SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi ANALISIS DEBIT BANJIR RENCANA SITU LEBAK WANGI, BOGOR JAWA BARAT

Transkripsi

1 SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi AALISIS DEBIT BAJIR RECAA SITU LEBAK WAGI, BOGOR JAWA BARAT Edy Sriyono Jurusan Teknik Siil Universitas Janabadra Jalan Tentara Rakyat Mataram Yogyakarta edysriyono@gmail.com ABSTRAK Kondisi Situ Lebak Wangi saat ini sangat memrihatinkan dimana terjadi endangkalan akibat sedimentasi, dan enimbunan oleh masyarakat. Hal ini dierarah lagi dengan adanya enyerobotan atas lahan situ sehingga terjadi alih fungsi menjadi erumahan atau lahan ertanian. Berdasarkan hal-hal tersebut diatas dilaksanakan kegiatan Review Desain Situ Lebak Wangi. Analisis banjir rencana sangat dierlukan di dalam erencanaan bangunan-bangunan sungai. Hal ini berkaitan dengan erhitungan debit banjir rencana. Adaun tujuan analisis debit banjir rencana adalah untuk mengevaluasi besarnya debit banjir rencana Situ Lebak Wangi ada berbagai kala ulang (, 5, 10, 5, 50, dan 100 tahun), termasuk bentuk hidrografnya. ilai debit banjir ini akan menjadi inut untuk evaluasi elimah, saluran, dan volume yang daat tertamung ada situ. Debit banjir ditetakan berdasarkan suatu analisis hubungan antara hujan dan aliran (rain fall-run off). Analisis frekwensi dilakukan terhada beberaa seri data hujan tahunan, untuk kemudian ditetakan besarnya hujan rencana. Dari nilai hujan rencana tersebut, kemudian dierkirakan nilai debit banjirnya. Analisis dilakukan dengan cara menghitung analisis frewensi dan banjir rencana. Hitungan banjir rencana dilakukan dengan beberaa metode, yaitu: Rasional, akayasu, SCS Unit Hydrograf, dan Hasers. Kemudian untuk keerluan erencanaan situ tersebut diilih metode yang aling sesuai untuk kala ulang tertentu. Berdasarkan hasil analisis debit banjir rencana Situ Lebak Wangi untuk kala ulang, 5, 10, 5, 50, dan 100 tahun berturut-turut adalah 6,5 m 3 /det; 9,3 m 3 /det; 11, m 3 /det; 13,8 m 3 /det; 15,8 m 3 /det; dan 18,0 m 3 /det. Hasil analisis ini akan dierlukan dalam analisis elimah, saluran dan engisian (volume) situ. Kata kunci: Debit banjir, kala ulang, dan beberaa metode. PEDAHULUA Situ meruakan daerah cekungan yang daat menamung air dan bisa juga meruakan bagian dari sungai yang melebar. Selain berfungsi sebagai sumber air, situ juga berfungsi sebagai engendali banjir, kekeringan serta berfungsi sebagai resaan untuk meningkatkan ketersediaan air tanah. Situ juga memiliki manfaat lain yaitu untuk erikanan, ariwisata dan lain-lain, sehingga keberadaan situ tersebut bila dikelola dengan baik akan daat memberikan nilai tambah bagi daerah sekitar. Situ Lebak Wangi berada di Desa Pamegarsari RT 0/01, Kecamatan Parung, Kabuaten Bogor, Proinsi Jawa Barat. Analisis banjir rencana sangat dierlukan di dalam erencanaan bangunan-bangunan sungai. Hal ini berkaitan dengan erhitungan debit banjir rencana. Aabila sudah terdaat encatatan debit banjir ada suatu sungai yang akan dianalisis, maka besarnya debit banjir ditetakan berdasarkan analisis frekwensi dari catatan beberaa seri data debit banjir maksimum tahunan di sungai tersebut. amun jika data tersebut tidak tersedia, maka debit banjir ditetakan berdasarkan suatu analisis hubungan antara hujan dan aliran (rain fall-run off). Analisis frekwensi dilakukan terhada beberaa seri data hujan tahunan, untuk kemudian ditetakan besarnya hujan rencana. Dari nilai hujan rencana tersebut, kemudian dierkirakan nilai debit banjirnya. Beberaa metode endekatan yang sering diergunakan dalam analisis hidrologi untuk catchment area yang kecil adalah metode rasional. Pengambilan data hujan dilakukan dengan cara annual maximum series, yaitu mengambil data hujan harian maksimum ada setia tahun untuk setia stasiun hujan. METODE AALISIS 1. Analisis Frekwensi Hujan Harto (1993) dan Triatmodjo (009) menjelaskan bahwa analisis frekwensi hujan digunakan untuk menentukan eriode ulang hujan rencana yang tertentu, yaitu menunjukkan kemungkinan besarnya curah hujan akan tersamai atau terlamaui selama eriode waktu tertentu. Beberaa sebaran yang akan digunakan dalam melakukan analisis frekwensi antara lain adalah: sebaran ormal, sebaran Log ormal, sebaran Log Pearson III dan sebaran Gumbel. Untuk memilih jenis sebaran yang sesuai terhada suatu seri data tertentu, erlu diselidiki arameter-arameter statistiknya. Y r Yi = S = i1 Cv = S Y r ( X X ) i 1 SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 75

2 SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi Cs = Ck = 3 ( Yi Yr ) ( 1)( ) S 3 ( 1)( )( 3) S 4 ( Y Y ) Yi = data hujan R4 maksimum ada tahun ke-i Yr = rata-rata dari suatu seri data hujan = jumlah data hujan S = standar deviasi Cv = koefisien variasi Cs = koefisien asimeteri Ck = koefisien kurtosis Penelitian jenis sebaran dilakukan dengan mencocokan nilai arameter-arameter statistik tersebut dengan syarat-syarat dari masing-masing jenis sebaran. Adaun syarat-syarat tersebut adalah: 1). Distribusi normal: Cs 0 dan C k 3. Sifat lainnya: P ( X - S) = 15,87 %, P(X) = 50 %, dan P(X + S) = 84,14 % ). Distribusi Log ormal: C s 3Cv, dan C s selalu ositif 3). Distribusi Gumbel: C s = 1,1396 dan C k = 5,400 4). Distribusi Log Pearson III: Aabila data statistik tidak menunjukkan distribusi manaun. Untuk mengetahui kesesuaian distribusi yang digunakan, dilakukan engujian yaitu engujian Smirnov Kolmogorov dan engujian Chi Kuadrat a) Uji Smirnov Kolmogorov Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan kemungkinan untuk tia varian dari distribusi emiris dan distribusi teoritisnya akan terdaat erbedaan () tertentu. Maks = P (X) - P (X i ) < cr Maks = erbedaan maksimum antara data hujan dengan garis teoritis P (X) = robabilitas dari distribusi hujan emiris P (Xi) = robabilitas dari distribusi hujan teoritis cr = erbedaan maksimum yang diijinkan Distribusi dikatakan sesuai jika dari engujian dieroleh harga-harga Maks lebih kecil dari cr b) Uji Chi-Kuadrat (X ) Pengujian ini didasarkan ada jumlah engamatan yang diharakan ada embagian kelas, dan ditentukan terhada jumlah data engamatan yang terbaca di dalam kelas tersebut: X = ( Ef Of ) Ef X cr X = harga Chi-kuadrat terhitung X cr = harga Chi-kuadrat kritik Ef = frekwensi yang diharakan Of = frekwensi yang terbaca i r 4 Distribusi dikatakan sesuai jika dari engujian dieroleh harga-harga X lebih kecil dari X cr. Debit Banjir Rencana a. Metode Rasional Debit rencana metode rasional dihitung dengan menggunakan rumus: Q = 0,78 x C x I x A Q = debit uncak banjir (m 3 /det) C = koefisien aliran I = intensites hujan selama waktu tiba banjir (mm/jam) A = luas DPS (km), diukur dari eta toografi Koefisien aliran dierkirakan dengan berdasarkan ada tabel mononobe (Sosrodarsono dan Takeda, 1981). Aabila tersedia data aliran koefisien aliran daat ditentukan dengan membandingkan antara aliran langsung yang diakibatkan oleh hujan ada suatu eriode banjir dengan jumlah curah hujan rata-rata ada DAS yang bersangkutan. Intensitas hujan selama waktu tiba banjir dihitung dengan menggunakan rumus (Loebis, 199): Tabel 1. Koefisien aliran menurut mononobe Pengaliran dan sungai Kondisi Daerah Daerah egunungan tersier Daerah Pegunungan kwarter Tanah bergelombang dan hutan Tanah dataran yang ditanami Persawahan yang dialiri Sungai di daerah egunungan Sungai Kecil di dataran Sungai besar yang lebih dari setengah daerah engalirannya terdiri dari dataran SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 76 0,67 Harga dari C 0,75-0,90 0,70-0,80 0,50-0,75 0,45-0,60 0,70-0,80 0,75-0,85 0,45-0,75 0,50-0,75 R 4 I 4 T Untuk daat menghitung intensitas curah hujan terlebih dahulu harus menghitung waktu tiba banjir dengan menggunakan rumus Bayern sebagai berikut T = W L (jam) 0,6 H W = 7 (km/jam) L T = Waktu tiba banjir (jam) L = anjang segmen sungai dari titik terjauh dalam DAS samai dengan titik yang ditinjau (m) W = Keceatan banjir (km/jam) H = hujan rencana

3 SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi b. Metode akayasu Persamaan umum hidrograf satuan sintetik akayasu adalah sebagai berikut (Soemarto, 1987), dan dikoreksi untuk nilai waktu uncak banjir dikalikan 0,75 dan debit uncak banjir dikalikan 1, untuk enyesuaian dengan kondisi di Indonesia. Rumus dari hidrograf satuan akayasu adalah : Q = 1, A Ro 3,6 0,3T T 3,0 dengan: Q = Debit uncak banjir (m 3 / det) Ro = Hujan satuan (mm) TP = Tenggang waktu dari ermulaan hujan samai uncak banjir (jam) T0,3 = Waktu yang dierlukan oleh enurunan debit, dari debit uncak samai menjadi 30 % dari debit uncak Untuk menentukan T dan T 0,3, digunakan endekatan rumus: T = Tg + 0,8 Tr T0,3 = x Tg Untuk daerah engaliran biasa α = Untuk hidrograf dengan lengkung naik lambat dan lengkung turun ceat α = 1.5 Untuk hidrograf naik ceat dan turun lambat α = 3 Tg adalah time lag yaitu waktu antara hujan samai debit uncak banjir (jam). Tg dihitung dengan ketentuan sebagai berikut: Sungai dengan anjang lebih dari 15 km, maka Tg = 0,40 + 0,058 L Sungai dengan anjang kurang dari 15 km, maka Tg = 0,1 L 0,70 a = arameter hidrograf tr = satuan waktu hujan (1 jam) Persamaan hidrograf: Pada waktu naik t t T : Qt = Qmaks T P Pada kurva turun : 0 t (T + T0,3) : Qt = Q (T + T0,3 (T + T0,3 + T0,3 ) : Qt = Q t (T + T0,3 + 1,5 T0,3) : Qt =,4 0,3 0,3 tt T0,3 tt T 1,5T0,3 Q 0, 3 0,3 t c. Metode SCS Unit Hidrograf Metode ini dikembangkan oleh U.S. Soil Conservation Service, di daerah ertanian (Carbit, 199) dan memberikan hasil cuku baik jika diakai ada daerah engaliran yang luasnya kecil atau sedang (10 s/d 600 km ). Hubungan antara hujan limasan dinyatakan dengan ersamaan sebagai berikut: Q = T c =,08.A.I t 0, L. 9 C 0, S L P = 0,6. t c t = L + D/ T = 5. t Q = debit uncak, (m 3 /dt) A = luas daerah engaliran, (Km ) t P = waktu untuk mencaai uncak, (jam) S = kemiringan lahan (%) C = curve number untuk kondisi lahan L = anjang lintasan terjauh, (m) L = waktu dari usat hujan hingga debit uncak, (jam). T e = waktu konsentrasi, (jam) D = 0,133 T e (durasi hujan yang menghasilkan hidrograf satuan, jam) I = hujan yang mengakibatkan aliran ermukaan, (cm) ilai C ditetakan dengan memertimbangkan kondisi hidrologis tanah, tata guna lahan dan kemiringan toografi tanah. Adaun besarnya hujan yang mengakibatkan aliran langsung dihitung dengan menggunakan ersamaan berikut. I = P 0,. S P 0,8. S 1000 S =,54 10 C P = hujan selama durasi tertentu (D), (cm) S = retensi maksimum yang mungkin terjadi, (cm) d. Metode Hasers Persamaan untuk menghitung debit banjir berdasarkan ersamaan: T = 0,1.L 0,8.I -0,3 = 1 0,01. A 1 0,075. A 0,7 0,7 0,7 0,1t 0,75 1 t A = 1 +. t ,6. t t. R t 10,008(60 R)( t) Q o = P = untuk t < jam SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 77

4 SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi P = tr t 1 untuk jam < t < 19 jam P = 0,707.R. t 1 untuk 19 jam < t < 30 hari Q =..Q o.a A = Luas Das (km ). Q = debit banjir (m 3 /dt) L = anjang sungai (km). I = kemiringan dasar sungai. R = hujan rencana sesuai dengan eriode ulang. = koefisien run off = koefisien reduksi. DATA TERSEDIA 1. Data Hujan Untuk erencanaan Situ Lebak Wangi, diakai data hujan dari Stasiun Kahurian. Data hujan harian maksimun tahunan setelah diurutkan dari kecil ke besar daat dilihat ada Tabel 1. Tabel. Hujan harian maksimum tahunan (mm) Stasiun Kahurian tahun setelah diurutkan Data Peta Toografi Gambar 1. DAS Situ Lebak Wangi. Situ Lebak Wangi memunyai DAS seluas 96,7 Ha atau 0,97 km, dengan anjang alur aliran adalah.87 m atau,3 km. Perbedaan elevasi bagian hulu dengan bagian hilir mencaai 10 m. Kemiringan rata-rata toografi kawasan di sekitarnya adalah 0,43%. HASIL DA PEMBAHASA 1. Analisis Frekwensi Hujan ilai arameter statistik data hujan adalah: = 15, Y rerata = , Sd = 39.9, Cv = 0.36, Cs = 0.47, dan Ck =.01. Berdasarkan nilai arameter statistik tersebut diatas, maka distribusi hujan cenderung mendekati ke sebaran Log Pearson III atau distribusii normal. Perhitungan arameter statistik data Stasiun Kahurian (Log Pearson III). = 15, LogYr =.013, Sd = 0,154, Cv = 0.076, Cs = 0,85, Ck = Tabel 3. Pencocokan arameter statistik data hujan. Jenis ormal Log ormal Gumbel Log Person III Hitu Sya Syarat Ket. ngan rat Cs Tidak Ck Tidak Cs 3 Cv Tidak Cs/Cv Tidak Cs 1, Tidak Ck 5, Tidak yang tidak termasuk sebaran diatas Berdasarkan engujian Smirnov Kolmogorof, mak = 0,17 sementara kritik = 0,34 distribusi hujan memenuhi syarat karena mak. < kritik.dan berdasarkan engujian Chi Square, mak =,13 sementara kritik. = 5,99 distribusi hujan memenuhi syarat karena mak. < kritik. Tabel 4. Hujan rencana (mm) di DAS Situ Lebak Wangi Periode Ulang (tahun) Debit Banjir Rencana a. Metode Rasional H W = 7 L T = 0,83 jam. I = R 4 4 0,83 0,6 0,67 = 7 x (0,0043) 0,6 =,75 km/jam = 0,395.R C = 0,60 (sungai kecil di dataran) SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 78

5 DEBIT (m3/dt) SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi Q = 0,78 x C x I x A = 0,78 x 0,60 x 0,395.R x 0,97 = 0,064 x R Tabel 5. Debit banjir rencana metode rasional o. Periode Ulang R (mm) Q (m 3 /dt) , , , , , , b. Metode akayasu Parameter DAS: Luas = 0,97 km, Panjang sungai L =,3 km, a = 3, Ro = 1 mm, C = 0,75 Parameter Tg: Tg = 0,1 * (L^0,7) = Parameter tr: tr = 0,75* tg = 0.8 Parameter T: T = Tg Tr = Parameter T0.3: T0.3 = a * Tg T0.3 = T + T0.3 = T + T T0.3 = Parameter Q (debit uncak): Q = (k A Ro)/(3,6*(0.3T+T0.3)) = Mencari Ordinat hidrograf: 0 < t < T -- > 0 < t < 3, > Qt = Q max (t/t)^.4 T < t < (T + T0.3) -- > 3,376 < t < 7, > Qt = Q max (0.3)^(t-T/(T0.3)) (T + T0.3) < t < (T + T T0.3) -- > 7,5996 < t < 13, > Qt = Qmax (0.3)^((t-T) T0.3) / 1.5 T0.3) t > (T +.5 T0.3) -- > t > 13, > Qt = Qmax (0.3)^((t- T) T0.3)/( T0.3)) Gambar. Hidrograf debit banjir metode akayasu. c. Metode SCS Unit Hidrograf Hidrograf Banjir Metode SCS Waktu (Jam) Th 5 Th 10 Th 5 Th 50 Th 100 Th Gambar 3. Hidrograf banjir metode SCS d. Metode Hasers Luas D.A.S. (Km^) = 0.97 Panjang Alur (Km) =.3 Selisih elevasi (m) = 10 Debit kala ulang tahunan = m^3/det Debit kala ulang 5 tahunan = m^3/det Debit kala ulang 10 tahunan = m^3/det Debit kala ulang 5 tahunan = m^3/det Debit kala ulang 50 tahunan = m^3/det Debit kala ulang 100 tahunan = m^3/det Rekaitulasi hasil hitungan debit banjir rencana Situ Lebak Wangi dengan beberaa metode beserta emilihan debit banjir rencana, daat dilihat ada Tabel 7. SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 79

6 SEMIAR ASIOAL ke 8 Tahun 013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi Tabel 6. Hidrograf banjir metode SCS KESIMPULA Berdasarkan hasil analisis debit banjir rencana Situ Lebak Wangi untuk kala ulang, 5, 10, 5, 50, dan 100 tahun berturut-turut adalah 6,5 m 3 /det; 9,3 m 3 /det; 11, m 3 /det; 13,8 m 3 /det; 15,8 m 3 /det; dan 18,0 m 3 /det. Hasil analisis ini akan dierlukan dalam analisis saluran existing dan engisian (volume) situ. DAFTAR PUSTAKA Harto, S Analisis Hidrologi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Loebis, J Banjir Rencana Untuk Bangunan Air. Penerbit Pekerjaan Umum. Jakarta. Loftin, M. K Standard Hanbook For Civil Engineers (Water Resources Engineering). McGraw-Hill. Mawardi, E Desain Hidraulik Bangunan Irigasi. Penerbit Alfabeta. Bandung. Mawardi, E. dan Memed, M Desain Hidraulik Bendung Teta untuk Irigasi Teknis. Penerbit Alfabeta. Bandung. Triatmodjo, B Hidrologi Teraan. Beta Offset. Yogyakarta. Soemarto, C.D Hidrologi Teknik. Penerbit Usaha asional. Surabaya. Sosrodarsono, S. dan Takeda, K., 1981, Bendungan Tye Urugan. Pradnya Paramita. Jakarta. Tanimoto, T Revised and enlarged edition of the hourly rainfall analysis in Java. Tabel 7. Rekaitulasi debit banjir Situ Lebak Wangi o. Periode ulang Rasional akayasu SCS Hasers Terakai SEKOLAH TIGGI TEKOLOGI ASIOAL, 14 Desember 013 S 80