ANALISA INTENSITAS CURAH HUJAN MAKSIMUM TERHADAP KEMAMPUAN DRAINASE PERKOTAAN

Transkripsi

1 ANALISA INTENSITAS CURAH HUJAN MAKSIMUM TERHADAP KEMAMPUAN DRAINASE PERKOTAAN (Studi Kasus Drainase Jalan Sisingamangaraja Kota Sibolga) Avril hilda lubis, Ir.Terunajaya, MS.c Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl.Perpustakaan No. Kampus USU Medan Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl.Perpustakaan No. Kampus USU Medan ABSTRAK Masalah genangan air yang melanda perkotaan menunjukkan bahwa volume air yang masuk ke dalam saluran air melebihi kapasitas normal dari drainase dan ada faktor lain yang menyebabkan berkurangnya kapasitas dari saluran air itu sendiri. Salah satu hal yang menyebabkan kenaikan debit aliran air permukaan adalah intensitas curah hujanperhitungan debit menggunakan metoda rasional menggunakan 3 faktor utama yaitu intensitas curah hujan maksimum, luas daerah, dan koefisien pengaliran. Intensitas maksimum dari data data curah hujan harian dihitung dengan menggunakan metoda Mononobe. untuk memperkirakan besarnya hujan rencana digunakan menggunakan Metode Distribusi Log Person III, yang bertujuan untuk mendapatkan harga debit banjir puncak dengan periode ulang (Q 5 ). Hasil penelitian dan perhitungan diketahui bahwa besaran debit drainase eksisting (Q) daerah sekitar Jalan Sisingamangaraja lebih kecil dari pada besaran debit banjir puncak (Qp). Dengan demikian dapat di tarik kesimpulan bahwa sistem drainase eksisting yang ada tidak dapat menampung debit banjir puncak, maka dimensi saluran yang ada sekarang perlu dikaji ulang lagi, terlebih untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Dengan demikian, debit aliran saluran drainase eksisting (Q) daerah Sisingamangraja Jalan.048 m³/det, sedangkan besaran aliran banjir puncak (Qp) daerah Jalan Sisingamangraja.935 m³/det untuk mengatasi masalah genangan air/banjir di sekitar Jalan Sisingamangaraja, melalui beberapa upaya dalam mengatasinya yaitu: (). Melakukan normalisasi saluran dengan membentuk kemiringan saluran dan perbaikan pada tanggul saluran utama (). Memperbesar dimensi saluran yang ada dan peninggian dari lebar.4m menjadi lebar.0m (3). Membangun kolam resapan di perkotaan, aliran hujan ditampung dalam kolam resapan, untuk mengurangi laju run-off dan pemeliharaan saluran untuk menghindari pendangkalan. KATA KUNCI : Intensitas, Debit, Mononobe, Rasional ABSTRACT Problems of water pond which occured over the urban indicate that the water volume which come into drainage exceed the normal capacities from drainage and there are other factors causing to decrease the capacities of drainage. One of matter causing increase charge the surface current is precipitation intensity. Calculation of discharge with the rational method use 3 primary factors, they are maximum rainfall intensity, wide of area, and run off coefficient. Maximum intensity from daily precipitation data calculated by using Mononobe method, used plan method Log Pearson Type III Distribution, that aims to get the price of peak flood discharge with a certain return period (Q 5 )The results and calculations is known that the amount of existing drainage discharge (Q), the area around Sisingamangarja Edge magnitude smaller than the flood peak discharge (Qp). Thus it can be deduced that the existing drainage system is unable to accommodate peak flood discharge. Thus, surface current drainage exceed existing(q) the area around Sisingamangaraja.048 m³/second,where as smaller than the flood peak discharge (Qp) the area around Sisingamangaraja to overcome the problem of stagnant water/floods in the vicinity of around Sisingamangaraja, through some effort in to overcome that: (). Normalize the channel by forming the slope of the channel and levee repairs in the main channel (). Enlarging the existing dimensions of the channel width and the exaltation of 4m to 7m wide (3). Building a pond in the urban catchment, the flow of rain in the catchment pond, to reduce the rate of run-off and well flow into the groundwater system. KEYWORDS: Intensity, Discharge, Mononobe, Rational

2 . PENDAHULUAN Rencana pengembangan Kota Sibolga sebagai kota megapolitan, tentu berdampak pada tata air wilayah kota. Di lain pihak wilayah Kota Sibolga semakin lama penduduknya meningkat dengan pesat, hal ini dikarenakan dengan bertambahnya jumlah penduduk Kota Sibolga berdasarkan perhitungan Badan Pusat Stasistik adalah Jiwa (BPS, Kota Sibolga), tersebut mempengaruhi kinerja tata kota, dalam hal ini tata saluran air. Secara sistematis semakin bertambahnya kepadatan penduduk, volume air yang melewati saluran air juga meningkat karena adanya daerah resapan air berkurang. Namun hal tersebut hanya merupakan salah satu dari banyak hal yang menyebabkan jalan raya terkena genangan air pada waktu hujan datang. Kota Sibolga terletak diteluk Tapian Nauli membentang secara geografis wilayah Kota Sibolga, berada pada garis 0 o 44 lintang utara dan 98 o 47 bujur timur yang membujur sepanjang pinggiran pantai arah selatan ke utara ditepi pantai barat pulau sumatera bagian utara. Kota Sibolga merupakan kota pantai yang berbatasan dengan daerah perbukitan. Kondisi bentang alam Kota Sibolga yang sedemikian rupa mengakibatkan Kota Sibolga terbagi menjadi kategori yang ekstrim daerah dengan kimiringan lahan landai dan daerah terjal. Sempitnya lahan Kota Sibolga mengakibatkan terjadinya desakan permukiman penduduk kearah laut yakni dengan cara menimbun. Kondisi yang sedemikian rupa mengakibatkan kemiringan bentuk aliran air dari pada drainasedrainase eksisting menjadi lebih kecil dan kapasitasnya menjadi berkurang, oleh karena itu pada suatu saluran drainase debit banjir dapat ditinjau dengan analisa hidrologi yang merupakan metode perhitungan debit banjir rencana berdasarkan curah hujan. Hal yang paling mempengaruhi perencanaan drainase antara lain adalah besarnya intensitas curah hujan di daerah pengaliran dan bagaimana tataguna lahan di daerah pengaliran tersebut. Jika diketahui intensitas curah hujan besar dan daerah resapannya kecil, maka dimensi drainase direncanakan lebih besar dan demikian juga sebaliknya.. Dasar Teori Air hujan yang jatuh di suatu daerah harus dapat segera dibuang. Untuk keperluan itu harus dibuatkan saluransaluran guna menampung air hujan yang mengalir di permukaan tanah dan mengalirkannya ke dalam saluran pembuangan.saluran pembuangan ini mengalirkan air tadi lebih lanjut ke sungai atau tempat pembuangan air lainnya. Besarnya saluran-saluran penampung dan saluran pembuangan harus cukup untuk mengalirkan debit air berasal dari daerah alirannya masing-masing. Demikian juga bangunan-bangunan yang harus dibuat pada saluran itu, seperti gorong-gorong, jembatan, dan lain sebagainya harus cukup besar untuk mengalirkan debit saluran. Untuk suatu daerah yang penting, misalnya daerah perkantoran, daerah industri di dalam kota, lapangan terbang, umumnya dikehendaki pembuangan air hujan secepat-cepatnya agar jangan ada gengangan air yang berarti di daerah itu. Untuk memenuhi tujuan itu, saluran-saluran harus dibuat cukup besar sesuai dengan banjir rencana. Berhubungan dengan itu, ukuran saluran dan bangunan-bangunan menjadi besar dan mahal, tetapi sering hal ini merupakan suatu keharusan. Sering keadaan tanah di daerah perkotaan tidak memungkinkan untuk membuat saluran-saluran besar. Sehubungan dengan itu, kita terpaksa membuat ukuran saluran (beserta bangunanbangunannya) lebih kecil daripada ukuran menurut hujan rencana. Dalam hal ini, kalau terdapat curah hujan yang menyamai atau melebihi hujan rencana, saluran-saluran akan meluap dan air bah menggenangi halaman-halaman di daerah rendah disekitarnya... Analisis Frekuensi Curah Hujan Sistem hidrologi kadang-kadang dipengaruhi oleh peristiwa-peristiwa yang luas biasa (ekstrim), seperti hujan lebat, banjir dan kekeringan. Besaran peristiwa ekstrim berbanding terbalik dengan frekuensi kejadiannya, peristiwa yang luar biasa ekstrim kejadiannya sangat langka. Tujuan dari analisis frekuensi data hidrologi adalah berkaitan dengan besaran peristiwa-peristiwa ekstrim yang berkaitan dengan frekuensi kejadiannya melalui penerapan distribusi kemungkinan.data hidrologi yang dianalisis tidak tergantung (independent) dan terdistribusi secara acak dan bersifat statisstik. Parameter penting dalam Log Pearson Type III yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefisien kemencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol maka distribusi kembali ke distribusi Log Normal Log X T = log x + K. s () dengan K = variabel standar (standardized variable) yang besarnya tergantung koefisien kemencengan G, s = standar deviasi.

3 .. Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik control yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran. Pada prinsipnya waktu konsentrasi dapat dibagi menjadi. Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran drainase.. Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di sepanjang saluran sampai titik control yang ditentukan di bagian hilir. Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus berikut ini: tc = to + td () dengan tc= waktu konsentrasi (jam), to = inlet time, waktu yang diperlukan air hujan mengalir di permukaan tanah dari titik terjauh ke saluran terdekat (jam), td = conduit time, waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir di dalam saluran sampai ke tempat pengukuran (jam)...3 Analisa Intensitas Hujan Intensitas curah hujan didefinisikan sebagai ketinggian curah hujan yang terjadi pada kurun waktu dimana air hujan berkonsentrasi.analisa intensitas curah hujan ini dapat diproses berdasarkan data curah hujan yang telah terjadi pada tahun-tahun sebelumnya. Perhitungan besarnya intensitas curah hujan dapat dipergunakan beberapa rumus empiris dalam hidrologi. Rumus Mononobe dipakai apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data hujan harian. I = R t /3 (3) dengan I = intensitas curah hujan (mm/jam), t = lamanya curah hujan (jam), R4 dalam 4 jam (mm) = curah hujan maksimum..4 Limpasan (runoff) Koefisien pengaliran (runoff coefficient) adalah perbandingan antara jumlah air hujan yang mengalir atau melimpas di atas permukaan tanah (surface run-off) dengan jumlah air hujan yang jatuh dari atmosfir (hujan total yang terjadi)...5 Debit Rencana Debit rencana adalah debit maksimum yang akan dialirkan oleh saluran drainase untuk mencegah terjadinya genangan. Untuk drainase perkotaan dan jalan raya, sebagai debit rencana ditetapkan debit banjir maksimum periode ulang 5 tahun. Pemikiran secara rasional ini dapat dinyatakan secara aljabar dengan: Rumus Modifikasi : Q = 0,78 C. I. A (4) Q =0,78 C.Cs.I.A (5) Dengan A = luas daerah pengaliran, I = intensitas hujan, Cs = Koefisien Penampungan, C = angka pengaliran...6 Dimensi Saluran Dimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata lain debit yang dialirkan oleh saluran (Qs) sama atau lebih besar dari debit debit rencana (Qp). Hubungan ini ditunjukkan sebagai berikut: Qs Qp (6) Debit suatu penampang saluran (Qs) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus seperti di bawah ini: Qs = As. v (7) dengan As = luas penampang, V = kecepatan aliran (m/det), Qs = debit saluran drainase (m 3 /det), Qp = debit puncak/ rencana (m 3 /det)

4 Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan menggunakan Rumus Manning sebagai berikut: v = n R/3 I / (8) R = A P dengan v = kecepatan aliran m/det), n = koefisien kekasaran manning, R = jari-jari hidrolis (m), S = kemiringan dasar saluran, A = luas penampang, P = keliling basah saluran (m) (9) Tabel. Nilai Koefisien Manning Tipe Saluran Koefisien manning (n) a. Baja b.baja permukaan gelombang c. Semen d. Beton e. Pasangan batu f. Kayu g. Bata h. Aspal METODOLOGI Dalam penelitian, data merupakan hal yang memiliki peranan penting sebagai alat penelitian hipotesis pembuktian untuk mencapai tujuan penelitian.data yang dibutuhkan pada dasarnya dibagi dalam dua kelompok yaitu data primer dan data sekunder. Data primer ini diperoleh dengan cara melakukan pengamatan/ pengukuran langsung di lapangan. Sedangkan data sekunder diperloleh dari instansi-instansi terkait atau badan-badan tertentu.. Analisis Data Data yang telah dikumpulkan kemudian diolah dalam suatu perhitungan untuk memperoleh hasil penelitian yang selanjutnya akan diambil kesimpulan dari tujuan penulisan ini. Adapun cara analisis penelitian ini adalah:. Menganalisa curah hujan yaitu dengan mengambil data curah hujan maksimum tiap tahun.. Menganalisa frekuensi dan probabilitas curah hujan dengan menggunakan empat jenis distribusi yang digunakan dalam bidang hidrologi yaitu Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log Person III, dan Distribusi Gumbel. 3. Menguji hasil distribusi sampel data yang dipilih dengan uji kecocokan Chi-Kuadrat dan Smirnovv-Kolmogorov dengan tujuan persamaan distribusi frekuensi sampel data yang dipilih dapat diterima atau tidak. 4. Menghitung waktu konsentrasi, waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran. 5. Melakukan perhitungan intensitas hujan dengan metode mononobe. Ini dikarenakan data jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data hujan harian maksimum. 6. Menghitung luas daerah genangan air/banjir. 7. Menghitung nilai C (runoff coefficient). Besaran ini dipengaruhi oleh tata guna lahan, kemiringan lahan, jenis dan kondisi tanah. 8. Menghitung debit rencana, yaitu penjumlahan antara debit air hujan dengan debit air kotor. 9. Menghitung debit saluran eksisting drainase. 0. Menganalisa apakah kapasitas saluran drainase tersebut cukup menampung debit rencana atau tidak. Jika tidak, perlu direncanakan saluran drainase yang baru.. Memberikan kesimpulan dan saran.

5 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3. Analisa Frekuensi Curah Hujan Dalam penelitian ini, data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan stasiun Pinang sori Kota Sibolga, yang diperoleh dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika selama 5 tahun terakhir. Gambar. Grafik Curah Hujan Harian Maksimum 3. Analisa Curah hujan Rencana Parameter Statistik Curah Hujan adalah sebagai berikut: Standard deviasi (Sx) = 0,58 Koefisien Kemencengan (Cs) = 0,088 Log X T = Log X + K T S Log X Tabel. Curah Hujan Periode Ulang No T Xrt S k Xt (Tahun) (log) Pearson III (Log) (mm),0 0,58-0,000,00 0 5,0 0,58 0,84, ,0 0,58,8, ,0 0,58,75, ,0 0,58,054, ,0 0,58,37, Analisa Intensitas Hujan Sebelum mencari Intensitas hujan rancangan harus diketahui terlebih dahulu waktu konsentrasi (tc) yang dibutuhkan air hujan yang jatuh dari titik terjauh ke titik kontrol). Perhitungan waktu Konsentrasi dan intensitas curah hujan daerah Jalan Sisingamangaraja dan sekitarnya dihitung dengan persamaan rumus : Waktu konsentrasi t o = 0 Diperkirakan Untuk Kota besar t d L 0,095 S 0,77 86 t d 0, t d = ,77

6 Maka :t c = t o + t d t c = t c = Koefisien Penampungan (Cs) C S tc t t c d C S x59.03 (x59.03) Cs Perhitungan Intensitas Curah Hujan Dengan menggunakan Rumus Mononobe dapat dicari Intensitas Curah Hujan R4 4 I 4 T / 3 Besar Hujan Rencana untuk kala ulang (T) 5 tahun (Q 5 ) = 39 mm R4 4 I 4 T / I I mm/ / 3 jam 3.5 Analisa Debit Rencana Untuk Jalan Sisingamangaraja Debit air hujan: Diketahui: C = 0,50,Cs = I= mm/jam, A = 0.65 Km Qp = 0,78 x 0,50 x x 47.65x0.65 =.89 m3/det 3.6 Analisa Debit Saluran Gambar. Penamapang Drainase Ekisting Jalan Sisingamangaraja

7 Dari penampang saluran di atas dapat diketahui bahwa : B =,40m b =.00m h = 0.80m Slope = 0,00 Asumsi. m = 0,5 Luas penampang basah saluran (A) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus : A =(b +mh)h A =[ x0.80 m)x 0.80 m = 0.960m Keliling basah saluran (P) P = b+h + m P = 0.80+x.0m ² P =.649m Jari jari hidrolis (R) A R P 0.960m R 0. 36m.649m kecepatan aliran rata-rata dalam saluran (V) dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 3. Q AV. R n.000 Q S Q =.078 m/detik Debit saluran eksisting (Q) Q AV. = m x.078 m/detik =.034 m 3 / detik 3.7 Analisa Kapasitas Saluran Drainase Rencana Diketahui : (Q 5) =.89 m 3 /det n = 0,05 S = 0,00 Asumsi m = 0.5 Gambar 3. Penampang saluran rencana daerah Jalan Sisingamangaraja

8 Maka dimensi yang didapat adalah : Luas penampang basah saluran (A) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus A =(b +mh)h A =[ x..m)x. m =.80 m Keliling basah saluran (P) P = b+h + m P =.6+x...m ² P =4.06 m Jari jari Hidrolois (R) A R P.80m R 0. 56m 4.06m kecepatan aliran rata-rata dalam saluran (V) dapat dihitung dengan menggunakan 3. Q AV. R n.000 Q 0.05 =.437 m/detik. S Maka perhitungan debit saluran eksisting rencana (Q) Daerah sekitar Jalan Sisingamangaraja dapat dihitung dengan Q=A.V =.80 m x.437 m/det = 3.76 m³/detik Dari perhitungan di atas maka didapat bahwa debit aliran saluran drainase eksisting (Q) daerah sekitar Jalan Sisingamangaraja adalah.034 m³/detik, sedangkan besaran aliran banjir puncak (Qp) daerah sekitar Jalan Sisingamangaraja adalah.89 m³/detik, sehingga dapat diperkirakan bahwa besaran aliran banjir tidak dapat ditampung oleh kapasitas saluran drainase eksisting yang ada. 4. Kesimpulan Berdasarkan kajian pada Bab-Bab sebelumnya dapat diambil kesimpulan bahwa penyebab banjir pada daerah sekitar Jalan Sisingamangaraja antara lain, adalah :. Debit Banjir Rencana (Q 5 ) lima tahunan penulis jadikan acuan sebagai debit pembanding untuk mengetahuhi fungsi saluran. Berdasarkan perhitungan di dapat debit aliran saluran drainase eksisting (Q) daerah Sisingamangraja Jalan.034 m³/det, sedangkan besaran aliran banjir puncak (Qp) daerah Jalan Sisingamangraja.89 m³/det. Dengan demikian bahwa sistem drainase eksisting yang ada tidak dapat menampung debit banjir puncak. 3. Perlu dilakukan sistem jaringan drainase yang baru agar dapat menangulangi banjir di daerah Jalan Sisingamangaraja. Berdasarkan perhitungan yang didapat bahwa dengan mengubah dimensi saluran drainase rencana dengan mengacu pada dimensi saluran eksisting Menghasilkan besaran debit rencana sebesar 3.76 m³/det, sedangkan besaran aliran puncak (Qp) daerah Sisingamangraja Jalan adalah.89 m³/det, sehingga dapat dikatakan bahwa dengan memperbesar dimensi saluran drainase rencana maka genangan air/banjir di Jalan Sisingamangraja dapat diatasi. 4. penampang saluran eksisting daerah Jalan Sisingamangaraja lebar.4m, mengacu pada dimensi saluran eksisting maka dimensi saluran rencana menjadi.m. 5. Saran Upaya mengatasi permasalahan genangan air/banjir pada daerah sekitar Jalan Sisingamangraja dapat dilakukan yaitu:. Debit aliran saluran drainase eksisting (Q) harus lebih besar dari debit puncak banjir agar bisa menampung besaran aliran banjir puncak (Qp) pada saluran drainase Jalan Sisingamangraja. Normalisasi/pembesaran saluran sampai ke muara, agar saluran drainase yang ada lancar 3. Pemeliharaan saluran untuk menghindari pendangkalan yang diakibatkan oleh sampah dan limbah dari kawasan perdagangan, kantor, dan pergudangan serta pengangkatan sedimen secara berkala. 4. Drainase yang ada saat ini kurang lebar dan dalam sehingga terjadi pelimpasan kekanan dan kiri lahan, jadi perlu peninggian dan pelebaran pada drainase utama Jalan Sisingamangaraja.

9 DAFTAR PUSTAKA Artika, Yudha, 008, Tugas Akhir Studi Intensitas Curah Hujan Maksimum Terhadap Kemampuan Drainase Perkotaan, Fakultas Ilmu Dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung. Chow, VT, E.V, Nensi Rosalina, 989, Hidrolika Saluran Terbuka, Penerbit Erlangga, Jakarta. Harahap, Marlina Sari, 00, Studi Identifikasi Dan Analisa Sistem Drainase Untuk Penanggulangan Banjir Pada Kecamatan Medan Johor Dan Kecamatan Medan Polonia, Departemen Teknik Sipil Usu, Medan. Kamiana, I Made, 0, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air, Graha Ilmu, Yogyakarta. Kota, Pemerintah, 006, Penanggulangan Banjir Dan Rencana Pembutan Desain Drainase Kota Sibolga, Badan Perencanaan Pembangunan Daerah, Kota Sibolga. Loebis, Joesron, 99, Banjir Rencana Untuk Bangunan Air, Penerbit Departemen Pekerjaan Umum. Suripin, 003, Sistem Drainase Kota Yang Berkelanjutan, Penerbit andi,yogyakarta. Subarkah, Iman, 980, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air, Penerbit Idea Dharma, Bandung. Soemarto, C.D, 995, Hidrologi Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta. Sosrodarsono, Suyono, 980, Hidrologi Untuk Pengairan, PT.Pradnya Paramita, Jakarta. Siregar, Erika, 007, Analisa Pola Jaringan Dan Dimensi Saluran Drainase Terhadap Pengendalian Banjir Dikecamatan Medan Selayang, Departemen Teknik Sipil Usu, Medan. Triatmodjo, Bambang, 998, Hidrologi Terapan, Beta Offset Yogyakarta. Wesli, Ir, 008, Drainase Perkotaan, Graha Ilmu, Yogyakarta.