TUGAS AKHIR
NORMALISASI SUNGAI BATANG SURANTIH DI KENAGARIAN GANTING MUDIK SELATAN PESISIR
SELATAN UNTUK MENGURANGI BANJIR
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 : CECELIA AGNESTASYA NPM : 2010015211077
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS BUNG HATTA
PADANG 2024
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia yang telah diberikan –Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir dengan judul “ NORMALISASI SUNGAI BATANG SURANTIH DI KENAGARIAN GANTING MUDIK SELATAN PESISIR SELATAN UNTUK MENGURANGI BANJIR” ini ditujukan untuk memenuhi sebagian persyaratan akademik guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu Universitas Bung Hatta, Padang.
Penulis menyadari bahwa tanpa 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 dalam proses Pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu kepada:
1) Allah SWT, karena dengan berkat dan anugerah-Nya. Saya dapat menyelesaikan Laporan Kerja Praktek ini.
2) Bapak Prof. Dr. Ir. Nasfrizal Carlo, M.Sc, IPM, 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, ST,.MT selaku Sekretaris Program Studi Teknik Sipil.
5) ibu Dr.Ir Lusi Utama, M.T selaku dosen pembimbing yang telah memberikan motivasi, bimbingan, kritik dan saran kepada Penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6) Seluruh dosen dan karyawan di lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Bung Hatta.
7) Kedua Orang tua dan keluarga penulis yang terhebat, sumber semangat penulis, berkat doa, motivasi dan dukungan yang tak terkira telah menjadikan penulis semangat sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8) Semua rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil, kakak-kakak senior serta adik- adik junior Program Studi Teknik Sipil Universitas Bung Hatta.
9) Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu per satu.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa mungkin masih terdapat banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini. Oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca akan sangat bermanfaat bagi penulis.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan informasi bagi semua pihak yang membacanya.
Padang, 2024
Cecelia Agnestasya
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN INSTITUSI ...ii
LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI ...iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...iv
ABSTRAK ...v
ABSTRACT ...vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Maksud dan tujuan ... 3
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Sungai ... 5
2.2 Normalisasi ... 5
2.3 Hidrologi (Siklus Hidrologi) ... 5
2.4 Analisa Curah Hujan ... 7
2.4.1 Curah Hujan Rata-rata atau Hujan Kawasan ... 7
2.4.2 Analisa Curah Hujan Rencana ... 10
2.5 Uji Kesesuaian Data ... 13
2.5.1 Chi Kuadrat ... 13
2.5.2 Smirnov-Kolmogrov ... 14
2.6 Analisa Debit Banjir Rencana ... 14
2.6.1 Metode Melchior ... 14
2.6.2 Metode Hasper ... 16
2.6.1 Metode mononobe ... 16
2.7 Analisa Dimensi Sungai ... 17
2.7.1 Analisa Hidraulika ... 17
2.7.2 Kemiringan Sungai ... 18
2.7.3 Kapasitas Sungai ... 18
2.7.4 Koefisien Kekasaran Manning ... 19
2.7.5 Jagaan (Freeboard) ... 20
2.8 Analisa Perkuatan Tebing ... 21
2.9 Perhitungan Stabilitas Tebing ... 21
2.9.1 Akibat Beban Sendiri ... 22
2.9.2 Akibat Gaya Gempa ... 22
2.9.3 Akibat Tekanan Tanah ... 22
2.9.4 Kontrol Stabilitas Terhadap Tebing ... 23
BAB III METODE PENELITIAN ... 24
3.1 Lokasi Penelitian ... 24
3.2 Data Penelitian ... 24
3.3 Metode Penelitian ... 25
3.4 Alat Yang Digunakan ... 26
3.5 Bagan Alir Penelitian ... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 29
4.1 Penentuan Luas Catchment Area ... 29
4.2 Analisa Curah Hujan ... 30
4.2.1 Analisa Curah Hujan Kawasan ... 30
4.3 Analisa Curah Hujan Rencana ... 32
4.3.1 Distribusi Probabilitas Gumbel ... 32
4.3.2 Distribusi Probabilitas Normal ... 33
4.3.3 Distribusi Probabilitas Log Normal ... 34
4.3.4 Distribusi Probabilitas Log Person III ... 36
4.4 Uji Kesesuaian Data ... 37
4.4.1 Uji Chi-Kuadrat ... 38
4.4.2 Menghitung Smirnov Kolmogrov ... 43
4.5 Perhitungan Debit Banjir Rencana ... 49
4.8.1 Metode Melchior ... 49
4.8.2 Metode Hasper ... 51
4.8.3 Metode mononobe ... 53
4.6 Analisa Debit Banjir Aktual Berdasarkan Pengamatan Lapangan ... 54
4.7 Kemampuan Tampung Penampang Sungai Ekisting ... 56
4.8 Analisa penampang rencana ... 58
4.9 Perhitungan Perkuatan Tebing ... 60
4.9.1 Menghitung Kedalamanan Gerusan ... 60
4.9.2 Perhitungan Stabilitas Perkuatan Tebing Batang Surantih ... 62
4.9.3 Akibat Beban Sendiri ... 63
4.9.4 Akibat Beban Gempa ... 64
4.9.5 Beban Akibat Tekanan Tanah ... 66
4.9.6 Akibat Beban Merata ... 68
4.9.7 Kontrol Stabilitas Terhadap Tebing ... 69
BAB V PENUTUP ... 70
5.1 Kesimpulan ... 70
5.2 Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA ... 72
LAMPIRAN ... 73
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Keadaan saat banjir di Ampalu Surantih Kabupaten Pesisir Selatan ... 2
Gambar 2. 1 Siklus Hidrologi ... 6
Gambar 2. 2 Metode Aljabar (Arithmetic Mean Method) ... 8
Gambar 2. 3 Metode Poligon Thiessen ... 9
Gambar 2. 4 Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 14
Gambar 2. 5 Penampang Saluran Trapesium ... 19
Gambar 2. 6 Penampang Saluran Persegi ... 19
Gambar 3. 1 Lokasi Penelitian ... 24
Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian ... 28
Gambar 4. 1 Peta Catchment Area Sungai Batang Surantih ... 29
Gambar 4. 2 Profil Melintang Sungai ... 54
Gambar 4. 3 Foto Lapangan ... 55
Gambar 4. 4 Profil Sungai ... 55
Gambar 4. 5 Penampang Rencana Trapesium ... 58
Gambar 4. 6 Penampang Rencana ... 60
Gambar 4. 7 Akibat Beban Sendiri ... 63
Gambar 4. 8 Akibat Beban Gempa ... 65
Gambar 4. 9 Akibat Tekanan Tanah ... 66
Gambar 4. 10 Akibat Beban Merata ... 68
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 penggunaan metode berdasarkan jaring-jaring pos penakar hujan ... 10
Tabel 2. 2 Penggunaan metode berdasarkan luas DAS ... 10
Tabel 2. 3 penggunaan metode berdasarkan topografi ... 10
Tabel 2. 4 tinggi jagaan standar tanggul ... 21
Tabel 4. 1 Perhitungan Hujan Maksimum Harian Rata-Rata ... 31
Tabel 4. 2 Perhitungan Hujan Harian Maksimum ... 31
Tabel 4. 3 Perhitungan Curah Hujan Rencana ... 32
Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Gumbel ... 33
Tabel 4. 5 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Probabilitas Normal ... 34
Tabel 4. 6 Curah Hujan Maksimum Distribus Log Normal ... 35
Tabel 4. 7 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana Distribusi Log Normal ... 36
Tabel 4. 8 Parameter Statistik Distribusi Log-Person III ... 37
Tabel 4. 9 Perhitungan Curah Hujan Distribusi Log-Person III ... 37
Tabel 4. 10 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana ... 37
Tabel 4. 11 Data Curah Hujan Diurutkan Dari Terbesar Ke Terkecil ... 39
Tabel 4. 12 Interval Kelas Untuk Distribusi Normal ... 40
Tabel 4. 13 Interval Kelas Distribusi Gumbel ... 41
Tabel 4. 14 Interval Kelas Distribusi Log Normal ... 42
Tabel 4. 15 Interval Kelas Distribusi Log Person III ... 42
Tabel 4. 16 Perhitungan Nilai Chi-Kuadrat untuk Distribusi Probabilitas Normal ... 42
Tabel 4. 17 Perhitungan Nilai Chi-Kuadrat untuk Distribusi Probabilitas Gumbel .. 43
Tabel 4. 18 Perhitungan Nilai Chi-Kuadrat untuk Distribusi Probabilitas Log Normal ... 43
Tabel 4. 19 Perhitungan Nilai Chi-Kuadrat untuk Distribusi Probabilitas Log Person III ... 43
Tabel 4. 20 Rekapitulasi Nilai X2 Dan X2cr ... 43
Tabel 4. 21 Perhitungan Uji Distribusi Normal dengan Smirnov Kolmogorov ... 44
Tabel 4. 22 Perhitungan Uji Distribusi Gumbel dengan Metode S-K ... 46
Tabel 4. 23 Hasil Perhitungan Uji Distribusi Log Normal ... 47
Tabel 4. 24 Perhitungan Uji Distribusi Log Person III Dengan Metode Smirnov Kolmogorov ... 48
Tabel 4. 25 Rekapitulasi Nilai X2 dan X2CR ... 48
Tabel 4. 26 Rekapitulasi Nilai ∆p hitung dan ∆p Kritis ... 48
Tabel 4. 27 Hujan Rencana Metode Gumbel ... 49
Tabel 4. 28 Perhitungan Debit Banjir Metode Mechior ... 51
Tabel 4. 29 Perhitungan Debit Banjir Metode Hasper ... 53
Tabel 4. 30 Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Mononobe ... 54
Tabel 4. 31 Rekap Perhitungan Debit Banjir ... 54
Tabel 4. 32 Hasil Perhitungan Penampang Rencana ... 60
Tabel 4. 33 Perhitungan Dari Persamaan Pada Gerusan ... 62
Tabel 4. 34 Perhitungan Akibat Berat Sendiri ... 64
Tabel 4. 35 Perhitungan Akibat Gaya Gempa ... 66
Tabel 4. 36 Momen Akibat Tekanan Tanah ... 68
Tabel 4. 37 Perhitungan Akibat Beban Merata ... 68
Tabel 4. 38 Resume Perhitungan ... 69
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Banjir merupakan tergenangnya suatu tempat akibat meluapnya air yang melebihi kapasitas pembuangan air di suatu wilayah dan menimbulkan kerugian fisik, sosial, dan ekonomi (Rahayu, 2009).
Menurut Situs Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB), banjir adalah peristiwa alam di mana area yang biasanya kering tiba-tiba terendam air karena peningkatan volume air. Banjir dapat menyebabkan berbagai kerugian bagi penduduk, seperti kerusakan harta benda, gagal panen, dan aliran air yang membawa tanah halus hingga materia batuan berat yang bisa merusak struktur bangunan seperti pondasi jembatan, menggenangi perumahan, merusak bangunan, hingga menghanyutkannya, serta berpotensi menimbulkan korban jiwa.
Kabupaten Pesisir Selatan khususnya di Sungai Batang Surantih sering mengalami banjir akibat luapan Sungai Batang Surantih. Kondisi sungai yang masih alami menyebabkan dinding sungai mudah terkikis (longsor) dan kapasitas penampang sungai tidak lagi mampu menampung air saat terjadi hujan dengan intensitas tinggi. Peningkatan jumlah penduduk yang membutuhkan lahan, sehingga terjadinya perubahan lahan menjadi pemukiman. Hal ini disebabkan oleh berkurangnya kapasitas daya serap tanah terhadap air. (Official Padang TV News, 2023)
Dilansir dari Kompas.com Hujan deras dengan intesitas tinggi menyebabkan sejumlah titik di Surantih Pesisir Selatan, mengalami banjir dengan ketinggian yang bervariasi sampai dengan 1 meter.
Hujan yang mengguyur menyebabkan debit sungai menjadi bertambah dan hujan deras dengan intesitas tinggi menyebabkan air sungai di batang Surantih meluap hingga ke jalan dan bahkan sampai meluap ke pemukiman warga. (kompas.com, 23 April 2024).
Banjir di ampalu ini sudah terjadi pada tahun-tahun sebelumnya. Banjir terbesar yang terjadi di Surantih pada tanggal 7 Maret 2024 (Mangobay.co.id,
2024). Akibatnya, banyak rumah yang terendam banjir di dekat sungai Batang Surantih. Luapan banjir ini juga menyebabkan terjadinya genangan air di area persawahan, serta mengancam keruntuhan jalan desa yang terletak di sepanjang tepi sungai. Banjir ini juga menyebabkan akses jalan terputus akibat tingginya genangan yang terjadi dan bahkan menelan korban jiwa.
(Mangobay.co.id,2024).
Normalisasi sungai adalah sebuah kegiatan yang bertujuan untuk memperbaiki dan mengembalikan fungsi normal sungai, sekaligus mengatasi masalah banjir di sekitar sungai, sebagaimana dijelaskan dalam laporan Tugas Akhir ini.
Berdasarkan penjelasan kasus di atas dan informasi yang di peroleh, diperlukan normalisasi pada Sungai Batang Surantih untuk mengurangi bencana banjir. Oleh karena itu, penulis berminat untuk menyusun penelitian Tugas Akhir ini dengan judul “NORMALISASI SUNGAI BATANG SURANTIH DI KENAGARIAN GANTING MUDIK SELATAN PESISIR SELATAN UNTUK MENGURANGI BANJIR”
Gambar 1. 1 Keadaan saat banjir di Ampalu Surantih Kabupaten Pesisir Selatan Sumber : Ragam Pasisie
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka permasalahan dapat dirumuskan sebagai berikut:
a. Berapa curah hujan rencana b. Berapa besar debit banjir rencana
c. Berapa kapasitas Batang Surantih yang mampu mengurangi banjir d. Berapa perkuatan tebing yang cocok untuk Sungai Batang Surantih 1.3 Maksud dan tujuan
Maksud penulisan ini adalah menormalisasi Sungai Batang Surantih yang bertujuan untuk dapat mengurangi banjir yang terjadi.
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Untuk menganalisa curah hujan rencana di Sungai Batang Surantih b. Untuk menganalisa debit banjir rencana
c. Untuk menganalisa penampang sungai yang dapat mengurangi banjir d. Untuk menghitung perkuatan Tebing Batang Surantih
1.4 Batasan Masalah
Agar penelitian ini berjalan dengan efektif dan mencapai sasaran maka penelitian ini di berikan batasan masalah sebagai berikut:
a. Tidak menganalisa anggaran biaya 1.5 Manfaat Penelitian
a. Mengetahui cara yang paling efektif dalam menanggulangi permasalahan banjir yang terjadi di Sungai Batang Surantih
b. Sebagai bahan referensi atau literatur bagi mahasiswa yang ingin membahas tentang Normalisasi Sungai
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan pada Tugas Akhir ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Didalam bab ini akan menguraikan penjelasan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, ruang lingkup permasalahan, tujuan penelitian, dan manfaat penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang teori yang bersumber dari literatur-literatur baik itu dari buku- buku maupun dari internet yang membahas tentang dasar teori hidrologi sungai seperti analisa perhitungan curah hujan, debit banjir, penampang sungai dan teori lainnya.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini akan menampilkan bagaimana metodologi penelitian yang akan digunakan dimulai dari pengumpulan data-data yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir ini. Contohnya data curah hujan, data Sungai Batang Surantih, data penampang sungai dan data yang lainnya.
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
Bab ini akan menyajikan penjelasan mengenai perhitungan, grafik, atau tabel serta pembahasannya.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyajikan penjelasan mengenai kesimpulan yang dapat diambil dari keseluruhan penulisan Tugas Akhir ini dan saran-saran yang dapat diterima penulis agar lebih baik lagi kedepannya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sungai
Sungai adalah aliran air besar di permukaan yang berbentuk memanjang dan mengalir secara terus menerus dari hulu (sumber) menuju hilir (muara).
Sungai merupakan tempat mengalirnya air secara gravitasi menuju ketempat yang lebih rendah. Arah aliran sungai sesuai dengan sifat air mulai dari tempat yang tinggi ke tempat rendah. (wikipedia.org/wiki/Sungai)
Sungai berperan sebagai penampung air hujan yang turun. Selain itu, sungai juga dapat dimanfaatkan untuk pelayaran, pertanian, pariwisata, perikanan dan pembangkit listrik. Meskipun sungai memberikan banyak manfaat bagi manusia, sungai juga dapat membawa bencana, terutama saat musim hujan ketika banjir terjadi.
2.2 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 konstruksi perkuatan tebing, waduk, bendung ataupun bendungan sehingga air yang dialirkan dapat diatur dan akan ada early warning sistem ketika bangunan tersebut menerima kelebihan muatan air.
2.3 Hidrologi (Siklus Hidrologi)
Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari atau menjelaskan keberadaan dan pergerakan air di alam. Menurut Suripin (2004), siklus hidrologi adalah sirkulasi air yangberlangsung tanpa henti dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Air di bumi mengalami siklus berkelanjut melalui berbagai peristiwa yang terus berlangsung, tanpa kita ketahui kapan dan dari mana
proses tersebut dimulai dan berakhir. Air menguap kemudian turun sebagai presipitasi dalam bentuk salju, hujan batu, hujan es, hujan gerimis, atau kabut.
Selama perjalanannya menuju bumi, beberapa presipitasi dapat menguap kembali atau langsung jatuh dan kemudian tertahan oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi ini terus berlanjut.
Bergerak secara kontiniu dalam tiga cara yang berbeda:
a. Evapotranspirasi: Air yang terdapat di laut, daratan, sungai, tanaman, dan lainnya akan menguap ke angkasa (atmosfir) dan membentuk awan. Saat uap air mencapai kondisi jenuh, awan tersebut akan berubah menjadi tetesan-tetesan air yang kemudian jatuh sebagai hujan, salju, atau es.
b. Infiltrasi adalah proses di mana air meresap ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan hingga mencapai permukaan air tanah. Air dapat bergerak karena aksi kapiler atau dapat bergerak secara vertikal maupun horizontal.
c. Air permukaan: Air mengalir di atas tanah mendekati aliran utama dan danau, semakin landai permukaan lahan dan semakin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Proses pergerakan air di daratan ini bagian dari komponen-komponen siklus hidrologi yang terlihat pada Gambar 2.1
Gambar 2. 1 Siklus Hidrologi Sumber: Suripin, 2004
2.4 Analisa Curah Hujan
2.4.1 Curah Hujan Rata-rata atau Hujan Kawasan
Curah hujan atau presepitasi adalah fenomena turunnya cairan dari atmosfer ke permukaan bumi. Jumlah presepitasi diukur dalam milimeter (mm). Curah hujan dapat terjadi dalam 2 bentuk, yaitu:
a. Presipitasi cair, berupa: hujan dan embun
b. Presipitasi beku, berupa: salju, hujan es, dan lain-lain.
Presipitasi atau curah hujan dibagi atas:
a. Curah Hujan Terpusat (Point Rainfall)
Ini adalah data curah hujan yang diperoleh dari hasil pencatatan menggunakan alat pengukur hujan, atau data mentah yang belum diolah. Data ini tidak bisa langsung digunakan dan harus diolah sesuai dengan kebutuhan.
Data curah hujan yang dihasilkan dapat berupa ringkasan data, seperti:
intensitas curah hujan perjam, jumlah curah hujan per hari beserta durasinya, total curah hujan perbulan, total curah hujan pertahun, serta nilai curah hujan harian maksimum dalam satu tahun selama periode pengamatan tertentu.
b. Curah Hujan Daerah (Area Rainfall)
Dari data pencatatan curah hujan hanya diperoleh curah hujan di satu titik tertentu (Point Rainfall). Jika di suatu wilayah terdapat beberapa stasiun atau pos pengukur curah hujan, maka curah hujan wilayah tersebut dapat diperoleh dengan menghitung rata-rata dari data yang ada.
Curah hujan rata-rata ini diperkirakan dari beberapa titik pengamatan curah hujan. Pada daerah batang surantih, data curah hujan yang dipakai adalah 10 tahun yaitu dari tahun 2015 hingga 2024, dengan mengambil dari 3 stasiun curah hujan:
1) Stasiun curah hujan Surantih 2) Stasiun curah hujan Batang Kapas 3) Stasiun curah hujan Jalan Balantai
Untuk menghitung curah hujan dari beberapa stasiun tersebut, digunakan metode-metode sebagai berikut:
Stasiun
Stasiun Stasiun
Stasiun a) Metode Rata-Rata Aljabar
Metode aljabar merupakan metode paling sederhana dalam analisa hujan wilayah atau kawasan. Metode ini di dasarkan pada asumsi bahwa semua penakar hujan memiliki pengaruh yang sama. Metode ini cocok dengan kawasan dengan topografi rata dan datar dengan luas <500 km2. Untuk perhitungan curah hujan rata-rata dilakukan metode aljabar, dengan memperhitungkan curah hujan maksimum rata-rata dari beberapa stasiun hujan. Jika terdapat 3 stasiun maka curah hujan rata-rata, yaitu:
X̅ = 𝑋𝑎+𝑋𝑏+𝑋𝑐
𝑛(3) ...(2.1) Dimana:
X̅ = Curah hujan rata-rata (mm)
X = Tinggi curah hujan masing-masing stasiun a,b dan c (mm) N(3) = banyak stasiun curah hujan
Gambar 2. 2 Metode Aljabar (Arithmetic Mean Method) (Sumber : Sri Harto, Analisis Hidrologi,1993)
b) Metode Thiessen
Cara ini disebut juga polygon Thiessen, karena menggunakan polygon- polygon. Hasil dari metode polygon thiessen ini lebih akurat dibandingkan dengan metode rata-rata aljabar. Cara ini cocok untuk daerah datar dengan luas 500-5.000 km2, dengan jumlah pos penakar hujan terbatas dibandingkan luasnya.
Prosedur penerapan metode ini meliputi langkah-langkah sebagai berikut:
a. Lokasi stasiun pengukur hujan di petakan pada peta DAS. Dan garis lurus ditarik antara setiap stasiun pengukur tersebut
b. Buat garis tegak lurus di tengah-tengah setiap garis penghubung, sehingga membentuk polygon thiessen
c. Setiap titik di dalam satu polygon akan memiliki jarak paling dekat ke stasiun penakar hujan di dalam polygon dibandingkan dengan jarak terhadap stasiun lainnya. Oleh karena itu, curah hujan yang di ukur di stasiun tersebut dianggap memiliki curah hujan di seluruh kawasan dalam polygon yang bersangkutan
d. Luas setiap polygon dapat diukur menggunakan planimeter (alat untuk menghitung luas) dan luas total DAS A, dapat diketahui dengan menjumlahkan seluruh luas polygon tersebut.
Hujan rata-rata DAS dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Rrata = 𝑅𝑎.𝐿𝑎+𝑅𝑏.𝐿𝑏+𝑅𝑐.𝐿𝑐
𝐿𝑎.𝐿𝑏.𝐿𝑐 ...(2.2) Dimana:
R = curah hujan disetiap stasium a, b, dan c (mm)
L = Luas area pada stasiun a, b, dan c atau koefisien thiessen (km2)
Gambar 2. 3 Metode Poligon Thiessen (Sumber: hidrologi untuk pengairan)
Dalam hal ini metode yang digunakan adalah Metode Thiessen, dengan memperhatikan faktor-faktor berikut, (Suripin, 2004):
a. Jaring-jaring pos Penakar Hujan
Penggunaan metode berdasarkan jaring-jaring pos penakar hujan:
Tabel 2. 1 penggunaan metode berdasarkan jaring-jaring pos penakar hujan Jumlah pos penakar hujan cukup Metode Isohyet, Thiessen, atau rata-rata
aljabar yang dipakai
Jumlah pos penakar hujan terbatas Metode rata-rata Aljabar atau Thiessen Pos penakar hujan tunggal Metode Hujan Titik
Sumber : Suripin, 2004
b. Luas DAS (Daerah Aliran Sungai) penggunaan metode berdasarkan luas DAS:
Tabel 2. 2 Penggunaan metode berdasarkan luas DAS DAS besar (>5000 km2) Metode ishoyet
DAS sedang (500 s/d 5000 km2) Metode Thiessen
DAS kecil (<500 km2) Metode rata-rata Aljabar Sumber : Suripin, 2004
c. Topografi DAS (Daerah Aliran Sungai) penggunaan metode berdasarkan topografi
Tabel 2. 3 penggunaan metode berdasarkan topografi
Pegunungan Metode rata-rata Aljabar
Dataran Metode Thiessen
Berbukit dan tidak beraturan Metode Ishoyet Sumber : Suripin, 2004
2.4.2 Analisa Curah Hujan Rencana
Curah hujan rencana adalah perkiraan besarnya curah hujan yang akan terjadi pada periode tertentu seperti curah hujan 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahunan. Data curah atau curah hujan rencana ini nantinya akan dipergunakan untuk mencari debit rencana.
a. Metode Distribusi Gumbel
Data-data untuk metode ini yang harus tersedia adalah curah hujan tahunan. Metode gumbel ini disebut juga dengan metode distribusi ekstrim.
Umumnya digunakan untuk analisa data maksimum. Persamaan yang digunakan adalah:
Curah hujan pada periode (XT) yaitu:
XT = X̅ + S x K ...(2.3) Dimana:
XT = Hujan rencana atau debit dengan periode ulang T X̅ = Nilai rata-rata dari data hujan
S = Standar deviasi dari data hujan K = Faktor Frekuensi Gumbel
K = 𝑌𝑡−𝑌𝑛
𝑆𝑛 ...(2.4) Dimana:
Yt = Reduced Variate
Sn = Reduced Standar Deviation Yn = Reduced Mean
Prosedur perhitungan:
1) Hitung curah hujan maksimum rata-rata 2) Hitung nilai standar deviasi
3) Tentukan nilai Yt dan Yn 4) Hitung nilai K
5) Hitung curah hujan periode ulang T tahun
Dimana untuk mencari Reduced mean (Yn), Reduced Standard Deviation (Sn), Reduced Variate (Ytr) sebagai fungsi ulang periode, penulis berpedoman pada Tabel sumber Suripin 2004.
b. Metode distribusi normal
Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi gauss. Untuk menentukan variabel Reduksi Gauss penulis berpedoman pada Suripin 2004.
Rumus yang dipakai pada distribusi normal adalah:
XT = X̅ + KT . S ...(2.5) Dimana:
XT = Nilai curah hujan periode ulang T tahun
X̅ = Nilai curah hujan maksimum rata-rata (mm) KT = Variabel reduksi Gauss
Sandar deviasi dihitung dengan menggunakan rumus : 𝑆 = √∑ (Xi−X̅)2
𝑛 𝑖−1
𝑛−1 ...(2.6) Dimana:
S = Standar Deviasi dari data hujan Xi = Curah hujan ke i
n = Banyak data Prosedur Perhitungan:
1) Hitung nilai curah hujan maksimum rata-rata 2) Hitung nilai standar deviasi
3) Tentukan nilai Kt
4) Hitung nilai curah hujan periode ulang T tahun c. Metode Distribusi Log-Person Type III
Metode distribusi log person type III banyak digunakan dalam analisa hidrologi terutama dalam analisa data maksimum dan minimum dengan nilai ekstrim. Persamaan yang digunakan:
Log X = 𝑙𝑜𝑔 𝑋̅̅̅̅̅̅̅ + KTR (𝑆 log 𝑋̅̅̅̅̅̅̅̅̅) ...(2.7) KTR merupakan skewness curve factor (faktor kemencengan skewness), dihitung dengan menggunakan tabel faktor kemencengan skewness.
Faktor kemencengan skewness (Cs) dihitung dengan rumus:
Cs = 𝑛 ∑𝑛𝑖=1(log 𝑋𝑖−log 𝑋)3
(𝑛−1)(𝑛−2)(𝑆 log 𝑥)3 ...(2.8) Dimana:
Log Xi = logaritma hujan harian maksimum (mm/jam) d. Distribusi Log Normal
Distribusi Log Normal digunakan apabila nilai-nilai dari variabel random tidak mengikuti distribusi normal, tetapi logaritma memenuhi distribusi log normal untuk menghitung distribusi log normal digunakan persamaan berikut:
Log XT = 𝑙𝑜𝑔 𝑋̅̅̅̅̅̅̅ + KT x SlogX ...(2.9) Dimana:
Log XT = Nilai logaritma hujan rencana dengan periode T
Log 𝑋̅ = Nilai rata-rata dari log x = ∑ log 𝑋𝑖
𝑛 𝑖=1
𝑛
S log x = Deviasi standar dari log x = √∑𝑛 (log 𝑋𝑖−𝑙𝑜𝑔𝑋)̅̅̅̅2 𝑖=1
𝑛−1
KT = Faktor Frekuensi, nilainya tergantung nilai T 2.5 Uji Kesesuaian Data
Uji distribusi probabilitas dirancang untuk menentukan apakah persamaan distribusi probabilitas yang dipilih dapat mewakili distribusi statistik dari sampel data yang di analisis.
2.5.1 Chi Kuadrat
Chi-Kuadrat merupakan pengujian terhadap perbedaan antara data sampel dan distribusi probabilitas. Rumus yang digunakan dalam perhitungan dengan metode ini adalah sebagai berikut:
X2 = ∑ (𝑜𝑓−𝐸𝑓)2
𝐸𝑓
𝑛𝑖=1 ...(2.10) Dimana:
X2 = Nilai Chi-Kuadrat terhitung
Ef = Frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya Of = Frekuensi yang diamati pada kelas yang sama
n = jumlah sub kelompok dengan satu grup perkiraan hasil dari nilai Xa2 (Chi-Kuadrat kritik):
a. Apabila peluang lebih dari 5%, maka persamaan distribusi teoritis yang digunakan
b. Apabila peluang kecil <1% distribusi tidak dapat digunakan c. Bila berada 1-5% perlu ditambahkan data
Derajat kebebasan dihitung dengan persamaan:
DK = K-(∝+1) ...(2.11) Dimana:
Dk = Derajat kebebasan K = Banyak kelas
∝ = banyaknya keterikatan (banyaknya parameter
2.5.2 Smirnov-Kolmogrov
Metode Smirnov-Kolmogrov juga disebut uji kecocokan non parametik, tidak memerlukan penggunaan fungsi distribusi tertentu dalam pengujiannya, penyimpangan terbesar diukur sebagai Δpmaks dengan kemungkinan didapat nilai lebih kecil dari nilai Δpkritis ditentukan dari jumlah tahun dalam data curah hujan yang digunakan. Dan untuk menentukan nilai Kritis D untuk uji Smirnov-Kolmogrov dan menentukan wilayah luas dibawah kurva Normal Uji Smirnov-Kolmogrov untuk ∝=0,05 penulis berpedoman pada Buku Suripin 2004.
2.6 Analisa Debit Banjir Rencana
Debit air adalah volume air yang melalui penampang basah sungai dalam waktu tertentu yang umumnya,diukur dalam satuan meter kubik per detik (m3/detik) atau liter per detik (l/detik). (Soewarno,1995)
Debit banjir rencana adalah volume debit yang direncanakan untuk melewati penampang sungai dengan periode ulang tertentu. Besarnya debit banjir ditentukan berdasarkan faktor-faktor seperti curah hujan, intensitas hujan dan luas Daerah Aliran Sungai (DAS).
Gambar 2. 4 Daerah Aliran Sungai (DAS) ( Sumber : Wikipedia.org/wiki/Daerah_Aliran_Sungai ) 2.6.1 Metode Melchior
Metode Melchior adalah metode perhitungan debit banjir untuk luas tangkapan hujan (Catchment area) >100 km2. Rumus yang digunakan adalah:
Qmax = ∝. 𝐼. 𝐴. 𝑅
200 ...(2.12) Dimana:
Qmax = Debit Maksimum (m3/dt)
∝ = Koefisien pengaliran (Tabel) β = Koefisien Reduksi (Tabel)
I = Intensitas Hujan (m3/dt/km2) (Tabel) A = Luas Daerah Aliran Sungai (km2) Prosedur perhitungan:
a. Lukis elips yang mengelilingi daerah aliran dengan sumbu panjang 1,5 x sumbu pendek: F = 1
4𝜋 𝑥 𝑎 𝑥 𝑏 b. Hitung luas daerah aliran (A)
c. Hitung kemiringan rata-rata sungai: S = ∆𝐻
0,9 𝐿
d. Menentukan koefisien reduksi (β) β = β1 x β2
e. Nilai β1 ditentukan berdasarkan rumus F = 1970
𝛽1−0,12− 3960 + (1720 𝑥 𝛽1)
Dengan : F = luas elips yang mengelilingi daerah aliran sungai dengan sumbu panjang (a) tidak lebih dari 1,5 kali pendek (b). Besaran F dinyatakan dalam km², dan nilainya besar dari luas daerah pengaliran (A)
f. Nilai β2 ditentukan berdasarkan hubungan antara F dan lama hujan g. Menetukan Intensitas Hujan (I)
I = 10 𝑥 𝛽 𝑥 𝑅24 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚
36 𝑥 𝑡𝑐 ...(2.13) tc = 10 𝐿
36 𝑉 ...(2.14) V = 1,31 (Q x S2)0,2 ...(2.15) h. Hitung Qmax
Q= β1 x Icoba-coba x F (m3/dt) ...(2.16) Qmax = α x I x A x 𝑟
200 ...(2.17) Keterangan :
R24 = hujan harian (mm) tc = waktu konsetrasi (jam) V = kecepatan aliran S = kemiringan sungai L = panjang
2.6.2 Metode Hasper
Metode hasper yang digunakan untuk menghitung debit rencana maksimum dirumuskan sebagai berikut:
Qmax = ∝ 𝑥 𝛽 𝑥 𝐼 𝑥 𝐴 ...(2.18) Dimana:
Qmax = debit maksimum (m3/dt) α = Koefisien pengaliran β = Koefisien Reduksi
I = Intensitas hujan (mm/jam) A = Luas daerah pengaliran (km2)
Koefisien pengaliran (α) ditentukan dengan rumus: α = 1+0,012 𝑥 𝐴0,7 1+0,075 𝑥 𝐴0,7𝑥 𝐼 koefisien reduksi (β) ditentukan dengan rumus: β = 1 + 𝑡𝑐+3,7 𝑥 100,4 𝑥 𝑡𝑐
𝑡𝑐2+15 𝑥 𝐴3/4
12
waktu koefisien (tc) ditentukan dengan rumus: tc = 0,1 x L0,5 x S-0,3 Dimana:
L = Panjang sungai (km) S = Kemiringan dasar sungai
Besarnya curah hujan (r dalam satuan mm) untuk lama hujan tertentu (t=tc dalam satuan jam) dan hujan harian maksimum (R24 dalam satuan mm) dirumuskan sebagai berikut (Kamiana,2011) :
a) Untuk t<2 jam r = 𝑡 𝑥 𝑅24
𝑡+1−0,0008 𝑥 (260−𝑅24) 𝑥 (2−𝑡)2
b) Untuk 2 jam < t < 19 hari r = 𝑡 𝑥 𝑅24
𝑡+1
c) Untuk 19 jam < t < 30 hari r = 0,707 x R24 x (t+1)1/2
Besarnya intensitas hujan (I dalam satuan m3 /det/km2 ) ditentukan berdasarkan hubungan antara r(mm) dan t(jam) dengan rumus :
I = 𝑟
3,6 𝑥 𝑡
2.6.1 Metode mononobe
Metode mononobe dapat digunakan untuk menghitung debit puncak sungai atau saluran.
Rumus umum metode Mononobe sebagai berikut:
Qn = ∝𝑥 𝐼 𝑥 𝐴
3,6 ...(2.19) Dimana:
Qn = Debit banjir rencana daengan periode ulang tertentu (m3/det) α = Koefisien pengaliran = 0,70
I = Intensitas hujan periode ulang tertentu (m3/det/km2) I = 𝑅𝑛
24 𝑥 (24
𝑡𝑐)23
Rn = Curah hujan maksimum periode ulang tertentu (mm) A = Luas catchment (km2)
Tc = Waktu konsentrasi (jam)
Tc = 𝐿
𝑉
V = Kecepatan aliran sungai (km/jam) V = 72 x (S)0,6
2.7 Analisa Dimensi Sungai
Untuk menentukan dimensi sungai dipengaruhi oleh besarnya debit yang dialirkan, kemiringan sungai dasar, kekasaran dinding sungai, kecepatan dan lain-lain. Semua ini dilakukan agar memperoleh penampang sungai yang efektif dan efisien.
2.7.1 Analisa Hidraulika
Dalam perencanaan penampang sungai, kita perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti kapasitas pengaliran, kapasitas sungai, kecepatan aliran, bahan konstruksi, kemiringan dasar sungai untuk penampang tersebut. Jenis sungai yang digunakan adalah sungai terbuka dengan aliran seragam. Aliran seragam (uniform flow) memiliki ciri-ciri utama sebagai berikut:
a. Kedalaman, luas basah, kecepatan, dan debit setiap penampang pada sungai yang lurus adalah konstan.
b. Garis energi, muka air dasar dan dasar sungai sejajar, besar kemungkinannya sama.
2.7.2 Kemiringan Sungai
Kemiringan dasar sungai biasanya ditentukan oleh kondisi topografi dan energi yang diperlukan untuk mengalirkan air. Selain itu, kemiringan ini juga bisa bergantung pada fungsi sungai. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan kemiringan sungai meliputi metode konstruksi, kehilangan akibat rembesan, perubahan iklim, dan ukuran sungai.
a. Untuk perhitungan Debit banjir rencana pada hidrologi teknis, kemiringan memanjang sungai (s) yang dipakai adalah kemiringan pada DAS.
b. Untuk perhitungan Debit Banjir lapangan pada daerah study, kemiringan sungai (s) yang dipakai adalah kemiringan dasar sungai.
2.7.3 Kapasitas Sungai
Perhitungan kecepatan rata-rata dengan menggunakan rumus Manning adalah sebagai berikut:
a. Penampang Trapesium
Q = A x V ...(2.20) A = (b + m.h)h ...(2.21) P = b + 2h√𝑚2+ 1 ...(2.22) R = 𝐴
𝑃 ...(2.23) V = 1
𝑛 . R2/3 . S1/2 ...(2.24) Dimana:
Q = Debit (m3/dt)
V = Kecepatan aliran rata-rata (m/dt) n = Koefisien kekasaran Manning m = Talud
A = Luas penampang basah (m2) R = jari-jari hidrolis (m)
P = keliling basah (m)
S = kemiringan sungai
Gambar 2. 5 Penampang Saluran Trapesium b. Penampang Persegi
Q = A x V ...(2.25) A = b x h ...(2.26) P = b + 2h ...(2.27) R = 𝐴
𝑃 ...(2.28) V = 1
𝑛 x R2/3 x S1/2 ...(2.29) Dimana:
Q = Debit (m3/dt)
V = Kecepatan aliran rata-rata (m/dt) n = Koefisien kekasaran Manning A = Luas penampang basah (m3) R = jari-jari hidrolis (m)
P = Keliling basah (m) S = kemiringan sungai
Gambar 2. 6 Penampang Saluran Persegi 2.7.4 Koefisien Kekasaran Manning
Faktor-faktor yang memiliki pengaruh besar terhadap Koefisien Manning antara lain:
a. Kekasaran Manning atau Permukaan
Kekasaran permukaan ditentukan oleh ukuran dan bentuk butiran bahan yang membentuk luas basah yang menyebabkan efek hambatan terhadap aliran.
b. Tetumbuhan
Tetumbuhan termasuk dalam kategori kekasaran permukaan, tetapi tetapi juga dapat mengurangi kapasitas sungai dan menghambat aliran.
pengaruhnya terutama tergantung pada tinggi, kerapatan, distribusi dan jenis tetumbuhan, dan hal ini sangat penting dalam perancangan sungai pembuangan kecil.
c. Ketidakberaturan Sungai
Juga mencakup ketidakberaturan pada keliling basah serta variasi penampang, ukuran dan bentuk sepanjang sungai.
d. Trase Sungai
Kelengkungan yang landai dengan diameter besar akan menghasilkan nilai n yang relatif rendah, sedang kelengkungan yang tajam dengan belokan-belokan yang tajam akan meningkatkan nilai n.
e. Pengendapan dan Penggerusan
Secara umum, pengendapan dapat mengubah sungai yang sangat tidak teratur menjadi lebih teratur dan mengurangi nilai n, sedangkan penggerusan akan meningkatkan nilai n.
f. Hambatan
Adanya balok sekat, pilar jembatan dan sejenisnya cenderung memperbesar nilai n.
g. Taraf Air dan Debit
Nilai n pada sungai biasanya menurun saat tingkat air dan debitnya meningkat.
Koefisien kekasaran manning penulis berpedoman pada sumber chow van te,1997.
2.7.5 Jagaan (Freeboard)
Tinggi jagaan merupakan tambahan tinggi pada tanggul untuk menampung loncatan air dari permukaan air sungai yang sedang mengalir,
yang diakibatkan oleh adanya ombak gelombang dan loncatan hidrolis pada saat banjir. Tinggi jagaan berkisar antara 0,6-2,0 m.
Tabel 2. 4 tinggi jagaan standar tanggul
Debit Banjir Rencana (m3/dt) <
200
200 – 500
500 – 2000
2000 – 5000
5000 – 10000
>
10000
Angka untuk ditambahkan diatas elevasi muka air banjir rencana (m)
0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0
( Sumber: Irigasi dan bangunan air, Gunadarma )
2.8 Analisa Perkuatan Tebing
Perkuatan tebing dengan batu kali berfungsi sebagai tembok penahan tanah untuk melindungi tebing terutama tebing sungai, agar tidak terjadinya gerusan diarea sekitar tebing sungai. Pembuatan Tebing menggunakan Batu Kali memanfaatkan gravitasi bumi dan mengandalkan berat dari konstruksi itu sendiri.
Pembuatan design dinding penahan tanah biasanya membutuhkan data antara lain:
a. Potensi sarana dan prasarana yang sudah ada dan potensi sumber daya alamnya
b. Tanah letak rencana/bentuk lokasi, jenis tanah, kedalaman tanah keras, dan lapisan air tanah
c. Data kondosi lokasi, lingkungan dan peruntukan konstruksi:
1) Sungai sebagai saluran irigasi 2) Jalan sebagai pengaman tepi jalan
3) Perlindungan tebing sebagai keamanan sarana dan prasarana (jalan, pemukiman, dan lain-lain) yang ada diatas atau dibawahnya, pencegah gerusan
4) Tanggul sebagai pencegah banjir, luapan air.
d. Gerusan
2.9 Perhitungan Stabilitas Tebing
Perhitungan stabilitas bertujuan untuk memeriksa ketahanan perkuatan tebing terhadap risisko guling dan geser yang disebabkan oleh beban konstruksi. Gaya-gaya yang bekerja antara lain:
2.9.1 Akibat Beban Sendiri
Akibat beban sendiri perkutan tebing adalah berat yang diakibatkan oleh bangunannya. Berat sendiri perkuatan tebing tergantung kepada bahan yang digunakan dalam konstruksi perkuatan tebing tersebut. Dalam hal ini, bahan yang digunakan adalah beton bertulang dengan berat jenis 𝛾 = 2,4 t/m3 dan pasangan batu kali dengan berat jenis 𝛾 = 2,2 t/m3.
2.9.2 Akibat Gaya Gempa
Gaya yang di hasilkan oleh gempa perlu dipertimbangkan dalam kekuatan bangunan. Gaya gempa ini bekerja secara horizontal dengan garis yang melewati titik bangunan. Pada peta zona gempa Indonesia menunjukkan pembagian wilayah gempa yang berbeda.
Koefisien gempa dapat digunakan menggunakan rumus:
Ad = n (ac x Z)m ...(2.30) K = ad/g ...(2.31) Dimana:
Ad = percepatan gempa rencana (m/s2) N,m = koefisien untuk jenis tanah
Ac = Percepatan dasar gempa (m/s2) K = Koefisien gempa
Z = Faktor yang tergantung dari letak geografis G = gravitasi (9,81 m/dt2)
2.9.3 Akibat Tekanan Tanah
Gaya-gaya yang timbul akibat tekanan tanah dapat dihitung menggunakan rumus:
Pa = 1
2 . 𝛾 . 𝐻̀ . Ka ...(2.32) Dimana:
Pa = Gaya akibat tekanan tanah (t) 𝛾 = berat jenis tanah efektif (t/m3) Ka = Tekanan tanah aktif (t/m3)
𝛾 = γs – γw ...(2.33) Dimana:
γs = berat jenis tanah (t/m3) γw = berat jenis air (t/m3) Tekanan tanah aktif:
Ka = tan2 (45 – ∅
2 ) ...(2.34) Tekanan tanah pasif:
Kp = tan2 (45 + ∅
2) ...(2.35)
Pp =1
2. 𝛾́ . 𝐻2 .𝐾p ...(2.36) Dimana:
Pp = Gaya akibat tekanan tanah pasif (t) 𝛾́ = Berat jenis tanah efektif (t/m3 ) Kp = Tekanan tanah pasif
2.9.4 Kontrol Stabilitas Terhadap Tebing
a. Kontrol terhadap guling Sf = 𝑚𝑡
𝑚𝑔 ≥ 1,5 b. Kontrol terhadap geser (sliding) Sf = 𝑓 ∑𝑉
∑𝐻 ≥ 1,5
BAB III
METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian
Sungai Batang Surantih di Kabupaten Pesisir Selatan melintasi berbagai wilayah termasuk desa Ampalu, yang dipilih sebagai studi kasus dalam penyusunan tugas akhir ini.
Secara geografis Kabupaten Pesisir Selatan terletak antara 0.000059’-20 280 6’ Lintang Selatan dan 1010001”-1010030” Bujur Timur dengan luas wilayah 5.749,89 Ha. Kabupaten Pesisir Selatan merupakan salah satu wilayah ujung barat Provinsi Sumatera Barat dan Provinsi Bengkulu.
a. Sebelah Utara dengan Kota Padang
b. Sebelah Selatan dengan Provinsi Bengkulu
c. Sebelah Timur dengan Kabupaten Solok, Solok Selatan, dan Provinsi Jambi
d. Sebelah Barat dengan Samudera Hindia
Gambar 3. 1 Lokasi Penelitian (Sumber: Google Earth) 3.2 Data Penelitian
Data penelitian terdiri dari 2 jenis, yaitu data primer dan data sekunder:
a. Data Primer
Data primer diperoleh melalui pengukuran langsung dilapangan, seperti data pengukuran lebar penampang saluran, tinggi penampang saluran, tinggi muka air dan lain-lain.
b. Data Sekunder
Data sekunder adalah data pendukung yang digunakan dalam pembuatan dan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Data sekunder ini diperoleh dari instasi terkait, baik yang berada di sekitar lokasi penelitian maupun ditempat lain yang menunjang dengan penelitian tersebut. Data sekunder yang digunakan adalah sebagai berikut:
1) Data Study Literatur
Dalam studi literatur ini, penting untuk memastikan kegiatan yang akan dilaksanakan berdasarkan teori yang sudah ada dan memahami metode pemecahan masalah terkait dengan kegiatan tersebut.
Langkah pertama yang harus dilakukan adalah mengumpulkan data, seperti buku catatan, buku hasil studi terdahulu maupun gambar lain-lain yang dapat dijadikan referensi untuk pelaksanaan pekerjaan survei inventory.
2) Data Topografi
Peta lokasi Daerah Aliran Sungai (DAS)
Data topografi digunakan untuk mengetahui Luas Daerah Aliran Sungai (DAS) Batang Surantih, Kabupaten Pesisir Selatan. Peta topografi yang digunakan adalah peta topografi lokasi penelitian.
3) Data Hidrologi
Data yang dibutuhkan dalam perhitungan hidrologi adalah curah hujan harian maksimum pertahun yang di ambil dari stasiun curah hujan yang berada di sekitar kawasan study yaitu Stasiun Batang Surantih, Stasiun Danau Atas, dan Stasiun Koto Baru Nyiur Gading Kambang, yang diperoleh dari kantor dinas PSDA, Provinsi Sumatera Barat.
3.3 Metode Penelitian
Metode adalah langkah-langkah atau tahap dalam menyusun Tugas Akhir ini yaitu:
a. Survei Lapangan
Survei lapangan ini dilakukan dengan langsung turun kelapangan untuk melihat kondisi dari lokasi penelitian, dan juga melihat permasalahan yang terjadi pada lokasi dilakukannya penelitian
b. Pengumpulan Data
Melakukan pengumpulan data contohnya seperti data topografi, data curah hujan dan data-data penampang sungai Batang Surantih
c. Analisa Curah Hujan Kawasan
Setelah semua data sudah didapatkan maka selanjutnya melakukan analisa curah hujan dengan metode Poligon Thiessen
d. Analisa Curah Hujan Rencana
Untuk menganalisa curah hujan rencana, penulis menggunakan metode distribusi normal, distribusi Gumbel, distribusi Log Person III, dan distribusi Log Normal.
e. Analisa Debit Banjir Rencana
Analisa debit banjir rencana menggunakan metode Melchior, Hasper dan metode Mononobe
f. Analisa Penampang Sungai
Analisa penampang sungai dengan menggunakan data yang telah didapatkan dari lapangan seperti lebar penampang sungai, tinggi muka air.
3.4 Alat Yang Digunakan
Untuk mempermudah dan memperlancar penelitian ini, alat-alat yang diperlukan adalah sebagai berikut:
a. Perangkat Keras (Hardware): Laptop, Handphone, Printer Dan Alat Tulis
b. Perangkat Lunak (Software): microsoft word, microsoft excel, google Maps dan google earth
c. Meteran, tali dan kayu.
3.5 Bagan Alir Penelitian
Penerapan secara sistematis perlu digunakan untuk menentukan akurat atau tidaknya langkah-langkah yang diambil. Adapun tahap-tahap pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut:
Data Primer 1. Foto Lapangan
2. Data karakteristik sungai - Lebar sungai
- Kedalaman sungai
Mengidentifikasi Masalah Studi Literatur Pengumpulan Data
Analisa Curah Hujan Kawasan Metode Polygon Theissen
Data Sekunder 1. Data Curah Hujan 2. Peta Topografi 3. Data Hidrologi
Analisa Curah Hujan Rencana
Uji Kesesuaian Data Metode Distribusi
Log Normal
Metode Distribusi Normal
Metode Distribusi Log-Person III Metode Distribusi
Gumbel
A Mulai
2.2 Bagan Alir Penelitian A
Metode Chi-Kuadrat
Debit Banjir Lapangan
Analisa kapasitas Tampung Sungai
Metode Smirnov-Kolmogrov
Analisa Debit Banjir Rencana 1. Metode Melchior 2. Metode Hasper 3. Metode Mononobe
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Hujan Rencana Terpilih
Perkuatan Tebing
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Luas Catchment Area
Sebelum menentukan luas catchmenet area sungai, pertama-tama perlu mengidentifikasi kawasan yang terjadi banjir yang akan direncanakan untuk dinormalisasikan. Dari lokasi tersebut, kemudian ditarik garis imajiner yang menghubungkan titik-titik yang memiliki kontur tertinggi sebelah kiri dan kanan sungai yang akan ditinjau, untuk menetapkan batas catchment area.
(Suripin, 2004).
Gambar 4. 1 Peta Catchment Area Sungai Batang Surantih
Dari peta catchment area Sungai Batang Surantih di peroleh data sebagai berikut:
a. Luas Catchment Area = 275,4759 Km2
b. Panjang Sungai = 36 Km
c. Leff (0,9 x L) = 0,9 x 36 = 32,4 Km2 d. Elevasi Hulu Sungai = ± 1260 m
e. Elevasi Hilir Sungai = ± 200 m
f. Beda tinggi = 1060 m
g. Kemiringan Dasar Sungai = 1260−200
0,9 𝑥 36000
= 0,033
4.2 Analisa Curah Hujan
Dalam penentuan curah hujan pengukuran dilakukan dibeberapa stasiun, stasiun hujan yang dipakai ada 3, yaitu Stasiun Surantih, Stasiun Batang Kapas, Stasiun Jalan Balantai. Metode yang digunakan unuk menghitung curah hujan harian maksimim rata-rata adalah metode Polygon Thiessen, dengan menggunakan data dari 10 tahun terakhir, yaitu dari tahun 2013 sampai dengan tahun 2022. Hasil perhitungan curah hujan maksimum harian rata-rata dapat dilihat pada tabel 4.1.
4.2.1 Analisa Curah Hujan Kawasan
Dengan menggunakan Metode Thiesssen:
Rrata = 𝑅𝑎.𝐿𝑎+𝑅𝑏.𝐿𝑏+𝑅𝑐.𝐿𝑐 𝐿𝑎.𝐿𝑏.𝐿𝑐
Dimana:
R = Tinggi curah hujan rata-rata(mm)
Ra, Rb, Rc = Curah hujan maksimum pada stasiun A,B,C La, Lb, Lc, = Luas daerah yang terwakili oleh stasiun A,B,C A = Luas Catchment Area (KM2)
Berikut contoh perhitungan pada bulan Agustus 2013 adalah sebagai berikut:
Curah Hujan Pada stasiun pengamatan:
Rsurantih = 163 mm
RBatang Kapas = 0 mm RJalan balantai = 10 mm
Luas daerah yang mengenai Das:
Luas pengarus stasiun hujan Surantih = 55,974 Km2 Luas pengaruh stasiun hujan Batang Kapas = 83,318 Km2 Luas pengaruh stasiun hujan Jalan Balantai = 136,184 Km2
Total = 275,476 Km2
Sehingga :
R = ( 163 𝑥 55,974 )+( 0 𝑥 83,318 )+( 10 𝑥 136,476 )
275,476 = 38,064 mm
Koefisien Thiessen :
Stasiun Surantih = 55,974
275,476 = 0,203
Stasiun Batang Kapas = 83,318
275,476 = 0,302
Stasiun Jalan Balantai = 136,184
275,476 = 0,494
Tabel 4. 1 Perhitungan Hujan Maksimum Harian Rata-Rata
(Sumber : Pengelohan Data)
Dari hasil perhitungan diatas maka didapat nilai curah hujan maksimum setiap tahunnya yang akan digunakan untuk perhitungan curah hujan rencana pada tabel 4.2.
Tabel 4. 2 Perhitungan Hujan Harian Maksimum
(Sumber : Pengelohan Data)
Sta Surantih Sta Batang Kapas Sta Jalan Balantai
0,203 0,302 0,494
1 2013 20-Aug 163 0 10 38,064
06-Apr 16 102 0 34,101
09-Feb 0 0 50 24,718
2 2014 21-Sep 175 77 17 67,251
20-0ct 55 92 0 39,001
03-Apr 3 0 40 20,384
3 2015 18-Feb 164 115 16 76,015
02-Mar 0 126 0 38,109
30-Nov 0 51 58 44,098
4 2016 15-Mei 107 108 0 54,406
15-Mei 107 108 0 54,406
07-Feb 14 12 60 36,136
5 2017 22-Ags 87 194 0 76,353
22-Ags 87 194 0 76,353
27-Mar 13 4 82 44,389
6 2018 15-Feb 130 109 0 59,382
15-Feb 130 109 0 59,382
09-Jul 0 3 68 34,524
7 2019 20-Jul 78 0 0 15,849
15-Jan 18 88 0 30,273
22-Jan 4 4 125 63,817
8 2020 29-Jan 85 106 0 49,331
23-Sep 0 240 6 75,554
28-Jan 2 1 63 31,853
9 2021 19-Sep 90 119 1 54,773
18-Des 87 165 13 74,009
11-Jan 0 0 110 54,379
10 2022 17-Nov 86 204 1 79,669
17-Nov 86 204 1 79,669
01-Oct 15 18 83 49,524
No. Tahun Tanggal Hujan Harian Rata-Rata (mm) Hujan Harian Maksimum Rata-Rata
Curah Hujan Harian Maksimum (mm)
63,817
75,554
74,009
79,669 38,064
67,251
76,015
54,406
76,353
59,382
No. Tahun Hujan Harian Maksimum (mm)
1 2013 38,064
2 2014 67,251
3 2015 76,015
4 2016 54,406
5 2017 76,353
6 2018 59,382
7 2019 63,817
8 2020 75,554
9 2021 74,009
10 2022 79,669
664,520 66,452 Jumlah
Rata-rata
4.3 Analisa Curah Hujan Rencana
Analisa curah hujan rencana dapat diperhitungkan dengan menggunakan metode:
a. Distribusi Probabilitas Gumbel b. Distribusi Probabilitas Normal c. Distribusi Probabilitas Log Normal d. Distribusi Probabilitas Log Person III 4.3.1 Distribusi Probabilitas Gumbel
Adapum metode yang penulis gunakan dalam perhitungan curah hujan rencana yaitu metode Gumbel, yaitu sebagai berikut:
Tabel 4. 3 Perhitungan Curah Hujan Rencana
(Sumber : Pengelohan Data)
Rumus:
XT = X̅ + 𝑌𝑡−𝑌𝑛
𝑆𝑛 𝑥 𝑆𝑥 Dimana:
X = Curah hujan kala ulang T tahun (mm) X̅ = Curah hujan maksimum rata-rata
YT = Reduced Variate (hubungan dengan return periode, t) Yn = Reduced Mean (hubungan dengan banyak data, n) Sn = Reduced Standar deviasi
No. Tahun Xi Rata-rata X Rata-rata (Xi-X) (Xi-X)2
1 2013 38,064 66,452 -28,388 805,900
2 2014 67,251 66,452 0,799 0,639
3 2015 76,015 66,452 9,563 91,448
4 2016 54,406 66,452 -12,046 145,104
5 2017 76,353 66,452 9,901 98,031
6 2018 59,382 66,452 -7,070 49,986
7 2019 63,817 66,452 -2,635 6,941
8 2020 75,554 66,452 9,102 82,854
9 2021 74,009 66,452 7,557 57,103
10 2022 79,669 66,452 13,217 174,683
664,520 1512,689
66,452 jumlah
Rata-rata
Sx = Standar Deviasi
n = Banyak datatahun pengamatan
Untuk curah hujan 10 tahun nilai reduced variate (Yt), Reduced Mean (Yn) dan Reduced Standar Deviasi (Sn) dilihat di tabel pada lampiran.
Jumlah data (n) = 10
Sn = 0,9496
Yn = 0,4952
Standar Deviasi (Sx) = √∑(𝑥𝑖−𝑥𝑟)2
𝑛−1
=√∑(1512,689)
10−1
= 12,964
Reduced Mean (Yn) = 0,4952
Untuk 2 tahunan (Yt) = 0,3665 Reduced standar Deviatiation (Sn) = 0,9496 Contoh untuk periode ulang 2 tahun
XT = 66,452 + [0,3665−0,4952
0,9496 x 12,964 = 64,695 mm
Perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Gumbel
(Sumber : Pengelohan Data)
4.3.2 Distribusi Probabilitas Normal
Adapun metode yang penulis gunakan dalam perhitungan curah hujan rencana dengan menggunakan metode normal sebagai berikut:
Rumus :
XT = X̅ + KT . S
Periode Ulang T
(Tahun) X Rata-rata Yn Sn Sd Yt Yt-Yn XT (mm)
2 66,452 0,4952 0,9496 12,964 0,3665 -0,1287 64,695
5 66,452 0,4952 0,9496 12,964 1,4999 1,0047 80,169
10 66,452 0,4952 0,9496 12,964 2,2502 1,755 90,412
25 66,452 0,4952 0,9496 12,964 3,1985 2,7033 103,359
50 66,452 0,4952 0,9496 12,964 3,9019 3,4067 112,962
100 66,452 0,4952 0,9496 12,964 4,6001 4,1049 122,494
Langkah perhitungan :
a. Curah hujan maksimum rata-rata X = ∑ 𝑋𝑖
𝑛 = 664,520
10 = 66,452 mm b. Hitung nilai standar deviasi
S = √∑(𝑋𝑖−𝑋𝑎)2
𝑛−1 = √1512,689
10−1
= 12,964
c. Tentukan nilai KT dari tabel nilai Variabel Reduksi Gauss d. Hitung curah hujan kala ulang T tahun
XT = X̅ + KT x S
Contoh perhitungan untuk periode ulang 2 tahun X2 = 66,452 + 0 x 12,964
= 66,452 mm/hr
e. Perhitungan selanjutnya di tabelkan pada tabel 4.5
Tabel 4. 5 Hasil Perhitungan Curah Hujan Distribusi Probabilitas Normal
(Sumber : Pengelohan Data)
4.3.3 Distribusi Probabilitas Log Normal
Perhitungan hujan rencana berdasarkan distribusi probabilitas Log Normal Rumus yang digunakan adalah :
Log XT = 𝑙𝑜𝑔 𝑋̅̅̅̅̅̅̅ + KT x SlogX Dimana :
Log XT = Nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T tahun 𝑙𝑜𝑔 𝑋
̅̅̅̅̅̅̅ = Nilai rata-rata dari log X 𝑆 log 𝑋 = Standar Deviasi dari log X
KT =Faktor frekuensi, nilainya tergantung dari T
No. Periode ulang T
tahun X Rata-rata KT Sd C.Hujan Max
(mm/Hari)
1 2 66,452 0 12,964 66,452
2 5 66,452 0,84 12,964 77,342
3 10 66,452 1,28 12,964 83,046
4 25 66,452 1,75 12,964 89,140
5 50 66,452 2,05 12,964 93,029
6 100 66,452 2,33 12,964 96,659
