∙ Cs ∙C ∙ A ∙i Q= 1
360∙0,88∙1,209∙65,38=0.17m3/s
10. Penentuan Kapasitas Pengaliran
= Debit limpasan/Debit sluran
= 0,17/0,68
= 0,24 m3/s 12. Penentuan Dimensi Saluran
Berikut ini adalah langkah-langkah dalam menentukan dimensi saluran drainase pada kelurahan Bantarjati, Bogor.
• Penentuan Daerah Luas Catchmen Area
Luas area catchmen area didapat dari luas lahan terbangun,luas daerah hijau dan luas jalan yang masuk ke dalam zona saluran drainase. Biasanya daerah pelayanan jalan digunakan ½ dari luas jalan yang dilalui saluran dan blok yang dilayani oleh jalan. Pengukuran daerah pelayanan jalan blok 1 pada tiap saluran sebagai berikut :
Luas Lahan Terbangun pada zona saluran A2-A4 = 8,00460345375 Ha Luas Daerah Hijau pada zona saluran A2-A4 = 6,403682763 Ha Luas Jalan pada zona saluran A2-A4 = 1,60092069075 Ha
• Penentuan Koefisien Limpasan (C)
Untuk mencari koefisien limpasan sama halnya dengan koefisien manning karena harus menyesuaikan dengan daerah permukaaan bloknya dengan ketentuan pada Tabel 6.2
Tabel 5. 6 Data Koefisien
Dari data tersebut, dapat kita sesuaikan dengan blok-nya. Misalkan blok 1 adalah lapangan bola, kami pilih data lapangan bermain dengan nilai C-nya 0.35. Sedangkan pada blok 2-14 adalah perumahan, kami pilih data keluarga ganda beraneka ragam dengan nilai C-nya 0.6.
• Penentuan Nilai Koefisien Limpasan Rerata (Cr) Koefisien rerata didapat dengan persamaan
Cr=∑Ci Ai
∑ Ai
Dengan nilai ∑Ci Ai dan sudah ∑Ai sudah dihitung dapn didapatkan nilai untuk ∑Ci Ai adalah 42.63854 dan untuk nilai ∑Ai didapat 85.394, kemudian disubtitusi ke dalam rumus, sehingga
Cr=42.63854
85.394 =0.49931
• Penentuan Jenis Saluran
Jenis saluran yang kami pilih adalah saluran primer.
• Penentuan PUH
PUH dalam desain dihitung dengan menggunakan rumus (Moduto. Drainase Perkotaan. 1998):
T=N(1 μ−1
2)
Pada perhitungan dimensi drainase ini PUH yang diasumsikan adalah PUH 25 untuk seluruh saluran drainase.
• Penentuan Tinggi Hujan Maksimum (R)
Tinggi hujan R adalah curah hujan harian maksimum metode terpilih R terbesar untuk PUH 25 tahun, dapat diperoleh dengan regresi dari satu urutan N tahun data hujan harian maksimum (dianjurkan N = 20-30 tahun data yang berkelanjutan) dan setelah dikoreksi dengan faktor koreksi konsistensinya Fk, lalu dicari standar deviasi. Berdasarkan data hasil perhitungan analisis hidrologi, nilai R adalah mm/hari.
• Penentuan Waktu Durasi Hujan (te)
Waktu konsentrasi tc, jika nilainya lebih kecil dari waktu durasi hujan te, maka dalam perhitungan intensitas hujannya dianggap sama dengan waktu durasi hujannya, yaitu tc = te dan Ic = Ie. Nilai te dapat didekati dengan persamaan (Moduto. Drainase Perkotaan. 1998) sebagai berikut:
te= R1.92 1.11× R te= 93,8971.92
1.11×93,897=58,82menit
• Penentuan Intensitas Hujan (Ie)
Intensitas hujan di Indonesia dapat mengacu pada pola grafik IDF (Intensity Duration Frequency) dari Van Breen yang didekati dengan persamaan (Moduto. Drainase Perkotaan. 1998) sebagai berikut:
Ie=54R+0.07R2 te+0.3R
Ie=54(93,897)+0.07(93,897)2
58,82+0.3(281.36) =65,38mm/jam
• Penentuan Panjang Rayapan Aktual (Lo)
Panjang rayapan aktual ditentukan berdasarkan Jarak terjauh titik jatuhnya hujan dengan saluran drainase terdekat dengan tegak lurus kontur. Titik terjauh dapat dijadikan titik awal Panjang rayapan jika elevasi titik terjauh tersebut tidak lebih tinggi dari elevasi titik saluran drainase terdekat. Sehingga jalur rayapan tersebut dapat mengalirkan air hujan ke saluran drainase tersebut.
Dengan sudah ditentukannya jalur rayapan terhadap saluran drainase terdekat, dapat diketahui panjang rayapan aktual (Lo) yang dapat diukur melalui peta digital di google earth. Berikut hasil pengukuran panjang rayapan aktual (Lo) pada saluran A
Panjang Rayapan Aktual Saluran A = 150 m
• Penentuan Elevasi Awal dan Akhir
Penentuan Elevasi Awal dan Akhir didapat dari data sekunder dari Google earth. Pengukuran elevasi pada zona A di titik awal saluran yakni titik a1 dan pada titik akhir saluran yakni titik A23. Sehingga dapat diketahui Elevasi awal dan akhir pada saluran AB sebagai berikut :
Elevasi Awal (m) = 236 m Elevasi Akhir (m) = 195 m
Hal yang sama dilakukan untuk setiap titik pada blok-blok berikutnya.
• Penentuan Slope Tanah (So)
Didapatkan dengan membagi selisish elevasi awal dan akhir dengan panjang rayapan aktual. Berikut contoh perhitungan So untuk saluran AB
So=Elevasi awal−Elevasi akhir Lo
So=236−196 150 =0.27
• Penentuan Elevasi Saluran
Penentuan elevasi saluran dapat diukur menggunakan peta digital di google earth.
Eleveasi dasar saluran awal = Elevasi saluran awal segmen
= 236
Elevasi dasar saluran akhir = Elevasi saluran akhir segmen
= 234
• Penentuan n lahan berdasarkan koefisien manning
Penentuan n lahan berdasarkan koefisien manning yang dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 5. 7 Koefisien Kekasaran Manning
Pada penelitian ini menggunakan koefien manning sebesar 0,015, dikarenakan jenis permukaan tanah di kelurahan bantarjati yatu diasumsikan permukaannya diperkeras.
• Penentuan Panjang Saluran (Ls)
Panjang saluran aktual yang ditinjau adalah saluran per-saluran (segmen). Dan dihitung pada AutoCAD dengan tools Area, sehingga didapatkan untuk Panjang saluran A1 –A3 yaitu 48,177 m
• Penentuan Waktu Rayap (to)
Waktu merayap di permukaan tanah, to (menit), yaitu waktu yang diperlukan untuk titik air yang terjauh dalam DPS mengalir pada permukaan tanah menuju ke alur saluran permulaan yang terdekat. Rumus yang digunakan (Moduto.
Drainase Perkotaan. 1998).
Jika Lo ≤ 300 m, digunakan rumus
¿=6.33(no Lo)0.6 (C Ie)0.4So0.3
¿= 6.33(0,0015 150)0.6 (0,88 0,88)0.40,2733333330.3
¿ 1,376434761
• Penentuan Kecepatan Asumsi (Vasumsi)
Penentuan kecepatan aliran (V) diasumsikan berdasarkan kemiringan rata-rata saluran yang telah diperoleh. Dengan melihat kecepatan asumsi pada Tabel 6.3 dibawah dapat diasumsikan kecepatan asumsi untuk saluran A1-A3 yakni 3 m/s.
Tabel 5. 8 Kecepatan Asumsi Berdasarkan kemiringan rata-rata
• Penentuan Waktu Mengalir di Saluran (td)
Waktu mengalir di saluran, td (menit), yaitu waktu yang diperlukan untuk air mengalir dari alur saluran permulaan menuju ke suatu profil melintang saluran tertentu yang ditinjau. Rumus yang digunakan (Moduto. Drainase Perkotaan.
1998):
td= Lda 60.Vd td=48,177
60.3 = 0,268
• Penentuan Waktu Konsentrasi di Saluran (tc) Waktu konsentrasi dapat diperoleh dengan rumus tc=¿+td
Untuk perhitungan tc disaluran AB sebagai berikut tc=1,376434761+0,268=1,644menit
.
• Penentuan Koefisien Talbot (A) dan (B)
Koefisien talbot didapat dari data perhitungan hidrologi (penentuan kurva IDF) dan disesuaikan dengan PUH nya yaitu PUH 25. Dan Didapatkan nilai untuk A adalah 126,19 dan untuk B adalah -0,72
Dikarenakan nilai tc < te, maka nilai lc = le yaitu 65,38 mm/jam
• Penentuan Intensitas Hujan Desain (IT)
Dikarenakan nilai tc < te, maka nilai lc = le yaitu 65,38 mm/jam
• Penentuan Debit Saluran
Persamaan yang digunakan untuk memperkirakan debit saluran adalah persamaan Modifikasi Rasional (Moduto. Drainase Perkotaan. 1998).
Pemilihan persamaan ini didasarkan pada kemudahan dan kesederhanaan dalam mencari parameter-parameternya. Sehingga dapat ditentukan debit saluran AB dengan Persamaan Modifikasi Rasional tersebut adalah sebagai berikut
Q= 1
360∙ Cs ∙C ∙ A ∙i Q= 1
360∙0,88∙1,209∙65,38=0.17m3/s
• Penentuan Luas Asumsi (A Asumsi) A=0.17
3 =0.055m2
• Penentuan Lebar Saluran (B) B = (A^0,5).1,4142
= (0,055^0,5).1,4142 = 0,33 m
• Penentuan Tinggi Air Tinggi air = (B^0,5)*0,7071
= (0,33^0,5)*0,7071 = 0,41m
• Penentuan Freeboard
=
√
0,41x0,14= 0,24 m
• Penentuan Ketinggian Saluran H = F + D
= 0,24 + 0,41
= 0,65
• Penentuan Elevasi Dasar Saluran
Eleveasi dasar saluran awal = Elevasi saluran awal – tinggi saluran
= 236 – 0,65
= 235,35 m
Elevasi dasar saluran akhir = Elevasi saluran akhir = tinggi saluran
= 234 – 0,65
= 233,35 m
• Penentuan Kemiringan Saluran (S)
Penentuan kemiringan saluran didapatkan dari selisih elevasi awal dan elevasi akhir yang dibagi dengan panjang saluran (Lda), berikut perhitungan untuk saluran AB
S=Elevasi awal−Elevasi akhir Lda
S=235,35−233,35
48,177 =0,0415135853207962
• Penentuan Koefisien Manning (no)
Koefisien manning ini ditentukan berdasarkan daerah permukaan rayapan bloknya dengan ketentuan pada Tabel 6.1
Gambar 5. 2 Harga Koefisien Kekasaran Manning
Koefisien manning yang digunakan pada kelurahan Bantarjati, Bogor menggunakan koefisien manning sebesar 0,03. Dikarenakan asumsi Bahan saluran yang dipilih adalah saluran bebatuan dengan pertimbangan harganya yang lebih murah, pemasangannya relatif lebih mudah, dan air dari limpasan air hujan diharapkan dapat terinfiltrasi ke dalam tanah. Karena saluran menggunakan bahan bebatuan dengan keadaan yang baik maka nilai n adalah 0.03.
• Penentuan Luas Basah (A) A = BY
= 0.50 × 1 = 0.50 m2
• Penentuan Keliling Basah (P)
= 2(1)+0.50 = 2,50
• Penentuan Jari-jari Hidrolis (R) R=A
P R=0.50
2.50=0.20m