ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR SUNGAI KRUENG PASE MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS DI KABUPATEN ACEH UTARA TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR SUNGAI KRUENG PASE MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS DI KABUPATEN ACEH UTARA TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : MAULANA RIZQI BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR SUNGAI KRUENG PASE MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS DI KABUPATEN ACEH UTARA TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum / Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh: MAULANA RIZQI Pembimbing Pembimbing I Pembimbing II Ir. Syahrizal, M.T. Ivan Indrawan, S.T., M.T. NIP NIP Penguji I Penguji II Ir. Alferido Malik Riza Inanda Siregar, S.T.,M.T. NIP NIP Mengesahkan: Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 i ABSTRAK Kabupaten Aceh Utara adalah Kabupaten langganan banjir yang diakibatkan oleh Sungai Krueng Pase. Hal ini terus terjadi setiap tahun sehingga membuat masyarakat resah dan kegiatan perekonomian di daerah tersebut juga terganggu karena banjir mengenangi area pemukiman, pertanian, perikanan serta perkebunan. Dengan menganalisis tinggi muka air dan daerah genangan banjir, maka perencanaan pengendalian banjir dapat dilakukan oleh pemerintah daerah setempat. Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran hasil pengolahan data lapangan dari lokasi yang ditinjau. Metode yang dilakukan pada studi ini terlebih dahulu melakukan tinjauan lokasi di sungai krueng pase. Kemudian mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan system sungai dan menganalisa data curah hujan sedemikian rupa untuk mendapatkan kesimpulan akhir. Dalam penulisan ini pengolahan data tersebut dianalisis menggunakan Metode Tahapan Langsung (Direct Step Method) yang kemudian dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari penggunaan software HEC-RAS Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan HSS Nakayasu diperoleh debit banjir sebesar 484,238 m 3 /dtk untuk kala ulang 100 tahun. Dari analisis metode tahapan langsung (Direct Step Method) diperoleh tinggi muka air banjir tertinggi yaitu 11,890 m pada section 20 sedangkan dengan menggunakan software HEC-RAS diperoleh tinggi muka air banjir tertinggi yaitu 8,427 m pada section 19. Untuk luas daerah genangan banjir kala ulang 100 tahun adalah seluas ,5 m 2 atau 8.6 km 2. Dari hasil analisis yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa tinggi muka air banjir secara manual lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan software Hec-Ras serta sungai Krueng Pase memiliki luas daerah genangan banjir mencapai 8,6 km 2. Kata Kunci : HSS Nakayasu, Hec-Ras, Krueng Pase, Metode Tahapan Langsung,

4 ii KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (SI) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Analisis Tinggi Muka Air dan Daerah Genangan Banjir Sungai Krueng Pase Menggunakan Software Hec-Ras di Kabupaten Aceh Utara Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu: 1. Kepada keluarga besar saya, Ayah saya Jailani Abdullah dan Bunda saya Idawati yang selalu mengirimkan do a, serta telah bekerja keras untuk menguliahkan semua anaknya. Terimakasih juga kepada kedua kakak saya Maya dan Oya serta adik saya Intan, Kaka dan Aan yang telah memberikan semangat untuk saya agar menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Pembanding I sekaligus

5 iii koordinator sub jurusan Teknik Sumberdaya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. Bapak Ir. Alferido Malik selaku Dosen Pembanding II, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 5. Kepada kawan seperjuangan angkatan 2010 Teknik Sipil, Dhaka, Iwan, Nuge, Irfan, Akbar, Rizqan, Nardis, Irul, Syahru, Uus, Umri, Lamhot, Tria, Abdul, Cika, Sari, Dwi, Dara, Naurah, Taslim, Hardy, Ijep, Iqbal, Himawan, Titok serta teman-teman angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 6. Kepada kawan terdekat saya dan sahabat saya Muliya, Willi, Fitri, Naula, Nanda, Mojad, Lukman dan Misrina terimakasih sudah memberikan semangat dan membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Bapak/Ibu seluruh staf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 9. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca

6 iv diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, September 2016 Penulis Maulana Rizqi

7 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Pembatasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Analisa Hidrologi Siklus Hidrologi Analisa Curah Hujan Rencana Analisa Frekuensi Curah Hujan Distribusi Normal Distribusi Log Normal Distribusi Log Pearson III Distribusi Gumbel v

8 2.2.4 Uji Distribusi Probabilitas Metode Chi-Kuadrat Metode Smirnov-Kolmogorof Intensitas Hujan Rencana Waktu Konsentrasi Koefisien Aliran Pengaliran Perhitungan Debit Banjir Hidrograf Satuan Sintesis Nakayasu Prediksi Tinggi Muka Air Banjir Rencana Manual Prediksi Tinggi Muka Air Banjir Rencana dengan Hec-Ras Graphical User Interface Penyimpanan Data dan Manajemen Data Grafik dan Pelaporan BAB III METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian MetodePenelitian Variabel yang Diamati BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Analisis Hidrologi Distribusi Normal Distribusi Log Normal Distribusi Log Pearson III Distribusi Gumbel Uji Distribusi Probabilitas Metode Chi-Kuadrat vi

9 Metode Smirnov Kolmogorof (Secara Analitis) Analisis Intensitas Hujan Analisis Debit Banjir HSS Nakayasu Menghilang Tinggi Profil Muka Air Banjir Rencana Tinggi Muka Air Banjir Rencana Manual Perhitungan Profil Muka Air Banjir Menggunakan Software Hec-Ras Perbandingan Tinggi MukaAir Banjir Manual VS Hec-Ras Analisa Daerah Genangan Banjir Sungai Krueng Pase BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN.. vii

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss Tabel 2.2 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel Tabel 2.4 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel Tabel 2.5 Reduksi Variat (YTr) sebagai Fungsi Periode Ulang Gumbel Tabel 2.6 Tabel nilai parameter Chi-Kuadrat Kritis, χ 2 cr Tabel 2.7 Tabel P kritis Smirnov Kolmogorof Tabel 2.8 Nilai Koefisien Pengaliran C Tabel 3.1 Data Sekunder Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Meteorologi Lhokseumawe Tabel 4.2 Curah Hujan Maksimum Tahunan Tabel 4.3 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal Tabel 4.4 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal Tabel 4.5 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel Tabel 4.11 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum Tabel 4.12 Pengurutan data hujan dari besar kekecil viii

11 Tabel 4.13 Analisis Uji Distribusi Probabilitas Chi-Kuadrat Distribusi Normal Tabel 4.14 Analisis Uji Distribusi Probabilitas Chi-Kuadrat Distribusi Log Normal Tabel 4.15 Analisis Uji Distribusi Probabilitas Chi-Kuadrat Distribusi Log Pearson III Tabel 4.16 Analisis Uji Distribusi Probabilitas Chi-Kuadrat Distribusi Gumbel Tabel 4.17 Perhitungan nilai X 2 untuk distribusi Normal Tabel 4.18 Perhitungan nilai X 2 untuk distribusi Log Normal Tabel 4.19 Perhitungan nilai X 2 untuk distribusi Log Pearson III Tabel 4.20 Perhitungan nilai X 2 untuk distribusi Gumbel Tabel 4.21 Rekapitulasi nilai X 2 dan X 2 cr Tabel 4.22 Perhitungan Uji Distribusi dengan Metode Smirnov-Kolgomorof untuk Distribusi Normal Tabel 4.23 Perhitungan Uji Distribusi dengan Metode Smirnov-Kolgomorof untuk Distribusi Log Normal Tabel 4.24 Perhitungan Uji Distribusi dengan Metode Smirnov-Kolgomorof untuk Distribusi Log Pearson III Tabel 4.25 Perhitungan Uji Distribusi dengan Metode Smirnov-Kolgomorof untuk Distribusi Gumbel Tabel 4.26 Rekapitulasi Simpangan Maksimum ΔP Keseluruhan Distribusi Probabilitas Tabel 4.27 Analisis Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III Tabel 4.28 Perhitungan Analisis Intensitas Curah Hujan Tabel 4.29 Unit Hidrograf ix

12 Tabel 4.30 Distribusi Curah Hujan Rencana Log Pearson III Tabel 4.31 Rekapitulasi Debit Puncak Berbagi Periode Ulang Tabel 4.32 Perhitungan Tinggi Energi Muka Air dengan Metode Tahapan Langsung Tabel 4.33 Resume Tinggi Banjir Sungai Krueng Pase dengan Debit Banjir Periode Kala Ulang Menggunakan Hec-Ras Tabel 4.34 Perbandingan Tinggi Muka Air Banjir Manual vs Hec-Ras Q x

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 SiklusHidrologi... 8 Gambar 2.2 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Gambar 2.3 Asumsi Penampang Trapesium Gambar 2.4 Penampang Trapesium Gambar 2.5 Sketsa Profil Aliran Gambar 2.6 TampilanMenu Utama HEC-RAS Gambar 2.7 Tampilan menu geometri data Gambar 2.8 Menu Cross Section Pada Geometri Data. 33 Gambar 2.9 Tampilan Data Cross Section Gambar 2.10 Unsteady Data dimasukkan data debit banjir hasil perhitungan HSS Nakayasu.. 34 Gambar 2.11 Unsteady Flow Data yang dimasukkan data hasil perhitungan Gambar 2.12 Tampilan Compute Data Unsteady Flow Analysis. 36 Gambar 3.1 Lokasi Penelitian Gambar 3.2 Diagram alur pengerjaan dan pelaksanaan Tugas Akhir Gambar 3.3 Prosedur perhitungan muka air banjir dengan cara HEC-RAS Gambar 3.4 Prosedur perhitungan muka air banjir dengan cara manual Gambar 4.1 Grafik Curah Hujan Rencana Maksimum dan Periode Ulang Gambar 4.2 Grafik Intensitas Hujan. 74 Gambar 4.3 Asumsi Penampang Trapesium Gambar 4.4 Penampang Trapesium Gambar 4.5 Sketsa Profil Aliran xi

14 Gambar 4.6 Grafik Tinggi Muka Air Banjir Secara Manual Gambar 4.7 Alur Sungai Krueng Pase Gambar 4.8 Tabel Input Data Cross section Gambar 4.9 Tabel Input Debit Gambar 4.10 Eksekusi Data Gambar 4.11 Gambar Simulasi Tinggi Muka Air Gambar 4.12 Simulasi Profil Aliran Sungai Krueng Pase Gambar 4.13 Penampang Memanjang Maksimum Q100 Sungai Krueng Pase. 94 Gambar 4.14 Penampang Memanjang Maksimum Q50 Sungai Krueng Pase.. 95 Gambar 4.15 Penampang Memanjang Maksimum Q25 Sungai Krueng Pase..95 Gambar 4.16 Penampang Melintang Maksimum Q100 Muara Krueng Pase Gambar 4.17 Kondisi Banjir Penampang Muara Sungai Krueng Pase dengan Q100 tahun Gambar 4.18 Kondisi Banjir Penampang Muara Sungai Krueng Pase dengan Q50 tahun Gambar 4.19 Kondisi Banjir Penampang Muara Sungai Krueng Pase dengan Q25 tahun Gambar 4.20 Grafik Tinggi Muka Air Banjir Menggunakan Hec-Ras Gambar 4.21 Grafik Tinggi Muka Air Banjir Secara Manual Vs Hec-Ras Gambar 4.22 Daerah Genangan Banjir Kala Ulang 100 Tahun xii

15 DAFTAR NOTASI η(tn ) = elevasi pasang surut sebagai fungsi waktu фk = fase komponen ke k, pada saat t=0 ωk = frekuensi komponen ke k An = luas daerah pengaruh pos penakar hujan (km 2 ) A = Luas daerah aliran (km 2 ) Akdan Bk C Cs Ck(x) dan φk (x) C-kdan φ-k Ck D dn d = konstanta harmonic = Koefisien pengaliran = Koefisien kemencengan = amplitudo dan fasa konstanta harmonic = conjugate kompleksnya = amplitudo komponen ke k = tinggi curah hujan rerata daerah (mm) = hujan pada pos penakar hujan (mm) = tinggi curah hujan rata-rata, d1, d2... dn = tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2,..., n, DK = derajat kebebasan F = Faktor konversi = 0,278 F I I I I JK = bilangan Formazhl = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam). = kemiringan permukaan air sungai = panjangbusurlingkarangaliner (m) =Nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil = jumlah kelas xiii

16 K K K1 dan O1 L Ls Log X Log XT M2 dan S2 n n n P R24 S Sn So Sx t tc (t0) (td) Tk tn W = Variabel reduksi = jumlah konstituen yang harus ditentukan = konstanta pasang surut harian utama = Panjang saluran utama dari hulu sampai penguras (km) = Panjang lintasan aliran di dalam salura/sungai (m) = Harga rata rata dari data = Variate diekstrapolasikan = konstanta pasang surut ganda utama = Angka kekasaranmanning = Jumlah data = banyak pos penakaran. = faktor keterikatan = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) = Kemiringan rata-rata saluran utama dalam m/m = Reduced standard deviation sebagai fungsi dari data N = tinggi muka air laut rerata = Standard Deviasi = waktu = waktu konsentrasi = Inlet time = Conduit time = periode komponen ke k = waktu pengamatan tiap jam = tegangan oleh gaya berati vertical persatuan lebar (t/m) xiv

17 X XT X YT Yn = Harga rata rata dari data = Variate yang diekstrapolasikan = Harga rata rata dari data = Reduced variate sebagai fungsi dari periode ulang T = Reduced mean sebagai fungsi dari banyak data (N) xv