PROPOSAL TUGAS AKHIR
ANALISA KAPASITAS PENAMPANG DAN NORMALISASI SUNGAI BATANG KINALI
(RUAS : Pertemuan Batang Kinali dengan Batang Patupangan – Bendung Bancah Rambai)
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Bung Hatta
Oleh :
Nama : Ahsanul Fajri NPM : 1910015211101
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS BUNG HATTA
PADANG 2024
ANALISA KAPASITAS PENAMPANG DAN NORMALISASI SUNGAI BATANG KINALI
(RUAS: Pertemuan Batang kinali dengan Batang Patupangan – Bendumg Bancah Rambai)
Ahsanul Fajri1), Afrizal Naumar2)
Program Studi Tenik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta - Padang
Email: [email protected]1), [email protected]2)
ABSTRAK
Sungai batang kinali yang terletak di Nagari Kinali Kabupaten Pasaman Barat. Bajir yang terjadi merupakan dampak dari meandering atau berkelok- kelok dan pendangkalan aliran sungai yang mengakibatkan kerusakan pada permukiman warga dan lahan sawit yang berada dekat dengan sungai.hal ini menandakan bahwa penampang sungai belum memadai untuk mengalirkan debit banjir yang besar. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengkaji kapasitas penampang dan merencanakan normalisasi sungai. Data kajian didapatkan di kantor dinas SDA-BK adalah data curah hujan, peta topografi, data geometri sungai. Dalam menganalisa kajian ini maka dilakukan perhitungan hidrologi, menghitung hujan maksimum, hujan rencana, uji distribusi probabilitas, menghitung debit banjir rencana, banjir lapangan, tinggi muka air, dan menghitung dimensi dinding penahan tanah. Analisa perhitungan debit banjir rencana yang telah di uji distribusi probabilitas maka didapatkan metode Mononobe dengan debit Q5 = 213.94 m3/detik Q25 = 302.70 m3/detik dan Q50 = 339.46 m3/detik. Tinggi muka air banjir didapatkan 3.6 meter dan kedalaman gerusan 2.23 meter. Setelah menghitung kapasitas kapasitas tampung penampang sungai batang kinali pada ruas yang ditinjau ternyata semua banjir, maka perlu dilakukan penanganan pada penampang yang ditinjau. dimensi konstruksi dinding penahan tanah pada Sungai Batang Kinali yang direncanakan yaitu dengan tinggi 3.6 meter dan lebar 2.2 meter dengan tipe dinding penahan tanah tipe kantilever.
Kata kunci : Batang Kinali, Penampang, Sungai, Banjir Pembimbing
Ir. Afrizal Naumar, MT, Ph.D
ANALYSIS OF SECTIONAL CAPACITY AND NORMALIZATION BATANG KINALI RIVER
(SEGMENT: Meeting of Batang Kinali and Batang Patupangan – Bendumg Bancah Rambai)
Ahsanul Fajri1), Afrizal Naumar2)
Study Program of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University - Padang
Email: [email protected]1), [email protected]2)
ABSTRACT
The Batang Kinali River is located in Nagari Kinali, West Pasaman Regency. The flooding that occurred was the impact of meandering or meandering and shallowing of the river flow which resulted in damage to residential areas and oil palm land close to the river. This indicates that the river cross-section is not adequate to carry large flood discharges. This final project aims to assess cross-sectional capacity and plan river normalization. The study data obtained at the SDA-BK office included rainfall data, topographic maps, and river geometry data. In analyzing this study, hydrological calculations were carried out, calculating maximum rainfall, planned rainfall, probability distribution tests, calculating planned flood discharge, field flooding, water level, and calculating the dimensions of retaining walls.
Analysis of the planned flood discharge calculation which has been tested for probability distributions results in the Mononobe method with discharge Q5 = 213.94 m3/second Q25 = 302.70 m3/second and Q50 = 339.46 m3/second. The flood water level was found to be 3.6 meters and the scour depth was 2.23 meters. After calculating the carrying capacity of the Batang Kinali river section in the section under review, it turns out that all of it is flooded, so it is necessary to handle the section under review. The planned construction dimensions of the retaining wall on the Batang Kinali River are 3.6 meters high and 2.2 meters wide with a cantilever type retaining wall.
Keywords: Batang Kinali, cross section , river , flood Advisor
Ir. Afrizal Naumar, M.T, Ph.D
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia yang telah diberikan-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan oleh penulis. Tugas akhir yang berjudul “ANALISA KAPASITAS PENAMPANG DAN NORMALISASI SUNGAI BATANG KINALI (RUAS : PERTEMUAN BATANG KINALI dengan BATANG PATUPANGAN – BENDUNG BANCAH RAMBAI) ” ini ditujukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan akademik guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu Universitas Bung Hatta, Padang. Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bimbingan, bantuan dan doa dari berbagai pihak, Tugas Akhir ini tidak dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu, yaitu kepada:
1) Allah SWT, karena dengan berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2) Bapak Prof. Dr. Ir. Nasfryzal Carlo, M. Sc, selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan.
3) Bapak Indra Khaidir, S.T, M.Sc selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil.
4) Ibu Embun Sari Ayu, S.T,. M,T, selaku Sekretaris Program Studi Teknik Sipil 5) Bapak Dr. Ir. Afrizal Naumar, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah
memberikan bimbingan dan masukan kepada Penulis.
6) Kedua Orang Tua Penulis yang sangat Penulis banggakan dan cintai. Telah memberikan dukungan dan doa yang sangat berharga bagi penulis, menjadikan penulis semangat sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7) Kepada teman - teman seperjuangan terimakasih atas dukungan dan doa dari kalian semua.
8) Yang Terakhir penulis mengucapkan terimakasih kepada diri sendiri,karena sudah bertahan dan kuat sampai titik ini.
9) Semua pihak yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu.
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang membacanya.
Padang, 23 November 2023 Penulis
Ahsanul Fajri
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian... 3
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Pengertian Banjir ... 5
2.2 Penyebab Banjir ... 6
2.3 Pengertian Sungai... 8
2.4 Normalisasi ... 8
2.5 Pengertian Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 9
2.6 Analisa Curah Hujan ... 10
2.6.1 Curah Hujan Rata - rata ... 10
2.6.2 Analisa Curah Hujan Rencana ... 12
2.7 Uji Kecocokan Data ... 16
2.7.1 Uji Chi-Kuadrat ... 16
2.7.2 Uji Smirnov-Kolmogorov ... 17
2.8 Analisa Debit Banjir Rencana ... 18
2.9 Uji Validasi Debit Rencana ... 23
2.10 Penentuan Kedalaman Gerusan Dasar Sungai ... 23
2.10.1 Pengertian Gerusan ... 23
2.10.2 Rumus – Rumus Dalam Perhitungan Gerusan ... 24
2.11 Dinding Penahan Tanah... 28
2.12 Persyaratan Teknis Dinding Penahan Tanah ... 29
2.12.1 Dimensi Tipikal Dinding Penahan Tanah ... 29
2.12.2 Faktor- faktor yang perlu diperhatikan dalam perancangan ... 30
2.12.3 Stabilitas DPT Dan Faktor Keamanan Minimum ... 30
2.12.4 Tekanan Tanah Lateral ... 31
2.12.5 Tekanan Tanah Aktif dan Pasif ... 31
2.13 Stabilitas Dinding Penahan Tanah ... 32
2.13.1 Stabilitas Terhadap guling (overtuning) ... 32
2.13.2 Stabilitas Terhadap Geser (Sliding) ... 33
2.13.3 Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah (Bearing Capacity) ... 34
2.14 Analisa Kapasitas Penampang Sungai Pada Ruas yang Ditinjau ... 35
BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 37
3.1 Tinjauan Umum ... 37
3.2 Tahapan persiapan ... 38
3.3 Tahapan Peneltian ... 39
3.4 Pengumpulan Data ... 40
3.5 Analisa Data ... 40
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 42
4.1 Lokasi Penelitian Tugas Akhir ... 42
4.2 Kondisi Topografi dan Morfologi Sungai ... 42
4.2.1 kondisi Topografi ... 42
4.2.2 Kondisi Morfologi Sungai ... 43
4.2.3 Kondisi Tata Guna Lahan ... 44
4.3 Analisis Curah Hujan Rata-rata Kawasan ... 45
4.4 Analisa Curah Hujan Rata-rata Kawasan ... 48
4.5 Analisa Distribusi Frekuensi ... 48
4.5.1 Distribusi Probabilitas Normal ... 49
4.5.2 Distribusi Probabilitas Gumbel ... 50
4.5.3 Distribusi Probabilitas Log Normal ... 53
4.5.4 Distribusi Probabilitas Log Person Type III ... 55
4.6 Uji Distribusi Probabilitas ... 57
4.6.1 Metode Chi-Kuadrat ... 57
4.6.2 Metode Smirnov-Kolmogorov ... 66
4.7 Analisa Debit Banjir Rencana ... 73
4.7.1 Metode Hasper ... 74
4.7.2 Metode weduwen ... 76
4.7.3 Metode Rasional ... 77
4.7.4 Metode Mononobe ... 78
4.8 Analisa Kapasitas Penampang Sungai Ruas Yang Ditinjau ... 80
4.9 Perhitungan Debit Banjir Lapangan ... 81
4.9 Validasi Debit Rencana ... 82
4.10 Perhitungan Tinggi Muka Air Banjir ... 83
4.11 Perhitungan Kedalaman Gerusan ... 84
4.12 Perhitungan Stabilitas Perkuatan Tebing... 86
4.12.1 Akibat Berat Sendiri ... 87
4.12.2 Akibat Gaya Gempa ... 88
4.12.3 Akibat Tekanan Hidrostatis ... 91
4.12.4 Akibat Tekanan Tanah ... 92
4.12.5 Berat Beban Diatas Konstruksi ... 94
4.13 Kontrol Stabilitas Terhadap Tebing ... 95
4.13.1 Kontrol Terhadap Guling ... 95
4.13.2 Kontrol Terhadap Geser ... 95
4.13.3 Kontrol Eksentrisitas ... 95
4.13.4 Kontrol Terhadap Gaya Dukung Tanah ... 95
BAB V PENUTUP ... 97
5.1 Kesimpulan ... 97
5.2 Saran ... 97
DAFTAR PUSTAKA ... 98
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Reduced Mean Yc ... 13
Tabel 2. 2 Reduced Standart Deviation, S ... 13
Tabel 2. 3 Reduced Variate, YT, Sebagai Fungsi Periode Ulang ... 14
Tabel 2. 4 Nilai Variabel Distribusi Normal... 14
Tabel 2. 5 Tabel ∆𝑃𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 ... 18
Tabel 2. 6 Hubungan antara 𝜇 𝑑𝑎𝑛 𝑇 menurut Hapers ... 21
Tabel 2. 7 Nilai K Untuk Rumus Lacey dan Blench Dalam Satuan SI (D50 dalam mm) ... 28
Tabel 4. 1 luas Areal Tanaman Perkebunan Menurut jenis Tanaman di Kecematan Kinali (ha) ... 44
Tabel 4. 2 Produksi Tanaman Perkebunan Menurut Jenis Tanaman (ton) ... 45
Tabel 4. 3 Data Curah Hujan Maksimum... 46
Tabel 4. 4 Data curah Hujan Harian Maksimum DAS Muara Tantang ... 47
Tabel 4. 5 Perhitungan Curah Hujan Distribusi Probabilitas Normal ... 49
Tabel 4. 6 Nilai untuk Perhitungan Distribusi Probabilitas Normal ... 50
Tabel 4. 7 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Normal ... 50
Tabel 4. 8 Curah Hujan Maksimum Distribusi Gumbel ... 51
Tabel 4. 9 Nilai Reduced (Yt) ... 52
Tabel 4. 10 Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Gumbel ... 53
Tabel 4. 11 Curah Hujan Maksimum Distribusi Log Normal ... 54
Tabel 4. 12 Nilai KT untuk Perhitungan Distribusi Probabilitas Log Normal ... 54
Tabel 4. 13 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Log Normal ... 55
Tabel 4. 14 Curah Hujan Maksimum Distribusi Log Person Type III ... 56
Tabel 4. 15 Nilai Untuk Perhitungan Distribusi Probabilitas Log Person Type ... 56
Tabel 4. 16 Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Log Person III ... 57
Tabel 4. 17 Rekapitulasi Curah Hujan ... 57
Tabel 4. 18 Data Curah Hujan (Xi) dari terkecil ke yang terbesar ... 58
Tabel 4. 19 Perhitungan Interval Kelas Distribusi Normal ... 61
Tabel 4. 20 Perhitungan Chikuadrat dengan Distribusi Normal ... 61
Tabel 4. 21 Perhitungan Interval Kelas Distribusi Gumbel ... 62
Tabel 4. 22 Perhitungan Chikuadrat denganDistribusi Gumbel ... 62
Tabel 4. 23 Perhitungan Interval Kelas Distribusi Log Normal ... 63
Tabel 4. 24 Perhitungan Chikuadrat dengan Distribusi Log Normal ... 64
Tabel 4. 25 Perhitungan Interval Kelas Distribusi Log Person Type III ... 65
Tabel 4. 26 Perhitungan Chikuadrat dengan Distribusi Log Person Type III ... 65
Tabel 4. 27 Rekapitulasi Perhitungan Parameter Chikuadrat ... 66
Tabel 4. 28 Hasil Perhitungan Uji Distribusi Normal ... 66
Tabel 4. 29 Hasil Perhitungan Uji Distribusi Gumbel ... 68
Tabel 4. 30 Hasil Perhitungan Uji Distribusi Log Normal ... 70
Tabel 4. 31 Hasil Perhitungan Uji DIstribusi Log Person III ... 71
Tabel 4. 32 Rekapitulasi uji probabilitas smirnov-kolmogorov ... 73
Tabel 4. 33 Rekapitulasi Pada Uji Distribusi Probabilitas ... 74
Tabel 4. 34 Rekapitulasi Uji Distribusi Probabilitas ... 74
Tabel 4. 35 Hasil Perhitungan Metode Hasper ... 75
Tabel 4. 36 Hasil Perhitungan Metode Weduwen ... 77
Tabel 4. 37 Hasil Perhitungan Metode Rasional ... 78
Tabel 4. 38 Hasil Perhitungan Metode Mononobe ... 79
Tabel 4. 39 Rekapitulasi Perhitungan Debit Banjir Rencana ... 79
Tabel 4. 40 Perhitungan Kapasitas Penampang Sungai Batang Kinali Ruas yang Ditinjau... 80
Tabel 4. 41 Rekapitulasi Perhitungan Debit Banjir Rencana ... 82
Tabel 4. 42 Momen Akibat Berat Sendiri ... 88
Tabel 4. 43 Harga Koefisien Gempa n dan m ... 88
Tabel 4. 44 Periode Ulang dan Percepatan dasar gempa... 89
Tabel 4. 45 Harga Koefisien Gempa ... 89
Tabel 4. 46 Persyaratan Angka Keamanan Minimal Terhadap Gaya Gempa ... 90
Tabel 4. 47 Momen Akibat Gaya Gempa... 91
Tabel 4. 48 Momen Akibat Gaya Hidrostatis ... 92
Tabel 4. 49 Gaya Akibat Tekanan Aktif ... 93
Tabel 4. 50 Gaya Akibat Tekanan Pasif ... 93
Tabel 4. 51 Berat Beban Diatas Konstruksi ... 94
Tabel 4. 52 Resume Gaya ... 95
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Cara Penetuan Curah Hujan Metode Aljabar ... 11
Gambar 2. 2 Metode Poligen Thiesen ... 12
Gambar 2. 3 Dimensi Tipikal Dinding Penahan Tanah ... 30
Gambar 2. 4 Tekanan Tanah Lateral saat Tanah Runtuh ... 32
Gambar 3. 1 Lokasi Kajian Tugas Akhir Batang Kinali ... 37
Gambar 3. 2 Ruas Yang Ditinjau ... 38
Gambar 4. 1 Lokasi Pekerjaan Batang Kinali ... 42
Gambar 4. 2 Peta sub DAS Batang Kinali ... 43
Gambar 4. 3 Morfologi bagian tengah Batang Kinali ... 44
Gambar 4. 4 Peta Cathment Area SUB DAS Batang Kinali ... 45
Gambar 4. 5 Peta Cathment Area SUB DAS Batang Kinali ... 46
Gambar 4. 6 Penampang Sungai ... 81
Gambar 4. 7 Penampang Sungai Rencana ... 83
Gambar 4. 8 Akibat Berat Sendiri ... 87
Gambar 4. 9 Akibat Gaya Gempa ... 90
Gambar 4. 10 Akibat Tekanan Hidrostatis ... 91
Gambar 4. 11 Akibat Tekanan Tanah ... 92
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sungai memberikan banyak manfaat dalam kehidupan manusia. Hal ini dapat dilihat dari pemanfaatan sungai yang beragam, mulai dari sarana transportasi, sumber tenaga listrik, sumber air baku dan sebagainya. Sungai merupakan salah satu saluran drainase yang terbentuk secara alami yang memiliki fungsi sebagai saluran. Air yang mengalir didalam sungai akan mengakibatkan proses sedimentasi tanah dasar sungai, selain daripada itu bisa juga terjadi proses penggerusan yang terjadi secara terus menerus akan membentuk lubang-lubang gerusan didasar sungai. Proses penggerusan yang terjadi karena adanya pengaruh morfologi sungai yang berupa tikungan atau adanya penyempitan saluran sungai.
Secara umum ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya banjir. Faktor- faktor tersebut meliputi kondisi alam (intensitas hujan yang tinggi, letak geografis wilayah, kondisi topografi, geometri sungai, sedimentasi, dan prilaku manusia seperti perubahan fungsi tata guna lahan. (Lusi Utama, Afrizal Naumar, 2015).
Provinsi Sumatera Barat merupakan salah satu daerah yang memiliki curah hujan yang cukup tinggi, yang mana kondisi geografisnya merupakan dataran dan perbukitan sehingga sering terjadi bencana banjir. Salah satunya terdapat di Batang Kinali Kabupaten Pasaman Barat. Banjir yang terjadi pada Batang Kinali yang terletak di Nagari Kinali Kecamatan Kinali Kabupaten Pasaman Barat tersebut merupakan dampak dari meandering (berkelok-kelok) dan pendangkalan aliran sungai Batang Kinali.
Banjir yang terjadi mengakibatkan longsor di pinggir sungai dan hal tersebut akan mengakibatkan kerusakan pada pemukiman warga dan lahan sawit yang berada dekat dengan sungai. Disamping dari intensitas curah hujan yang tinggi, banjir juga terjadi karena dampak dari penyempitan dan pendangkalan aliran sungai batang kinali, sehingga sungai tidak mampu mengalirkan debit ketika terjadi debit maksimum. Hal ini menandakan bahwa penampang sungai belum memadai untuk mengalirkan debit yang besar. Selain banjir, dampak lanjutan yang ditimbulkan oleh debit air yang besar
adalah terjadinya gerusan pada tebing sungai. Meskipun sudah dipasang batu bronjong namun kelongsoran itu pun tetap terjadi. Dikarenakan pemasangan batu bronjong dianggap kurang efektif maka perlu dilakukan bentuk lain dari struktur perkuatan tebing sungai.
Maka dari itu, menyelesaikan permasalahan tersebut maka topic ini dijadikan sebagai bahan pembuatan Tugas Akhir, dengan judul “ ANALISA KAPASITAS PENAMPANG DAN NORMALISASI SUNGAI BATANG KINALI (Ruas : Pertemuan batang Kinali dengan batang Patupangan - Bendung Bancah Rambai)”.
Gambar 1. 1 Survei Awal
Gambar 1. 2 Sungai Batang Kinali Meluap
Sumber : Facebook Polsek Kinali
1.2 Rumusan Masalah
Dari beberapa hal yang telah dijelaskan, maka dapat diambil beberapa permasalahan yang perlu ditinjau adalah sebagai berikut :
a. Berapa besar hujan rencana untuk debit banjir rencana pada Batang Kinali.
b. Bagaimana kapasitas tampung penampang eksisting Batang Kinali pada ruas yang ditinjau.
c. Bagaimana menentukan dimensi konstruksi Dinding Penahan Tanah (DPT) pada ruas Batang Kinali yang ditinjau.
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud tugas akhir ini adalah untuk mengendalikan banjir dan mengurangi kerusakan tebing sungai dengan maksud tersebut maka tujuan adalah merencanakan normalisasi dan menentukan konstruksi Dinding Penahan Tanah (DPT) sungai Batang Kinali yang stabil pada Ruas : Pertemuan batang Kinali dengan batang Patupangan – Bendung Bancah Rambai.
Tujuan sebagai berikut :
a. Menghitung hujan rencana dan debit banjir rencana pada sungai Batang Kinali pada ruas Sungai yang ditinjau.
b. Menghitung kapasitas tampung penampang eksisting sungai Batang Kinali pada ruas yang ditinjau
c. Menentukan dimensi kontruksi Dinding Penahan Tanah (DPT) pada sungai Batang Kinali.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan-batasan masalah pada tugas akhir ini sebagai berikut :
a. Merencanakan normalisasi sungai Batang Kinali Ruas Pertemuan Batang Kinali dengan Batang Patupangan sampai Bendung Bancah Rambai sepanjang 1.722 m, dengan perbaikan alur (trase) sungai dan penampang sungai.
b. Perhitungan konstruksi DPT (Dinding Penahan Tanah) pada sungai Batang kinali.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : a. Dapat pengetahuan perencanaan normalisasi sungai.
b. Dapat pengetahuan menentukan kedalaman gerusan dasar Sungai.
c. Dapat pengetahuan perencanaan kontruksi Dinding Penahan Tanah (DPT) Kantilever.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mencapai tujuan penulisan Tugas Akhir ini , penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini membahas tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini membahas tentang landasan-landasan teori dan konsep yang digunakan.
BAB III METODE PENELITIAN
Pada bab ini menjelaskan tentang prosedur penelitian, bahan/materi, dan metodologi perencanaan perhitungan.
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisikan tentang pembahasan dan perhitungan.
BAB V PENUTUP
pada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dan saran dari penulisan Tugas Akhir ini.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Banjir
Banjir merupakan bencana alam yang paling sering terjadi di Indonesia. Banjir merupakan peristiwa bencana alam yang terjadi ketika aliran air yang berlebihan merendam daratan. Kedatangan banjir dapat diprediksi dengan memperlihatkan curah hujan dan aliran air. Bencana banjir ini sangat merugikan banyak pihak dengan jumlah kerugian yang tidak sedikit. Oleh karena itu, diperlukan cara pengendalian banjir pada daerah aliran sungai agar tidak menimbulkan luapan air.
Menurut Harto (1993) “Banjir adalah salah satu bentuk ekstrim aliran permukaan dimana tinggi muka air sungai atau debit melebihi suatu batas-batas yang ditetapkan untuk kepentingan tertentu”. Banjir adalah ancaman musiman yang terjadi apabila meluapnya tubuh air dari saluran yang ada dan menggenangi wilayah sekitarnya.
Banjir adalah ancaman alam yang paling sering terjadi dan paling banyak merugikan baik dari segi kemanusiaan maupun ekonomi (IDEP, 2007). Pada peraturan Direktorat Jenderal Rehabilitasi Lahan dan Perhutanan Sosial Nomor 04 Tahun 2009 mengatakan bahwa “Banjir adalah debit aliran sungai dalam jumlah yang tinggi, atau debit aliran air sungai secara relative lebih besar dari kondisi normal akibat hujan yang turun di hulu atau di suatu tempat tertentu terjadi secara terus menerus, sehingga air tersebut tidak dapat ditampung oleh alur sungai yang ada, maka air melimpah keluar dan menggenangi daerah sekitarnya”.
Sementara itu, menurut Mohd Ekhwan (2002) mendefinisikan bahwa banjir adalah kuantitas air yang tidak dikehendaki dan melimpah dari tebing sungai akibat hujan yang diterima. Banjir dapat terjadi akibat naiknya permukaan air lantaran curah hujan yang diatas normal, perubahan suhu, tanggul/bendungan yang bobol, pencairan salju yang cepat, terlambatnya aliran air ditempat lain (Ligal,2008). Dari sekian banyak bencana alam, bencana banjir merupakan bencana dengan mempunyai frekuensi yang paling besar dan menimbulkan kerugian yang besar pula.
2.2 Penyebab Banjir
Fenomena banjir sudah sering terjadi dipermukaan bumi ini. Penyebab terjadinya banjir juga bermacam-macam. Menurut Harahap (2019) penyebab banjir adalah sebagai berikut :
a. Akibat curah hujan yang tinggi dengan intensitas yang lama
b. Membuang sampah ke sungai yang menjadikan aliran sungai tersumbat c. Pemukiman warga yang dibuat dibantaran sungai
d. Tanah tidak mampu menyerap air akibat penebangan hutan liar sehingga hutan menjadi gundul.
Bencana banjir yang melanda hampir diseluruh tempat di Indonesia disebabkan oleh beberapa faktor yaitu faktor hujan, faktor hancurnya retensi DAS, faktor kesalahan perencanaan pembangunan alur sungai, faktor pendangkalan sungai dan faktor kesalahan tata wilayah serta pembangunan sarana dan prasarana (Hermon, 2012). Terjadinya banjir disebabkan oleh kondisi dan fenomena alam (topografi, curah hujan), kondisi geografis daerah dan kegiatan manusia yang berdampak pada perubahan tata ruang atau guna lahan disuatu daerah.
Menurut Kodoatie dan Sugiyanto (2002) menyebutkan bahwa secara garis besar, banjir dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu banjir yang terjadi secara alami dan banjir yang terjadi akibat tindakan manusia.
a. Banjir yang terjadi secara alami
Kondisi ini disebabkan karena keadaan alam yang pengkajian ilmiah dalam mengantisipasi terjadinya banjir seperti :
1) Curah Hujan
Curah hujan yang tinggi dengan intensitas yang lama akan mengakibatkan banjir. Hal tersebut terjadi jika sungai tidak mampu menampung debit air yang mengalir.
2) Pengaruh Fisiografi
Fisiografi merupakan pengaruh bentuk, kemiringan, penampang dan lokasi sungai.
3) Erosi dan Sedimentasi
Berpengaruh terhadap kapasitas penampungan sungai, karena jika sedimen terlalu menumpuk akan mengurangi kapasitas debit yang dapat dialirkan oleh
sungai. Jika terjadi saat curah hujan tinggi maka kondisi air banjir akan semakin parah.
4) Kapasitas Sungai
Kapasitas debit air yang mengalir pada sungai disebabkan oleh banyaknya sedimen yang mengendap didasar sungai, sehingga kapasitas sungai berkurang.
5) Pengaruh Air Pasang
Pengaruh air pasang terjadi di muara. Air pasang akan memperlambat aliran sungai ke laut saat baniir bersamaan dengan air pasang akan mengakibatkan banjir yang lebih tinggi karena pengaruh back water.
b. Banjir akibat tindakan manusia
Keadaan ini disebabkan oleh perbuatan dan ulah manusia yang berada disekitar aliran sungai maupun perencanaan yang dilakukan manusia terhadap sungai, seperti :
1) Perubahan Kondisi Daerah Aliran Sungai (DAS)
Hal ini seperti penggundulan hutan, perluasan kota dan tata guna lainnya yang memperburuk masalah banjir karena berkurangnya daerah resapan air dan sedimen yang terbawa ke sungai.
2) Kawasan Kumuh
Rumah-rumah yang berada dibantaran sungai mengakibatkan penghambatan sungai.
3) Sampah
Pembuangan sampah ke sungai dapat meningkatkan muka air banjir karena menyumbat dan menghalangi aliran.
Sementara itu, menurut Yayasan IDEP (2007) faktor-faktor penyebab banjir adalah sebagai berikut :
a) Hujan dengan intensitas waktu yang lama atau tingginya curah hujan selama berhari-hari.
b) Erosi Tanah yang menyisakan batuan yang menyebabkan air hujan mengalir deras diatas permukaan tanah terjadi resapan.
c) Buruknya penanganan sampah yang mengakibatkan menyumbatnya saluran- saluran air sehingga tubuh air meluap dan membanjiri daerah sekitarnya.
d) Pembangunan tempat pemukiman yaitu tanah kosong yang diubah menjadi jalan atau tempat parkir yang menyebabkan hilangnya daya serap air hujan.
Pembangunan tempat pemukiman juga bisa menyebabkan meningkatnya resiko baniir sampai enam kali lipat dibandingkan tanah terbuka yang biasanya mempunyai daya serap tinggi.
e) Bendungan dan saluran air yang rusak yang menyebakan banjir terutama pada saat hujan deras dengan intensitas lama.
Sedikitnya ada lima faktor penting penyebab banjir di Indonesia yaitu faktor hujan, faktor hancurnya retensi Daerah Aliran Sungai (DAS), faktor kesalahan perencanaan pembangunan alur sungai, faktor pendangkalan sungai dan faktor kesalahan tata wilayah serta pembangunan sarana dan prasarana (Maryono, 2005).
Beberapa aspek yang terkait dengan kemungkinan terjadinya banjir pada suatu wilayah diantaranya adalah litologi (tipe dan tekstur batuan), penggunaan lahan, intensitas hujan, kemiringan lereng, karakteristik aliran dan deformasi lahan akibat tektonik (Sukiyah dkk, 2004).
2.3 Pengertian Sungai
Sungai merupakan saluran terbuka yang terbentuk secara alami di atas permukaaan bumi, tidak hanya menampung ait tetapi juga mengalirkannya dari bagian hulu menuju ke bagian hilir dan ke muara (Junaidi, 2014). Menurut Putra (2014), sungai dapat diartikan sebagai aliran terbuka dengan ukuran geometrik (tampak lintang, profil memanjang dan kemiringan lembah) berubah seiring waktu, tergantung pada debit, material dasar dan tebing, serta jumlah dan jenis sedimen yang terangkut oleh air. Berdasarkan pendapat tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa sungai merupakan wadah atau alur alami maupun buatan yang didalamnya tidak hanya menampung air akan tetapi juga mengalirkan mulai dari hulu menuju muara.
2.4 Normalisasi
Normalisasi sungai adalah upaya rekayasa yang dilakukan untuk mengembalikan kapasitas tampung sungai (Ali Firdaus, 2010)
Normalisasi sungai dilakukan agar aliran air yang ada tidak menumpuk pada titik tertentu sehingga sebisa mungkin akan dialirkan langsung menuju muara.
Menormalisasi sungai sangatlah penting karena akan menambah daya tampung air ketika terdapat curah hujan yang ekstrim (tinggi), akan tetapi hal ini juga harus
dibarengi dengan pembangunan bangunan seperti kontruksi perkuatan tebing, waduk, bendung ataupun bendungan sehingga air yang dialirkan dapat di atur dan akan ada early warning sistem ketika bangunan tersebut menerima kelebihan muatan air.
Normalisasi sungai dapat dilakukan seperti: merencanakan kapasitas penampang sungai, membuat drainase, mengatur kelerengan daerah agar air dapat mengalir menuju pembuangan, menjaga lingkungan bersih, dan mempertahankan daerah resapan.
2.5 Pengertian Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan daerah yang dibatasi punggung- punggung gunung dimana air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan ditampung oleh punggung gunung tersebut dan akan dialirkan melalui sungai-sungai kecil ke sungai utama (Asdak, 1995). DAS termasuk suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan udara yang berasal dari hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (PP No 37 tentang Pengelolaan DAS, Pasal 1).
Pembagian Daerah Aliran Sungai berdasarkan fungsi hulu, tengah, dan hilir adalah sebagai berikut :
1. Bagian hulu didasarkan pada fungsi konservasi yang di kelola untuk mempertahankan kondisi lingkungan DAS agar tidak terdegradasi, yang antara lain dapat ditunjukkan dari kondisi tutupan lahan DAS, kualitas air, kemampuan menyimpan air (debit), dan curah hujan.
2. Bagian tengah dari penggunaan air sungai yang dikelola untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi yang antara lain dapat ditunjukkan dari kuantitas air, kualitas air, kemampuan mengalirkan air, dan ketinggian muka air tanah, serta terkait pada prasarana pengairan seperti pengelolaan sungai, waduk, dan danau.
3. Bagian hilir dari penggunaan sungai yang dikelola untuk dapat memberikan manfaat bagi kepentingan sosial dan ekonomi, yang ditunjukkan melalui kuantitas dan kualitas udara, kemampuan mengalirkan air, ketinggian curah hujan, dan terkait untuk kebutuhan air bersih.
2.6 Analisa Curah Hujan 2.6.1 Curah Hujan Rata - rata
Curah hujan/Presepitasi adalah peristiwa jatuhnya cairan dari atmosfir ke permukaan bumi. Jumlah presipitasi selalu dinyatakan dalam (mm) curah hujan bisa berwujud dalam 2 bentuk :
a. Presipitasi Cair, berupa : hujan dan embun
b. Presipitasi Beku, berupa : salju, hujan es dan lain-lain.
Presipitasi / curah hujan dibagi atas : a) Curah Hujan Terpusat (Point Rainfall)
Curah hujan terpusat adalah curah hujan yang didapat dari hasil pencatatan alat pengukur hujan atau data curah hujan yang akan di olah yaitu data kasar / data mentah yang tidak dapat langsung dipakai dan harus diolah sesuai dengan kebutuhan. Data curah hujan yang dihasilkan dapat berupa kesimpulan data yaitu: Besarnya curah hujan perjam, jumlah hujan perhari dan lamanya, jumlah hujan perbulan, jumlah hujan pertahun, besarnya hujan harian maksimum dalam 1 tahun selama pengamatan periode tertentu.
b) Curah Hujan Daerah (Areal Rainfall)
Dari data pencatatan curah hujan hanyalah didapatkan curah hujan disuatu titik tertentu (point rainfall). Bila dalam suatu daerah terdapat beberapa stasiun/pos pencatat curah hujan, maka untuk mendapatkan curah hujan daerah adalah dengan mengambil harga rata-ratanya.
Untuk mendapatkan curah hujan dari beberapa stasiun tersebut digunakan metoda-metoda sebagai berikut :
a. Metode Rata-rata Aljabar
Metode perhitungan dengan mengambil nilai rata-rata hitung (aritmatic mrean) pengukuran curah hujan distasiun hujan di dalam area tersebut. Metode
ini akan memberikan hasil yang dapat dipercaya jika topografi rata atau datar, stasiun hujan banyak dan tersebar secara merata di area tersebut serta hasil penakaran masing-masing stasiun hujan tidak menyimpang jauh dari nilai rata- rata seluruh stasiun hujan diseluruh area.
Rumus :
𝑅̅ = 𝑅1+𝑅2+𝑅3+⋯+𝑅𝑛
𝑛 (2.1)
Dimana :
𝑅̅ = Rata-rata curah hujan (mm)
R1-Rn = Besarnya curah hujan pada masing-masing stasiun (mm) n = Jumlah stasiun
Gambar 2. 1 Cara Penetuan Curah Hujan Metode Aljabar
b. Metode Thiessen
Cara ini berdasarkan atas rata-rata timbang (weighted average). Masing- masing penakar mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua pos penakar.
Rumus :
𝑅̅ = 𝑅1𝐴1+𝑅2𝐴2+𝑅3𝐴3+⋯+𝑅𝑛𝐴𝑛
𝐴1+𝐴2+𝐴3+⋯𝐴𝑛 (2.2) Dimana :
𝑅̅ = Rata-rata curah hujan (mm) Stasiun
Stasiun Stasiun
Stasiun
R1-Rn = Besarnya curah hujan pada masing-masing stasiun (mm) A1-An = Luas yang dibatasi garis polygon (km²)
2.6.2 Analisa Curah Hujan Rencana
Dalam hal ini perhitungan digunakan untuk menentukan besarnya curah hujan yang akan terjadi pada periode ulang tertentu, seperti curah hujan 5 tahunan, 10 tahunan, 25 tahunan, 100 tahunan yang nantinya data curah hujan periode ini akan digunakan untuk mencari debit banjir rencana. Metode yang digunakan antara lain sebagai berikut :
a. Metode Distribusi Gumbel
Dalam metode ini data-data yang harus tersedia minimum 10 tahun dari debit pengamatan. Rumus yang digunakan sebagai berikut :
Rumus : R = 𝑅̅ + 𝑌𝑡−𝑌𝑛
𝑆𝑛 Sx (2.3)
Sx = √∑(𝑅̅ − 𝑅)2
𝑛 − 1 (2.4)
Dimana :
R = Hujan dengan return periode T (mm) R̅ = Curah hujan maksimum rata-rata (mm) n = Banyak data tahun pengamatan
Sx = Standar deviasi
Yn = Reduced mean (hubungan dengan banyak data n) Yt = Reduced variate (hubungan dengan return Period t) Sn = Standar Deviasi (hubungan dengan banyaknya data n)
Gambar 2. 2 Metode Poligen Thiesen
Prosedur Perhitungan :
1. Hitung curah hujan maksimum rata – rata 2. Hitung standar deviasi
3. Hitung nilai Yt dan Yn
4. Hitung nilai K
5. Hitung curah hujan periode ulang T tahun.
Tabel 2. 1 Reduced Mean Yc
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5220 20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,5353 30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5403 0,5410 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 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545 70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567 80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 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 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611
Sumber : Suripin (2004)
Tabel 2. 2 Reduced Standart Deviation, S
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565 20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080 30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388 40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590 50 1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734 60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930 80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001 90 1,2007 1,2013 1,2020 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,2060 100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096
Sumber : Suripin (2004)
Tabel 2. 3Reduced Variate, YT, Sebagai Fungsi Periode Ulang Periode Ulang T
(Tahun) Yᴛ Periode Ulang Tᵣ
(Tahun)
Reduced Variate, YTᵣ
2 0,3668 100 4,6012
5 1,5004 200 5,2969
10 2,2510 250 5,5206
20 2,9709 500 6,2149
25 3,1993 1000 6,9087
50 3,9028 5000 8,5188
75 4,3117 10000 9,2121
Sumber: Suripin (2004)
b. Metoda Distribusi Normal
Rumus dalam metoda distribsui normal adalah sebagai berikut : 𝑋̅ = 1
𝑛∑𝑖=𝑛𝑖=1𝑥𝑖 (2.5)
𝑆 = √∑(𝑥𝑖−𝑥̅)2
𝑛−1 (2.6)
𝐶𝑣 = 𝑆
𝑋𝑟 (2.7)
𝑅𝑡 = 𝑋̅ + kTS (2.8) Keterangan :
kT = Kofisien Periode
Nilai KT terdapat pada tabel dibawah ini
Tabel 2. 4 Nilai Variabel Distribusi Normal
No Periode Ulang, T (tahun) Peluang Kt
1 1.001 0.999 -3.05
2 1.005 0.995 -2.58
3 1.010 0.990 -2.33
4 1.050 0.950 -1.64
5 1.110 0.900 -1.28
6 1.250 0.800 -0.84
7 1.330 0.750 -0.67
8 1.430 0.700 -0.52
9 1.670 0.600 -0.25
10 2.000 0.500 0
11 2.500 0.400 0.25
12 3.330 0.300 0.52
13 4.000 0.250 0.67
14 5.000 0.200 0.84
15 10.000 0.100 1.28
16 20.000 0.050 1.64
17 50.000 0.020 2.05
18 100.000 0.010 2.33
19 200.000 0.005 2.58
20 500.000 0.002 2.88
21 1.000.000 0.001 3.09
Sumber : Suripin 2004
c. Metoda Distribusi Log Person III
Metoda distribusi Log person type III banyak digunakan dalam analisa hidrologiterutama dalam Analisa data maksimum dan minimum dengan nilai eksttrim.
Log 𝑋̅ = ∑𝑛𝑖=1𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖
𝑛 (2.9)
S = √∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖−𝑙𝑜𝑔 𝑋̅)2
𝑛−1 (2.10)
G = 𝑛 ∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖−𝑙𝑜𝑔 𝑋̅)3
(𝑛−1)(𝑛−2)(𝑛−3) (2.11)
Cv = 𝑆
𝑙𝑜𝑔 𝑥̅ (2.12)
Log X = log 𝑥̅ + GS (2.13)
Harga variabel standar K untuk X yang besarnya tergantung koefisien kemencengan G. Tabel dibawah ini memperlihatkan harga K untuk berbagai nilai G.
d. Metoda distribusi log Normal
Rumus umum yang akan digunakan pada metode ini adalah : Log XT = Log X̅ + KT. S Log X
Keterangan :
Log XT = Nilai logaritma hujan rencana dengan periode T Log X̅ = Nilai rata-rata dari log x = ∑𝑛𝑖=1𝑙𝑜𝑔 𝑋𝑖
𝑛
S Log X = Deviasi standar dari log x = √∑𝑛𝑖=1(𝑙𝑜𝑔 𝑋𝑖− 𝐿𝑜𝑔 𝑋̅)2
𝑛−1
KT = Faktor frekuensi, nilainya tergantung nilai T
2.7 Uji Kecocokan Data
Diperlukan penguji untuk menguji kecocokan distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat menggambar atau mewakili distribusi frekuensi tersebut.
2.7.1 Uji Chi-Kuadrat
Uji Chi-Kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi yang telah dipilih dapat mewakili distribusi statistik sampel data yang dianalisis.
Pengambilan keputusan ini menggunakan parameter 𝑋2 yang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
𝑋2 = ∑ (𝑂𝑓 − 𝐸𝑓)2
𝐸𝑓
𝑛𝑖=1 (2.14)
Keterangan :
𝑋2 = Parameter Chi-Kuadrat terhitung
Ef = Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya Of = Frekuensi yang diamati pada kelas yang sama
Parameter 𝑋2 merupakan variable acak. Peluang untuk mencapai nilai 𝑋2 atau lebih besar dari nilai chi-kuadrat sebenarnya 𝑋2.
Prosedur perhitungan chi-kuadrat sebagai berikut :
1. Urutkan data pengamatan dari data yang terbesar ke data yang terkecil atau sebaliknya.
2. Hitung jumlah kelass yang ada (k) = 1 + 3.322 log n. Dalam pembagian kelas disarankan agar masing-masing kelaas terdapat empat buang pengamatan.
3. Hitung nilai Ef = Jumlah data (n)/jumlah kelas (k) 4. Tentukan nilai Oi untuk masing-masing kelas
5. Tentukan nilai 𝑋2 untuk masing-masing kelas kemudian hitung nilai total 𝑋2.
6. Nilai 𝑋2 dari perhitungan harus lebih kecil dari nilai 𝑋2 dari tabel untuk derajat nyata tertentu yang sering diambil sebesar 5% dengan parameter derajat kebebasan.
Derajat nyata atau derajat kepercayaan (𝛼) tertentu sebesar 5%. Rumus Derajat Kebebasan sebagai berikut :
Dk = K – (P+1) (2.15)
K = 1 + 3,3 log n (2.16)
Keterangan :
Dk = Derajat Kebebasan K = Jumlah kelas distribusi P = Banyaknya parameter
Distribusi probabilitas yang dipakai untuk menentukan curah hujan rencana adalah distribusi probabilitas yang mempunyai simpangan maksimum terkecil dan lebih kecil dari simpangan kritis atau dengan rumus sebagai berikut :
𝑋2<𝑋2cr (2.17)
Keterangan :
𝑋2 = Parameter Chi Kuadrat terhitung 𝑋2cr = Parameter Chi Kuadrat Kritis 2.7.2 Uji Smirnov-Kolmogorov
Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov sering disebut juga dengan uji kecocokan non parametik, karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu.
Prosedur pelaksanaannya adalah sebagai berikut :
1. Urutkan data (Xi) dari data terbesar ke terkecil atau sebaliknya) dan tentukan peluang empiris dari masing-masing data yang sudah diurut tersebut dengan rumus :
𝑃 = 𝑖
𝑛+1 (2.18)
Keterangan : n = Jumlah data
i = Nomor urut data (setelah diurut dari besar ke kecil atau sebaliknya)
2. Hitung nilai factor frekuensi ft dengan rumus : 𝑓(𝑡) = (𝑋𝑖 − 𝑋̅)
𝑆 (2.19) Keterangan :
f(t) = KT = Faktor frekuensi
Xi = Curah hujan tahunan (mm) 𝑋̅ = Curah hujan rata-rata (mm) S = Standar Deviasi
3. Tentukan peluang teoritis masing-masing data yang telah diurut tersebut P’(Xi) berdasarkan persamaan distribusi probabilitas yang dipilih (gumbel, normal, dan sebagainya) dengan rumus :
1 – Luas dibawah kurva normal
4. Hitung selisih (∆𝑃𝑖) antara peluang empiris dan teoritis untuk setiap data yang sudah diurut dengan rumus :
∆𝑃𝑖 = 𝑃(𝑋𝑖) − 𝑃′(𝑋𝑖) (2.20) 5. Tentukan apakah ∆𝑃𝑖 < ∆𝑃𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠, jika tidak artinya distribusi
probabilitas yang dipilih dapat diterima begitupun sebaliknya 6. ∆𝑃𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 lihat Tabel
Tabel 2. 5 Tabel ∆𝑷𝒌𝒓𝒊𝒕𝒊𝒔
Sumber : I Made Kamiana, 2011
2.8 Analisa Debit Banjir Rencana
Pemilihan banjir rencana untuk bangunan air adalah suatu masalah yang sangat bergantung pada analisis statistik dari urutan kejadian banjir baik berupa debit air di sungai maupun hujan. Dalam pemilihan suatu teknik analisis penentuan banjir rencana tergantung dari data-data yang tersedia dan macam dari bangunan air yang akan dibangun. Perhitungan debit banjir rncana dilakukan dengan 4 metoda yaitu :
1. Metode Hasper 2. Metode weduwen 3. Metode Rasional 4. Metode Mononobe a) Metode Hasper
Rumus persamaan pada metode hasper sebagai berikut : Rumus : Q = 𝛼.𝛽.q.A
a) Koefisien Aliran (𝛼) 𝛼 = 1 + 0.012 𝐴2
1 + 0.075𝐴2
(2.21)
Dimana A adalah luas daerah aliran (𝑘𝑚2) Angka Reduksi (𝛽)
1
𝛽
=
1+ 𝑡𝑟 + 3,7 𝑥 10−0.4𝑡𝑟𝑡𝑟2 + 15
x
𝐴3/412
(2.22) b) Hujan Maksimum (q)
Menurut Hapers hujan maksimum q 𝑚3/dt/𝑘𝑚2besarnya tergantung dari distribusi curah hujan yang perumusannya dibedakan :
Untuk tr < 2 jam
rt = 𝑡𝑟 𝑥 𝑅24
𝑡𝑟 + 1 − 0,0008 (260 − 𝑅24)(2 − 𝑡𝑟)2 (2.23)
o Untuk 2 jam < tr < 19 jam rt = 𝑡𝑟 𝑥 𝑅24
𝑡𝑟 + 1 (2.24)
o Untuk 19 jam < tr < 30 hari
rt = 0,707R24√𝑡𝑟 + 1 (2.25)
Dimana rt adalah hujan yang turun selama t (mm) dan R24 adalah hujan perhari (mm).
Hubungan antara rt dan I adalah sebagai berikut : 1. Bila rt dinyatakan dalam jam, maka I = 𝑟𝑡
3,6 𝑟𝑡 (2.26) 2. Bila rt dinyatakan dalam hari, maka q = 𝑟𝑡
86,4 𝑡𝑟 (2.27) c) Hubungan tr dengan Tc
Sesuai dengan dasar perumusannya yaitu rational, maka Haspers memakai tr
= Tc. Menurut Rassel bahwa debit banjir (Q) sebanding dengan jari-jari hidrolis penampang aliran dan waktu aliran.
Perumusan Tc sebagai berikut :
Tc = 0,1 . 𝐿0,8 . 𝑖−0,3 (2.28) Dimana Tc dalam jam, L adalah panjang sungai (𝑘𝑚2) dan I adalah kemiringan rata-rata sungai.
d) Masa Ulang (T)
Menurut Hapers bahwa data hujan di Indonesia kebanyakan tidak kontinyu yang kadang-kadang hanya dijumpai tinggi hujan absolut saja dalam satu periode pengamatan. Untyk menghitung hujan dengan masa ulang tertentu menurut Hapers dapat dipakai rumus :
Rt = 𝑅̅ + 𝜎̅.𝜇 (2.29)
Dimana :
Rt = Hujan dengan masa ulang T (mm) 𝑅̅ = Hujan maksimum rata – rata (mm) 𝜎̅ = Standar deviasi
𝜇 = Standar variable untuk masa ulang T e) Prosedur Perhitungan
Untuk perhitungan debit maksimum Q dari hujan harian maksimum (R24), pada suatu daerah aliran dengan Metode Haspers dapat dilakukan dengan prosedur perhitungan sebagai berikut :
a) Hitung 𝛼 dengan persamaan koefisien aliran.
b) Hitung trdengan persamaan, dimana tr = tc.
c) Hitung 𝛽 dengan persamaan angka reduksi.
d) Hitung RT dengan persamaan masa ulang (T).
RT adalah besarnya hujan harian maksimum dengan masa ulang T yang dipakai untuk menghitung besarnya debit maksimum (Q) yang juga mempunyai masa ulang T.
e) Hitung rt yang dipilih berdasarkan harga tr dari butir b di atas.
f) Hitung q terhadap hubungannya dengan tr g) Kemudian harga Q = 𝛼. 𝛽. 𝑞. 𝐴
b) Metode Der Weduwen
Untuk menghitung debit rancangan dengan metode der weduwen untuk luas DAS ≤ 100 𝑘𝑚2 𝑑𝑎𝑛 𝑡 = 1/6 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑎𝑖 12 𝑗𝑎𝑚 didasarkan pada rumus berikut ini :
Rumus :
Qn = 𝛼. 𝛽. 𝑞𝑛. 𝐴 (2.30)
T T T
1.00 -1.86 15.00 1.63 70.00 3.08
1.01 -1.37 16.00 1.69 72.00 3.11
1.02 -1.28 17.00 1.74 74.00 3.13
1.03 -1.23 18.00 1.80 76.00 3.16
1.04 -1.19 19.00 1.85 78.00 3.18
1.05 -1.15 20.00 1.89 80.00 3.21
1.06 -1.12 21.00 1.94 82.00 3.23
1.07 -1.07 22.00 1.98 84.00 3.26
1.10 -1.02 23.00 2.02 86.00 3.28
1.15 -0.93 24.00 2.06 88.00 3.30
1.20 -0.85 25.00 2.10 90.00 3.33
1.25 -0.79 26.00 2.13 92.00 3.35
1.30 -0.73 27.00 2.17 94.00 3.37
1.35 -0.68 28.00 2.19 96.00 3.39
1.40 -0.63 29.00 2.24 98.00 3.41
1.50 -0.54 30.00 2.27 100.00 3.45
1.60 -0.46 31.00 2.30 110.00 3.53
1.70 -0.40 32.00 2.33 120.00 3.62
1.80 -0.33 33.00 2.36 130.00 3.70
1.90 -0.28 34.00 2.39 140.00 3.70
2.00 -0.22 35.00 2.41 150.00 3.77
2.20 -0.13 36.00 2.44 160.00 3.84
2.40 -0.04 37.00 2.47 170.00 3.91
2.60 0.04 38.00 2.49 180.00 3.97
2.80 0.11 39.00 2.51 190.00 4.09
3.00 0.17 40.00 2.54 200.00 4.14
3.20 0.24 41.00 2.56 220.00 4.24
3.40 0.29 42.00 2.59 240.00 4.33
3.60 0.34 43.00 2.61 260.00 4.42
3.80 0.39 44.00 2.63 280.00 4.50
4.00 0.44 45.00 2.65 300.00 4.57
4.50 0.55 46.00 2.67 350.00 4.77
5.00 0.64 47.00 2.69 400.00 4.88
5.50 0.73 48.00 2.71 450.00 5.01
6.00 0.81 49.00 2.73 500.00 5.13
6.50 0.88 50.00 2.75 600.00 5.33
7.00 0.95 52.00 2.79 700.00 5.51
7.50 1.00 54.00 2.83 800.00 5.56
8.00 1.06 56.00 2.86 900.00 5.80
9.00 1.17 58.00 2.90 1000.00 5.92
10.00 1.26 60.00 2.93 5000.00 7.90
11.00 1.35 62.00 2.96 10000.00 8.83
12.00 1.43 64.00 2.99 50000.00 11.08
13.00 1.50 66.00 3.02 80000.00 12.32
14.00 1.57 68.00 3.05 500000.00 13.74
𝜇 𝜇 𝜇
Tabel 2. 6 Hubungan antara 𝝁 𝒅𝒂𝒏 𝑻 menurut Hapers
𝛼 = 1 − 4,1
𝛽.𝑞𝑛+7 (2.31)
𝛽 = 120 +
𝑡+1 𝑡+9 𝐴
120 + 𝐴 (2.32)
qn = 𝑅𝑛
240 x 67,65
𝑡 + 1,45 (2.33)
t = 0,25 L𝑄−0.125𝑖−0.25 (2.34)
Dimana :
Qn = Debit rancangan dengan periode ulang n tahun (𝑚3/dt) Rn = Curah hujan rancangan periode ulang n tahun (mm/hari) 𝛼 = Koefisien limpasan air hujan
𝛽 = Koefisien pengurangan luas untuk curah hujan didaerah aliran sungai
qn = Luasan curah hujan (𝑚3/dt. 𝑘𝑚2) A = Luas DAS (𝑘𝑚2)
t = Lamanya hujan (jam) L = Panjang sungai (km) i = Kemiringan Sungai\
c) Metode Rasional
Metode rasional merupakan rumus tertua yang terkenal diantara rumus-rumus empiris. Metode rasional dapat digunakan untuk menghitung debit puncak sungai atau saluran namun dengan daerah pengaliran yang terbatas.
Rumus umum dari Metode Rasional adalah : Q = 0,278 x C x I x A
Dimana
Q = Debit puncak limpasan permukaan ( m³/detik) C = Angka pengaliran
A = Luas daerah pengaliran (Km²) I = Intensitas curah hujan (mm/jam) d) Metode Mononobe
Metode mononobe dapat digunakan dapat digunakan untuk debit puncak sungai atau saluran.
Rumus umum metode mononobe sebagai berikut :
(2.35)
Keterangan :
Qn = Debit banjir rencana dengan periode ulang tertentu (m³/det) 𝖺 = Koefisien pengaliran = 0,70
In = Intensitas hujan periode ulang tertentu (mm/jam) Rn = curah hujan maksimum periode ulang tertentu (mm) A = Luas daerah pengaliran ( Km²)
Tc = Waktu konsentrasi (Jam)
V = Kecepatan aliran disungai (Km/Jam) V = 72 x (S)0.6
2.9 Uji Validasi Debit Rencana
Uji validasi debit banjir rencana yang diperoleh dari metoda perhitungan debit banjir yang akan dipakai untuk merencanakan penampang sungai dilakukan dengan cara sebagai berikut :
a. Pengukuran debit sesaat Q2 dengan current metre.
b. Debit banjir normal Q5 dari informasi penduduk setempat yang kemungkinan terjadi 5 samapai dengan 8 kali dalam setahun.
c. Debit banjir rencana pada bangunan yang ada pada ruas yang ditinjau.
2.10 Penentuan Kedalaman Gerusan Dasar Sungai
Pada awal terjadi kerusakan tebing sungai dimulai dari kaki tebing akibat gerusan arus sungai, dan selanjutnya akan meluas keseluruhan bagian tebing sungai.
Karena itu pada tahapan perencanaan perkuatan tebing sungai, penentuan letak elevasi dasar pondasi perkuatan tebing adalah hal yang sangat penting. Dasar pondasi haruslah ditempatkan pada elevasi yang lebih rendah dari batas gerusan dasar sungai dan selanjutnya baru ditentukan pergi atau tidaknya dilengkapi dengan konsolidasi pondasi (Umar, Z. 2022).
2.10.1 Pengertian Gerusan
Gerusan adalah proses erosi yang terjadi pada dasar sungai yang terjadi karena adanya perubahan pola aliran, terutama pada sungai alluvial. Perubahan pola aliran
dapat terjadi karena terdapat rintangan atau halangan pada aliran sungai tersebut.
Gerusan didefinisikan sebagai perpindahan fluida akibat pembesaran dari suatu aliran.
Gerusan terjadi pada suatu kecepatan aliran tertentu dimana sedimen yang di transpor lebih besar dari pada sedimen yang disuplai. Menurut Umar. Z. (2022) gerusan local terjadi bila kapasitas aliran untuk mengerosi dan mengangkut sedimen lebih besar dari kapasitas mensuplai sedimen. Tipe gerusan dapat dikelompokkan menjadi :
a. Gerusan umum (General Schour) di alur sungai
b. Gerusan dilokalisi (Localised Scour) disebabkan oleh pola aliran lokal.
c. Gerusan lokal (Local Scour) disebabkan oleh pola aliran lokal
Ketiga tipe gerusan tersebut dapat terjadi secara bersamaan. Gerusan tipe b dan dapat dikelompokkan menjadi gerusan dengan air bersih (clean water scour) yaitu apabila sedimen terangkut dari gerusan dan tidak ada pasokan kedalamannya, dan gerusan dengan angkutan sedimen (live-bedour scour) yaitu apabila gerusan mendapat pasokan sedimen terus menerus dari proses angkutan sedimen di sungai (Umar, Z.
2022).
2.10.2 Rumus – Rumus Dalam Perhitungan Gerusan
Data yang diperlukan untuk menghitung kedalam gerusan ini adalah data analisa saringan material dasaran sungai dilokasi perkuatan tebing yang akan dilaksanakan, yaitu diameter butir rata-rata (D50). Perhitungan kedalaman gerusan ini umumnya didasarkan atas teori Lacey Regime Channels yaitu : saluran yang dibentuk pada material dasar yang mudah tererosi tapi tidak mengalami degradasi atau agradasi dalam jangka panjang, bentuk penampang melintang dapat bervariasi dalam jangka pendek dan saluran dapat berpindah kesamping karena proses erosi dan pengendapan yang terjadi terus menerus. Beberapa peneliti yang telah memepelajari tentang perhitungan kedalaman gerusan sebagai berikut (Umar, Z. 2022).
a. Persamaan Lacey (1930)
1) R.J.Grade (2006), dalam buku River Morphology, mengunnakan persamaan Lacey untuk menghitung kedalaman gerusan (DLQ) dominan Q, rumus tersebut adalah sebagai berikut :
(2.36)
Dimana f1 adalah factor limpur Lacey yang nilainya f1= √ , dm adalah diameter butir rata-rata (D50 dalam millimeter) dan material dasar sungai yang akan dilaksanakan konstruksi perkuatan tebing, Peneliti Inglis dari penelitiannya memperoleh kedalaman gerusan dibawah muka air adalah :
Dse = K DLQ (2.37)
Dimana nilai K bervariasi dari 1.76 – 2.59 dengan nilai rata – rata 2.09. Debit rencana yang digunakan adalah debit dengan periode ulang 50 atau 100 tahun. Selanjutnya, rumus Lacey ini bisa digunakan untuk material dasar sungai yang terdiri dari pasir (non kohesif) dan Dse dihitung dari muka air banjir.
2) (Novak 2007) dalam buku Hidraulic Structures, kedalaman gerusan dihitung berdasarkan persamaan Lacey yaitu:
Rs = 0,475 (Q/f)1/3
Dan Rs = 1.35 (q2/f)1/3 (2.38) Q = Q/b (m3/detik.m) (2.39) Dimana nialai Rs dari tinggi Rs diukur dari tinggi muka air banjir setelah dikalikan koefisien 2.
f= 1.75 d1/2 (2.40) f = faktor lumpur Lacey
d = dm adalah diameter butir rata-rata (D50 dalam millimeter) dari material dasar sungai yang akan dilakasanan konstruksi perkuatan tebing.
3) R.J Garde dan K.G.Rangga Raju (2000), dalam buku mechanis Of sediment transportantions And Alluvial Sream Probelem. Kedalaman gerusan dihitung menurut persamaan Lacey sebagai berikut :
(2.41) Dengan menggunakan hubungan D1 =KDL
Rumus Lacey ini juga dapat dinyatakan dalam q = (Q/b)
Dimana f1 adalah factor lumpur Lacey yang nilainya f1 = 1.76 √dm , dm
adalah diameter butiran rata-rata (D50 dalam millimeter) dari material dasar sungai yang akan dilaksanakan konstruksi perkuatan tebing, Inglis dalam penelitiannya kedalam gerusan dibawah muka air adalah :
D1 = KDL
Dimana nilai K bervariasi dari 1.73 – 2.62 dengan nilai rata-rata 2.
4) Direktorat Jendral Sumber Daya Air (2013), dalam buku Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama (KP-02) dimana kedalaman gerusan dihitung dengan rumus Lacey.
R = 0,47 (Q/f)⅓ (2.42)
Dimana :
R = Kedalaman gerusan dibawah permukaan air banjir (m) Q = Debit (m3/detik )
f = Faktor lumpur Lacey, F1= 1.76 √𝑑𝑚 , dm adalah diameter butir rata – rata (D50 dalam millimeter) darimaterial dasar sungai yang akan dilaksanakan konstruksi perkuatan tebing. Untuk menghitung turbulensi dan aliran yang tidak satabil R dikalikan dengan 1,5 – 2.
5) Dari buku Bridge Scour
Dalam buku ini salah satu persamaan yang digunakan untuk menghitung kedalaman gerusan adalah persamaan Lacey (1930) dengan rumus :
Yms = 0,47 (Q/f)⅓ (2.43)
F = 1.76 √𝑑𝑚 (Dm dalam millimeter)
Yms =Kedalaman gerusan dari muka air banjir (m)
Dm adalah diamaeter butir rata-rata (D50 dalam millimeter ) dari material dasar sungai yang akan dilaksanakan konstruksi perkuatan tebing.
b. Persamaan Blench (1969)
Dalam buku Bridge Scour Blench memberikan rumus untuk menghitung kedalaman gerusan sebagai berikut :
(2.44)
