BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1. Tinjauan Umum II.1.1 Fungsi Drainase Perkotaan II Fungsi Umum : Mengeringkan bagian wilayah kota dari genangan sehingga tidak menimbulkan dampak negatif. Mengalirkan air permukaan ke badan air penerima terdekat secepatnya. Mengendalikan kelebihan air permukaan yang dapat dimanfaatkan untuk persediaan air dan kehidupan akuatik. Meresapkan air pemukaan untuk menjaga kelestarian air tanah (konservasi air). Melindungi prasarana dan sarana yang sudah terbangun. II Fungsi Layanan : Sistem drainase lokal : Yang termasuk sistem drainase lokal adalah saluran awal yang melayani suatu kawasan kota tertentu seperti komplek permukiman, areal pasar, perkantoran, areal industri dan komersial. Sistem ini melayani areal kurang dari 10 ha. Pengelolaan sistem drainase lokal menjadi tanggung jawab masyarakat, pengembang atau instansi lainnya. Sistem drainase utama : Yang termasuk dalam sistem drainase utama adalah saluran drainase primer, sekunder, tersier beserta bangunan pelengkapnya yang melayani kepentingan sebagian besar II-1

2 warga masyarakat. Pengelolaan sistem drainase utama merupakan tanggung jawab pemerintah kota. Pengendalian banjir (Flood Control) : Adalah ruas sungai yang melintasi wilayah kota yang berfungsi mengendalikan aliran air sungai, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat bagi kegiatan kehidupan manusia. Pengelolaan/pengendalian banjir merupakan tugas dan tanggung jawab dinas pengairan (Sumber Daya Air). Untuk memahami drainase secara menyeluruh, berikut ini diperlihatkan beberapa pengertian pokok tentang drainase : Drainase adalah prasarana yang berfungsi mengalirkan air permukaan ke badan air atau ke bangunan resapan buatan. Drainase perkotaan adalah sistem drainase dalam wilayah administrasi kota dan daerah perkotaan (urban) yang berfungsi untuk mengendalikan atau mengeringkan kelebihan air permukaan di daerah permukiman yang berasal dari hujan lokal, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat bagi kehidupan hidup manusia. Drainase berwawasan lingkungan adalah pengelolaan drainase yang tidak menimbulkan dampak yang merugikan bagi lingkungan. Terdapat 2 pola yang dipakai: a. Pola detensi (menampung air sementara), misalnya dengan membuat kolam penampung. II-2

3 b. Pola retensi (meresapkan ), antara lain dengan membuat sumur resapan, bidang resapan atau kolam resapan Pengendali banjir adalah bangunan untuk mengendalikan tinggi muka air agar tidak terjadi limpasan atau genangan yang menimbulkan kerugian. Badan penerima air adalah sungai, danau, atau laut yang menerima aliran dari sistem drainase perkotaan. Bangunan pelengkap adalah bangunan yang ikut mengatur dan mengendalikan sistem aliran air hujan agar aman dan mudah melewati jalan, belokan daerah curam, bangunan tersebut seperti gorong-gorong, pertemuan saluran, bangunan terjunan, jembatan, street inlet, pompa, pintu air. Daerah genangan adalah kawasan yang tergenang air akibat tidak ada ataupun tidak berfungsinya sistem drainase. Daerah pengaliran adalah daerah tangkapan air yang mengalirkan air ke dalam saluran. Kala ulang adalah selang waktu pengulangan kejadian hujan atau debit banjir rencana yang mungkin terjadi. Tinggi jagaan adalah ketinggian yang diukur dari permukaan air maksimum sampai permukaan tanggul saluran. Waktu pengaliran permukaan adalah waktu yang diperlukan oleh titik air hujan yang jatuh ke permukaan tanah dan mengalir ke titik saluran drainase yang diamati. Waktu drainase adalah waktu yang diperlukan oleh titik air hujan yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam saluran drainase yang diamati. II-3

4 Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh titik air hujan yang jatuh pada permukaan tanah mengalir sampai di suatu titik di saluran drainase yang terpanjang. Zona adalah sub sistem pelayanan satu aliran saluran drainase. Kolam Retensi adalah kolam/waduk penampungan air hujan dalam jangka waktu tertentu. Fungsinya untuk memotong puncak banjir yang terjadi dalam badan air/sungai. Sistem Embung adalah sistem penanganan drainase perkotaan dengan cara mengisolasi daerah yang dilayani dari pengaruh limpasan air hujan / air laut serta limpasan dari prasarana lain (jalan, jalan kereta api), yang terdiri dari kolam penampung, sistem drainase. II.1.2 Embung II Pemilihan Lokasi Embung Embung adalah suatu bangunan yang berfungsi untuk menampung kelebihan air pada saat debit tinggi dan melepaskannya pada saat dibutuhkan. Embung merupakan salah satu bagian dari proyek secara keseluruhan maka letaknya juga dipengaruhi oleh bangunan bangunan lain seperti bangunan pelimpah, bangunan penyadap, bangunan pengeluaran, bangunan untuk pembelokan sungai dan lain-lain (Soedibyo, 1993). Untuk menentukan lokasi dan denah embung harus memperhatikan beberapa faktor yaitu (Soedibyo, 1993) : 1. Tempat embung merupakan cekungan yang cukup untuk menampung air, terutama pada lokasi yang keadaan geotekniknya tidak lulus air, sehingga kehilangan airnya hanya sedikit. 2. Lokasinya terletak di daerah manfaat yang memerlukan air sehingga jaringan distribusinya tidak begitu panjang dan tidak banyak kehilangan energi. II-4

5 3. Lokasi embung terletak di dekat jalan, sehingga jalan masuk (access road) tidak begitu panjang dan lebih mudah ditempuh. Sedangkan faktor yang menentukan didalam pemilihan tipe embung adalah (Soedibyo, 1993) : 1. Tujuan pembangunan proyek 2. Keadaan klimatologi setempat 3. Keadaan hidrologi setempat 4. Keadaan di daerah genangan 5. Keadaan geologi setempat 6. Tersedianya bahan bangunan 7. Hubungan dengan bangunan pelengkap 8. Keperluan untuk pengoperasian embung 9. Keadaan lingkungan setempat 10. Biaya proyek II Tipe Embung Tipe embung dapat dikelompokkan menjadi empat keadaan yaitu (Soedibyo, 1993) : 1. Tipe Embung Berdasar Tujuan Pembangunannya Ada dua tipe Embung dengan tujuan tunggal dan embung serbaguna : (a). Embung dengan tujuan tunggal (single purpose dams) adalah embung yang dibangun untuk memenuhi satu tujuan saja, misalnya untuk kebutuhan air baku atau irigasi (pengairan) atau perikanan darat atau tujuan lainnya tetapi hanya satu tujuan saja. (b). Embung serbaguna (multipurpose dams) adalah embung yang dibangun untuk memenuhi beberapa tujuan misalnya : irigasi (pengairan), air minum dan PLTA, pariwisata dan irigasi dan lain-lain. II-5

6 2. Tipe Embung Berdasar Penggunaannya Ada 3 tipe yang berbeda berdasarkan penggunaannya yaitu : (a). Embung penampung air (storage dams) adalah embung yang digunakan untuk menyimpan air pada masa surplus dan dipergunakan pada masa kekurangan. Termasuk dalam embung penampung air adalah untuk tujuan rekreasi, perikanan, pengendalian banjir dan lain-lain. (b). Embung pembelok (diversion dams) adalah embung yang digunakan untuk meninggikan muka air, biasanya untuk keperluan mengalirkan air ke dalam sistem aliran menuju ke tempat yang memerlukan. (c). Embung penahan (detention dams) adalah embung yang digunakan untuk memperlambat dan mengusahakan seoptimal mungkin efek aliran banjir yang mendadak. Air ditampung secara berkala atau sementara, dialirkan melalui pelepasan (outlet). Air ditahan selama mungkin dan dibiarkan meresap ke daerah sekitarnya. 3. Tipe Embung Berdasar Letaknya Terhadap Aliran Air Ada dua tipe yaitu embung yaitu embung pada aliran (on stream) dan embung di luar aliran air (off stream) yaitu : (a). Embung pada aliran air (on stream) adalah embung yang dibangun untuk menampung air, misalnya pada bangunan pelimpah (spillway). (b). Embung di luar aliran air (off stream) adalah embung yang umumnya tidak dilengkapi spillway, karena biasanya air dibendung terlebih dahulu di on stream-nya baru disuplesi ke tampungan. Kedua tipe ini biasanya dibangun berbatasan dan dibuat dari beton, pasangan batu atau pasangan bata. 4. Tipe Embung Berdasar Material Pembentuknya II-6

7 Ada 2 tipe yaitu embung urugan, embung beton dan embung lainnya. (a). Embung Urugan ( Fill Dams, Embankment Dams ) Embung urugan adalah embung yang dibangun dari penggalian bahan (material) tanpa tambahan bahan lain bersifat campuran secara kimia jadi bahan pembentuk embung asli. Embung ini dibagi menjadi dua yaitu embung urugan serba sama (homogeneous dams) adalah embung apabila bahan yang membentuk tubuh embung tersebut terdiri dari tanah sejenis dan gradasinya (susunan ukuran butirannya) hampir seragam. Yang kedua adalah embung zonal adalah embung apabila timbunan terdiri dari batuan dengan gradasi (susunan ukuran butiran) yang berbeda-beda dalam urutan-urutan pelapisan tertentu. (b). Embung Beton ( Concrete Dam ) Embung beton adalah embung yang dibuat dari konstruksi beton baik dengan tulangan maupun tidak. Kemiringan permukaan hulu dan hilir tidak sama pada umumnya bagian hilir lebih landai dan bagian hulu mendekati vertikal dan bentuknya lebih ramping. Embung ini masih dibagi lagi menjadi embung beton berdasar berat sendiri stabilitas tergantung pada massanya, embung beton dengan penyangga (buttress dam) permukaan hulu menerus dan dihilirnya pada jarak tertentu ditahan, embung beton berbentuk lengkung dan embung beton kombinasi. II.2 Analisis Hidrologi II.2.1 Hidrologi Intensitas hujan adalah tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan berbeda-beda, tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas curah hujan diperoleh dengan cara melakukan analisis data curah hujan baik secara statistik maupun secara empiris. II-7

8 Curah hujan yang diperlukan untuk pembuatan rancangan dan rencana (perhitungan potongan melintang dan lain-lain) adalah curah hujan jangka waktu yang pendek dan bukan curah hujan jangka waktu yang panjang seperti curah hujan tahunan atau bulanan. Curah hujan tersebut berdasarkan volume debit (yang disebabkan oleh curah hujan) dari daerah pengaliran yang kecil seperti perhitungan debit banjir, rencana peluap suatu bendungan, gorong- gorong melintasi jalan dan saluran, selokan-selokan samping. Menurut Departemen Pekerjaan Umum (2010), data yang meliputi kriteria perancangan hidrologi adalah dengan perkiraan hujan rencana, analisis frekuensi terhadap curah hujan menggunakan metode-metode yang mengacu pada tata cara perhitungan debit desain saluran. II.2.2 Hidrolika Menurut Departemen Pekerjaan Umum (2010), ketentuan kriteria perencanaan hidrolika meliputi kapasitas perhitungan saluran dengan parameter berbagai hal seperti parameter genangan, tinggi genangan, luas genangan dan lamanya genangan terjadi. Selain itu juga diperhitungkan parameter frekuensi terjadinya genangan setiap tahunnya. Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi, seperti besarnya curah hujan, temperatur, penguapan, lamanya penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran, konsentrasi sedimen sungai, akan selalu berubah terhadap waktu. Data hidrologi dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data tersebut yang dikumpulkan. Untuk perencanaan bendung, analisis hidrologi yang terpenting, yaitu menentukan debit banjir rencana dan debit andalan. II-8

9 II.2.3 Curah Hujan Rencana Berdasarkan peta jaringan stasiun hidrologi, dapat diketahui letak titik data terhadap jaringan keseluruhan dan dapat diwakili oleh data tersebut. Data hujan memuat catatan tinggi hujan harian dari stasiun hujan. Data hujan dapat berasal dari stasiun hujan otomatis ataupun manual. Data hujan dari stasiun hujan otomatis menginformasikan catatan hujan setiap waktu, data ini digunakan untuk analisis distribusi hujan. Dari data hujan yang ada dapat diketahui tinggi hujan pada titik - titik yang ditinjau, dan selanjutnya dapat dipergunakan untuk analisis banjir akibat hujan. Analisis selanjutnya diarahkan untuk memperkirakan besarnya debit banjir dengan berbagai kala ulang kejadian. II Cara Rata Rata Hitung Cara menghitung rata - rata aritmatis (arithmetic mean) adalah cara yang paling sederhana. Metode rata - rata hitung dengan menjumlahkan curah hujan dari semua tempat pengukuran selama satu periode tertentu dan membaginya dengan banyaknya tempat pengukuran. Jika dirumuskan dalam satu persamaan adalah sebagai berikut : Dimana ; = curah hujan rata - rata (mm) R1...R2 (mm) = besarnya curah hujan pada masing -masing stasiun n = banyaknya stasiun hujan (Sumber : Sri Harto, Analisis Hidrologi, 1993) II-9

10 Gambar 2.15 Sketsa Stasiun Curah Hujan Cara Rata - rata Hitung (modul kuliah PSDA) II Cara Poligon Thiessen Cara ini memperhitungkan luas daerah yang mewakili dari stasiun-stasiun hujan yang bersangkutan, untuk dipergunakan sebagai faktor bobot dalam perhitungan curah hujan rata-rata Rumus ; Di mana: = curah hujan rata - rata (mm) R1, R2, Rn = besarnya curah hujan pada masing - masing stasiun (mm) W1,W2,Wn = Faktor bobot masing masing stasiun yaitu % daerah pengaruh terhadap luas keseluruhan (Sumber : Sri Harto, Analisis Hidrologi, 1993) II-10

11 Gambar 2.16 Pembagian Daerah dengan Cara Poligon Thiessen (modul kuliah PSDA) II.2.4 Perhitungan curah hujan rencana dengan periode ulang Menentukan Kala Ulang Karakteristik hujan menunjukkan bahwa hujan yang besar tertentu mempunyai kala ulang tertentu, kala ulang rencana untuk saluran mengikuti standar yang berlaku seperti tabel berikut : Tabel 2.1 Kala ulang berdasarkan tipologi kota & luas daerah pengaliran Catchment Area (Ha) Tipologi Kota < > 500 Kota Metropolitan 2 thn 2-5 thn 5-10 thn thn Kota Besar 2 thn 2-5 thn 2-5 thn 5-20 thn Kota Sedang/Kecil 2 thn 2-5 thn 2-5 thn 5-10 thn Sumber: Departemen Pekerjaan Umum Dirjen Cipta Karya, 2010 II Pengukuran Dispersi Dari curah hujan rata-rata yang diperoleh dari berbagai stasiun yang ada di daerah aliran sungai, selanjutnya dianalisis secara statistik untuk mendapatkan pola sebaran data curah hujan yang sesuai dengan pola sebaran data curah hujan rata-rata. Pada kenyataanya II-11

12 bahwa tidak semua varian dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rataratanya. Variasi atau dispersi adalah besarnya derajat dari sebaran varian disekitar nilai rataratanya. Cara mengukur besarnya dispersi disebut pengukuran dispersi. Adapun cara pengukuran dispersi antara lain : Deviasi Standart (S) S Di mana : S = Deviasi standart Xi = Nilai varian ke i X = Nilai rata-rata varian n = Jumlah data Koefesien Skewness (CS) Kemencengan (skewness) adalah suatu nilai yang menunjukkan derajat ketidak simestrisan dari suatu bentuk distribusi. Rumus : ɑ = n (n-1) (n-2) Xi - X 3 CS = ɑ S 3 Di mana : CS = Koefesien Skewness Xi = Nilai varian ke i X = Nilai rata-rata varian n = Jumlah data S = Deviasi standar II-12

13 Koefesien Kurtosis (CK) Pengukuran kurtosis dimaksud untuk mengukur keruncingan dari bentuk kurva distribusi, yang umumnya dibandingkan dengan distribusi normal. Rumus : CK = 1/n Xi - X 4 S 4 Di mana : CK = Koefesien Kurtosis Xi = Nilai varian ke i X = Nilai rata-rata varian n = Jumlah data S = Deviasi standar Koefisien Variasi (CV) Koefisien Variasi adalah nilai perbandingan antara deviasi standar dengan nilai ratarata hitung suatu distribusi. Rumus: X = Xi ; S = Xi - X 2 CV = S n n-1 X Dimana : CV : koefisien variasi S : standar deviasi X: rata-rata hitung = Hrata 2 n : jumlah data hujan II-13

14 Tabel 2.2 Syarat Syarat Nilai Pengujian Dispersi Jenis Distribusi Syarat Distribusi Normal CS= 0 Distribusi Log Normal Distribusi Gumbel CS = 3CV atau CS = 3 CV CS 1,14 CK 5,4002 Distribusi Log Pearson III Tidak termasuk diatas atau CS < 0 Setelah mendapatkan curah hujan rata - rata dari beberapa stasiun yang berpengaruh di daerah aliran sungai, selanjutnya dianalisis secara statistik untuk mendapatkan pola sebaran yang sesuai dengan sebaran curah hujan rata -rata yang ada. Sebaran yang digunakan dalam perhitungan daerah curah hujan adalah : a. Sebaran normal Cs = 0 b. Sebaran log normal Ck = 3 Cv c. Sebaran Gumbel Cs < 1,1396 ; Ck < 5,4002 d. Sebaran log Pearson III Cs 0 II-14

15 Dengan ; Cs Ck Cv Ri R S = Koefisien Keruncingan (skewness) = Koefisien Kurtosis = Koefisien Variasi = Curah hujan masing - masing pos (mm) = Curah hujan rata - rata (mm) = Standar deviasi (Sumber : Hidrologi untuk Pengairan, Ir. Suyono Sosrodarsono) Dengan mengikuti pola sebaran yang sesuai, selanjutnya dihitung curah hujan rencana dalam beberapa periode ulang, yang akan digunakan untuk mendapatkan debit banjir rencana. Sebelum menghitung debit banjir, dilakukan uji keselarasan. Uji keselarasaan dimaksudkan untuk menetapkan apakah persamaan distribusi peluang yang telah dipilih dapat mewakili dari distribusi statistic sample data yang dianalisis. Ada dua jenis keselarasan (Goodness of Fit Test), yaitu uji keselarasan Chi Kuadrat dan Smirnov Kolmogorof. Pada tes ini biasanya yang diamati adalah nilai hasil perhitungan yang diharapkan. 1. Uji keselarasan Chi Kuadrat Di mana : x 2 = harga chi kuadrat Oi = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok ke - i. Ei G = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok ke - i = jumlah sub kelompok II-15

16 Prosedur uji Chi Kuadrat adalah sebagai berikut : Urutkan data pengamatan ( dari besar ke kecil atau sebaliknya ) Kelompokkan data menjadi G sub-grup yang masing - masing beranggotakan minimal empat data pengamatan. Jumlahkan data pengamatan sebesar Oi tiap sub-grup Jumlahkan data dari persamaan distribusi yang digunakan sebesar Ei. Pada tiap sub group hitung nilai : Jumlah seluruh G sub-grup nilai (Oi-Ei) untuk menghitung nilai chi kuadrat Ei Tentukan derajat kebebasan dk = G-R-I ( nilai R2 untuk distribusi normal dan binormal) Interprestasi hasil uji sebagai berikut: Apabila peluang > 5 %, maka persamaan distribusi yang digunakan dapat diterima. Apabila peluang < 1 %, maka persamaan distribusi yang digunakan tidak dapat diterima. Apabila peluang 1-5 %, maka tidak mungkin mengambil keputusan, misal perlu data tambahan. Dk Tabel 2.3 Nilai kritis untuk distribusi Chi Kuadrat Derajat Kepercayaan 0,995 0,99 0,975 0,95 0,05 0,025 0,01 0, , , , , ,841 5,024 6,635 7, ,0717 0,0201 0,0506 0,103 5,991 7,378 9,210 10, ,100 0,115 0,216 0,352 7,815 9,348 11,345 12, ,207 0,297 0,484 0,711 9,488 11,143 13,277 14, ,412 0,554 0,831 1,145 11,070 12,832 15,086 16,750 II-16

17 6 0,676 0,872 1,237 1,635 12,592 14,449 16,812 18, ,989 1,239 1,690 2,167 14,067 16,013 18,475 20, ,344 1,646 2,180 2,733 15,507 17,535 20,09 21, ,735 2,088 2,700 3,325 16,919 19,023 21,666 23, ,156 2,558 3,247 39,40 18,307 20,483 23,209 25, ,603 3,053 3,816 4,575 19,675 21,492 24,725 26, ,074 35,71 4,404 5,226 21,026 23,337 26,217 28, ,565 4,107 5,009 5,892 22,362 24,736 27,688 29, ,075 4,660 5,629 6,571 23,685 26,119 29,141 31, ,601 5,229 6,161 7,261 24,996 27,488 30,578 32, ,142 5,812 6,908 7,962 26,296 28,845 32,000 34, ,697 6,408 7,564 8,672 27,587 30,191 33,409 35, ,265 7,015 8,231 9,390 28,869 31,526 34,805 37, ,844 7,633 8,907 10,117 30,144 32,852 36,191 38, ,434 8,260 9,591 10,851 31,410 34,170 37,566 39, ,034 8,897 10,283 11,591 32,671 35,479 38,932 41, ,643 9,542 10,982 12,338 33,924 36,781 40,289 42, ,260 10,196 11,689 13,091 36,172 38,076 41,638 44, ,886 10,856 12,401 13,848 36,415 39,364 42,980 45, ,520 11,524 13,120 14,611 37,652 40,646 44,314 46, ,160 12,198 13,844 15,379 38,885 41,923 45,642 48, ,808 12,879 14,573 16,151 40,113 43,194 46,963 49, ,461 13,565 15,308 16,928 41,337 44,461 48,278 50, ,121 14,256 16,047 17,708 42,557 45,722 49,588 52, ,787 14,953 16,791 18,493 43,773 46,979 50,892 53,672 (Sumber : DR, Ir, Suripin, Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan, 2004) 1. Uji keselarasan Smirnov Kolmogorof Dengan membandingkan nilai probabilitas untuk tiap variabel dari distribusi empiris dan teoritis didapat perbedaan ( ) tertentu. II-17

18 Tabel 2.4 Nilai delta kritis untuk Uji keselarasan Smirnov Kolmogorof N A 5 0,45 0,51 0,56 0, ,32 0,37 0,41 0, ,27 0,30 0,34 0, ,23 0,26 0,29 0, ,21 0,24 0,27 0, ,19 0,22 0,24 0, ,18 0,20 0,23 0, ,17 0,19 0,21 0, ,16 0,18 0,20 0, ,15 0,17 0,19 0,23 n>50 1,07/n 1,22/n 1,36/n 1,693/n (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) Untuk mendapatkan debit banjir rencana digunakan curah hujan rencana yang di dapat berdasarkan perhitungan dengan menggunakan jenis sebaran yang cocok. II Metode Gumbell Setelah mendapatkan curah hujan rata - rata dari beberapa stasiun yang berpengaruh di daerah aliran sungai, selanjutnya dianalisis secara statistik untuk mendapatkan pola sebaran yang sesuai dengan sebaran curah hujan rata -rata yang ada. Sebaran yang digunakan dalam perhitungan daerah curah hujan adalah : Di mana : = hujan harian dengan periode ulang T tahun (mm) = curah hujan rata-rata hasil pengamatan II-18

19 = reduced variate, parameter Gumbel untuk periode T tahun = reduced mean, merupakan fungsi dari banyaknya data (n) = reduced standar deviasi, merupukan fungsi dari banyaknya data (n) = Standart deviasi = Curah hujan maximum tahun ke i (mm) n = Lamanya pengamatan Tabel 2.5 Reduced Mean (Yn) n ,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0, ,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5300 0,5820 0,5882 0,5343 0, ,5363 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5400 0,5410 0,5418 0,5424 0, ,5463 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5468 0,5468 0,5473 0,5477 0, ,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0, ,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0, ,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0, ,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0, ,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,8898 0, ,56 Tabel 2.6 Reduced Standard Deviation ( S ) n ,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1, ,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1, ,1124 1,1159 1,1193 1,2260 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1, ,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1, ,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1, ,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 II-19

20 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1, ,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1, ,1980 1,1987 1,1994 1, ,2007 1,2013 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2046 1,2049 1,2055 1, ,2065 Tabel 2.7 Reduced Variate ( Yt ) Periode Ulang Reduced Variate 2 0, , , , , , , , , , , ,9210 (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) II Metode distribusi Log Pearson III Di mana : Log XT n = Logaritma curah hujan dalam periode ulang T tahun (mm) = Rata-rata logaritma curah hujan = Jumlah pengamatan II-20

21 Cs = Koefisien Kemencengan (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) Tabel 2.8 Harga k untuk Distribusi Log Pearson III Kemencengan Periode Ulang ( Tahun ) ( CS ) Peluang ( % ) ,5 0,1 3,0-0,420 1,180 2,278 3,152 4,051 4,970 7,250 2,5-0,360 0,518 1,250 2,262 3,048 3,845 4,652 6,600 2,2-0,330 0,574 1,840 2,240 2,970 3,705 4,444 6,200 2,0-0,307 0,609 1,302 2,219 2,912 3,605 4,298 5,910 1,8-0,282 0,643 1,318 2,193 2,848 3,499 4,147 5,660 1,6-0,254 0,675 1,329 2,163 2,780 3,388 6,990 5, ,225 0,705 1,337 2,128 2,706 3,271 3,828 5, ,195 0,732 1,340 2,087 2,626 3,149 3,661 4,820 1,0-0,164 0,758 1,340 2,043 2,542 3,022 3,489 4,540 0,9-0,148 0,769 1,339 2,018 2,498 2,957 3,401 4,395 0,8-0,132 0,780 1,336 1,998 2,453 2,891 3,312 4,250 0,7-0,166 0,790 1,333 1,967 2,407 2,824 3,223 4,105 0,6-0,099 0,800 1,328 1,939 2,359 2,755 3,132 3,960 0,5-0,083 0,808 1,323 1,910 2,311 2,686 3,041 3,815 0,4-0,066 0,816 1,317 1,880 2,261 2,615 2,949 3,670 0,3-0,050 0,824 1,309 1,849 2,211 2,544 2,856 5,525 0,2-0,033 0,831 1,301 1,818 2,159 2,472 2,763 3,380 0,1-0,017 0,836 1,292 1,785 2,107 2,400 2,670 3,235 0,0 0,000 0,842 1,282 1,751 2,054 2,326 2,576 3,090-0,1 0,017 0,836 1,270 1,761 2,000 2,252 2,482 3,950-0,2 0,033 0,850 1,258 1,680 1,945 2,178 2,388 2,810-0,3 0,050 0,830 1,245 1,643 1,890 2,104 2,294 2,675-0,4 0,066 0,855 1,231 1,606 1,834 2,029 2,201 2,540-0,5 0,083 0,856 1,216 1,567 1,777 1,955 2,108 2,400 II-21

22 -0,6 0,099 0,857 1,200 1,528 1,720 1,880 2,016 2,275-0,7 0,116 0,857 1,183 1,488 1,663 1,806 1,926 2,150-0,8 0,132 0,856 1,166 1,488 1,606 1,733 1,837 2,035-0,9 0,148 0,854 1,147 1,407 1,549 1,660 1,749 1,910-1,0 0,164 0,852 1,128 1,366 1,492 1,588 1,664 1,800-1,2 0,195 0,844 1,086 1,282 1,379 1,449 1,501 1,625-1,4 0,225 0,832 1,041 1,198 1,270 1,318 1,351 1,465-1,6 0,254 0,817 0,994 1,116 1,166 1,200 1,216 1,280-1,8 0,282 0,799 0,945 1,035 1,069 1,089 1,097 1,130-2,0 0,307 0,777 0,895 0,959 0,980 0,990 1,995 1,000-2,2 0,330 0,752 0,844 0,888 0,900 0,905 0,907 0,910-2,5 0,360 0,711 0,771 0,793 1,798 0,799 0,800 0,802-3,0 0,396 0,636 0,660 0,666 0,666 0,667 0,667 0,668 (Sumber : CD Soemarto, Hidrologi Teknik, 1999) II.2.5 Perhitungan Debit Banjir Rencana Banjir rencana adalah besarnya debit yang direncanakan untuk melewati bendung. Debit banjir rencana tidaklah sama dengan banjir terbesar, sebab banjir terbesar bisa terjadi kapan saja dan tidak akan ada banjir lagi yang lebih besar dari banjir terbesar. Metode untuk mendapatkan debit banjir rencana dapat menggunakan beberapa metode sebagai berikut : II Metode Rasional Menurut Wanielista (1990) metode Rasional adalah kaitan antaran run-off dengan intensitas curah hujan awalnya digunakan hanya untuk memperkirakan debit puncak (peak discharge). Perhitungan debit banjir dengan metode rasional memerlukan data intensitas curah hujan. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut terkonsentrasi (Loebis 1992). Rumus menghitung intensitas curah hujan (I) menggunakan hasil analisa distribusi frekuensi yang sudah dirata-rata, menggunakan II-22

23 rumus Mononobe sebagai berikut : It = Rt x( 24 ) 2/3 24 t dimana : Rt = hujan rencana untuk berbagai kala ulang (mm) T = waktu konsentrasi (jam), untuk satuan dalam menit, t dikalikan 60. It = intensitas hujan untuk berbagai kala ulang (mm/jam) Rumus umum Metode Rasional Q t = 0,278 C.I.A dimana : Qt C I = Debit banjir (m 3 /det) = Koefisien pengaliran = Intensitas hujan (mm/jam) A = Luas Daerah Aliran (km 2 ) Konstanta 0,278 adalah faktor konversi debit puncak ke satuan dalam m 3 /detik (Seyhan, 1990). II Metode Rasional Modifikasi Digunakan metode rasional modifikasi yang merupakan pengembangan dari metode rasional untuk intensitas curah hujan yang lebih lama dari waktu konsentrasi. Metode ini telah dikembangkan sehingga konsep metode rasional ini dapat menghasilkan hidrograf untuk memperhitungkan koefisien limpasan, koefisien tampungan, intensitas hujan dan luas daerah aliran dalam menghitung debit limpasan. Maka rumus rasional termodifikasi (jika daerah pengaliran lebih dari 0,8 km) adalah sebagai berikut (Subarkah, 1980:197). Rumus Metode Rasional Modifikasi : Q P = 0,278 Cs.C.I.A Dimana : II-23

24 Qp = Debit puncak banjir (m 3 /det) Cs = Koefisien tampungan (storage coefficient) Cs = 2tc 2tc + td tc = waktu konsentrasi (menit). td = waktu pengaliran air yang mengalir di dalam saluran sampai titik yang ditinjau (menit). to = waktu yang diperlukan air untuk mengalir melalui permukaan tanah ke saluran terdekat(menit). C = koefisien pengaliran I = Intensitas hujan (mm/jam) A = Luas Daerah Aliran (km 2 ) V = kecepatan air di dalam saluran dalam meter per-menit. II Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir dari titik terjauh daerah tangkapan hujan ke saluran keluar (outlet) atau waktu yang dibutuhkan oleh air dari awla curah hujan sampai terkumpul serempak mengalir ke saluran keluar (outlet). Waktu konsentrasi (tc = to + td) terdiri dari : a. Inlet time (to), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di muka tanah menuju saluran drainase. b. Conduct time (td), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di sepanjang saluran. II-24

25 Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah rumus yang dikembangkan oleh kirpich (1940) yang ditulis sebagai berikut : t c = 0.87 L x S Dimana : tc = waktu konsentrasi (jam). L = panjang sungai / saluran dari hulu sampai titik yang diambil debitnya (km) S = kemiringan daerah saluran / sungai = H / L Durasi hujan yang terjadi 1-6 jam bahkan maksimum 12 jam pun jarang terjadi. Durasi hujan sering dikaitkan dengan waktu konsentrasi sehingga sangat berpengaruh pada besarnya debit yang masuk ke saluran atau sungai. Jika tidak diperoleh waktu konsentrasi sama dengan intensitas hujan,maka perlu digunakan metode rasionan yang sudah dimodifikasi (Suroso, 2006). II Koefisien Limpasan Koefisien ditetapkan sebagai rasio kecepatan maksimum pada aliran air dari daerah tangkapan hujan. Koefisien ini merupakan nilai banding antara bagian hujan yang membentukan limpasan langsung dengan hujan total yang terjadi. Nilai C tergantung pada beberapa karakteristik dari daerah tangkapan hujan, yang termasuk didalamnya : 1. Relief atau kelandaian daerah tangkapan 2. Karakteristik daerah, seperti perlindungan vegetasi, tipe tanah, dan daerah kedap air. 3. Storage atau karakteristik detention lainnya. Besarnya aliran permukaan dapat menjadi kecil, terlebih bila curah hujan tidak melebihi kapasitas infiltrasi. Selama hujan yang terjadi kecil atau sedang, aliran permukaan hanya terjadi di daerah yang impermeable dan jenuh di dalam suatu DAS atau langsung jatuh II-25

26 diatas permukaan air. Apabila curah hujan yang jatuh jumlahnya lebih besar dari jumlah air yang dibutuhkan untuk evaporasi, infiltrasi, simpanan depresi dan cadangan depresi, makahampir semua curah hujan yang jatuh terintersepsi olehvegetasi yang lebat. (Kodoatie dan Sugiyanto, 2002) Pada daerah dimana penggunaan berubah-ubah, nilai dari koefisien limpasan yang digunakan harus mempertimbangkan pembangunan di daerah hulu, untuk daerah tangkapan air pada masa yang akan datang. Hal ini sangat relevan pada situasi dimana daerah tangkapan air di pedesaan mungkin berkembang sebagian atau seluruhnya menjadi daerah tangkapan kota selama dilakukannya perencanaan pelayanan kesejahteraan hidup. Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam koefisien aliran permukaan (C), yaitu bilangan yang menampilkan perbandingan besarnya aliran permukaan dengan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran permukaan itu merupakan salah satu indicator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0-1, nilai C = 0 menunjukan bahwa semua air hujan terintersepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah. Sebaliknya untuk nilai C = 1 menunjukan bahwa air hujan mengalir sebagai aliran permukaaan. Pada DAS yang baik harga C mendekati nol dan semakin rusak suatu DAS maka harga C semakin mendekati satu. (Kodoatie dan Sjarief, 2005). Tabel 2.9 Koefisien Aliran Permukaan ( C ) No Jenis Daerah Koefisien C 1 Daerah perdagangan Perkotaan 0,70-0,90 Pinggiran (down town) 0,50-0,70 2 Pemukiman Perumahan satu keluarga 0,30-0,50 Perumahan berkelompok, terpisah-pisah 0,40-0,60 Perumahan berkelompok, bersambungan 0,60-0,75 Suburban 0,25-0,40 II-26

27 Daerah apartemen 0,50-0,70 3 Industri Daerah industri ringan 0,50-0,80 Daerah industri berat 0,60-0,90 4 Taman, pekuburan 0,10-0,25 5 Tempat bermain 0,20-0,35 6 Daerah stasiun kereta api 0,20-0,40 7 Daerah belum diperbaiki 0,10-0,30 8 Jalan 0,70-0,95 9 Bata Jalan, hamparan 0,75-0,85 Atap 0,75-0,95 II Hidrograf Satuan Hidrograf adalah penyajian antara salah satu unsur aliran dengan waktu. Hidrograf satuan adalah hidrograf limpasan langsung (direct run off hydrograph) yang dihasilkan oleh hujan efektif yang terjadi merata diseluruh DAS dan dengan intensitas tetap dalam satu satuan waktu yang ditetapkan. Teori klasik unit hidrograf (hidrograf sintetik) berasal dari hubungan antara hujan efektif dengan limpasan. Hubungan tersebut merupakan salah satu komponen model watershed yang umum (Soemarto, 1997). Penerapan pertama unit hidrograf memerlukan tersedianya data curah hujan yang panjang.unsur lain adalah tenggang waktu (time lag) antara titik berat hujan efektif dengan titik berat hidrograf, atau antara titik berat hujan efektif dengan puncak hidrograf (basin lag) (Soemarto, 1997). Yang termasuk dalam Hidrograf Satuan adalah sebagai berikut (Soemarto, 1987): 1. Hidrograf Satuan Dengan Pengukuran II-27

28 Hidrograf satuan dari suatu daerah pengaliran tertentu dapat dicari dari hidrograf sungai yang diakibatkan oleh hujan sembarang yang meliputi daerah penangkapannya dengan intensitas yang cukup merata (Soemarto, 1987). Jika daerah penangkapannya sangat besar, tidak mungkin hujannya merata. Berhubung luasan yang dapat diliput oleh hujan merata sangat terbatas karena dipengaruhi oleh keadaan meteorologi. Dalam keadaan demikian luas daerah penangkapannya harus dibagi menjadi bagian-bagian luas dari daerah pengaliran anak-anak sungai, dan hidrograf satuannya dicari secara terpisah (Soemarto, 1987). 2. Hidrograf Satuan Sintetik Untuk membuat hidrograf banjir pada sungai-sungai yang tidak ada atau sedikit sekali dilakukan observasi hidrograf banjirnya, maka perlu dicari karakteristik atau parameter daerah pengaliran tersebut terlebih dahulu, misalnya waktu untuk mencapai puncak hidrograf (time to peak magnitude), lebar dasar, luas kemiringan, panjang alur terpanjang (length of the longest channel), koefisien limpasan (run off coefficient) dan sebagainya. Dalam hal ini biasanya kita gunakan hidrograf-hidrograf sintetik yang telah dikembangkan di negara-negara lain, dimana parameter-parameternya harus disesuaikan terlebih dahulu dengan karakteristik daerah pengaliran yang ditinjau (Soemarto, 1987). 3. Hidrograf Distribusi Hidrograf distribusi adalah hidrograf satuan yang ordinat-ordinatnya merupakan prosentase terhadap aliran total dengan periode atau durasi tertentu. Karena debit yang tertera pada hidrograf satuan berbanding lurus dengan hujan efektif, maka prosentasenya akan tetap konstan, meskipun hujan efektifnya berubah-ubah. Ini merupakan alat yang berguna jika hanya diketahui debit totalnya atau debit rata-ratanya saja (Soemarto, 1986). Pada grafik hidrograf satuan yang digabung dengan hidrograf distribusinya, luas di bawah lengkung sama dengan luas di bawah garis bertangga. Sehingga apabila ingin mencari hidrograf satuan dari II-28

29 prosentase distribusi, haruslah digambarkan garis kontinyu lewat tangga-tangga agar didapat luas yang sama (Soemarto, 1986). II.2.6 Analisa Dimensi Saluran Cara ini dipakai dengan jalan mencari informasi yang dipercaya tentang tinggi muka air banjir maksimum yang pernah terjadi II Bentuk Penampang Basah Saluran penampang basah yang paling ekonomis untuk menampung debit maksimum 1. Saluran bentuk trapesium Rumus yang digunakan : Gambar : Saluran bentuk trapesium Ae = ( B + m.h ) h P = B + 2h ( 1 + m² ) R = A / P Di mana : B h m = Lebar saluran (m) = dalamnya air (m) = perbandingan kemirringan talud R = Jari - jari hidrolis (m) II-29

30 P = Keliling penampang basah (m) A = Luas Penampang basah (m 2 ) 2. Saluran bentuk Segi Empat Rumus yang digunakan : Ae = ( B x h ) Gambar : Saluran bentuk segi empat P R = B + 2h = Ae / P Di mana : B h R P = Lebar saluran (m) = dalamnya air (m) = Jari - jari hidrolis (m) = Keliling penampang basah (m) Ae = Luas Penampang basah (m 2 ) II-30

31 II Kecepatan Aliran Untuk pengaliran drainase, dimensi saluran diperhitungkan dengan rumus Manning sebagai berikut : Q = V.A V = 1 (R) 2/3 (S) 1/2 n Di mana : Q V n R S = Debit air saluran (m 3 /det) = Kecepatan air dalam saluran(m/det) = Koefisien kekasaran dinding = Jari - jari hidrolis (m) = Kemiringan dasar saluran A = Luas Penampang basah (m 2 ) Tabel 2.10 Kekasaran dinding (n) Tipe Saluran n Lapisan beton ` Pasangan batukali diplester Saluran dari alam II Kemiringan Talud 1. Kemiringan Talud Saluran Tanah Kemiringan talud disesuaikan dengan karakteristik tanah setempat yang pada kemiringan umumnya berkisar antara 1 : 1,5 s/d 1 : 4 II-31

32 Tabel 2.11 Kemiringan talud bahan dari tanah Bahan Tanah Kemiringan Talud (m = H/V) Batu 0.25 Lempung kenyal, geluh 1-2 Lempung pasir, tanah kohesif 1,5-2,5 Pasir lanauan 2-5 Gambut kenyal 1-2 Gambut lunak 3-4 Tanah dipadatkan dengan baik 1-1,5 2. Kemiringan Talud Saluran Pasangan Tabel 2.12 Kemiringan talud bahan dari Pasangan Tinggi Air m h < 0,40 m 0 (dinding tegak vertical) 0,75 > h > 0,40 m 0,25-0,5 H > 0,75 m 0,75-1,0 II Tinggi Jagaan (F) Tinggi jagaan minimum untuk saluran dengan pasangan direncanakan = 0,50 m. Untuk saluran tanpa pasangan dengan debit tinggi jagaan sebagai berikut : Q F (m) Polder (m) Q < 5 m 3/ det 0,20-0,30 0,75-1,0 10 m3/det > Q > 5 m3/det 0,30-0,50 1,00-1,25 Q > 10 m 3/ det 0,75-1,0 1,25-1,50 II-32

33 II Kemiringan Tanah Kemiringan tanah di tempat dibuatnya fasilitas saluran drainase ditentukan dari hasil pengukuran di lapangan, dihitung dengan rumus : i = t 1 t 2 x 100 % L Keterangan : t 1 t 2 = tinggi tanah di bagian tertinggi (m) = tinggi tanah di bagian terendahi (m) i % t 1 (m) t 2 (m) L (m) Gambar : Kemiringan tanah II-33

34 Tabel 2.13 Harga n untuk rumus Manning No Tipe Saluran Baik sekali Baik Sedang Jelek SALURAN BUATAN 1 Saluran tanah, lurus teratur Saluran tanah yang dibuat dengan excavator Saluran pada dinding batuan, lurus, teratur Saluran pada dinding batuan, tidak lurus, tidak teratur Saluran batuan yang diledakkan, ada tumbuhtumbuhan dasar saluran dari tanah, sisi saluran berbatu Saluran lengkung, dengan kecepatan aliran rendah SALURAN ALAM 8 Bersih, lurus tidak berpasir, tidak berlubang Seperti no.8, tidak ada timbunan atau kerikil Melengkung bersih, berlubang dan berdinding pasir Seperti no.10, dangkal tidak teratur Seperti no.10, berbatu dan ada tumbuh-tumbuhan Seperti no.10, sebagian berbatu aliran pelan, banyak tumbuh-tumbuhan dan berlubang banyak tumbuh-tumbuhan SALURAN BUATAN, BETON, ATAU BATU KALI 16 Saluran pasangan batu bata, tanpa penyelesaian Seperti no.16, tapi dengan penyelesaian Saluran beton Saluran beton halus dan rata Saluran beton pracetak dengan acuan baja Saluran beton pracetak dengan acuan kayu II-34