RINGKASAN 1.A. Q max = [ISSN: ] 17

Transkripsi

1 EFEKTIFITAS BOEZEM DENGAN PINTU OTOMATIS DALAM RANGKA MENGURANGI DEBIT BANJIR PADA DAS SEMPAJA KOTA SAMARINDA PROVINSI KALIMANTAN TIMUR Oleh : SSN. Banjarsanti Staf Pengajar Teknik Sipil Politeknik Negeri Samarinda Anggota HATHI Cabang Kalimantan Timur RINGKASAN Sungai Sempaja yang telah dinormalisasi dalamrangka meningkatkan kapasitas pengaliran Sungainya, saat ini sudah terlampaui oleh debit banjir yang ada, sehingga debit banjir melimpas ke badan jalan. Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan penanganan banjir, salah satunya adalah dengan pembuatan boezem yang dilengkapi pintu otomatis. Boezem disini berfungsi untuk menampung sementara sisa debit banjir yang masih meluap akibat limpasan curah hujan ketika air sungai pasang dan melepas atau membuang debit ketika air sungai sudah surut. Untuk mengatur pembuangan debit banjir tersebut, pada bagian inlet boezem dilengkapi spillway yang akan berfungsi untuk menampung kapasitas debit banjir maksimum. Untuk mengetahui efektifitas dari boezem dalam menampung sementara debit banjir (sebagai parkir air sementara) maka perlu dianalisis panjang mercu inlet boezem dengan dasar analisis pelimpah samping (side spillway) dengan Metode Bilangan yang dikembangkan oleh De Marchi. Sedangkan dibagian outlet boezem dilengkapi pintu air otomatis dengan memanfaatkan tenaga pasang surut air, yang berfungsi mengatur sistem pembuangan atau pengeluaran debit banjir dari boezem ke sungai. Guna mengetahui efektifitas dari pintu boezem tersebut maka harus dianalisis lebar efektif pintu outletnya, jumlah pintu, lebar 1 unit pintu dan ketinggian bukaan pintu. Dalam analisis efektifitas pintu untuk membuang debit banjir yang ada, diperlukan analisis ketinggian pasang surut air sungai yaitu perbedaan tinggi muka air di hulu dan hilir pintu. Dimana ketinggian ini sebagai penentu sistem gerakan pintu klep otomatis berdasarkan gaya-gaya yang bekerja pada pintu yang menyebabkan pintu membuka dan menutup sesuai fluktuasi air. Kata kunci : debit banjir rancangan, boezem dan pintu otomatis, efektifitas pintu PENDAHULUAN Sungai Sempaja yang merupakan drainase utama dalam sistem drainase di daerah Sempaja. Pada umumnya drainase jalan bermuara pada Sungai Sempaja. Dimana kapasitas Sungai Sempaja itu sendiri tidak mampu menahan debit banjir, sehingga debit melimpas ke badan jalan atau daerah di sekitar sungai. Disamping itu muka air di Sungai Sempaja, khususnya di sebelah hilir sangat dipengaruhi oleh pasang surut muka air Sungai Karang Mumus. Sedangkan kapasitas Sungai sempaja sat ini sudah terlampaui oleh debit banjir yang ada, sehingga debit banjir melimpas ke badan jalan. Salah satu pengendalian banjir yang dilakukan disini berupa pembuatan boezem (retarding basin) yang dilengkapi pintu otomatis. Tujuan dari studi ini adalah untuk mencari solusi atau pengendalian banjir dengan retarding basin (Bozem) dan pintu otomatis.. Adapun manfaat dari studi ini adalah, diharapkan merupakan bentuk alternatif dalam pengendalian banjir di Kota Samarinda. TINJAUAN PUSTAKA 1. Umum Tujuan pembuatan boezem (retarding basin) yang dilengkapi pintu otomatis ini adalah untuk parkir air sementara atau tampungan banjir sementara. 2. Perhitungan Hidrograf Debit Banjir Rancangan Untuk menghitung debit banjir rancangan dibuat unit Hidrograf satuan terlebih dahulu, baru hidrograf banjir rancangannya dengan cara HSS. Nakayasu. (C.D. Soemarto, 1993 : 141). Adapun formula yang digunakan adalah : Ro Q max = 3,6 0,3T T 1.A. Dimana : Q max = Debit puncak banjir p 0,3 [ISSN: ] 17

2 (m³/detik/mm). A = Luas daerah aliran (km²). p = Tenggang waktu dan permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) R o = Curah hujan satuan (mm). T ο,з = Waktu yang diperlukan pada penurunan debit puncak ke debit sebesar 30 % debit puncak (Jam). 3. Analisis Hidraulika Sebagai Batasan ng Digunakan Dalam Perencanaan Boezem dan Pintu Otomatis garis energi 1. Perencanaan panjang mercu inlet boezem Inlet pada boezem direncanakan dengan menggunakan mercu atau ambang pelimpah, dengan menggunakan Metode Bilangan yang telah dikembangkan oleh De Marchi sebagai berikut. ( Petunjuk Perencanaan Irigasi Bagian Penunjang, 1986 : 170): 1. Di dekat ujung bangunan pelimpah, kedalaman aliran h 0 dan debit Q 0 sama dengan kedalaman dan debit potongan saluran di belakang pelimpah. Dengan H 0 = h 0 + v 2 0 /2g tinggi energi di ujung pelimpah dapat dihitung. H v 2 /2g H o h c h x h o h c kemiringan dasar x o B x Gambar 1. Sketsa definisi untuk saluran dengan pelimpah samping 2. Pada jarak x di ujung hulu dan hilir bangunan pelimpah tinggi energi juga H 0, karena sudah diandaikan bahwa tinggi energi di sepanjang pelimpah adalah konstan. H x = h x + v 2 x /2g = h x + Q 2 2 x /2g A x dimana Q x adalah debit Q 0 potongan hilir ditambah debit q x, yang mengalir pada potongan pelimpah dengan panjang x. 3 / 2 ( h0 c) ( hx c) q x = μ x 2g 2 Andaikan H 0 = h x menghasilkan q x = μ x 2g( h c dan 3 / 2 0 ) Q x = Q 0 + q Dengan Q x ini kedalaman h x dapat dihitung dari h x = H x Q x 2 /2g A x 2 Koefisien debit μ untuk mercu pelimpah harus diambil 5% lebih kecil daripada koefisien serupa untuk mercu yang tegak lurus terhadap aliran. 3. Setelah h x dan Q x ditentukan, kedalaman air h 2x dan debit Q 2x akan dihitung untuk suatu potongan pada jarak 2 x di depan ujung pelimpah dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan pada nomor dua (2). Q 0 dan h 0 harus digantikan dengan Q x dan h x, dalam langkah kedua ini Q x dan h x menjadi Q 2x,, q 2x dan h 2x. 4. Perhitungan-perhitungan ini harus diteruskan sampai Q nx sama dengan debit banjir rencana potongan saluran dibagian [ISSN: ] 18

3 hulu bangunan pelimpah samping. Panjang pelimpah adalah n x dan jumlah air lebih yang akan dilimpahkan adalah Q nx Q 0. Q i+t = Jumlah debit inflow pada periode selanjutnya (m 3 /dt) t = Periode waktu (detik) 2. Perencanaan kapasitas tampungan Volume kumulatif yang akan ditampung oleh Boezem (volume kumulatif ini merupakan kapasitas tampungan Boezem). i n Qi Qi V = 1. t Dimana : V = Volume inflow debit yang masuk ke boezem (m 3 /dt) Q i = Jumlah debit inflow pada periode awal (m 3 /dt) Q inflow =Q banjir - Q normalisasi ini Seperti terlihat pada gambar berikut: 3. Hidrolika Pintu Klep Otomatis (Prinsip Kerja Pintu) Pintu otomatis digunakan untuk mengatur proses pembuangan air pada boezem, yang diletakkan di bagian hilir saluran muara. Pintu klep otomatis direncanakan dapat bekerja dengan memanfaatkan beda tinggi muka air di hilir dan hulu pintu. Sebagai dasar dari perencaan pintu klep otomatis adalah (Nursyirwan, 1990:33) : sistim gerakan pintu klep otomatis berdasarkan gaya-gaya yang bekerja pada pintu yang menyebabkan pintu membuka dan menutup sesuai fluktuasi, M A T M A R A C M A R T B Pengeluaran Tampungan Gambar 2. Sistim operasi pintu klep otomatis Keterangan : MAT MAR MART : muka air tertinggi : muka air rata-rata : muka air terendah METODE PENELITIAN 1. Tempat Penelitian Lokasi penelitian berada di Kota Samarinda Wilayah Propinsi Kalimantan Timur, tepatnya pada DAS Sempaja yang berada di Kelurahan Sempaja, Kecamatan Samarinda Ulu. 2. Topografi Daerah Studi Kondisi topografi di kawasan Sempaja berupa cekungan alam atau lembah dengan perbedaan tinggi antara daerah terendah ISSN:

4 dan te Elevasi terendah terdapat pada daerah sekitar Sungai Karang Mumus yakni + 0,3 m, sementara daerah tertinggi 3. Kondisi Hidrologi dipakai data curah hujan dari Stasiun Pencatat Curah Hujan Bandara Temindung. Distribusi hujan harian No ± 35 m terdapat di dataran tinggi Jl. A. Wahab Syahrani. Data hidrologi dalam hal ini berupa data curah hujan, dimana dalam studi ini maksimum di Stasiun Pencatat Hujan Temindung yang tercatat 20 tahun disajikan pada tabel 1 berikut ini. Tabel 1.Curah Hujan Harian Maksimum (mm) Per Tahun Curah hujan harian maksimum (mm) No Curah hujan harian maksimum (mm) No Curah hujan harian maksimum (mm) 1 115, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,60 Sumber : Stasiun Pencatat Curah Hujan Temindung 5. Pendekatan Penyelesaian Masalah Dengan mengetahui kondisi eksisting Sungai Sempaja, sebagai drainase utamanya, dimana sungai ini tidak mampu menampung seluruh debit yang seharusnya ditanggung. Maka dengan tetap mengacu pada sistem yang ada yakni Sungai Sempaja tetap sebagai drainase utama. Setelah itu dianalisis bagaimana kapasitas sungai, apabila kapasitasnya masih tidak mampu menampung debit banjir yang ada maka pengendalian banjir dilakukan dengan pembuatan retarding basin (Boezem) yang dilengkapi dengan pintu otomatis. 6. Tahapan Penelitian Agar supaya maksud dan tujuan dari studi ini tercapai, diperlukan tahapan studi, seperti yang tertuang Pada Flow Chart. Data curahhujan harian(20 th) Distribusi probabilitaslain Tidak Perhitungancurahhujan rencana: MetodeLog Person type III Memenuhiuji kesesuaian data: Smirnov kolmogorov Kai kuadrat Petatatagunalahan Topografi(rupabumi) DAS Sempaja DaerahGenangan Mulai Analisiskapasitas: Saluran Eksisting Sungai PerhitunganDebit BanjirRencanaPadaSaluranDan Sungai PenataanSistemDrainase AnalisisProfilAliranSungaiSempaja Q sungai >Q banjir NormalisasiSungai tdk Bozem KesimpulandanSaran Selesai Normalisasi Sungaidan Bozem Q S >Q b Q S >Q b Q S >Q b tdk tdk tdk Penanganan dengan alternatiflain Q S>Q b ISSN:

5 Adapun dimensi dan kapasitas jaringan drainase dan sungai eksisting disajikan pada tabel 2 berikut ini. Tabel 2. Hasil Perhitungan Kapasitas Saluran Existing No Saluran Lebar Dasar Lebar Atas Tinggi Saluran Kemiringan dasar A P R V Kapasitas (b) (T) (h) Saluran (S) Saluran (Q) (m) (m) (m) (m 2 ) (m) (m) (m/dt) (m 3 /dt) Wahab 1 Syahrani Kiri 1,20 1,80 0,60 0,0025 0,90 2,54 0,35 1,19 1,07 Kanan 1,00 1,50 0,60 0,0025 0,75 2,30 0,33 1,14 0,86 2 Wahid Hasyim Kiri 0,80 1,50 0,70 0,0027 0,81 2,36 0,34 1,21 0,97 3 Pertahanan Kiri 0,80 1,50 0,60 0,0039 0,69 2,18 0,32 1,39 0,96 Kanan 0,80 1,50 0,60 0,0039 0,69 2,18 0,32 1,39 0,96 4 S. Sempaja 1 3,00 4,50 1,00 0,0014 3,75 5,50 0,68 1,38 5,18 5 S. Sempaja 2 4,00 6,00 1,30 0,0014 6,50 7,28 0,89 1,65 10,73 6 S. Sempaja 3 5,00 5,50 1,60 0,0014 8,40 8,24 1,01 1,79 15,00 Sumber : Hasil perhitungan ISSN:

6 ANALISA DAN PEMBAHASAN 1. Perhitungan Debit Banjir Rancangan Pada Sungai Sempaja Dengan Metode HSS. Nakayasu Hidrograf banjir dianalisa dengan menggunakan Metode Hidrograf Satuan Sintetik Dr. Nakayasu. Pada studi ini perhitungan debit banjir rancangan dibagi menjadi dua. Perhitungan hidrograf bagian yang pertama dari bagian hulu sampai titik outlet 18, selanjutnya dari titik outlet 18 sampai ke titik outlet 24 perhitungan debit banjir memakai Metode Rasional Modifikasi. Sedangkan untuk pengendalian banjir yang berupa perencanaan boezem, perhitungan debit banjir rancangan dipakai hidrograf di titik outlet 24. Dari hasil analisis didapatkan debit banjir rancangan sebesar 98 m 3 /dt. 2. Upaya Penanganan Daerah sepanjang aliran merupakan daerah rawan banjir dan semua ruas mengalami limpasan. Sungai Sempaja yang mendapat pengaruh pasang surut dari Sungai Karang Mumus hingga sepanjang 4,70 km, mempunyai panjang sekitar 10,92 km, dengan lebar dasar sungai 5 m, dan lebar puncak 5,5 m, serta luas daerah aliran sungainya 17,10 km 2. Kedalaman sungainya 1,60 m. Sungai Sempaja juga dimanfaatkan sebagai saluran pembuang untuk daerah sekitarnya yaitu seluas 6,8741 km 2. Berdasarkan hitungan didapat debit banjir rancangan dengan periode ulang 25 tahun sebesar 98 m 3 /dt. Sebagai upaya untuk menangani masalah banjir tersebut, maka akan diusulkan alternatif penanganan sebagai berikut yaitu retarding basin (boezem) yang dilengkapi pintu otomatis dan hasil perencanaan tiap segmen pada Sungai Sempaja ini, bisa dilihat pada tabel Perhitungan besarnya air Sungai Sempaja Kapasitas Sungai Sempaja adalah m 3 /dt. Sehingga masih ada debit banjir yang melimpas sebesar 70 m 3 /dt, dari total debit banjir sebesar 98 m 3 /dt. Untuk menanggulangi limpasan banjir sebesar 70 m 3 /dt yang maka dibuat tampungan sementara yang desebut retarding basin (boezem) yang dilengkapi dengan pintu otomatis. 4. Perencanaan retarding basin (boezem). a. Perencanaan kapasitas boezem Dengan mengetahui besarnya volume kumulatif boezem, maka bisa direncanakan berapa dimensi dari boezem tersebut. Dimensi dari Boezem Sempaja adalah : Lebar (B) = 500 m Panjang (l) = 1125 m Kedalaman Boezem (h) = 2,95 m 3 m b. Menentukan Panjang Pelimpah Samping Dengan Metode De Marchi. Contoh perhitungan (lihat gambar 12) di atas : - Elevasi dasar saluran sebelum boezem = + 0,3 m - Elevasi muka air sungai = + 2,90 m - Elevasi puncak mercu pelimpah = + 2,30 m - Lebar saluran sebelum ke boezem = 108 m - m = 1 ISSN:

7 ISSN:

8 - INERSIA Hasil perhitungannya : Vol. V No. 1, Maret Q 0 = 77 m3 / dt V 0 = 0,61 m/dt 2. x = 6 m A 0 = 128,25 m2 Q 0 = A 0. V 0 3. H 0 = 2,95 m diambil tiap lebar pias = 6 m andaikan x = 6 m, koefisien debit (μ) untuk pelimpah = 0,73 (untuk pelimpah samping diambil 95%). q x = 4,67 m3/dt 4. Perhitungan dilanjutkan sampai Q nx adalah samadengan atau mendekati debit banjir rencana yang akan masuk ke boezem. Panjang bangunan pelimpah adalah n x dan jumlah kelebihan air yang akan dilimpahkan adalah Q nx = Q o. Dengan cara yang sama dapat dilhasilkan seperti yang sudah dijelaskan pada poin 4 (empat). Dari hasil perhitungan didapatkan panjang bangunan pelimpah samping 1. Dicoba L = 108 m. 2. Dengan h = 1,079 m 3. h ijin = 1/3h h ijin = 1/3(3,25) h ijin = 1,08 m Q x = 83,40 m3/dt A x = 128,25 m2 V x = 0,66 m/dt h x = 2,95 m adalah 108 m, dengan kemampuan melimpahkan debit sebesar 78,29 m 3 /dt. 5. Penentuan tinggi elevasi puncak mercu sampai tanggul (H) Penentuan elevasi puncak mercu adalah sama dengan elevasi muka air normal akibat debit banjir rencana, sehingga selisih tanggul dengan puncak mercu adalah sebesar 1/3h. Contoh perhitungan lebar mercu : 4. Kontrol, h hitung < 1/3h, 1,079 m < 1,08 m Memenuhi (ok) + 3,30 + 2,90 MAS H = 1 m 2 V 2g + 2,30 0,60 m h 0 = 3m C = 2 m + 0,3 Gambar 3. Dimensi Pelimpah Samping ISSN:

9 6. Perhitungan lebar pintu outlet Pada bagian outlet direncanakan = 1,5 x (0, , ,413-0,010) m 3 dengan menggunakan pintu otomatis, = 1,5 x (0, ) dengan waktu pembuangan mengikuti siklus pasang surut yang terjadi. Adapun = m 3 Jadi besarnya tampungan yang ada pada waktu pembuangan mengikuti siklus retarding basin (boezem) akibat waktu pasang surut yang terjadi. Untuk pasang adalah sebesar m 3. menghitung debit aliran per satuan lebar Dari hasil perhitungan didapatkan volume yang mampu dibuang oleh pintu klep otomatis diperlukan data-data sebagai berikut : Data pintu :- HWL = +1.9 m (muka air pasang harian tertinggi) - LWL = +0.3 (muka air surut terendah) - Volume total yang akan dibuang adalah ,640 m 3. Hasil perhitungan : - Penentuan periode waktu pembuangan atau drain T 1 dan T 2 Didapat : q 1. = ,84 0, dan q 2 = ,10 0, a. Perhitungan lebar pintu (q 1 + q 2 ) * b = V (4688, ,10) * b = , ,614 b = = 14,40 m ,94 Karena lebar satu pintu adalah 2 m, maka untuk mempermudah pembagian jumlah pintu maka dilakukan pembulatan terhadap lebar total pintu yaitu selebar 16 m. maka jumlah pintu yang diperlukan adalah 16m = 8 buah pintu pembuangan..2m b. Perhitungan kebutuhan kapasitas tampungan minimum Pada periode S 1 dan S 2 air akan tertampung, karena tidak memungkinkan terjadi pembuangan Karena kebutuhan tampungan pada akhir periode T kecil sekali maka dianggap nol, sehingga dimensi tampungan minimumnya sebesar 1,5 kali dan besarnya tampungan yang diperlukan adalah : eksisting sebesar m 3 masih lebih besar dari pada volume minimum tampungan yang diperlukan. Jadi dari sini dapat diketahui dimensi dari Boezem Sempaja adalah : - Panjang (l) = 1125 m - Lebar (B) = 500 m - Kedalaman Boezem (h) = 3 m - Kapasitas tampung (V) = ,640 m 3 Adapun bentuk dan dimensi dari Boezem Sempaja diberikan pada gambar 5 yaitu gambar potongan melintang dan tampak atas Boezem Sempaja. 7. Perhitungan efektifitas pintu Pada bagian outlet boezem dilengkapi pintu, dengan lebar efektif pintu 16 m. Jumlah pintu sebanyak 8 buah pintu, dimana 1 unit pintu tingginya 3 m, lebarnya 2 m dengan tinggi bukaan pintu 1,35 m dan besarnya debit yang mampu dibuang oleh pintu adalah sebesar 78,29 m 3 /dt, yang merupakan sisa debit banjir total yang ditampung oleh boezem. Jadi dengan adanya pengendalian banjir berupa normalisasi sungai dapat dikendalikan banjir sebesar 28,30 m 3 /dt dan boezem mampu mengendalikan banjir sebesar 78,29 m 3 /dt. Dari kedua metoda pengendalian banjir ini dapat dikendalikan debit banjir sebesar 98 m 3 /dt yang merupakan debit banjir secara keseluruhan. Adapun hasil perhitungan efektifitas pintu dapat dilihat pada tabel 4 berikut ini. ISSN: Tabel

10 4. Efektifitas Pintu Outlet Boezem h Debit (m 3 /dt) (m) a1 = 0,25 m a2 = 0,50 m a3 = 0,75 m a4 = 1,00 m a5 = 1,25 m a6 = 1,35 m Sumber : Hasil perhitungan Gambar 4. Tampak Atas Dan Potongan Melintang Boezem ng Direncanakan T a m p a k A ta s d a n P o to n g a n M e lin ta n g B o e zez em B = m B = 500 m B = 108 m B = m Saluran Inlet Saluran O utlet Sungai Sem paja 3 m B = m 3 m + 3,3 m m + 0,3 m KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan ISSN:

11 Berdasarkan hasil perhitungan 500 m, dan panjang (L) = 1125 m dan Perencanaan Pengendalian Banjir Pada Sungai Sempaja dapat disimpulkan : volume tampungan ,640 m 3. boezem (V) = 1. Dari perhitungan debit Sungai Sempaja kapasitas pengaliran sungainya 28,031 m 3 /dt, dari total aliran debit banjir 3. Outlet boezem dilengkapi pintu, dengan lebar efektif pintu 16 m. Jumlah pintu sebanyak 8 buah pintu, dimana 1 unit rancangan sebesar 98 m 3 /dt., masih ada debit yang melimpas sebesar 70 m 3 /dt dan untuk menanggulangi limpasan debit banjir yang ada diitampung sementara pada retarding basin (boezem) yang mampu menampung debit banjir rancangan sebesar 78,29 m 3 /dt. Jadi dengan pembuatan boezem ini dapat dikendalikan atau dibuang debit banjir total sebesar 98 m 3 /dt, yang merupakan debit banjir secara keseluruhan. 2. Dimensi boezem adalah sebagai berikut tingginya (H) = 3 m, lebar (B) = pintu tingginya 3 m, lebarnya 2 m dengan tinggi bukaan pintu 1,35 m. a. Saran Masih banyak alternatifalternatif lain yang bisa diterapkan sebagai alternative pengendalian banjir pada Das Sempaja seperti, pembuatan long storage atau boezem yang dikombinasi dengan rumah pompa pada bagian outletnya, bisa juga dengan saluran pengendali banjir (flood way), dan pembuatan sumur resapan. DAFTAR PUSTAKA Anonim Analisa Regresi dan Korelasi Data Hidrologi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Sumberdaya Air Balai Hidrologi Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah. Anonymous, 1986, KP-04. Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan. Badan Penerbit Dinas Pekerjaan Umum. Jakarta. Asdak, Chay Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Universitas Gajah Mada Press. Yogyakarta. Chow Ven Te, Applied Hydrologi. Civil Engineering Series. Mc Mahon. T, G. Mein Russel Reservoir Capacity and Yield. Departement of Civil Engineering Monash University, Clayton. Vic, Australia. Raju Rangga Aliran Melalui Saluran Terbuka. Erlangga. Jakarta. Soemarno, CD Hidrologi Teknik. Usaha Nasional. Surabaya. Sosrodarsono, Hidrologi Untuk Pengairan. PT. Pradnya Paramitha. Jakarta. Subarkah, Imam, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Idea Dharma. Bandung. ISSN: