PERENCANAAN SISTEM DRAINASE DI KOTA PANGKALAN KERINCI KABUPATEN PELALAWAN RIAU

Transkripsi

1 PERENCANAAN SISTEM DRAINASE DI KOTA PANGKALAN KERINCI KABUPATEN PELALAWAN RIAU Tofandi Yumahira 1 dan Terunajaya 1 Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan ytofandi@yahoo.com Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan irteruna@yahoo.com ABSTRAK Kota Pangkalan Kerinci, khususnya pada beberapa jalan sekunder masih digenangi banjir. Hal ini diketahui berdasarkan letak titik-titik genangan banjir Kota Pangkalan Kerinci. Pada kawasan Kota Pangkalan Kerinci dengan adanya perubahan tata guna lahan dari daerah resapan air hujan menjadi sebuah kawasan industri dan permukiman, perencanaan drainase menjadi sangat perlu di pikirkan dan direncanakan guna mencegah banjir dan menyalurkan limpasan air hujan ke sungai melalui drainase. Untuk menentukan curah hujan rencana menggunakan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi yaitu distribusi Normal, distribusi Log Normal, distribusi Log Person III dan distribusi Gumbel., kemudian diambil nilai curah hujan periode ulang 5 tahun Distribusi Log Person III untuk digunakan pada perhitungan selanjutnya. Dari analisa frekuensi curah hujan berdasarkan empat jenis distribusi dengan periode ulang 5 tahun diperoleh nilai curah hujan dari Distribusi Log Person III R 5= mm. Drainase direncanakan pada 14 saluran existing dan 5 saluran baru. Dimensi kolam retensi yang direncanakan 40 m 0 m.39 m dengan memakai pompa 0,5 m 3 /detik dialirkan menuju ke sungai Kerinci dari hilir drainase Sutan Syarif Kasim. Dari analisa dimensi saluran ternyata seluruh saluran tidak mampu menampung debit saluran sehingga perlu dilakukan pelebaran dan perencanaan ulang sistem drainase. Perencanaan saluran baru menuju sungai Kampar dan kolam retensi yang menghasilkan kota yang bebas banjir bagi masyarakat sekitar kota Pangkalan Kerinci. Kata Kunci : analisa frekuensi, metode rasional, drainase eksisting ABSTRACT Pangkalan Kerinci city, especially on some of the secondary roads are still flooded. It is known by the location of the points Pangkalan Kerinci floodwaters City. Pangkalan Kerinci on Town area with the change in land use from rain water catchment area into an industrial and residential area, drainage planning becomes very necessary in thought and planned in order to prevent flooding and channel rainwater runoff to the river via drainage. To determine the rainfall distribution plan using four types are widely used in the fields of hydrology, namely the Normal distribution, Log Normal distribution, Log Person III distribution and the Gumbel distribution., Then retrieved rainfall return period of 5 years Distribution Log Person III for use in subsequent calculations. Of rainfall frequency analysis based on four types of distribution with 5-year return period rainfall Distribution Log Person III R5 = mm. Drainage channels are planned at 14 existing and 5 new channels. The planned retention pond dimensions of 40 m 0 m.39 m by using pump 0,5 m 3 /second flowed into the Kerinci river from Sultan Syarif Kasim. From the analysis of the dimensions of the channel turns the entire discharge channel is not able to accommodate the widening of the channel that needs to be done and re-planning of drainage systems. Planning a new channel to the Kampar river and retention ponds that produce flood free city for the people around Pangkalan Kerinci city. Keywords : frequency analysis, rational method, the existing drainage 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Drainase didefenisikan sebagai sarana dan prasarana yang dibangun untuk mengalirkan air hujan dan limbah domestik dari satu tempat ke tempat lain pada suatu kawasan. Kelebihan air dapat disebabkan oleh intensitas hujan yang tinggi atau akibat durasi hujan yang lama, dan juga diakibatkan oleh meluapnya air sungai dan saluran drainase. Kota Pangkalan Kerinci Kabupaten Pelelawan Propinsi Riau, secara geografis terletak di LU dan BT. Sebagian besar kota ini memiliki lahan yang relative datar dan ketinggian antara 3m sampai dengan 6m dari permukaan laut. Akibat dijadikannya Kota Pangkalan Kerinci sebagai ibukota Kecamatan Pangkalan Kerinci yang mempunyai luas wilayah 19,5 km dan kepadatan ± 336 jiwa/km maka perkembangan kota ini dalam waktu singkat menjadi sangat pesat. Selain itu terdapat pabrik Pulp and Paper milik PT. RAPP yang berada di pusat Kota Pangkalan Kerinci.

2 . TINJAUAN PUSTAKA.1 Analisa Hidrologi Analisa hidrologi merupakan proses pengolahan data curah hujan, data luas dan bentuk daerah pengaliran (catchment area), data kemiringan lahan/beda tinggi, dan data tata guna lahan yang kesemuanya mempunyai arahan untuk mengetahui besarnya curah hujan rerata, koefisien pengaliran, waktu konsentrasi, intensitas curah hujan, dan debit banjir rencana. Dalam menentukan dimensi penampang dari berbagai bangunan pengairan misalnya saluran drainase diperlukan suatu penentuan besar debit rencana. Untuk menentukan dimensi penampang perlu diketahui faktor-faktor yang digunakan untuk menganalisa debit rencana.. Data Curah Hujan Hujan merupakan komponen yang penting dalam analisa hidrologi perencanaan debit untuk menentukan dimensi saluran drainase. Penentuan hujan rencana dilakukan dengan analisa frekuensi terhadap data curah hujan harian maksimum tahunan, dengan lama pengamatan sekurang-kurangnya 10 tahun..3 Analisa Frekuensi Curah Hujan Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi adalah: a. Distribusi Normal Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss. Fungsi densitas peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah bentuk bell dan dikenal sebagai distribusi normal. PDF distribusi normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut: 1 x-μ P(X) = exp - x... (1) σ π σ dimana: P (X) = fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal), X = variabel acak kontinu, µ = rata-rata nilai X, σ = simpangan baku dari nilai X b. Distribusi Log Normal Jika variabel Y = Log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. PDF (probability density function) untuk distribusi Log Normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut: 1 Y-μY P(X) = exp - X > 0... () Xσ π σ Y Y = Log X μ Y = nilai rata- dimana: P (X) = peluang log normal, X = nilai variat pengamatan, rata populasi Y σ Y = deviasi standar nilai variat Y, c. Distribusi Log Person III Tiga parameter penting dalam Log Person III yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefesien kemencengan. Yang menarik adalah jika koefisien kemencengan sama dengan nol maka perhitungan akan sama dengan Log Normal. Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log-Person Type III: Ubah data kedalam bentuk logaritmis, X = Log X Hitung harga rata-rata: n log X i=1 i LogX =... (3) n Hitung harga simpangan baku:

3 s= 0,5 n logxi - logx i=1... (4) n -1 Hitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus: LogX T = LogX + K.s... (5) dimana: Log X = harga rata-rata sampel, S = harga simpangan baku, frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang, K = faktor probabilitas d. Distribusi Gumbel G = koefisien kemencengan, K T = faktor Gumbel menggunakan harga ekstrim untuk menunjukkan bahwa untuk setiap data merupakan data exponential. Jika jumlah populasi yang terbatas dapat didekati dengan persamaan: X = X +SK... (6) dimana: X = peluang log normal, S = nilai variat pengamatan Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan dalam persamaan: YT - Yn K T =... (7) S dimana: Y T r n Y n = reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n, pada jumlah sampel/data ke-n, Tr -1 = -ln Tr Y Tr S n = reduced standar deviation yang tergantung = reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:... (8).4 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan Dalam penelitian ini dilakukan uji kesesuaian distribusi yang berguna untuk mengetahui apakah data yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran teoritis yang dipilih, maka perlu dilakukan pengujian lebih lanjut. Pengujian ini dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu Uji Chi Kuadrat dan Uji Smirnov Kolmogorov..5 Intensitas Curah Hujan Intensitas curah hujan adalah besar curah hujan selama satu satuan waktu tertentu. Persamaan umum yang dipergunakan untuk menghitung hubungan antara intensitas hujan T jam dengan curah hujan maksimum harian adalah sebagai berikut: /3 R4 4 I... (9) 4 tc dimana: hujan (menit) atau (jam) I = intensitas curah hujan (mm/jam), R 4 = curah hujan maksimum dalam 4 jam (mm), t c = lamanya curah Dengan menggunakan persamaan diatas intensitas curah hujan untuk berbagai nilai waktu konsentrasi dapat ditentukan dari besar data curah hujan harian (4 jam)..6 Koefisien Limpasan Limpasan merupakan gabungan antara aliran permukaan, aliran-aliran yang tertunda pada cekungan-cekungan dan aliran permukaan (surface flow). Dalam perencanaan drainase bagian air hujan yang menjadi perhatian adalah aliran permukaan (surface runoff), sedangkan untuk pengendalian banjir tidak hanya aliran permukaan tetapi limpasan (runoff)..7 Debit Rencana Perhitungan debit rencana untuk saluran drainase di daerah perkotaan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus Rasional. Debit rencana hendaknya ditetapkan tidak terlalu kecil untuk menjaga agar jangan terlalu sering terjadi ancaman perusakan bangunan atau daerah sekitarnya oleh banjir. Pemilihan atas metode yang digunakan untuk menghitung besarnya debit aliran permukaan dalam satuan internasional adalah Metode Rasional sebagai berikut: Q p = 0,78 C I A... (10)

4 dimana: Q p = debit rencana (m 3 /detik), C = koefisien aliran permukaan, I = intensitas hujan (mm/jam), A = luas daerah pengaliran (km ).8 Kapasitas Saluran Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung berdasarkan rumus Manning, yang merupakan dasar dalam menentukan dimensi saluran, yaitu sebagai berikut: 1 /3 1/ V = R S... (11) n A s R P sal s... (1) Q = A V... (13) dimana: V sal = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik), n = koefisien kekasaran Manning, R = jari-jari hidrolis, S = kemiringan dasar saluran, A = luas penampang saluran (m ), P = keliling basah saluran (m) Penurunan rumus peritungan luas penampang basah saluran (A) dan keliling basah saluran (P): A (b mh)h... (14) P b h m 1... (15) 3. METODE PENELITIAN Adapun rancangan penelitian Tugas Akhir ini seperti terlihat pada gambar 3.1 berikut ini: 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir Setelah proses penelitian, diperoleh hasil sebagai berikut: Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahun/Bulan Rerata (Sumber : Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Pekanbaru) 4.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum Data curah hujan yang diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika Sampali Pekanbaru selama 10 tahun terakhir akan di analisa terhadap 4 (empat) metode analisa distribusi frekuensi hujan yang ada.

5 No Tabel 4. Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum Periode ulang (T) tahun 4. Pemilihan Jenis Distribusi Normal Log Normal Log Person III Gumbel Berikut ini adalah perbandingan syarat-syarat distribusi dan hasil perhitungan analisa frekuensi curah hujan. Tabel 4.3 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan No Jenis Distribusi Syarat Hasil Perhitungan 1 Normal C s C k Log Normal 3 C s = C V + 3C v.83 > C k = Gumbel C s C k Log Person III Selain dari nilai diatas Memenuhi Berdasarkan perbandingan hasil perhitungan dan syarat diatas, maka dapat dipilih jenis distribusi yang memenuhi syarat, yaitu Distribusi Log Person III. 4.3 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran Pengujian kecocokan jenis sebaran berfungsi untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Dalam hal ini menggunakan metode Chi-Kuadrat dan metode Smirnov Kolmogorov. Tabel 4.4 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat No Nilai batasan O i E i (O i E i) (O i E i) /E i 1 47 X X X X Jumlah 3.6 Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai X sebesar 3,6 yang kurang dari nilai X pada tabel uji Chi-Kuadrat yang besarnya adalah 5,991. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Log Person III dapat diterima. Dari hasil perhitungan Smirnov Kolmogorov didapat nilai D max sebesar 0,0 yang kurang dari nilai D cr pada tabel uji Smirnov Kolmogorov yang besarnya adalah 0,410. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Log Person III dapat diterima. 4.4 Analisa Cacthment Area dan Koefisien Run Off Daerah tangkapan hujan sangat tergantung terhadap kondisi lahan/tanah yang ada. Untuk menganalisanya disesuaikan dengan kondisi karakter permukaannya yang dikaitkan dengan daerah catchment area sesuai dengan sub drainase yang dimaksud. Dalam hal ini telah ditentukan nilai dari koefisien limpasan terhadap kondisi karakter permukaannya yaitu: Tabel 4.5 Nilai Koefisien Run Off (C) Keterangan Koefisien Run off (C) PMH Perumahan 0.33 JLN Jalan Aspal/Beton 0.83 ATAP Atap 0.85 A.T Area Terbuka (Hijau) 0.8 (Sumber : McGuen, 1989)

6 4.5 Analisa Intensitas Hujan Rencana Perhitungan analisa intensitas hujan rencana dihitung dengan menggunakan rumus Mononobe, adapun salah satu contoh perhitungannya pada jalan Langgam adalah sebagai berikut: L R 4 1 t I v 7 60v 4 t L , t 45, v 7 I 600, ,169 / 60 56, 45 v 0, 4137 m/ detik t 08,168menit I 37, 1 mm / jam 4.6 Analisa Debit Rencana Dari hasi analisa terhadap data yang diperoleh besar debit rencana untuk masing-masing saluran dapat dicari dengan menggunakan rumus metode rasional: Contoh perhitungannya sebagai berikut: I C = A = 1,18 km = 37,1 mm/jam Maka debit air hujan yang dihasilkan yaitu: Q T = 0.78 C I A = ,465 37,1 1,18 = 5,141 m 3 /detik Jalan Tabel 4.6 Perhitungan Debit Banjir Rencana Drainase C Debit Banjir Rencana I (mm/jam) A (km 5th ) QT (m 3 /det) 5th Langgam LA-001 0, ,1 1,18 5,141 0, ,1 0,845 3,934 BTN BT-001 0, , ,969 4,04 0, , ,38 0,478 PEMDA PD-001 0, , ,415 0,395 0, , ,969 1,04 Saluran Lama SL-001 0, , ,985 0,838 0, , ,985 1,09 Seminai KS-001 0, ,0139 1,5 0,739 0, ,0139 1,969 1,06 Saluran Baru SB-001 0, , ,747 4,494 0, , ,493 9,304 Kuala Terusan KT-001 0, , ,940 5,43 0, , ,40 1,167 Sultan Syarif SS-001 0, ,4777 1,493 1,914 0, ,4777,40,4 Lingkar Tengah LT-001 0, ,70469,398 4,430 0, , ,095 4,443 Saluran Baru SB-00 0, ,54057,38 1,179 0, ,54057,38 0,951 Saluran Baru SB-003 0, ,6404 3,095 3,09 0, ,6404 3,087,79 Saluran Baru SB-004 0, , ,896,175 0, , ,087 1,83 Lingkar Tengah LT-00 0, , ,869 1,578 0,4686 6, ,59 0,0 Saluran Baru SB-005 0,4473 4, ,590,84 0, , ,896,31 Pasar Kerinci PK-001 0, , ,311,534 0,3535 5, ,44 1,71 Pasar Kerinci PK-00 0, , ,417 3,85 0, , ,590 4,870 Lintas Timur LTI-001 0, , ,940 3,69 0,4764 4, ,311,14 Lingkar Pinggir LP-001 0,486111, ,417 1,098 0,38409, ,98 0,503 Lintas Timur LTI-00 0, , ,940 3,14 0, , ,417 1,65

7 4.7 Analisa Kapasitas Drainase Analisa ini dilakukan sebagai kontrol terhadap perhitungan debit banjir rencana. Dari data-data yang ada dapat dihitung kapasitas maksimal debit drainase Kota Pangkalan Kerinci dengan menggunakan rumus manning sebagai berikut: Luas penampang (A) = b h = 1.7 = 3,4 m Keliling basah (P) = b+h = +( 1,7) = 5,4 m Jari-jari hidrolis (R) = A/P = 3,4/5.4 = 0,69 m Kecepatan aliran (V) = 1/n R /3 S 1/ = (1/0.015) (0.69) /3 (0.001) 1/ = 1,548 m/detik Debit saluran (Q s) = A s V = 3,4 1,548 = 5,65 m 3 /detik Tabel 4.7 Perhitungan Kapasitas Drainase

8 Tabel 4.8 Perbandingan Dimensi Existing dan Dimensi Saluran Rencana Berdasarkan hasil perbandingan dimnsi eksisting dan dimensi rencana diatas diperoleh dimensi saluran drainase yang sudah ada tidak memadai menyebabkan air hujan meluap dan menggenangi daerah sekitarnya. Salah satu cara untuk mengurangi terjadinya luapan banjir adalah dengan merencanakan ulang kapasitas saluran yang ada pada sistem drainase dan membuat bbrapa saluran baru menuju sungai Kampar. 4.8 Perencanaan Kolam Retensi Diketahui pada jalan Sultan Syarif Kasim: A =.4 km C = L = 17.1 m V = 1.4 m/detik R = 45.9 mm

9 - Rencanakan waktu pengaliran sepanjang saluran: L 17.1 td menit 60V 60(1.4) - Perencanaan waktu konsentrasi: tc t0 td menit - Koefisien penyimpangan : t c C 6.49() s 0.6 t ( 6.49) 06 c td - Intensitas hujan: 3 Rt 4 It 4 t It / 60 It = 1.48 mm/jam - Debit air yang masuk: Q in= 0.78 CIA Q = Q = m 3 /detik Direncanakan alokasi 50 % debit ke kolam retensi Q = x 50% = 5.87 m 3 /detik Tabel 4.9 Tabel komulatif aliran masuk 3 t Aliran masuk Rata-rata aliran masuk A Volume Komulatif volume m^3 10,159 1, ,36 886,36 0 4,4319 3, ,1 3545, ,3908 4, , , ,057 4, ,6 1141,16 50,6606 3, , , ,955 1, , , , , 16016, ,3 (Sumber : Hasil perhitungan) Tabel 4.10 Analisa volume kolam retensi dan kapasitas pompa Kumulatif Komulatif Waktu Volume Volume Komulatif Pompa Volume Kolam Retensi (menit) (m^3) 0,5m^3/det x 8 0,5 m^3/det x , , , , , , , , , , , , , , , ,68 Dari table dihasilkan volume kolam retensi sebagai berikut: volume kolam retensinya 1915,68 m 3. Maka dimensi kolam retensinya adalah: Dalam = 1915,68.39m 800 Panjang = 40m Lebar = 0m Dari hasil perhitungan maka dipakai ukuran kolam retensi 40 x 0 x,39 m dengan pompa 0,5 m 3 /detik sebanyak 8 pompa dimana pompa tersebut akan diaktifkan apabila volume air hampir memenuhi isi kolam dialirkan menuju sungai Kerinci.

10 KESIMPULAN Dari hasil perhitungan Prencanaan Sistem Drainase di Kota Pangkalan Kerinci Kabupaten Pelalawan Riau, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 5 tahun.. Dari analisa dimensi saluran ternyata seluruh saluran yang tidak mampu menampung debit saluran. Nilai debit saluran lebih kecil dari nilai debit rencana. 3. Dari pengamatan dan analisa yang dilakukan pnyebab terjadinya banjir adalah perubahan tata guna lahan sehingga merubah nilai koefisien limpasan, saluran drainase yang tidak terkoneksi dengan baik, penyerobotan bantaran sungai dan kurangnya perawatan drainase secara berkala. 4. Dimensi kolam retensi yang direncanakan 40 m 0 m.39 m dengan memakai pompa kecepatan 0,5 m 3 /detik dialirkan menuju ke sungai Kerinci. SARAN 1. Memperbaiki saluran yang ada agar berfungsi dengan optimal.. Membuat tempat pembuangan sampah yang efektif untuk mencegah di buangnya sampah ke saluran atau sungai. 3. Perlunya penghutanan kembali daerah tangkapan hujan sehingga air hujan dapat diserap oleh pepohonan dan semak belukar DAFTAR PUSTAKA Anonim, 010. Tata Cara Pembuatan Kolam retensi dan Sistem Polder. Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Chow, Ven Te. 1985, Hidrolika Saluran Terbuka. Erlangga. Jakarta. Eko, Ohan Studi Evaluasi Normalisasi Saluran Drainase Tanjung Sadari Krembangan Surabaya. Jurnal Teknik Sipil. Fakultas Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya. Malang. Gede, I. 01, Rencana Pengendalian Banjir Tukad Mati Di Kota Denpasar Dengan Retarding Basin (Kolam Retensi). Jurnal Teknik Sipil Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Udayana. Denpasar. Hasmar, Halim. 011, Drainase Terapan. Penerbit UII Pres. Yogyakarta Kodoatie,Robert.00, Banjir Beberapa Penyebab dan Metode Pengendaliannya Dalam Perspektif Lingkungan. Pustaka Pelajar. Yogyakarta. Kamiana, I Made. 011, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. Graha Ilmu. Yogyakarta. Suripin, Dr. Ir. M. Eng. 004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi. Yogyakarta. Subarkah, Imam. 1978, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Idea Dharma. Bandung Soemarto, CD. 1993, Hidrolika Teknik. Erlangga. Jakarta. Triatmojo, Bambang. 1995, Hidrolika II. Beta Offset. Yokyakarta. Wesli. 008, Drainase Perkotaan. Graha Ilmu. Yogyakarta. Wulandari, Yohana Lilis. 011, Kajian Sistem Drainase Untuk Mengatasi banjir Genangan Studi Kasus Sistem Drainase Jalan Akasia Kota Pangkalan Kerinci. Jurnal Sains dan Teknologi 10, Departemen Teknik Sipil, Universitas Riau. Yudianto, Deddy. 009, Pemanfaatan Kolam Retensi Dan Sumur Resapan Pada Sistem Drainase Kawasan Padat Penduduk. Jurnal Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan. Bandung