ANALISA & PERHITUNGAN DRAINASE SALURAN ALAM PPA HEADQUARTER, BALIKPAPAN
15-06-2023_R4
UMUM
Laporan ini menyajikan ringkasan analisa dan perhitungan drainase saluran alam yang melintas pada lahan proyek, dimana saluran alam ini menampung air dari beberapa lahan perusahaan lain di sekitar lokasi proyek.
Kondisi eksisting terdapat saluran alam yang melintang di bawah tapak bangunan rencana. Karena dimungkinkan dapat terjadi clash dengan pondasi bangunan nantinya, maka diusulkan untuk melakukan re- layout dari saluran alam tersebut. Mempertimbangkan informasi catchment area yang kurang lengkap, maka kami berupaya melakukan pendekatan teknis dengan cara melakukan perhitungan debit maksimal dari outlet saluran yang akan masuk kedalam inlet saluran alami yang melintas di area lahan PT. PPA. Sedangkan untuk area lahan proyek, air permukaan akan ditampung oleh saluran tersendiri dan dialirkan ke kolam retensi, sehingga tidak ada beban aliran air yang akan mengalir ke saluran alam tersebut nantinya. Sebagai informasi, berdasarkan surat resmi tertanggal 17 Mei 2023, Dinas Pekerjaan Umum Kota Balikpapan merekomendasikan agar saluran alam direncanakan dengan dimensi 3.00 m x 2.00 m.
Analisa dan perhitungan ini bertujuan untuk memberikan informasi perkiraan debit air yang dapat dialirkan oleh saluran yang direncanakan pada lahan proyek dan perkiraan catchment area yang dapat dilayani oleh saluran tersebut. Pada Gambar 1 dan Gambar 2 ditunjukkan foto udara area lahan proyek dan sekitarnya dan foto penampang saluran eksisting pada bagian inlet. Skematik layout rencana saluran ditunjukkan pada Gambar 3.
REFERENSI DAN PERATURAN
Referensi dan peraturan yang digunakan dalam analisa dan perhitungan ini antara lain:
• Permen PU No. 12 Th 2014 tentang Sistem Drainase Perkotaan
• SNI 03-3424-1994 tentang Tata Cara Perencanaan Sistem Drainase Permukaan Jalan
• SNI 2415-2016 tentang Tata Cara Perhitungan Debit Banjir Rencana
DATA CURAH HUJAN & ANALISA FREKUENSI
Data curah hujan tahunan maksimum untuk 10 tahun terakhir (2013 – 2022) pada lokasi proyek ditampilkan pada Tabel 1. Data curah hujan diambil dari data BMKG dengan stasiun pengamatan Sultan Aji Muhammad Sulaiman Sepinggan (Lintang -1.26o, Bujur 116.90o).
Perkiraan hujan rencana atau perkiraan debit banjir rencana untuk periode ulang tertentu dapat ditentukan melalui pendekatan analitis dengan analisa frekuensi (sebaran distribusi) terhadap data curah hujan harian maksimum tahunan, dengan lama pengamatan sekurang-kurangnya 10 tahun. Periode ulang yang dipakai didasarkan pada luas daerah pengaliran saluran dan jenis kota yang direncanakan sistem drainasenya, seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Analisa frekuensi dapat menggunakan metode distribusi Gumbel, Normal, Log-Normal atau Log-Pearson.
Hasil analisa frekuensi untuk mendapatkan curah hujan harian maksimum, R24 untuk beberapa periode ulang 2, 5, 10, 20, 25, dan 50 tahun menggunakan metode distribusi Normal ditampilkan pada Tabel 3.
Dengan mengasumsikan tipologi Kota Sedang dan luas daerah tangkapan 10 – 100 Ha, maka untuk perhitungan curah hujan harian maksimum menggunakan periode ulang 5 tahun. Nilai R24 untuk T = 5 tahun sebesar R24 = 171.76 mm/jam.
Gambar 1 Foto udara lahan proyek dan sekitarnya OUTLET SALURAN ALAM
(EMBUNG ALAMI)
(SUMBER ALIRAN)
A
B
A B
1.50 m
SALURAN ALAM EKSISTING
Perbedaan elevasi antara dasar saluran inlet dan outlet eksisting ± 2.00 m
Gambar 2b Foto penampang saluran eksisting pada posisi inlet (kondisi hujan lebat)
Gambar 3 Skematik rencana re-layout saluran alam
SALURAN ALAM EKSISTING
SALURAN ALAM RENCANA RE-LAYOUT
Tabel 1 Curah hujan tahunan maksimum (2013-2022)
Tahun R (mm)
2013 94
2014 102.5
2015 108.1
2016 75.6
2017 198
2018 161.4
2019 165.8
2020 154.5
2021 90.1
2022 190.5
R mean 134.05
Tabel 2 Periode ulang berdasarkan tipologi kota (Permen PU No.12 Th 2014)
Tabel 3 Analisa frekuensi metode distribusi Normal
T P R mean
(mm) S Normal
k R24 (mm) 02 tahun 0.5 134.05 44.810 0.000 134.050 05 tahun 0.2 134.05 44.810 0.842 171.763 10 tahun 0.1 134.05 44.810 1.282 191.476 20 tahun 0.05 134.05 44.810 1.645 207.756 25 tahun 0.04 134.05 44.810 1.751 212.498 50 tahun 0.02 134.05 44.810 2.054 226.078 Keterangan :
T = periode ulang
P = probabilitas kemungkinan terjadi, 1/T R mean = curah hujan tahunan maksimum rata-rata S = standar deviasi
k = nilai invers dari distribusi normal R24 = curah hujan harian maksimum
ANALISA PENAMPANG SALURAN
Untuk perencanaan saluran alam ini, dilakukan analisa penampang saluran untuk 2 tipe ukuran. Tipe 1 menggunakan dimensi 3.00 x 2.00 m, sedangkan Tipe 2 menggunakan alternatif dimensi 2.00 x 2.00 m sebanyak 2 (dua) buah yang diletakkan berdampingan. Gambar 4 menunjukkan skematik saluran Tipe 1 dan Tipe 2 yang dimaksud.
Gambar 4 Saluran Tipe 1 dan Tipe 2
Untuk menentukan kecepatan saluran rata-rata dapat dihitung menggunakan rumus yang diusulkan oleh Robert Manning, sebagai berikut:
dengan:
n = koefisien kekasaran Manning, ditunjukkan pada Tabel 4 R = jari-jari hidrolis penampang, A/p (meter)
Asal = luas penampang basah, b x h untuk penampang persegi P = keliling penampang basah, b + 2h untuk penampang persegi b = lebar saluran
h = tinggi air dalam saluran
h’ = tinggi freeboard, (0.5 x d)0.5, atau diambil antara 0.30 m – 1.20 m S = kemiringan dasar saluran
Kecepatan minimum yang diizinkan adalah kecepatan terendah yang akan mencegah pengendapan dan tidak menyebabkan berkembangnya tanaman air. Sedangkan kecepatan maksimum ditentukan oleh kekerasan dinding dan dasar saluran.
Rekomendasi kecepatan maksimum dan minimum saluran ditunjukkan pada Tabel 5. Pada analisa ini, digunakan batas kecepatan maksimum untuk saluran beton, yaitu Vmax = 3.0 m/detik.
Tabel 4 Koefisien kekasaran Manning
Tabel 5 Kecepetan minimum dan maksimum dalam saluran
Perhitungan analisa penampang saluran untuk Tipe 1 dan Tipe 2 ditunjukkan sebagai berikut:
Dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa saluran Tipe 2 memiliki daya tampung sekitar 17% lebih besar dibandingkan dengan saluran Tipe 1.
Untuk mempercepat proses pelaksanaan pekerjaan di lapangan, maka saluran box culvert diusulkan dengan menggunakan material pracetak (precast). Analisa kekuatan struktur saluran Tipe 1 dan Tipe 2 ditunjukkan pada halaman berikut.
Untuk saluran Tipe 1, direkomedasikan tebal dinding beton 400mm dengan mutu beton rencana K-450.
Sedangkan untuk Tipe 2, direkomedasikan tebal dinding beton 250mm dengan mutu beton rencana K-450.
Sebagai alternatif terhadap Tipe 1, disajikan juga perhitungan kekuatan struktur box culvert dengan ukuran 2.0 m x 1.50 m, dengan rekomendasi tebal dinding beton 200mm dan mutu beton rencana K-450.
PERHITUNGAN INTENSITAS AIR HUJAN
Perhitungan intensitas curah hujan ditentukan berdasarkan persamaan Mononobe, yaitu:
dengan:
I = intensitas curah hujan (mm/jam)
R24 = curah hujan harian maksimum untuk periode ulang tertentu (mm) tc = waktu konsentrasi (jam)
Waktu konsentrasi ditentukan menggunakan persamaan Kirpich sebagai berikut:
tc dalam menit atau
tc = t0 + td
td = L / 60V
t0 = waktu pengaliran air dari yang mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran, inlet time td = waktu pengaliran air yang mengalir di dalam saluran sampai titik yang ditinjau/dihitung debitnya,
conduit time
L = panjang saluran dari titik terjauh sampai dengan titik yang ditinjau (meter) V = kecepatan aliran air dalam saluran (meter/detik)
S = kemiringan dasar saluran
Dengan panjang saluran L = 260 m dan kecepatan air dalam saluran V = 2.65 m/detik, dari rumus Kirpich diperoleh waktu konsentrasi diperoleh sebesar, tc = 13.21 menit (0.22 jam).
Sehingga, untuk R24 = 171.763 mm (periode ulang 5 tahun), intensitas curah hujan berdasarkan persamaan Mononobe, diperoleh I = 163.32 mm/jam.
PERHITUNGAN DEBIT BANJIR RENCANA
Debit banjir rencana dapat ditentukan dengan metode rasional dengan persamaan sebagai berikut:
Tabel 6 Koefisien limpasan (run-off), C dan presentasi kedap air, Im
Oleh karena informasi luas daerah aliran (catchment area) yang kurang lengkap, maka dalam perhitungan ini, variabel Qp ditentukan berdasarkan kapasitas penampang saluran. Sehingga dengan demikian, dapat diperkirakan luas daerah aliran (catchment area) yang mampu dilayani oleh saluran yang direncanakan.
Debit yang mampu dialiri oleh saluran Tipe 1 adalah 8.99 m3/ detik, sehingga perkiraan luas daerah aliran yang mampu dilayani oleh saluran ini adalah:
A = Qp / ( 0.00278 x C x I )
= 9.0 / ( 0.00278 x 0.85 x 163.32)
= 23.31 Ha
Sedangkan debit yang mampu dialiri oleh saluran Tipe 2 adalah 10.62 m3/ detik, sehingga perkiraan luas daerah aliran yang mampu dilayani oleh saluran ini adalah:
A = Qp / ( 0.00278 x C x I )
= 10.6 / ( 0.00278 x 0.85 x 163.32)
= 27.46 Ha
Dari perhitungan di atas, terlihat bahwa saluran Tipe 2 dapat melayani luas daerah aliran sekitar 17% lebih besar dibandingkan dengan saluran Tipe 1.
Untuk memastikan bahwa debit saluran alam pada lahan PPA mampu menampung debit air yang masuk dari luar, dilakukan pendekatan dengan memperkirakan debit saluran yang masuk pada posisi inlet saluran (Gambar 2a). Analisa perhitungan debit saluran A dan B pada posisi inlet ditunjukkan sebagai berikut.
Berdasarkan analisa di atas, maka total debit aliran yang dihantarkan oleh saluran A dan B pada posisi inlet menuju ke lahan PPA sebesar 7.66 m3/detik. Sehingga dengan demikian, baik saluran Tipe 1 maupun Tipe 2, keduanya memiliki daya tampung yang cukup untuk menerima beban debit air yang masuk ke lahan PPA.
KESIMPULAN
• Intensitas curah hujan untuk periode ulang 5 tahun, diperoleh sebesar I = 163.32 mm/jam.
• Berdasarkan analisa kapasitas penampang, saluran Tipe 2 (dimensi 2.00 m x 2.00 m, 2 buah memiliki daya tampung sekitar 17% lebih besar dibandingkan saluran Tipe 1 (dimensi 3.00 x 2.00 m), dengan nilai debit air yang dapat dilewati oleh saluran Tipe 1 sebesar 8.99 m3/ detik, sendangkan nilai debit air yang dapat dilewati oleh Tipe 2 sebesar 10.62 m3/ detik.
• Berdasarkan analisa debit banjir rencana, luas daerah aliran (catchment area) yang mampu dilayani oleh saluran Tipe 2 sekitar 17% lebih besar dibandingkan saluran Tipe 1, dengan perkiraan catchment area yang dapat dilayani oleh saluran Tipe 1 sebesar 23.31 Ha, sedangkan catchment area yang mampu dilayani oleh saluran Tipe 2 sebesar 27.46 Ha.
• Saluran Tipe 1 direkomendasikan dengan saluran pracetak dengan tebal dinding beton 400 mm dan mutu beton rencana K-450. Untuk saluran Tipe 2 direkomendasikan dengan saluran pracetak dengan tebal dinding beton 250 mm dan mutu beton rencana K-450. Sedangkan untuk alternatif dengan box culvert 2.0 m x 1.50 m, direkomendasikan dengan saluran pracetak dengan tebal dinding beton 200 mm dan mutu beton rencana K-450.
Disiapkan oleh,
Ir. Yustinus Haris Arsitek Arupadatu
