ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR ROB MUARA SUNGAI DELI MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS YUSRIAWAN

Transkripsi

1 ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR ROB MUARA SUNGAI DELI MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil YUSRIAWAN BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Kondisi hilir Sungai Deli dipengaruhi oleh pasang surut muara Sungai Deli apabila terjadi kondisi pasang yang sangat tinggi dapat memberikan dampak banjir terhadap daerah pemukiman disekitar muara Sungai Deli. Untuk mencegah banjir tersebut maka diperlukan analisis lebih lanjut mengenai tinggi muka air banjir ROB pasang muara sungai deli. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode kuantitatif dan data yang digunakan adalah data sekunder kemudian dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika. Dalam hasil analisa nilai pasang surut yang digunakan untuk perhitungan tinggi muka air banjir ROB adalah nilai pasang surut maksimum dan nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan debit banjir adalah nilai curah hujan log person III. Metode Admiralty digunakan untuk menghitung pasang surut dan menghitung debit banjir Sungai Deli dengan metode HSS Nakayasu, tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dianalisa dengan menggunakan software HEC RAS. Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh elevasi pasang maksimum = 270 cm dan dengan metode HSS Nakayasu diperoleh debit banjir maksimum dengan periode kala ulang Q 25 = 606,654 m 3 /det, Q 50 = 670,073 m 3 /det, dan Q 100 = 733,032 m 3 /det. Dengan menggunakan Software Hecrass diperoleh elevasi muka air banjir ROB (pasang) tinggi muka air banjir ROB dengan kala ulang Q 25 =0,4 m, Q 50 = 1,5 m dan Q 100 = 1,8 m dan menimbulkan luas genangan yang terjadi dengan periode kala ulang Q 25 = ,19 m 2, Q 50 = ,22 m 2 dan Q 100 = ,968 m 2. Kata kunci : banjir ROB, HEC-RAS, HSS Nakayasu, Admiralty. i

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR ROB MUARA SUNGAI DELI MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS 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 terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ayahanda M.yusuf dan Ibunda Sri Ningsih tercinta, kakak saya Sri Wahyuni, Yusnika Sari dan yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat. ii

4 2. Bapak Ivan Indrawan ST,MT 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. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Bapak Ir.Teruna Jaya M.Sc dan Bapak Ir.Alferido Malik selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 9. Kepada abangda Asril Zevri, ST, MT, yang bersedia membantu dalam mengerjakan skripsi saya, terima kasih atas bantuanya selama ini. 10. Kepada kawan-kawan Asisten Laboratorium Hidrolika, Dicky, Rizky tandem, Reno, Rico, Dhika, Wahyu, Barly, Arief Gumit, Anshar, terima kasih atas semangat dan bantuanya selama ini. iii

5 11. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2010, Tria NR, MJP, MIP, JAP, Fahmi, Ari BM, Lamhot, Naurah, Dwi Puspa MH, AJB, Bram Jaya, Dice Dachi, serta teman-teman angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini 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 diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Agustus 2015 Penulis, ( YUSRIAWAN ) iv

6 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... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Hidrologi Banjir ROB Pasang Surut Metode Analisa Pasang Surut Curah Hujan Distribusi Frekuensi Curah Hujan Uji Frekuensi Curah Hujan Uji Chi Kuadrat Uji Smirnov Kolmogorf Intensitas Curah Hujan v

7 Waktu Konsentrasi Koefisien Limpasan Metode Perhitungan Debit Banjir Debit Rancangan dengan Metode Rasional Metode Hidrograf Banjir Prediksi Tinggi Muka Air Banjir dengan HEC - RAS Graphical User Interface Penyimpanan Data dan Manajemen Data Grafik dan Pelaporan BAB III METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian Metode Penelitian Jadwal Penelitian Variabel yang Diamati BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Perhitungan Pasang Surut dengan Metode Admiralty Perhitungan Curah Hujan Kawasan DAS Deli Perhitungan Koefisien Pengaliran DAS Deli Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli Metode Distribusi Gumbel Metode Distribusi Log Pearson Tipe III Metode Distribusi Normal Metode Distribusi Log Normal Analisa Hidrologi Analisa Frekuensi Curah Hujan vi

8 Jenis Distribusi Uji Sebaran Smirnov - Kolmogorv Perhitungan Intensitas Hujan Jam jaman Debit Banjir Rancangan Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Sungai Deli Hidrograf Satuan Nakayasu Debit Banjir DAS Sungai Deli Tinggi Pasang Surut Muara Deli Pengukuran Penampang Muara Sungai Deli Tinggi Muka Air Banjir Muara Sungai Deli dengan HEC-RAS Analisa Daerah Genangan Banjir Rob Muara Sungai Deli BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN..100 vii

9 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss Tabel 2.2 Nilai K untuk DIstribusi Log Normal Tabel 2.3 Standar Deviasi (Y n ) untuk Distribusi Gumbel Tabel 2.4 Reduksi Variat (Y Tr ) sebagai Fungsi Periode Ulang Gumbel Tabel 2.5 Reduksi Standar Deviasi (S n ) untuk Distribusi Gumbel Tabel 2.6 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III Tabel 2.8 Tabel P Smirnov Kolmogrov (Kamiana, 2011) Tabel 2.9 Nilai Koefisien Limpasan Tabel 4.1 Data Pasang Surut Sungai Deli (01 Desember 31 Desember 2013) Tabel 4.2 Elevasi Muka Air Pasang Sungai Deli Tabel 4.3 Luas Areal Pengaruh Stasiun Hujan Daerah Aliran Sungai Deli Tabel 4.4 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Belawan Tabel 4.5 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Pancur Batu Tabel 4.6 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Patumbak Tabel 4.7 Perhitungan Curah Hujan Regional Harian Maksimum DAS Deli Tabel 4.8 Zona Penggunaan Lahan DAS Deli viii

10 Tabel 4.9 Nilai Koefisien Pengaliran di DAS Deli Tabel 4.10 Rangking Curah Hujan Regional Harian Maksimum DAS Deli.. 58 Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel Tabel 4.13 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Pearson III Tabel 4.14 Hasil Perhitungan dengan Metode Log Pearson Tipe III Tabel 4.15 Analisa Curah Hujan Metode Distribusi Normal Tabel 4.16 Analisa Curah Hujan Metode Distribusi Normal Tabel 4.17 Analisa Curah Hujan dengan Metode Distribusi Log Normal Tabel 4.18 Analisa Curah Hujan dengan Metode Distribusi Log Normal Tabel 4.19 Resume Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli.. 68 Tabel 4.20 Analisa Frekuensi Curah Hujan Tabel 4.21 Uji parameter statistik untuk menentukanjenis sebaran Tabel 4.22 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov Tabel 4.23 Nilai D kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorov Tabel 4.24 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan Tabel 4.25 Parameter Untuk Menghitung HSS Nakayasu Tabel 4.26 Hujan Efektif Daerah Pengaliran Tabel 4.27 Tabel Hasil Perhitungan HSS Nakayasu Tabel 4.28 Debit Banjir HSS Nakayasu DAS Sungai Deli Log Pearson III 84 Tabel 4.29 Elevasi Pasang Surut Muara Sungai Deli Tabel 4.30 Resume Tinggi Banjir Rob DAS Sungai Deli dengan Debit Banjir Periode Kala Ulang. 93 ix

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Siklus Hidrologi... 4 Gambar 2.2 Bagan alir perhitungan dan perilaku pasang surut laut... 8 Gambar 2.3 Polygon Thiessen pada DAS Gambar 2.4 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Gambar 2.5 Tampilan Menu Utama HEC-RAS Gambar 2.6 Tampilan menu geometri data Gambar 2.7 Menu Cross Section Pada Geometri Data. 37 Gambar 2.8 Tampilan Data Cross Section Gambar 2.9 Unsteady Data dimasukkan data debit banjir hasil perhitungan HSS Nakayasu.. 39 Gambar 2.10 Unsteady Data dimasukkan data hasil perhitungan Metode Admiralty. 39 Gambar 2.11 Tampilan Compute Data Unsteady Flow Analysis. 40 Gambar 3.1 Lokasi Penelitian Gambar 3.2 Lokasi Penelitian Gambar 3.3 Tahapan Penelitian Tugas Akhir Gambar 4.1 Grafik Pasang Surut dengan menggunakan Metode Admiralty Gambar 4.2 Pengikatan Peilschaal 49 x

12 Gambar 4.3 Polygon Thiessen DAS Deli Gambar 4.4 Peta Rencana Tata Ruang Kota Medan Gambar 4.5 Grafik Resume Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli Gambar 4.6 Batas-Batas Daerah Sempadan Sungai Gambar 4.7 Grafik Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Gambar 4.8 Grafik Debit Banjir dengan Metode Nakayasu Gambar 4.9 Elevasi Penampang Memanjang dan Melintang Muara Sungai Deli Gambar 4.10 Penampang Memanjang Maksimum Q 100 Muara Sungai Deli 88 Gambar 4.11 Penampang Melintang Maksimum Q 100 Muara Sungai Deli Gambar 4.12 Kondisi Banjir Muara Sungai Deli dengan Q 100 tahun.90 Gambar 4.13 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q 100 tahun Gambar 4.14 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q 50 tahun. 91 Gambar 4.15 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q 25 tahun. 92 xi

13 DAFTAR NOTASI η(tn ) = elevasi pasang surut sebagai fungsi waktu фk = fase komponen ke k, pada saat t=0 ωk = frekuensi komponen ke k A n = luas daerah pengaruh pos penakar hujan (km 2 ) A = Luas daerah aliran (km 2 ) Ak dan Bk C = konstanta harmonic = Koefisien pengaliran Cs = Koefisien kemencengan Ck(x) dan φk (x) = amplitudo dan fasa konstanta harmonic C-kdan φ-k Ck D d n = conjugate kompleksnya = amplitudo komponen ke k = tinggi curah hujan rerata daerah (mm) = hujan pada pos penakar hujan (mm) d = tinggi curah hujan rata-rata, d 1, d 2... d n = tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2,..., n, DK = derajat kebebasan F = Faktor konversi = 0,278 F I I = bilangan Formazhl = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam). = kemiringan permukaan air sungai xii

14 I i = panjang busur lingkaran galiner (m) = Nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil JK K K K1 dan O1 L = jumlah kelas = Variabel reduksi = jumlah konstituen yang harus ditentukan = konstanta pasang surut harian utama = Panjang saluran utama dari hulu sampai penguras dalam km L s Log X Log X T M2 dan S2 n n n P R24 S Sn = 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 banyak data N So Sx t t c = tinggi muka air laut rerata = Standard Deviasi = waktu = waktu konsentrasi xiii

15 (t 0 ) = Inlet time (t d ) = Conduit time Tk tn W X X T = periode komponen ke k = waktu pengamatan tiap jam = teganganolehgayaberatirisan vertical persatuanlebar (t/m) = Harga rata rata dari data = Variate yang diekstrapolasikan X = Harga rata rata dari data Y T = Reduced variate sebagai fungsi dari periode ulang T Yn = Reduced mean sebagai fungsi dari banyak data (N) xiv