53
DRAINASE KAWASAN PERUMAHAN ASN SOFIFI
Susanti Rahman, ST.,M.Eng1, Amirudin Miradj, ST., MT2 [email protected], [email protected] Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Maluku Utara
Jl. K.H. Ahmad Dahlan, Kelurahan Sasa Gedung A Kampus UMMU Ternate
ABSTRAK
Drainase adalah aspek penting dalam pembangunan yang berkelanjutan dan kelihatannya sederhana namun bila drainase tidak didesain dan direncanakan dengan baik maka banyak hal berdampak ketika kinerja drainase tidak maksimal seperti halnya banjir yang akan merambat ke berbagai aspek-aspek seperti ekonomi, kesehatan, transportasi, pendidikan dan lainnya. Sehingga drainase seharusnya tidak lagi menjadi bangunan sekunder dalam perkembangan sebuah tata wilayah namun lebih dari itu harus didesain dan direncanakan dengan baik dan matang agar apapun yang dihasilkan lebih maksimal.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Besarnya debit air hujan didapat dengan menggunakan persamaan metode rasional, maka nilai debit air hujan dengan kala ulang 25 tahun pada saluran utama (B-C) yaitu QH adalah 4.80 m3/det dan pada saluran cabang (A-B) yaitu QH adalah 8.74 m3/det dan besarnya nilai debit rancangan (Qranc) yaitu 2.84 m3/det.
Kata kunci : drainase, saluran, banjir rancangan, kala ulang
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Sofifi adalah Ibu Kota Provinsi Maluku Utara. Sofifi terletak di poros tengah Pulau Halmahera yang merupakan pulau terbesar di Maluku Utara. Saat ini Sofifi masih menjadi bagian dari wilayah administasi Kota Tidore.
Kedudukan Sofifi sebagai Ibu Kota Provinsi sudah ditetapkan sejak pertama kali pembentukan Provinsi Maluku Utara pada tahun 1999, tetapi baru diresmikan sebagai pusat pemerintahan oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono pada tanggal 4 Agustus 2010. Keterlambatan ini disebabkan oleh kurangnya infrastruktur di kota tersebut.
Drainase adalah aspek penting dalam pembangunan yang berkelanjutan dan kelihatannya sederhana namun bila drainase tidak didesain dan direncanakan dengan baik
maka banyak hal berdampak ketika kinerja drainase tidak maksimal seperti halnya banjir yang akan merambat ke berbagai aspek-aspek seperti ekonomi, kesehatan, transportasi, pendidikan dan lainnya. Sehingga drainase seharusnya tidak lagi menjadi bangunan sekunder dalam perkembangan sebuah tata wilayah namun lebih dari itu harus didesain dan direncanakan dengan baik dan matang agar apapun yang dihasilkan lebih maksimal.
Hampir setiap tahun pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga terjadi genangan air bahkan sering terjadi banjir yang menggangu aktivitas masyarakat.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, maka Permasalahan pada penelitian ini adalah berapa besar debit air hujan pada saluran-saluran drainase di kawasan
54
Periode Reduced Periode Reduced
ulang Tr variate Ytr ulang Tr variate Ytr
(tahun) (tahun)
2 0,3668 100 46,012
5 15,004 200 52,969
10 22,510 250 55,206
20 29,709 500 62,149
25 31,993 1000 69,087
50 39,028 5000 85,188
75 43,117 10000 92,121
banjir rancangan di kawasan perumahan ASN Sofifi ?
.
1.3. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui berapa besar debit air hujan pada saluran-saluran drainase di kawasan perumahan ASN Sofifi dan untuk mengetahui berapa debit banjir rancangan di kawasan perumahan ASN Sofifi
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Analisa Hidrologi
Dalam perencanaan curah hujan rancangan dapat digunakan analisa dengan cara menganalisis hujan maksimum harian rata-rata dan juga dengan cara statistik, dimana terdapat beberapa jenis distribusi frekuensi dalam statistik yang umum digunakan dalam bidang hidrologi, ada beberapa distribusi antara lain metode distribusi Gumbel dan metode distribusi Log Pearson Type III. Dalam analisis data hidrologi diperlukan ukuran-ukuran numerik yang menjadi ciri data tersebut. Sembarang nilai yang menjelaskan ciri susunan data disebut parameter. Parameter yang digunakan dalam analisis susunan data dari suatu variabel disebut dengan parameter statistik, seperti nilai rerata, deviasi ,dsb. Pengukuran parameter statistik yang sering digunakan dalam analisis data hidrologi meliputi pengukuran koefisien variasi, koefisien skewness, dan koefisien keruncingan. (Bambang Triatmodjo, 2014).
Berikut ini empat jenis distribusi curah hujan maksimum harian rencana yang digunakan dalam penelitian ini:
2.1.1. Analisis Hujan Maksimum Rata- Rata
Dalam penentuan hujan maksimum harian rata- rata, data-data curah hujan maksimum harian dari stasiun curah hujan terlebih dahulu dicari rata-ratanya dengan persamaan
̅ ∑ ………. (1)
x = Curah hujan maksimum harian rata- rata
n = Banyaknya jumlah data
∑ = Jumlah seluruh curah hujan maksimum harian per stasiun
2.1.2. Metode Distribusi Gumbel
Metode Distribusi Gumbel yang banyak digunakan untuk analisis frekuensi curah hujan data maksimum. Maksud dari analisis ini adalah untuk mendapatkan garis regresi yang merupakan tempat kedudukan nilai maksimum curah hujan.
Perhitungan curah hujan rencana menurut distribusi Gumbel mempunyai langkah-langkah yang hampir sama dengan distribusi normal. Untuk distribusi Gumbel, perhitungan curah hujan rencana menggunakan persamaan berikut ini :
̅ ……… (2) ……..……… (3)
{ }………. (4) Dimana :
Yn = Reduced mean yang tergantung pada jumlah data n (tabel 2)
Sn = Reduced standard deviation yang tergantung pada jumlah data n (tabel 2)
YTr = Reduced variate (tabel 1 ) Tabel 1. Nilai Reduced Variate (YTr)
Sumber : Suripin, 2004
Tabel 2. Nilai Reduced Mean (Yn)
55 Sumber : Suripin, 2004
Tabel 3. Nilai Reduced Standard Deviation (Sn)
Sumber : Suripin, 2004
2.1.3. Metode Distribusi Log Pearson Tipe III
Dalam distribusi log paerson III, langkah- langkah pengerjaannya sama dengan distribusi normal namun data X diubah kedalam bentuk logaritmik Y = Log X. Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan mengikuti Distribusi Log Pearson III.
Untuk distribusi Log Pearson III perhitungan curah hujan rancangan menggunakan persamaan berikut ini :
̅ ……… (5) ………. (6) Dimana :
Y𝑇 = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T tahunan,
̅̅ = Nilai rata-rata hitung variant, Sd = Deviasi standar nilai variant,
𝑇 = Faktor frekuensi
person III
Nilai faktor frekuensi KT untuk distribusi log pearson III sudah tersedia nilai Cs seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.
Tabel 4. Nilai KT untuk distribusi Log Pearson Tipe III
Sumber : Bambang Triatmodjo, 2014
Sri Harto (1993), memberikan sifat-sifat distribusi log Pearson, yaitu
1. Nilai kemencengan : Cs = fleksibel 2. Nilai kirtosis :
2.2. Debit Banjir Rancangan
Untuk menentukan debit banjir rancangan atau kapasitas saluran drainase harus
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 10,095 10,206 10,316 10,411 10,493 10,565
20 10,628 10,696 10,754 10,811 10,864 10,915 10,961 11,004 11,047 11,080
30 11,124 11,159 11,193 11,226 11,255 11,285 11,313 11,339 11,363 11,388
40 11,413 11,436 11,458 11,480 11,499 11,519 11,538 11,557 11,574 11,590
50 11,607 11,623 11,638 11,658 11,667 11,681 11,696 11,708 11,721 11,734
60 11,747 11,759 11,770 11,782 11,793 11,803 11,814 11,824 11,834 11,844
70 11,854 11,863 11,873 11,881 11,890 11,898 11,906 11,915 11,923 11,930
80 11,938 11,945 11,953 11,959 11,967 11,973 11,980 11,987 11,994 12,001
90 12,007 12,013 12,020 12,026 12,032 12,038 12,044 12,049 12,055 12,060
100 12,065 12,069 12,073 12,077 12,081 12,081 12,087 12,090 12,093 12,096
Skew Coef (Cs)
Return period in years
2 5 10 25 50 100 200
Exceedence probability
0.5 0.2 0.1 0.04 0.02 0.01 0.01
3 -0.396 0.42 1.18 2.278 3.152 4.051 4.97
2.9 -0.39 0.44 1.195 2.277 3.134 4.013 4.909
2.8 -0.384 0.46 1.21 2.275 3.114 3.973 4.847
2.7 -0.376 0.479 1.224 2.272 3.093 3.932 4.783
2.6 -0.368 0.499 1.238 2.267 3.071 3.889 4.718
2.5 -0.36 0.518 1.25 2.262 3.048 3.845 4.652
2.4 -0.351 0.537 1.262 2.256 3.023 3.8 4.584
2.3 -0.341 0.555 1.274 2.248 2.997 3.753 4.515
2.2 -0.33 0.574 1.284 2.24 2.97 3.705 4.444
2.1 -0.319 0.592 1.294 2.23 2.942 3.656 4.372
2 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605 4.298
1.9 -0.294 0.627 1.31 2.207 2.881 3.553 4.223
1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.499 4.147
1.7 -0.268 0.66 1.324 2.179 2.815 3.444 4.069
1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.78 3.388 3.99
1.5 -0.24 0.69 1.333 2.146 2.743 3.33 3.91
1.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271 3.828
1.3 -0.21 0.719 1.339 2.108 2.666 3.211 3.745
1.2 -0.195 0.732 1.34 2.087 2.626 3.149 3.661
1.1 -0.18 0.745 1.341 2.066 2.585 3.087 3.575
1 -0.164 0.758 1.34 2.043 2.542 3.022 3.489
0.9 -0.148 0.769 1.339 2.018 2.498 2.957 3.401
0.8 -0.132 0.78 1.336 1.993 2.453 2.891 3.312
0.7 -0.116 0.79 1.333 1.967 2.407 2.824 3.223
0.6 -0.099 0.8 1.328 1.939 2.359 2.755 3.132
0.5 -0.083 0.808 1.323 1.91 2.311 2.686 3.041
Lanjutan Tabel 2.4
0.4 -0.066 0.816 1.317 1.88 2.261 2.615 2.949
0.3 -0.05 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 2.856
0.2 -0.033 0.83 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763
0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.4 2.67
0 0 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576
-0.1 0.017 0.846 1.27 1.716 2 2.252 2.482
-0.2 0.033 0.85 1.258 1.68 1.945 2.178 2.388
-0.3 0.05 0.853 1.245 1.643 1.89 2.104 2.294
-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 2.201
-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955 2.108
-0.6 0.099 0.857 1.2 1.528 1.72 1.88 2.016
-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 1.926
-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 1.837
-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.66 1.749
-1 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 1.664
-1.1 0.18 0.848 1.107 1.324 1.435 1.518 1.581
-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 1.501
-1.3 0.21 0.838 1.064 1.24 1.324 1.383 1.424
-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.27 1.318 1.351
-1.5 0.24 0.825 1.018 1.157 1.217 1.256 1.282
-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 1.216
-1.7 0.268 0.808 0.97 1.075 1.116 1.14 1.155
0.4 -0.066 0.816 1.317 1.88 2.261 2.615 2.949
0.3 -0.05 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 2.856
0.2 -0.033 0.83 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763
0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.4 2.67
0 0 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576
-0.1 0.017 0.846 1.27 1.716 2 2.252 2.482
-0.2 0.033 0.85 1.258 1.68 1.945 2.178 2.388
-0.3 0.05 0.853 1.245 1.643 1.89 2.104 2.294
-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 2.201
-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955 2.108
-0.6 0.099 0.857 1.2 1.528 1.72 1.88 2.016
-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 1.926
-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 1.837
-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.66 1.749
-1 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 1.664
-1.1 0.18 0.848 1.107 1.324 1.435 1.518 1.581
-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 1.501
-1.3 0.21 0.838 1.064 1.24 1.324 1.383 1.424
-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.27 1.318 1.351
-1.5 0.24 0.825 1.018 1.157 1.217 1.256 1.282
-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 1.216
-1.7 0.268 0.808 0.97 1.075 1.116 1.14 1.155
-1.8 0.282 0.799 0.945 1.035 1.069 1.087 1.097
-1.9 0.294 0.788 0.92 0.996 1.023 1.037 1.044
-2 0.307 0.777 0.895 0.959 0.98 0.99 0.995
-2.1 0.319 0.765 0.869 0.923 0.939 0.946 0.949
-2.2 0.33 0.752 0.844 0.888 0.9 0.905 0.907
-2.3 0.341 0.739 0.819 0.855 0.864 0.867 0.869
-2.4 0.351 0.725 0.795 0.823 0.83 0.832 0.833
-2.5 0.36 0.711 0.771 0.793 0.798 0.799 0.8
-2.6 0.368 0.696 0.747 0.764 0.768 0.769 0.769
-2.7 0.376 0.681 0.724 0.738 0.74 0.74 0.741
-2.8 0.384 0.666 0.702 0.712 0.714 0.714 0.714
-2.9 0.39 0.651 0.681 0.683 0.689 0.69 0.69
-3 0.396 0.636 0.666 0.666 0.666 0.667 0.667
10 0.4952 0.4996 0.5035 0.507 0.51 0.5128 0.5157 0.5181 0.5202 0.552 20 0.5236 0.5252 0.5268 0.5283 0.5296 0.5309 0.532 0.5332 0.5343 0.5353 30 0.5362 0.5371 0.538 0.5388 0.5396 0.5403 0.541 0.5418 0.5424 0.5436 40 0.5436 0.5442 0.5448 0.5453 0.5458 0.5463 0.5468 0.5473 0.5477 0.5481 50 0.5485 0.5489 0.5493 0.5497 0.5501 0.5504 0.5508 0.5511 0.5515 0.5518 60 0.5521 0.5524 0.5527 0.553 0.5533 0.5535 0.5538 0.554 0.5543 0.5545 70 0.5548 0.555 0.5552 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5563 0.5565 0.5567 80 0.5569 0.557 0.5572 0.5574 0.5576 0.5578 0.558 0.5581 0.5583 0.5585 90 0.5586 0.5587 0.5589 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595 0.5596 0.5598 0.5599 100 0.56 0.5602 0.5603 0.5604 0.5606 0.5607 0.5608 0.5609 0.561 0.5611
56 jumlah air rumah tangga yang akan melewati
saluran drainase dalam daerah perencanaan.
Debit rancangan (Qranc) adalah jumlah dari debit air hujan (Qah) dan debit air buangan rumah tangga (Qak). Persamaan debit rancangan adalah sebagai berikut :
……… (7) Dimana :
Qranc = Debit rancangan (m3/detik) Qah = Debit air hujan (m3/detik)
Qak = Debit air buangan rumah tangga (m3/detik)
2.3. Debit Air Hujan
Debit air hujan adalah besarnya debit maksimum yang mengalir di saluran drainase akibat hujan yang turun. Debit air hujan ini dapat dihitung dengan rumus rasional, dengan rumus ini dipengaruhi oleh koefisien pengaliran pada daerah perencanaan, intensitas hujan, dan luas daerah pengaliran. Adapun persamaan debit air hujan maksimum adalah sebagai berikut :
……….. (8) Dimana :
Qah = Debit air hujan maksimum (m3/detik) C = Koefisien pengaliran
I = Intensitas hujan (mm/jam) A = Luas daerah pengaliran (km2) 0,278 = Faktor konversi
2.4. Koefisien Pengaliran
Koefisien pengaliran adalah koefisien yang besarnya tergantung pada kondisi permukaan tanah, kemiringan medan, jenis tanah, dan lamanya hujan di daerah pengaliran. Di wilayah perkotaan, luas daerah pengeringan pada umumnya terdiri dari beberapa daerah yang mempunyai karakteristik permukaan tanah yang berbeda sehingga koefisien pengaliran untuk masing-masing sub area nilainya berbeda dan untuk menentukan koefisien pengaliran pada wilayah tersebut dilakukan penggabungan dari
dapat dinyatakan
……… (9) Dimana :
C = Koefisien pengaliran rata-rata A1, A2, A3 = Luas daerah pengaliran yang
diperhitungkan sesuai kondisi permukaan
C1, C2, C3 = Koefisien pengaliran yang sesuai dengan tipe kondisi permukaan
Besarnya angka koefisien pengaliran pada suatu daerah dapat dilihat pada tabel 5. berikut ini.
Tabel 5. Besarnya Angka Koefisien Pengaliran Pada Suatu Daerah
Sumber : Direktorat Jenderal Bina Marga, 1990.
2.5. Intensitas Curah Hujan
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air hujan terkonsentrasi. Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan diperoleh dengan cara melakukan analisis data hujan baik secara statistik maupun secara empiris. Intensitas hujan ialah ketinggian hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu air hujan terkonsentrasi. Biasanya intensitas hujan
No Kondisi Permukaan Tanah Koefisien Pengaliran (C)
1 Jalan beton dan jalan aspal 0.70-0.95
2 Jalan kerikil dan Jalan tanah 0.40-0.70
3 Bahu jalan 0.40-0.65
- Tanah berbutir halus - Tanah berbutir kasar - Batuan masif keras - Batuan masif lunak
0.10-0.20 0.70-0.85 0.60-0.75 0.60-0.75
4 Daerah perkotaan 0.70-0.95
5 Daerah pinggir kota 0.60-0.70
6 Daerah industri 0.60-0.90
7 Pemukiman padat 0.40-0.60
8 Pemukiman tidak padat 0.40-0.60
9
Perumahan
- Daerah “ingle family”
- “Multi units” terpisah-pisah”
- “Multi units” tertutup - “Suburban”
- Daerah rumah apartemen
0.30-0.50 0.40-0.60 0.60-0.75 0.25-0.40 0.50-0.70
10 Taman dan kebun 0.20-0.40
11 Persawahan 0.45-060
12 Perbukitan 0.70-0.80
13 Pegunungan 0.75-0.90
14 Atap 0.70-0.95
57 pendek misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit
dan jam-jaman. Data curah hujan jangka pendek ini hanya dapat diperoleh dengan menggunakan alat pencatat hujan otomatis.
Di Indonesia alat ini sangat sedikit dan jarang yang banyak digunakan adalah alat pencatat hujan biasa yang mengukur hujan 24 jam atau disebut hujan harian. Apabila yang tersedia hanya data hujan harian ini maka intensitas hujan dapat diestimasi dengan menggunakan rumus Mononobe seperti berikut:
( ) ……….. (10) Dimana :
I = Intensitas curah hujan (mm/jam) R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam
(mm)
t = Durasi (lamanya) curah hujan (menit) atau (jam)
2.6. Waktu Konsentrasi (Tc)
Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik control yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran.
Debit limpasan dari sebuah dareah aliran akan maksimum apabila seluruh aliran dari tempat terjauh dengan aliran dari tempat- tempat dihilirnya tiba di tempat pengukuran secara bersama-sama. Hal ini memberi pemahaman bahwa debit maksimum tersebut akan terjadi apabila durasi hujan harus sama atau lebih besar dari waktu konsentrasi. Pada prinsipnya waktu konsentrasi dapat dibagi menjadi :
a) Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran drainase.
b) Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di sepanjang saluran sampai titik control yang ditentukan dibagian hilir.
Waktu konsentrasi untuk drainase perkotaan terdiri dari waktu yang diperlukan air untuk mengalir melalui permukaan tanah dari tempat
waktu untuk mengalir di dalam saluran ke tempat pengukuran (Conduit time). Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus berikut :
……… (11)
Dimana :
Tc = Waktu konsentrasi (jam)
To = Inlet time, waktu yang diperlukan air hujan mengalir dipermukaan tanah dari titik terjauh ke saluran terdekat (jam)
Td = Conduit time, waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir di dalam saluran sampai ke tempat pengukuran (jam).
Harga To, Td dan Tc dapat diperoleh dari rumus-rumus empiris, salah satunya adalah Rumus Kirpich, seperti berikut ini.
𝑇 (
√ ) ……….. (12) Dimana :
To = Inlet time ke saluran terdekat (menit) Lo = Jarak aliran terjauh di atas tanah
hingga saluran terdekat (m)
So = Kemiringan permukaan tanah yang dilalui aliran di atasnya
N = Koefisien kekasaran, untuk aspal dan beton adalah 0,013, untuk tanah bervegetasi adalah 0,020 dan tanah perkerasan adalah 0,100.
Harga Td ditentukan oleh panjang saluran yang dilalui aliran dan kecepatan aliran di dalam saluran, seperti ditunjukan oleh rumus berikut ini.
𝑇 ……… (13)
Dimana :
Td = Conduit time sampai ke tempat pengukuran (jam)
L1 = Jarak yang ditempuh aliran di dalam saluran ke tempat pengukuran (m) V = Kecepatan aliran di dalam saluran
(m/det)
Lama waktu mengalir di dalam saluran (td) ditentukan dengan rumus sesuai dengan kondisi
58 hidrolinya sukar ditentukan, maka td dapat
ditentukan dengan menggunakan perkiraan kecepatan air seperti pada tabel 6. pada saluran buatan nilai kecepatan aliran dapat dimodifikasi berdasarkan nilai kekasaran dinding saluran menurut Manning, Chezy atau yang lainnya.
Tabel 6. Perkiraan Kecepatan Air
Sumber : Direktorat Jenderal Bina Marga, 1990.
Harga Tc ditentukan oleh panjang saluran yang dilalui aliran dan kemiringan saluran, seperti ditunjukan oleh rumus berikut ini.
𝑇 ……… (14) Dimana :
Tc = Waktu Konsentrasi (jam)
L = Panjang jarak dari tempat terjauh didaerah aliran sampai tempat pengamatan banjir, di ukur menurut jalannya sungai (km)
S = Perbandingan dari selisi tinggi antara tempat terjauh dan tempat pengamatan, diperkirakan sama dengan kemiringan rata-rata dari daerah aliran.
2.7. Debit Air Buangan Rumah Tangga Debit air kotor adalah debit yang berasal dari air kotor buangan rumah tangga, bangunan gedung, instalasi, dan sebagainya. Untuk memperkirakan jumlah air kotor yang akan dialirkan ke saluran drainase harus diketahui terlebih dahulu jumlah kebutuhan air rata-rata dan jumlah penduduk daerah perencanaan.
Kebutuhan air bersih untuk daerah perencanaan adalah sebesar 150 liter/hari/orang dapat dilihat pada tabel 7. berikut ini.
Tabel 7. Standar Kebutuhan Air Minum
Sumber : PU Cipta Karya, 1998
Air buangan rumah tangga diperhitungkan berdasarkan penyediaan air minumnya.
Diperkirakan besarnya air buangan yang masuk ke saluran pengumpul air buangan sebesar 90%
dari kebutuhan standart air minum. Sehingga besarnya air kotor adalah :
q = 90% . 150 liter/orang/hari = 135 liter/orang/hari = 1,5957 . 10-6 m3/det/orang
………...……… (15) Dimana :
Q = Debit air buangan rumah tangga/ha (m3/det/ha)
Pn = Jumlah Penduduk (orang)
q = Jumlah Kebutuhan air buangan rumah tangga (m3/det/orang)
A = Luas permukiman (ha)
2.8. Prediksi Jumlah Penduduk
Prediksi jumlah penduduk di masa yang akan datang sangat penting dalam memperhitungkan jumlah kebutuhan air minum di masa yang akan datang. Prediksi ini didasarkan pada laju perkembangan kota dan kecenderungannya, arahan tata guna lahan serta ketersediaan lahan untuk menampung perkembangan jumlah penduduk dan dalam perencanaan suatu sistem drainase perlu diketahui besarnya jumlah penduduk untuk memperkirakan jumlah air buangan/limbah yang akan masuk kedalam saluran drainase.
Dengan memperhatikan laju perkembangan jumlah penduduk masa lampau, maka metode statistik merupakan metode yang paling mendekati untuk memperkirakan jumlah penduduk di masa mendatang.
Metode Geometrik
Kemiringan Rata-rata Dasar Saluran Kecepatan Rata-rata
(%) (m/det)
Kurang dari 1 0.40
1-2 0.60
2-4 0.90
4-6 1.20
6-10 1.50
10-15 2.40
1 Sambungan Rumah 150 L/org/hari
2 Hidran Umum 30 L/org/hari
3 Sekolah 10 L/murid/hari
4 Kantor 10 L/pegawai/hari
5 Rumah Sakit 200 L/tt/hari
6 Puskesmas 2000 L/unit/hari
7 Pasar 12 m3/hektar/hari
8 Restoran 100 L/kursi/hari
9 Hotel/Penginapan 150 L/TT/hari
59 geometrik menggunakan asumsi bahwa jumlah
penduduk akan bertambah secara geometrik.
Laju pertumbuhan penduduk (rate of growth) dianggap sama untuk setiap tahun. Berikut persamaan yang digunakan pada metode geometrik:
……… (16) (
) ……… (17) Dimana:
Pn = Jumlah penduduk tahun ke-n Po = Jumlah penduduk pada awal tahun r = Presentase pertumbuhan Geometric
penduduk tiap tahun
n = Periode waktu yang ditinjau 2.9. Analisis Hidrolika
Penampang Berbentuk Persegi Bentuk ini cocok dipakai jika : 1. Lahan tersedia relatif sempit 2. Terbuat dari dinding beton
Jika B adalah lebar dasar saluran dan h adalah kedalaman air, maka luas penampang basah A dan keliling basah P dapat dirumuskan sebagai berikut:
……… (18) ……… (19)
………... (20)
Jari-jari hidrolik R :
……… (21) Dimensi Saluran
Perhitungan dimensi saluran didasarkan pada debit yang harus ditampung oleh saluran (Qs dalam m3/detik) lebih besar atau sama dengan debit rencana yang diakibatkan oleh hujan rencana (QT dalam m3/detik). Kondisi demikian dapat dirumuskan dalam persamaan berikut:
………... (22) Debit yang mampu ditampung oleh saluran (Qs) dapat diperoleh dengan rumus seperti dibawah ini:
Dimana:
As = Luas penampang saluran (m2)
V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik)
Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran, dapat dihitung dengan menggunakan rumus Manning sebagai berikut:
⁄ ⁄ ……… (24)
………... (25) ………... (26) Dimana:
V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/det)
n = Koefisien kekasaran Manning (Tabel 8) R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan dasar saluran As = Luas penampang saluran (m2) P = Kelling basah saluran (m)
h1 = Tinggi tanah dibagian tertinggi (m) h2 = Tinggi tanah dibagian terendah (m) Nilai koefisien kekasaran Manning (n) untuk gorong- gorong dan saluran terbuka dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Koefisien kekasaran Manning (n)
Material saluran
Manning n Saluran tanpa pasangan
Tanah 0.020-0.025
Pasir dan kerikil 0.025-0.040
Dasar saluran batuan 0.025-0.035
Saluran dengan pasangan 0.015-0.017
Semen mortar 0.011-0.015
Beton
Pasangan batu adukan basah 0.022-0.026
Pasangan batu adukan kering 0.018-0.022
Saluran pipa 0.011-0.015
Pipa beton sentrifugal 0.011-0.015
Pipa beton
Pipa beton bergelombang 0.011-0.015
Liner plates 0.013-0.017
Lanjutan Tabel 2.8
Saluran terbuka
Saluran dengan plengsengan
a. Aspal 0.013-0.017
b. Pasangan bata 0.012-0.018
c. Beton 0.011-0.020
d. Riprap 0.020-0.035
e. Tumbuhan 0.030-0.040
Saluran galian
Earth, straight and uniform 0.020-0.030
Tanah, lurus dan seragam 0.025-0.010
Tanah cadas 0.030-0.015
Saluran tak terpelihara 0.050-0.14
Saluran alam (sungai kecil, lebar atas saat banjir < 3 m)
Penampang agak teratur 0.03-0.070
Penampang tak teratur dengan
0.010-0.100 palung sungai
Material saluran
Manning n Saluran tanpa pasangan
Tanah 0.020-0.025
Pasir dan kerikil 0.025-0.040
Dasar saluran batuan 0.025-0.035
Saluran dengan pasangan 0.015-0.017
Semen mortar 0.011-0.015
Beton
Pasangan batu adukan basah 0.022-0.026
Pasangan batu adukan kering 0.018-0.022
Saluran pipa 0.011-0.015
Pipa beton sentrifugal 0.011-0.015
Pipa beton
Pipa beton bergelombang 0.011-0.015
Liner plates 0.013-0.017
Lanjutan Tabel 2.8
Saluran terbuka
Saluran dengan plengsengan
a. Aspal 0.013-0.017
b. Pasangan bata 0.012-0.018
c. Beton 0.011-0.020
d. Riprap 0.020-0.035
e. Tumbuhan 0.030-0.040
Saluran galian
Earth, straight and uniform 0.020-0.030
Tanah, lurus dan seragam 0.025-0.010
Tanah cadas 0.030-0.015
Saluran tak terpelihara 0.050-0.14
Saluran alam (sungai kecil, lebar atas saat banjir < 3 m)
Penampang agak teratur 0.03-0.070
Penampang tak teratur dengan
0.010-0.100 palung sungai
60 Sumber: Fifi Sofia, 2006
Kedalaman Saluran a. Kedalaman Normal (hn)
Rumus Manning
……… (27) ………..… (28) ………..…… (29)
……… (30) Dimana:
Q = Debit saluran (m3/det)
V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/det)
n = Koefisien kekasaran Manning (Tabel 2.9)
R = Jari-jari hidrolis (m) S = Kemiringan dasar saluran A = Luas penampang saluran (m2)
b. Kedalaman Kritis (hc)
Kedalaman kritis aliran terdapat pada kondisi FR = 1 atau
√ ………... (31) ………... (32) ………... (33) Dimana:
hc = Kedalam Kritis (m) q = Q/B
g = 9.81
III METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian terletak di Sofifi Kecamatan Oba Utara Kota Tidore Kepulauan.
Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian Kawasan Perumahan ASN Sofifi
3.2. Data yang Digunakan
Data – data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah
1. Data Primer
Data primer yaitu data yang diperoleh langsung di lokasi penelitian, diantaranya : a. Dimensi drainase eksisting berupa
ukuran penampang drainase dari tinggi dan lebar dalam satuan (m) dan arah aliran.
b. Data material pada dasar saluran, sebagai pembentuk penampang saluran drainase untuk mengetahui koefisien Manning yang akan digunakan
2. Data Sekunder
Data sekunder yang digunakan yaitu : a. Data topografi berupa data elevasi
kontur dan panjang saluran drainase b. Data curah hujan dari stasiun hujan
yang berpengaruh pada aliran di sistem drainse yang diteliti dengan rentang 10 tahun di masing-masing stasiun hujan.
3.3. Diagram Alir Penelitian
Untuk memudahkan pengerjaan penelitian ini, maka perlu dibuat diagram alir (flowchart) tentang urutan hal-hal yang harus dikerjakan, sehingga diharapkan pengerjaan penelitian ini dapat berurutan dan sistematis. Tahapan pengerjaan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Lokasi Penelitian
61 Gambar 2. Bagan Alir Penelitian
IV
HASIL ANALISIS DANPEMBAHASAN
4.1. Gambaran Umum Lokasi Penelitian Daerah penelitian terletak Sofifi merupakan Ibu Kota Provinsi Maluku Utara yang terletak di Kecamatan Oba Utara Kota Tidore Kepulauan.
Kecamatan Oba Utara berada diantara 0°28´ – 0°43´ Lintang Utara dan 127°34´ – 127°50´
Bujur Timur.
Perumahan ASN Sofifi terletak di Kecamatan Oba Utara Kota Tidore Kepulauan. Berikut adalah gambar sketsa Perumahan ASN Sofifi
Gambar 3. Kawasan Perumahan ASN Sofifi
4.2. Analisis Curah Hujan
untuk menentukan besarnya intensitas hujan untuk berbagai periode ulang, terlebih dahulu harus dilakukan analisis terhadap data curah hujan maksimum yang diperoleh dari stasiun curah hujan di sekitar Kawasan Perumahan ASN Sofifi yang terletak di Kecamatan Oba Utara Kota Tidore Kepulauan. Pada tabel 9 adalah data curah hujan yang diambil dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Babullah Ternate yang diambil pada tahun 2011 sampai dengan 2019.
Tabel 9. Curah Hujan Maksimum Harian Rata- Rata
Sumber : Hasil perhitungan 2022
4.2.1. Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Gumbel
Distribusi Gumbel digunakan untuk menganalisa data maksimum, misalnya untuk analisa frekuensi banjir. Pada metode ini biasanya menggunakan distribusi.
Langkah-langkah perhitungan Distribusi Gumbel adalah sebagai berikut :
1. Hitung Standar Deviasi
Tabel 10. Perhitungan Distribusi Frekuensi Metode Gumbel
- Analisa Hidrologi - (Data Curah Hujan
Stasiun)
- Panjang Saluran - Elevasi Kontur - Luasan Areal
Tangkapan
- Ukuran Penampang - Koefisien Kekasaran
(n)
- Arah aliran drainase eksisting
Koefisien Pengaliran (C)
- Dimensi drainase eksisting - Debit saluran (Qs)
Debit banjir rencana (Qr)
Redesain sistem drainase penampang baru
Selesai Qr < Qs Tidak
Data hidrologi Data Topografi Data fisik saluran
eksisting
Data Sekunder Data Primer
√∑
√
Tahun Hujan Maksimum Harian
Rata-rata (mm)
2011 238
2012 211
2013 219
2014 157
2015 125
2016 206
2017 176
2018 95
2019 71
62 Sumber : Hasil Perhitungan 2022
1. Hitung nilai faktor frekuensi (K)
Jumlah data dalam perhitungan curah hujan rencana periode ulang T tahun adalah 9 tahun sehingga Yn dan Sn adalah
N = 9
Yn = 0.552 (lihat tabel 2) Sn = 10,565 (lihat tabel 3) Pada hitungan periode ulang hujan 2, 5, 10, 25 dapat dilihat pada tabel 11. berikut ini.
Tabel. 11. Hasil Analisa Hujan Rancangan Distribusi Metode Gumbel
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
4.2.2. Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Log Pearson Tipe III Distribusi Log Person III digunakan apabila parameter statistik Cs dan Ck mempunyai nilai selain dari parameter statistik untuk distribusi yang lain. Penggunaan metode log person III dilakukan dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Tentukan logaritma dari data debit banjir tersebut dengan transformasi:
Tabel 12. Perhitungan Distribusi Frekuensi Log Person Tipe III
Sumber : Hasil Perhitungan 2022 1. Hitung nilai rata-rata logaritma
̅̅̅̅̅̅̅̅ ∑
2. Hitung nilai standar deviasinya
√∑ ̅̅̅̅̅̅
√
3. Hitung nilai koefisien kemencengan Cs ∑ ̅̅̅̅̅
Hitung nilai yT untuk berbagai periode ulang hujan 2, 5, 10, 25 dapat dilihat pada tabel 4.6.
berikut ini.
Tabel 13. Perhitungan Curah Hujan Rancangan T Tahun dengan Distribusi Log Person Tipe III
No. Tahun Maksimum
(Xi) (Xi - X) (Xi - X)²
1 2011 238 71.93 5173.34
2 2012 211 44.09 1944.16
3 2013 219 52.18 2722.33
4 2014 157 -9.49 90.07
5 2015 125 -41.66 1735.34
6 2016 206 39.84 1587.43
7 2017 176 9.76 95.24
8 2018 95 -71.16 5063.38
9 2019 71 -95.49 9118.48
Jumlah 1498.42 27529.77
Rata-rata (X) 166.49
Deviasi (S) 58.66
Periode Ulang T
Tahun Ytr K Ẋ Sd XT
2 0.3668 -0.0175 166.49 58.66 165.46
5 1.5004 0.0898 166.49 58.66 171.76
10 2.2510 0.1608 166.49 58.66 175.92
25 3.1993 0.2506 166.49 58.66 181.19
(Xi)
2011 238 2.3773
2012 211 2.3234
2013 219 2.3398
2014 157 2.1959
2015 125 2.0963
2016 206 2.3146
2017 176 2.2461
2018 95 1.9792
2019 71 1.8513
Jumlah 1498.42 19.72
Rata-rata 166.49 2.1916
63
Tc R24
R 2 R 5 R 10 R 25
(jam) 165.323 221.864 250.672 279.353
0.391 107.173 143.826 162.501 181.094
0.159 195.423 262.257 296.310 330.213
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
Dari perhitungan curah hujan rancangan T tahun dengan distribusi Gumbel pada tabel 11.
dan distribusi Log Person Tipe III pada tabel 13. Berikut ini adalah perbandingan syarat distribusi dan hasil perhitungan yang disajikan pada tabel .
Tabel 14. Perbandingan Syarat dan Hasil Perhitungan
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
Dari tabel 13 di atas terlihat bahwa parameter statistik kemungkinan data yang ada mengikut distribusi Log Person Tipe III.
4.3. Koefisien Pengaliran (C)
Pada kondisi topografi Kecamatan Oba Utara ditandai dengan tingkat ketinggian dari permukaan laut yang seragam, yaitu sekitar 0 - 499 m. Sebagian besar wilayah Kota Sofifi berada pada wilayah datar sedangkan luas tangkapan atau catchment area dengan luas 15 H. Disekitar daerah perencanaan terdiri dari kawasan daerah tak terbangun, jalan aspal.
Nilai koefisien pengaliran pada tabel 5
Nilai koefisien pengaliran yang digunakan diambil dari nilai rata-rata, dengan perhitungan sebagai berikut :
(C) (
) ( ) ( )
4.4. Perhitungan Waktu Konsentrasi (Tc) Waktu konsentrasi merupakan waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik control. Pada penelitian ini dihitung terlebih
time
Tabel 15. Perhitungan Penampang Saluran Eksisting
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
Dari hasil perhitungan penampang saluran pada tabel 15. maka akan didapatkan nilai waktu konsentrasi (tc), inlet time (to) dan conduit time (td) yang disajikan pada tabel 16. Berikut ini Tabel 16. Waktu Konsentrasi (tc), Inlet Time (to) dan Conduit Time (td)
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
4.5. Perhitungan Intensitas Curah Hujan Perhitungan intensitas hujan curah hujan ini menggunakan metode Dr. Mononobe yang merupakan sebuah variasi dari persamaan- persamaan curah hujan jangka pendek. Berikut adalah perhitungan intensitas curah hujan pada kala ulang R 2, R5, R10 dan R 25 dapat dilihat pada tabel 17.
Tabel 17. Perhitungan Intensitas Curah Hujan
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
Ulang T
Tahun KT Yт Log XT Hujan
Rancangan XT
2 0.148 2.22 2.218 165.19
5 0.854 2.35 2.346 221.81
10 1.147 2.40 2.399 250.61
25 1.407 2.45 2.446 279.25
No Jenis Distribusi Syarat Hasil Perhitungan
1 Gumbel Cs ≤ 1.1396 -0.9725 < 1.1396
2 Log Person Tipe III Cs ≈ 0 -0.9725 > 0
h₁ h₂ L Δh H B A P R V
(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m/det)
Saluran Utama (B-C) Saluran Cabang
(A-B) 1 0.125 2.14
1.79
23 21 225 2 0.0089 0.25 0.5 0.011 0.125
0.55 0.9 0.011 0.495 2 0.247
Drainase
Dimensi Saluran Penampang Saluran
S N
24 23 400 1 0.0025
Drainase
Nilai Inlet Time dan
Conduit Time Waktu Konsentrasi
To Td Tc
Jam Jam Jam
Saluran Utama
(B-C) 0.329 0.0620 0.391
Saluran Cabang
(A-B) 0.130 0.0292 0.159
64 4.6. Perhitungan Debit Air Hujan
Adapun hasil perhitungan debit hujan pada kawasan drainase perumahan ASN di Sofifi dengan menggunakan periode ulang 2, 5, 10, 25 dapat dilihat pada tabel 18. berikut ini.
Tabel 18. Hasil Perhitungan Debit Air Hujan pada Kawasan Drainase Perumahan ASN di Sofifi
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
4.7. Debit Air Kotor
Dalam memperkirakan jumlah penduduk, digunakan data-data jumlah penduduk sebelumnya.
Tabel 19. Perhitungan Proyeksi Jumlah Penduduk Kawasan Perumahan ASN Sofifi dengan Metode Geometrik
Sumber : Hasil Perhitungan 2022
Untuk proyeksi jumlah penduduk Kawasan Perumahan ASN Sofifi (Pn) 2020 sebanyak 538 jiwa. Air buangan rumah tangga diperhitungkan berdasarkan penyediaan air minumnya.
Diperkirakan besarnya air buangan yang masuk ke saluran pengumpul air buangan sebesar 90%
dari kebutuhan standart air minum. Sehingga besarnya air kotor adalah :
= 135 liter/orang/hari = 1.5957 . 10-6 m3/det/orang
Untuk nilai jumlah penduduk di Kawasan Perumahan ASN Sofifi diambil pada proyeksi dengan metode geometrik yaitu 538 jiwa sedangkan luas pemukiman Kawasan Perumahan ASN Sofifi 15 H, maka dapat dihitung debit air buangan rumah tangga.
m³/det/org 4.8. Debit Banjir Rancangan
Pada penelitian ini untuk menentukan debit banjir rancangan atau kapasitas saluran drainase harus dihitung terlebih dahulu jumlah air hujan dan jumlah air rumah tangga yang akan melewati saluran drainase dalam daerah perencanaan. Debit rancangan (Qranc) adalah jumlah dari debit air hujan (Qah) dan debit air buangan rumah tangga (Qak). Contoh perhitungan digunakan persamaan debit rancangan 2.7. sebagai berikut.
5. Diketahui.
Qah = 2.84 m3/det
Qak = m3/det Penyelesaian
m3/detik
V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan
Dari uraian di atas dari penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Besarnya debit air hujan didapat dengan menggunakan persamaan metode rasional, maka nilai debit air hujan dengan kala ulang 25 tahun pada saluran utama (B-C) yaitu QH adalah 4.80 m3/det dan pada saluran cabang (A-B) yaitu QH adalah 8.74 m3/det.
2. Besarnya nilai debit rancangan (Qranc) yaitu 2.84 m3/det.
Drainase Periode Ulang
I C A QH
(mm/jam) (km²) (m³/det)
Saluran Utama (B-C)
2 107.173 0.635 0.15 2.84
5 143.826 0.635 0.15 3.81
10 162.501 0.635 0.15 4.30
25 181.094 0.635 0.15 4.80
Saluran Cabang (A-B)
2 195.423 0.635 0.15 5.17
5 262.257 0.635 0.15 6.94
10 296.310 0.635 0.15 7.85
25 330.213 0.635 0.15 8.74
No Tahun Jumlah Penduduk
1 2016 177
2 2017 190
3 2018 230
4 2019 290
No Tahun Proyeksi Jumlah Penduduk
5 2020 538
6 2021 608
7 2022 688
8 2023 778
9 2024 881
10 2025 996
11 2026 1,127
12 2027 1,275
13 2028 1,443
14 2029 1,633
65 5.2. Saran
Berdasarkan kesimpulan di atas, maka dapat beberapa saran yang diperoleh yaitu perlu adanya pemeliharaan terhadap saluran drainase tersebut agar nantinya saluran dapat berkerja dengan maksimal sehingga tidak menimbulkan masalah kedepannya.
DAFTAR PUSTAKA
Adi Purnama dkk. “Perencanaan Sistem Jaringan Drainase Untuk Perumahan Baiti Jannati Sumbawa,2016
H.A. Halim Hasmar. “Drainasi Terapan disertai Gambar Berwarna”UII Pres.
Tahun2012
http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/reka yasa_lingkungan/bab2_sistem_penyedian _air_bersih.pdf
Ir. C. Totok Sutrisno, dkk “Teknologi Penyediaan Air Bersih” 2004.
Meilyna. Fitriana. A “Studi Penyediaan Air Bersih Dengan Sistem Pompanisasi Zona IV PDAM, Kota Ternate” 2015
Nurcahyono, (2008) “Bab V Analisis Kebutuhan Air Bersih”
http://eprints.undip.ac.id/34051/8/1915_
CHAPTER_V.pdf.
Suroso. dkk. “Evaluasi dan Perencanaan Ulang Saluran Drainase Pada Kawasan Perumahan Sawojajar Kecamatan Kedungkandang Kota Malang”.
https://rekayasasipil.ub.ac.id/index.p hp/rs/article/view/287.
Wesli. “Drainase Perkotaan”. Graha Ilmu.
Tahun 2008.