ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO SKRIPSI

Transkripsi

1 ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM KULON PROGO REGENCY SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : FENDIKA TITOK KURNIAWAN NIM I PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015 i

2 ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM KULON PROGO REGENCY SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : FENDIKA TITOK KURNIAWAN NIM I PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

3 LEMBAR PENGESAHAN SEMENTARA ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM KULON PROGO REGENCY SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : FENDIKA TITOK KURIAWAN NIM I Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T NIP NIP

4 MOTTO Learn from the past, live for today, and plan for tomorrow Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi orang lain (HR. Ahmad)

5 PERSEMBAHAN Allah SWT yang memberikan nikmat jasmani dan rohani sehingga tersusun sebuah karyaku ini. Sebuah karya ini aku persembahkan untuk Bapak dan Ibu yang tidak pernah berhenti menginspirasiku setiap penyusunanya. Adikku Donny Ghoffaruly Itok Prabawa. Thanks to support. Bapak Ir. Adi Yusuf Muttaqien MT. dan Ibu Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T yang telah dengan sabar membimbing, mengarahkan dan membagikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis. Chandra Wibisono Cawib I CIVIL ENGINEERING 11 yang sudah menjadi partner skripsi saya. Patner yang perfectionist yang selalu memberi masukan dan ide-ide cemerlang. Terimakasih sudah mau bersusah payah untuk menyelesaikan karya ini. Amining Rahmasiwi yang selalu memberi motivasi dan dukungan. Anak-anak kontrakan kentang (Mawid, Hadio, Azmi, Irson, Desta, Krisna dan Chandra) yang sudah mau berbagi kisah senang maupun sedih, menjadi tempat berbagi tawa dan tangis. Anak-anak Anugerah (Fandi, Yudhis, Kemal, Anjar, Vikri, Edwin, Fhaisal, Haris, Agel, Okto, Riski, Safan, Agung, dan Labib) terimakasih atas semua kebaikan kalian. CIVIL ENGINEERING UNS 11 Sumber motovasi dan inspirasi!! Kalian luar biasa!!!

6 PRAKATA Segala puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa yang masih melimpahkan rahmat dan berkah-nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Analisis Arus Balik Air pada Saluran Drainase Primer Gayam Kabupaten Kulon Progo guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di program studi Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam kesempatan ini tidak lupa penyusun menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam menyelesaikan Skripsi ini, yaitu kepada: 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff. 2. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff. 3. Wibowo, ST, DEA selaku Ketua Program S1 Regular Prodi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff 4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T., selaku dosen pembimbing I. 5. Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T, selaku dosen pembimbing II. 6. Orang tua yang telah memberi dukungan baik moral atau material. 7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Regular Angkatan Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Penulis berharap laporan Skripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya. Surakarta, November 2015 Penulis

7 ABSTRAK Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani Analisis Arus Balik Air pada Saluran Drainase Primer Gayam Kabupaten Kulon Progo. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Universitas Sebelas Maret Surakarta. Sungai memiliki banyak manfaat untuk manusia namun jika tidak ada penanganan dan pemeliharaan secara berkelanjutan sungai juga dapat mendatangkan bencana banjir. Tujuan dari penelitian ini adalah salah satu upaya mencegah terjadinya bencana banjir yang diakibatkan oleh arus balik air. Pencegahan ini dilakukan dengan menganalisis profil aliran dari saluran drainase primer Gayam akibat ketinggian muka air maksimum Sungai Serang. Profil aliran yang diketahui dapat digunakan untuk pengambilan tindakan lebih lanjut untuk perbaikan infrastruktur bangunan air. Penelitian ini akan dilakukan pada salah satu saluran drainase di Kabupaten Kulon Progo yang terletak di Kecamatan Wates. Saluran ini berada pada daerah dengan kelandaian yang cenderung datar dan padat penduduk. Analisis profi aliran saluran drainase primer Gayam akan dilakukan menggunakan metode integrasi numerik dan menggunakan program Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS). Data yang digunakan pada saluran drainase primer Gayam menggunakan data hujan dari tiga stasiun hujan pada DAS Serang pada tahun yang selanjutnya digunakan untuk perhitungan perhitungan debit saluran drainase primer Gayam. Data debit yang digunakan pada Sungai Serang antara tahun Saluran drainase primer Gayam termasuk jenis profil aliran permukaan landai atau profil M (Mild) karena kemiringan dasar saluran lebih kecil dari kemiringan kritis. Nilai maksimum terjadi pada bulan November yaitu sebesar 1,78 m dan nilai sebesar 1,43 m. Arus balik air terdeteksi pada perhitungan menggunakan integrasi numerik maupun menggunakan software HEC-RAS. Panjangnya arus balik air berbeda-beda tiap bulan tergantung debit saluran drainase primer Gayam. Arus balik air terpanjang terjadi pada bulan Desember yaitu sepanjang 432 m. Hasil analisis menunjukkan ketinggian profil aliran lebih tinggi dari tanggul dan dimensi box culvert. Kata Kunci: arus balik air, banjir, profil aliran sungai, integrasi numerik, HEC- RAS. vii

8 ABSTRAK Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani Back Water Analysis On Primary Drainage Channel Gayam Kulon Progo Regency. Thesis. Civil Engineering Department. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta The river has many benefits for humans, but if there is no handling and maintenance of the river continuously, it can also bring floods. The aim of this study is one of an effort to prevent the occurrence of floods caused by back water. It is done by analyzing the flow profile of the Gayam primary drainage channel due to the maximum height of Serang River. It can be used for taking further action to repair the building water infrastructure. The research applied in one of the drainage channels of Kulon Progo Regency, it was located in District Wates. This channel was on a flat area and densely populated. Analysis of flow profile Gayam primary drainage channel was performed by using numerical integration methods and hydrologic program of Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS). The data was used in the Gayam primary drainage channel by using rainfall data from three stations in the DAS of Serang in It was used for the calculation of the drainage channel discharge calculation Gayam between in Serang River. Gayam primary drainage channels included the type of surface flow profile ramps or profile M (Mild) for basic slope of the channel is smaller than the critical slope. Value of maximum is 1.78 m in November whereas value of is 1.43 m. Back water is detected on calculation by using numerical integration and HEC- RAS software. The length of the reverse flow of water differents depend on the discharge of Gayam primary drainage channels. The longest back water occurs in December that along 432 m. The analysis shows that a height flow profile heigher than the embankment and the dimension of box culvert. Keywords: back water, flood, flow profile of river, numerical integration, HEC- RAS. viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... v PRAKATA... vi ABSTRAK... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GRAFIK... xiv DAFTAR NOTASI... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi DAFTAR PUSTAKA... xvii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Saluran Terbuka Kalsifikasi Saluran Terbuka Pola Aliran Koefisien Kekasaran Saluran Metode Analisis Pola Aliran Landasan Teori... 9

10 2.2.1 Kualitas Data Hujan Hujan Wilayah Analisis Debit dengan Metode Rasional Prinsip Dasar Aliran Koefisien Kekasaran Manning Steady Gradually Varied Flow Kedalaman Air Normal Kedalaman Air Kritis Klasifikasi Profil Muka Air Analisis Profil Aliran BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum Lokasi Penelitian Data Penelitian Perhitungan Debit Aliran Sungai Metode Perhitungan Pola Aliran HEC-RAS Metode Integrasi Numerik Alur Penelitian BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengumpulan Data Data Hujan Uji Kepanggahan Analisis Hujan Wilayah Analisis Debit Saluran Drainase Analisis Data Eksisting Penentuan Tipe Aliran Analisis Profil Aliran dan Arus Balik Air Metode Integrasi Numerik Software HEC-RAS commit to... user 57

11 4.9 Pembahasan BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran... 67

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penurunan Persamaan Aliran Berubah Beraturan Gambar 2.2 Profil Muka Air Gambar 2.3 Lengkung Energi Spesifik Gambar 2.4 Hubungan Q-Y untuk Energi Spesifik Konstan Gambar 2.5 Kondisi pada Saat Terjadi Arus Balik Air Gambar 3.1 Lokasi Penelitian Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1 Sebaran Wilayah Hujan Tiap Stasiun Hujan Das Serang Gambar 4.2 Profil Aliran pada Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Januari Gambar 4.3 Pengaturan Sistem Satuan Gambar 4.4 Pembuatan File Project Gambar 4.5 Pembuatan Skema Saluaran Drainase Gayam Gambar 4.6 Memasukkan Data Penampang Melintang Gambar 4.7 Memasukkan Data Hidrolika Gambar 4.8 Steady Flow Analisis-Palan Gayam Januari (Profil Aliran Gayam) Gambar 4.9 Steady Flow Analisis-Plan Bw Januari (Profil Arus Balik Air) Gambar 4.10 Penampang Menlintang Gambar 4.11 Output Penampang Melintang Gambar 4.12 Penampang Memanjang Saluran Gambar 4.13 Profile Output Table... 64

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Koefisien Limpasan Untuk Metode Rasional Tabel 2.2 Koefisien Kekasaran Tabel 2.3 Jenis Profil Aliran pada Saluran Prismatis Tabel 4.1 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Borrow Area Tahun Tabel 4.2 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Plaosan Tahun Tabel 4.3 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Hargorejo Tahun Tabel 4.4 Data Kumulatif Hujan Tahunan Pada Stasiun Hujan Borrow Area, Plaosan, dan Hargorejo Tabel 4.5 Nilai R Tabel 4.6 Data Hujan Harian Maksimum Tiap Bulan Tabel 4.7 Nilai Koefisien Polygon Theissen (Ct) Tabel 4.8 Hujan Harian Wilayah DAS Serang Tabel 4.9 Intensitas Hujan Maksimal Harian Tabel 4.10 Perhitungan Debit Saluran Drainase Gayam Tabel 4.11 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran Tabel 4.12 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran Tabel 4.13 Perhitungan Kedalaman Kritis dan Kemiringan Kritis Tabel 4.14 Rekapitulasi Kedalaman Normal, Kedalaman Kritis dan Kemiringan Kritis Tabel 4.15 Ketinggian Muka Air Maksimum Bulan Januari-Desember Tabel 4.16 Penentuan Profil Aliran Bulan Januari Tabel 4.17 Elevasi Tanggul kanan Dan Kiri Tabel 4.18 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan Integrasi Numerik Tabel 4.19 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan HEC-RAS... 65

14 DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Nilai uji kepanggahan... 41

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Menggunakan Metode Integrasi Numerik. Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Menggunakan Software HEC-RAS. Surat-Surat Skripsi.

16 DAFTAR ISI LAMPIRAN B (HEC-RAS) Lampiran Gambar B-1. Gambar Skema Saluran Drainase Primer Gayam. Lampiran B-1 Lampiran Gambar B-2. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Februari... Lampiran B-2 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Februari... Lampiran B-3 Lampiran Gambar B-3. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Maret... Lampiran B-8 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Maret... Lampiran B-9 Lampiran Gambar B-4. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan April... Lampiran B-14 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan April... Lampiran B-15 Lampiran Gambar B-5. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Mei... Lampiran B-20 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Mei... Lampiran B-21 Lampiran Gambar B-6. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Juni... Lampiran B-26 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juni... Lampiran B-27 Lampiran Gambar B-7. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Juli... Lampiran B-32 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juli... Lampiran B-33 Lampiran Gambar B-8. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Agustus... Lampiran B-38 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Agustus... Lampiran B-39 Lampiran Gambar B-9. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan September... Lampiran B-44 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan September... Lampiran B-45 Lampiran Gambar B-10. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Oktober... Lampiran B-50 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan commit Oktober user... Lampiran B-51 L-HEC-RAS 1

17 Lampiran Gambar B-11. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan November... Lampiran B-56 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan November... Lampiran B-57 Lampiran Gambar B-12. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Desember... Lampiran B-62 Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Desember... Lampiran B-63 L-HEC-RAS 2

18 DAFTAR NOTASI A Luas Tampang Basah (m 2 ) C Koefisien aliran permukaan D Kedalaman Hidrolik (m) E s Fr Energi spesifik Angka Froude g Gravitasi, g = 9,81 m/dtk 2 H Tinggi tekan total I Intensitas hujan (mm/jam) I f I 0 L n P Q R R e R 24 T t t c V y y c y n Kemiringan gesek Kemiringan dasar saluran Panjang Saluran (km) Koefisien Manning Keliling basah Debit (m 3 /dtk) Jari-jari hidrolik (m) Angka Reynold Curah hujan rencana 24 jam Lebar penampang permukaan bebas (m) durasi hujan (jam) Waktu konsentrasi (jam) kecepatan aliran Tinggi muka air (m) Kedalaman kritis (m) Kedalaman Normal (m) Koefisien energi Panjang tinjauan saluran (m)