DESAIN PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT BACK WATER SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 HALAMAN JUDUL DESAIN PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT BACK WATER SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.) pada Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : ARIF WIJAYANTO NIM. I PROGRAM STUDI DIII TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 HALAMAN PERSETUJUAN DESAIN PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT BACK WATER SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.) pada Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : ARIF WIJAYANTO NIM. I Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Persetujuan: Dosen Pembimbing Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc NIP commit to user ii

3 HALAMAN PENGESAHAN DESAI PINTU PENGENDALI BANJIR AKIBAT BACK WATER SUNGAI GEDANGAN WONOGIRI TUGAS AKHIR Disusun Oleh : ARIF WIJAYANTO NIM. I Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada, 27 Agustus 2015 : 1. Ir. Agus Hari Wahyudi, Msc NIP Ir. Budi Utomo, MT NIP Ir. Sudarto, MSi NIP Disahkan, Kepala Program Studi DIII Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Widi Hartono, ST, MT NIP iii

4 MOTO DAN PERSEMBAHAN Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan (QS Al-Insirah, 94:5) Berilmulah seperti padi... Setiap kata yang terukir, kupersembahkan seutuhnya pada Bapak dan Ibu atas seluruh cinta, kasih sayang, dan pengorbanan tulus yang mereka berikan demi kesuksesanku, semoga aku bisa menjadi anak yang kelak yang bisa engkau andalkan di kehidupan dunia maupun di akhirat. Adi Surya Nur Rochim Terimakasih atas kerjasamanya dalam setiap fase yang harus dilalui dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Teman teman keluarga besar D3 INFRASTRUKTUR PERKOTAAN Agus, Anggun, Arif setya, Bima, Brili, Cahyo, Cepy, Tyas, Dewangga, Dewi, Dian, Hendra, Caca, Hugo, Isni, Rani, Okta, Reza, Rasyid, Rusdi, Tio, Indro, Mada, Vian, Wira Trimakasih atas kebersamaan dan kekompakannya, Trimakasih telah menjadi bagian dari cerita dimasa-masa perjuangan ini. Dosen Pembimbing Tugas Akhir Ir. Agus Hari Wahyudi, Msc yang dengan sabar telah memberikan saran dan pemahaman dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Semoga ilmu yang Bapak tularkan kepada kami menjadi ilmu yang barokah dan terus menerus membawa kemanfaatan. iv

5 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Esa, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir dengan judul Desain Pintu Pengendali Banjir Akibat Back Water Sungai Gedangan Wonogiri dapat terselesaikan berkat bantuan dari beberapa pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang kepada: 1. Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, 2. Widi Hartono, ST, MT. Selaku Kepala Program Studi DIII Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta, 3. Achmad Basuki, ST, MT. selaku mantan ketua Program Studi DIII Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, 4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT. selaku mantan Sekretaris Program Studi DIII Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, 5. Ir. Agus Hari Wahyudi, M.Sc. selaku Pembimbing Tugas Akhir yang dengan sabar telah memberikan saran dan pemahaman dalam penyusunan Tugas Akhir, 6. Ir. Sudarto, Msi dan Ir. Budi Utomo, MT selaku Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan, pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan Tugas Akhir, 7. Segenap Dosen Pengajar Program Studi DIII Infrastruktur Perkotaan, Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mau berbagi ilmu dan pengalaman melalui perkuliahan, 8. Segenap staf di Pengajaran DIII Teknik Sipil yang sehari hari telah membantu mempersiapkan segala kebutuhan kegiatan perkuliahan, 9. Balai Besar Wilayah Sungai bengawan Solo dan khususnya Mbak Damayanti, selaku staff perencanaan yang telah membantu mencarikan data dalam penyusunan Tugas Akhir ini, 10. Kakak-kakak, adik-adik, dan rekan rekan keluarga besar Mahasiswa DIII Infrastruktur Perkotaan, Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta atas kerjasamanya dalam seluruh kegiatan perkuliahan, 11. ASUS A43SD series yang senantiasa setia membantu proses perkuliahan dan penyelesaian tugas akhir ini, v

6 12. Segenap keluarga dan teman-teman di rumah yang senantiasa memberikan dukungan semangat dan doa demi selasainya laporan tugas akhir ini, 13. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Tidak ada yang bisa penulis berikan sebagai imbalan, hanya do a semoga Allah SWT memberi anugrah dan balasan atas segala kebaikan. Surakarta, Juni 2015 Penulis vi

7 ABSTRAK Arif wijayanto, Desain Pintu Pengendali Banjir Akibat Back Water Sungai Gedangan Wonogiri. Program Studi D3 Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Sungai Gedangan sebagai anak sungai dari Bengawan Solo yang terletak di wilayah Wonoboyo, Kecamatan Wonogiri Kabupaten Wonogiri sering meluap yang mengakibatkan banjir di pemukiman sekitarnya. Banjir yang terjadi dikarenakan adanya back water yaitu aliran balik yang dikarenakan elevasi dari induk sungai lebih tinggi daripada anak sungai, sehingga aliran dari anak sungai tidak bisa masuk ke induk sungai bahkan aliran berbalik ke arah hulu sungai dan menyebabkan limpasan sehingga terjadi banjir. Dari permasalahan back water itulah kemudian dicari solusi untuk mengatasi banjir yaitu dengan pembuatan pintu air pengendali banjir dan stasiun pompa. Metode yang dilakukan pada penulisan laporan tugas akhir ini adalah dengan mengumpulkan data primer dan data sekunder, data primer meliputi foto survey lokasi, sedangkan data sekunder meliputi data curah hujan, dan data cross section Sungai dan hasil wawancaa dengan warga. Dari data yang diperoleh, selanjutnya dilakukan analisis meliputi debit rencana, profil muka air dengan HEC-RAS dan selanjutnya digunakan sebagai acuan dalam mendesain bangunan pengendali banjir, yaitu pintu air, tanggul, dan pompa air. Dari hasil analisis diketahui bahwa elevasi muka air banjir dari sungai Bengawan Solo lebih tinggi dari Sungai gedangan yaitu m berbanding m sehingga mengakibatkan back water. Maka direncanakan pintu air dengan pintu sorong sebanyak 3 buah dengan lebar masing masing 1.5 m dengan tinggi 2 m, direncanakan banjir skerm dengan tinggi puncak yang adalah m, direncanakan stasiun pompa dengan kapasitas maksimum sebesar 4.8 m3/detik, direncanakan tanggul dengan elevasi sama dengan desain banjir skerm yaitu m, ketinggian rata-rata 7.8 meter. Sehingga dengan pembuatan bangunan tersebut masalah banjir akibat back water dapat diatasi. Kata kunci: pengendalian banjir, back water, pintu air, stasiun pompa, tanggul vii

8 KATA PENGANTAR Rasa Syukur tak terhingga disertai puja dan puji kepada yang Maha indah, Maha perkasa, dan Maha pemberi kenikmatan Allah SWT atas limpahan berkah, limpahan rahmat, dan nikmat kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Shalawat dan Salam yang Insya Allah selalu tercurah kepada baginda manusia mulia, Rasulullah SAW yang telah menunjukan jalan kepada umatnya dari jalan kesesatan menuju jalan yang. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan Program DIII Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Judul dari Tesis ini adalah Desain Pintu Pengendali Banjir Akibat Back water Sungai Gedangan Wonogiri. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang dengan penuh dedikasi telah begitu banyak mencurahkan waktu, tenaga, kesabaran, dan pikirannya guna memberikan yang terbaik kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Semoga beliau selalu diberkahi oleh Allah SWT. Akhir kata, penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis pribadi dan umumnya bagi pembaca semua. Mengingat keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang penulis miliki, maka kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan. Dengan hanya mengharapkan keridhoan-nya, semoga dapat menumbuhkan keikhlasan yang tulus dalam terselesaikannya Tugas Akhir ini. Aamiin. Surakarta, Juni 2015 Penulis viii

9 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii MOTO DAN PERSEMBAHAN... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv NOTASI DAN SINGKATAN... xvi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Manfaat Teoritis Manfaat Praktis... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Back water Landasan Teori Analisis Hidrologi Curah Hujan Parameter Statistik Pemilihan Tipe Distribusi commit... to user Pengujian Kecocokan Sebaran ix

10 Koefisien Aliran (C) Curah Hujan Efektif Debit Banjir Rencana Pemodelan Hidrolika Menggunakan HEC - RAS Konsep Perhitungan dalam HEC RAS Perencanaan Pintu Air (Pintu Sorong) Perencanaan Pompa Air Perencanaan Tanggul BAB 3 METODE PENELITIAN Lokasi Penelitian Metode Penelitian Langkah Langkah Penelitian Mencari Data dan Informasi Mengolah Data BAB 4 HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN Analisis Hidrologi Data Curah Hujan Harian Maksimum Hujan Wilayah Perhitungan Parameter Statistik Penentuan Jenis Distribusi Uji Smirnov Kolmogorov Perhitungan Hujan Rancangan Koefisien Aliran Permukaan (c) Perhitungan Curah Hujan Efektif Analisis Debit Banjir Rancangan Sungai Gedangan Perhitungan Debit Banjir Metode Nakayasu Analisis Hidrolika Menggunakan Pemodelan HEC-RAS Skematik Pemodelan Data Geometrik Flow Boundary Condition Running Program Analisis Hidraulik Kondisi commit Eksisting to user Sungai Bengawan Solo dan Sungai Gedangan x

11 4.4. Perencaaan Bangunan Pintu Air Perencanaan Pintu Sorong Perencaaan Banjir Skerm Perencanaan Pompa Hasil Perhitungan Desain Pompa Kesimpulan Perhitungan Pompa Perencanaan Tanggul Hasil Pembahasan Hasil Analisis Hidrologi Hasil Analisis Desain BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xi

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kriteria Pemilihan Tipe Distribusi... 8 Tabel 2.2. Nilai Variable Reduksi Gauss... 8 Tabel 2.3. Distribusi Log Pearson III untuk Koefisien Kemencengan Cs Tabel 2.4. Reduced Mean (Yn) Tabel 2.5. Reduced Standard Deviation (Sn) Tabel 2.6. Reduced Variate (Yt) Tabel 2.7. Nilai Kritis Do untuk Uji Smirnov-Kolmogorov Tabel 2.8. Koefisien Pengaliran (run off coeficient) Tabel 2.9. Klasifikasi Periode Ulang Berdasarkan Jenis Konstruksi Tabel Harga kemiringan samping untuk tanggul tanah homogen (menurut USBR, 1978) Tabel 4.1. Data Hujan Harian Maksimum Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Hujan Wilayah Tabel 4.3. Perhitungan Parameter Statistik Tabel 4.4. Penentuan Jenis Distribusi Tabel 4.5. Uji Smirnov Kolmogorov Terhadap Distribusi Log-Pearson tipe III Tabel 4.6. Analisis Metode Log Pearson III Tabel 4.7. Curah Hujan Rancangan Menggunakan Log Pearson III Tabel 4.8. Perhitungan Koefisien Aliran (c) Tabel 4.9. Intensitas Hujan Jam-jaman Tabel Curah Hujan Jam-jaman Tabel Distribusi Curah Hujan Jam-jaman Tabel Perhitungan Curah Hujan Efektif DAS Gedangan Tabel Perhitungan Unit Hidrograf Metode Nakayasu Tabel Rekap Perhitungan Hidrograf Banjir Metode Nakayasu Tabel Debit Rencana Tabel Project pertama Tabel Project kedua Tabel Data debit dan Volume Komulatif Inflow Sungai Gedangan Q Tabel Hubungan Volume Tampungan dan Tinggi Genangan xii

13 Tabel Hubungan t pompa dan Q Pompa Tabel Trial dengan waktu pompa 16 dan 18 jam Tabel Trial Dengan Waktu Pompa 20 dan 22 Jam Tabel Trial dengan waktu pompa 24 dan 26 jam Tabel Interpolasi Volume Komulatif Banjir dengan Tinggi Genangan xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Pertemuan Sungai Gedangan dengan Sungai Bengawan Solo... 2 Gambar 2.1. Kondisi Aliran Jika Terjadi Back water... 4 Gambar 2.2. Metode Poligon Thiesen... 6 Gambar 2.3. Contoh Penampang Saluran Dalam HEC-RAS Gambar 2.4. Penggambaran Persamaan Energi Pada Saluran Terbuka Gambar 2.5. Aliran Melalui Pintu Sorong Gambar 2.6. Koeffisien K untuk debit tenggelam Gambar 2.7. Koeffiesien debit pada pintu sorong dan pintu radial Gambar 3.1. Lokasi Penelitian Gambar 3.2. Flow Chart Pola Pikir Penyusunan Laporan Gambar 3.3. Flow Chart Analisis Hidrologi Gambar 3.4. Flow Chart Pemodelan Hidrolika dengan HEC-RAS Gambar 3.5. Flow Chart Perencanaan Pompa Banjir Gambar 4.1. Pengeplotan Tata Guna Lahan dengan Satuan Kotak Gambar 4.2. Skematik Pemodelan Sungai Bengawan Solo dan Sungai Gedangan Gambar 4.3. Contoh Input Data Cross Section Gambar 4.4. Contoh Input Reach Lengths Gambar 4.5. Contoh Input Data Manning Values Gambar 4.6. Contoh Input Steady Flow Data Gambar 4.7. Contoh Input Boundary Conditions Gambar 4.8. Running HEC-RAS Gambar 4.9. Running HEC-RAS Finish Gambar Hasil Analisis Project Pertama Gambar Hasil Analisis Project Kedua Gambar Contoh Penampang Melintang Gambar Profil Muka Air K.4+60 Perencanaan Pintu Air Gambar Profil Muka Air K.4+60 Perencanaan Banjir Skerm Gambar Sketsa Desain Banjir Skerm Gambar Sketsa Penampang Saluran Gambar Sketsa Panjang Tanggul xiv

15 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A GAMBAR DESAIN Peta Kontur Lokasi Pintu air... LA-1 Denah Pintu Air... LA-2 Potongan A-A... LA-3 Potongan B dan C... LA-4 Detail Banjir Skerm... LA-5 Detail Atap Pelindung... LA-6 Denah Ruang dan Atap Rumah Pompa... LA-7 Potongan A dan B Rumah Pompa... LA-8 GAMBARAN SECARA TIGA DIMENSI... LA-10 LAMPIRAN B FOTO-FOTO SURVEY LAMPIRAN C DOKUMEN ADMINISTRASI Permohonan Pembimbing TA... LC-1 Surat Permohonan Data Balai Besar Bengawan Solo... LC-2 Surat Permohonan Data PSDA Bengawan Solo... LC-3 LAMPIRAN D LEMBAR KOMUNIKASI DAN PEMANTAUAN xv

16 NOTASI DAN SINGKATAN α α : Parameter hidrograf : Koefisien kecepatan µ : Koeffisien debit A1, A2,..., An : Luas areal 1,2,...n a b C c Ck CS Cv G : Bukaan pintu (m) : Lebar pintu (m) : Koefisien kehilangan energi (penyempitan, pelebaran atau belokan) : Nilai koefisien pengaliran ekivalen : Koefisien kurtosis : Koefesien skewness : Koefisien variasi : Variabel standar untuk Xt yang besarnya tergantung koefisien kemencengan Cs g : Percepatan gravitasi, m/dt 2 ( 9,8 ) h1 H2 he Hs I K : Kedalaman air didepan pintu diatas ambang, (m) : Kedalaman air dibelakang pintu diatas ambang, (m) : Energi head loss : Tinggi jagaan (m) : Intensitas hujan (mm/jam) : Faktor aliran tenggelam K : Nilai pengantar aliran pada unit KT L LogXt Log X n : Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang : Jarak antara dua penampang (meter) : Logaritma curah hujan rencana dalam periode ulang T tahun (mm) : Logaritma curah hujan rata-rata : Koefisien kekasaran manning n : Bayaknya data P1, P2,..., Pn : Curah hujan ke 1, ke 2,... ke n Q Qp Qt : Debit (m3/detik) : Qmaks, merupakan commit debit puncak to user banjir (m 3 /dtk) : Unsur aliran sebelum mencapai debit puncak (m³/det) xvi

17 R : Jari-jari hidrolik R24 : Hujan efektif dalam 1 hari (mm) Re : Curah hujan efektif (mm) Ro : Hujan satuan (mm) RT : Intensitas hujan rata-rata sampai dengan jam ke-t (mm/jam), rt : Curah hujan jam-jaman/curah hujan pada jam ke-t (mm) S : Deviasi standard Sd : Deviasi standard Sf : Kemiringan aliran Sn : Reduced standar deviasi, merupakan fungsi dari banyaknya data(n) T : Waktu mulai hujan t : Waktu (jam) tg : Waktu konsentrasi hujan (jam) T0,3 : Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit (jam) Tp : Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) V : Kecepatan aliran, (m/dt) X : Nilai varian ke i X : Nilai rata-rata varian Xt : Curah hujan rencana dalam periode ulang T tahun (mm) Yt : Reduced variabel, parameter Gumbel untuk periode T tahun Yn : Reduced mean, merupakan fungsi dari banyaknya data (n) Y : Fungsi tekanan di suatu titik2 Z : Fungsi titik diatas garis referensi xvii