TINJAUAN PERENCANAAN DIMENSI PENAMPANG BATANG MARANSI DAN BATANG LURUIH KOTA PADANG

Transkripsi

1 TINJAUAN PERENCANAAN DIMENSI PENAMPANG BATANG MARANSI DAN BATANG LURUIH KOTA PADANG Benny Syahputra, Nazwar Djali, Lusi Utama Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang ben2y_sp@yahoo.com, nazwardjali@yahoo.com, lusi_utamaindo115@yahoo.co.id Abstrak Banjir adalah suatu keadaan sungai dimana aliran airnya tidak tertampung oleh palung sungai, hal ini disebabkan karena debit yang terjadi lebih besar dari kapasitas tampung. Salah satu wilayah di Kota Padang yang sering dilanda banjir adalah kawasan Maransi dan Aia Pacah Kecamatan Koto Tangah. Banjir dikawasan tersebut sebagian besar disebabkan oleh luapan Batang Maransi dan Batang Luruih. Luapan banjir menggenangi daerah pemukiman, persawahan, sarana dan prasarana umum yang berada disekitar sungai. Berdasarkan data curah hujan yang diperoleh dari stasiun Gunung Sarik dan stasiun BMG Tabing Padang tahun 1988 sampai tahun 2009, didapat rata-rata Curah Hujan Rencana dari tiga metode yaitu metode Gumbel, Hasper, Wedwen untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100 tahun adalah sebesar 174,9 mm, 238,9 mm, 287,4 mm, 351,7 mm, 400,1 mm, 449,1 mm. Dengan tidak mampunya sungai dalam menampung debit banjir yang terjadi, maka direncanakanlah dimensi penampang sesuai hasil perhitungan Debit Banjir Rencana periode ulang 10 tahun menggunakan metode Rasional sebesar 43,71 m 3 /detik pada Batang Maransi dan Debit Banjir Rencana periode ulang 25 tahun sebesar 90,12 m 3 /detik pada Batang Luruih. Dari hasil perhitungan didapatkan rencana dimensi penampang bentuk trapesium untuk Batang Maransi dengan lebar 14 meter, tinggi 2,95 meter dan lebar 18 meter, tinggi 3,1 meter untuk Batang Luruih. Kata Kunci : Banjir, Sungai, Dimensi, Penampang THE REVIEW OF PLANNING DIMENSION CROSS-SECTION IN MARANSI AND LURUIH RIVERS PADANG CITY Benny Syahputra, Nazwar Djali, Lusi Utama Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang ben2y_sp@yahoo.com, nazwardjali@yahoo.com, lusi_utamaindo115@yahoo.co.id Abstract Flood is a condition of river where the current of water isn t receive by riverbed, this is because discharge of water happened is bigger than capacity of river. One of region in padang city where often get flood are about Maransi and Aia Pacah, part of Koto Tangah. Flood in these region is largely caused by overflow of Maransi and Luruih river. floods inundated residential areas, rice fields, public facilities and infrastructure are located around the river. Based on rainfall data obtained from the station Gunung Sarik and BMG Tabing Padang in

2 1988 th until 2009 th, get average rainfall plan of three method, are Gumbel method, Hasper, Wedwen for repeat period 2, 5, 10, 25, 50, and 100 years are 174,9 mm, 238,9 mm, 287,4 mm, 351,7 mm, 400,1 mm, 449,1 mm. With the inability of the river to accommodate the flood discharge, so that will be plan dimension of cross-section by discharge of water is plan repeat period 10 years use Rasional method as big as 43,71 m 3 /sec at Maransi river and discharge of water plan repeat period 25 years as big as 90,12 m 3 /sec Luruih river. There get dimension of trapezoid cross-section Maransi by wide 14 meters, high 2,95 meters and Luruih river by wide 18 meters, high 3,1 meters. Keywords : Flood, River, Dimension, Cross-section

3 PENDAHULUAN Banjir merupakan salah satu bencana alam yang mempunyai dampak besar bagi kelangsungan hidup manusia. Bencana ini selalu datang saat musim hujan dan sering terjadi di dataran rendah atau daerah yang berada disekitar sungai. Seringnya terjadi banjir sebagian besar disebabkan oleh tidak cukupnya kapasitas sungai untuk menampung debit. Kota Padang berada didaerah yang relatif datar di ketinggian berkisar 2 hingga 15 m dari permukaan laut. Dengan topografi wilayah yang cukup landai tersebut, maka rentan terhadap bahaya banjir Salah satu wilayah yang sering di landa banjir adalah Kawasan di sekitar Aliran Batang Maransi dan Batang Luruih Kecamatan Koto Tangah Kota Padang. Bila terjadi hujan dengan intensitas yang tinggi dan durasi yang lama, kawasan tersebut menjadi daerah banjir dengan ketinggian mencapai 1 m dan lama genangan dapat lebih dari 24 jam. Ini disebabkan karena debit yang terjadi di Batang Maransi dan Batang Luruih melebihi kapasitas tampung sehingga terjadi luapan. Luapan banjir sungai di kawasan tersebut menggenangi daerah pemukiman, persawahan, sarana dan prasarana umum yang berada sekitar sungai. Kejadian banjir tersebut terjadi hampir setiap tahun, yang dari tahun ke tahun semakin besar dan sering terjadi. Salah satu upaya yang dilakukan pemerintah adalah merencanakan dimensi penampang kedua sungai sesuai dengan debit rencana yang terjadi. Maksud dan tujuan utama penulisan tugas akhir ini adalah merencanakan dimensi penampang Batang Maransi dan Batang Luruih agar dapat menampung debit maksimum yang terjadi. Dan hasil dimensi penampang yang didapat dibandingkan dengan hasil rencana konsultan. METODOLOGI Metode penelitian yang digunakan secara garis besar adalah sebagai berikut : Tinjauan Pustaka Dalam tinjauan pustaka didapatkan teori-teori yang diperoleh dari buku untuk menyelesaikan penulisan tugas akhir. Pengumpulan data Data yang dibutuhkan adalah peta topografi, data curah hujan dan data sungai. Data dan informasi diperoleh dari Dinas Pengelolaan Sumber daya Air (PSDA), Balai Wilayah Sungai Sumatera V, Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Kota Padang. Analisa dan perhitungan. Berdasarkan data yang diperoleh nantinya akan dilakukan perhitungan antara lain: analisa curah hujan, curah hujan rencana, debit banjir rencana, dan perhitungan dimensi penampang sungai

4 Perhitungan Curah Hujan Maksimum Rata-Rata Data curah hujan yang digunakan dalam perhitungan adalah data tahun 1988 sampai tahun 2009 yang diambil dari 2 stasiun curah hujan yaitu BMG Tabing dan Gunung Sarik. Analisa Curah Hujan Rencana Untuk perhitungan curah hujan rencana dilakukan dengan 3 tiga metode, yaitu metode Gumbel, metode Hasper dan metode Wedwen. Dari ketiga metode tersebut di ambil nilai curah hujan rata-rata. Hal ini dilakukan untuk mencari angka curah hujan yang mungkin terjadi dalam periode tertentu. Analisa Debit Banjir Rencana Setelah didapat hasil curah hujan rencana, maka dilanjutkan dengan perhitungan debit banjir rencana menggunakan metode Rasional dam Hasper. Perencanaan Dimensi Penampang Hasil perhitungan debit banjir rencana digunakan untuk mendapatkan dimensi penampang sungai, data yang digunakan dalam perecanaan dimensi penampang adalah data periode ulang 10 dan 25 tahun. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Hidrologi Curah hujan Maksimum Rata-Rata Perhitungan curah hujan maksimum rata-rata menggunakan metode rata-rata aljabar, pengambilan metode ini berdasarkan faktor luas DAS yang < 500 km2. Metode ini cocok untuk kawasan topografi rata atau datar dan alat penakar tersebar hampir merata. Tabel Curah Hujan Maksimum Rata-Rata Tahun Curah Hujan Merata , , , , , , , , , (Sumber Data : Hasil Perhitungan)

5 Curah Hujan Rencana Perhitungan curah hujan rencana dilakukan dengan tiga metode, yaitu metode Gumbel, Hasper dan Wedwen. Dari ketiga metode tersebut diambil nilai curah hujan rata-rata. Hal ini dilakukan untuk mencari angka curah hujan yang mungkin terjadi dalam periode tertentu. Jadi nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan selanjutnya adalah nilai curah hujan rencana rata-rata. Metode Gumbel Dalam metode ini, data yang harus tersedia adalah curah hujan tahunan dengan pengamatan minimum 10 tahunan. Rumus : Yt Yn R = R Sx Sn Sx = Dimana : ( R R) n 1 R = Hujan dengan periode ulang tahun = Hujan maksimum rata-rata n = Banyak data tahun pengamatan Sx = Standart deviasi Yn = Reduced mean (hubungan dengan banyak data) Y T = Reduced variate Sn = Reduced standar deviation Nilai Y T, Yn dan Sn telah ditetapkan dalam tabel (lampiran) 2 Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Gumbel No t Yn Sn Sx Yt Rn 1 2 0,5252 1, ,6 0, , ,5252 1, ,6 1, , ,5252 1, ,6 2, , ,5252 1, ,6 3, , ,5252 1, ,6 3, , ,5252 1, ,6 4, ,7 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Metode Hasper Dengan menggunakan data curah hujan tertinggi pertama dan data curah hujan tertinggi kedua maka didapatkan curah hujan pada return periode dengan menggunakan Rumus : Dimana : S 1 2 R R 1 R R2 R U! U 2 R T = Curah maksimum dengan priode ulang tahun R = Hujan maksimum rata-rata R 1 = Hujan maksimum pertama. R 2 = Hujan maksimum kedua S = Standar deviasi U T = Variabel standar untuk periode ulang T m = n m tahun n 1 m = Jumlah tahun pengamatan = Urutan (ranking)

6 Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana No t Metode Hasper Standar Deviasi U t R t ,8 90,45 0,22 156, ,8 90,45 0,64 234, ,8 90,45 1,26 290, ,8 90,45 2,10 366, ,8 90,45 2,75 425, ,8 90,45 3,43 487,04 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Metode Weduwen Curah hujan dengan metode wedwen ini dapat dirumuskan : Rn = Mn x R p R p Dimana : R = mp R n = Hujan rencana dengan periode ulang R = Harga terbesar dari R 2 atau 5/6 R 1 R 1 = Hujan maksimum pertama. R 2 = Hujan maksimum kedua m n = mp = tabel (n : periode ulang dan p : lama pengamatan) Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana No t Metode Wedwen mn = mp Rp Rt 1 2 0, ,54 200, , ,54 242, , ,54 284, , ,54 340, , ,54 382, , ,54 423,72 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Tabel Curah Hujan Rencana Rata-Rata Tiga Metode Metode Tahun Gumbel Hasper Wedwen Rata-Rata 2 166,70 156,9 200,96 174, ,00 234,69 242,93 238, ,80 290,77 284,50 287, ,30 366,75 340,99 351, ,20 425,54 382,56 400, ,70 487,04 423,72 449,15 (Sumber data : hasil perhitungan) Debit Banjir Rencana Dari hasil curah hujan rencana, dilanjutkan dengan perhitungan debit banjir rencana periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, 100 tahun berdasarkan luas DAS Batang Maransi 10,544 km 2 dengan panjang sungai 7,044 km dan luas DAS Batang Luruih 17,133 km 2 dengan panjang sungai 9,401 km. Metode Rasional Rumus yang digunakan dalam menghitung debit banjir rencana menurut Metoda Rasional adalah : Q t = 0,278. C. I. A I = tc = R 24 [ ] 2/3 24 tc L' V

7 Dimana : Qt = Debit Banjir Rencana Periode Ulang (m 3 /detik) C = Koefisien Aliran I = Intensitas Curah Hujan (mm/jam) A = Luas Cathmen Area (km 2 ) R = Curah Hujan tc = Waktu Konsentrasi (jam) Metode Hasper Rumus yang digunakan dalam menghitung debit banjir rencana menurut Metode hasper adalah: Q n = q n A Koefisien run-off: Waktu: Dimana: t = A A 0.1 L 0.8 S ,.4t 3 / 1 t A = 1+ 2 t r n = t Rt untuk 2 jam < t < 19 jam t 1 Q n = Debit banjir dengan periode ulang tahun = Koefisien pengaliran = Koefisien reduksi A = Luas catchment area q n = Debit untuk periode ulang tertentu Hasil perhitungan Debit Banjir Rencana Batang Maransi dan Batang Luruih dapat dilihat pada tabel berikut : 4 Batang Maransi Tabel Debit Banjir Rencana DAS Batang Maransi T M. Rasional M. Hasper Rata-rata 2 26,60 96,03 61, ,34 131,18 83, ,71 157,81 100, ,50 193,14 123, ,86 219,73 140, ,32 246,67 157,50 (Sumber Data : Hasil Perhitungan Batang Luruih Tabel Debit Banjir Rencana DAS Batang Luruih T M.Rasional M.Hasper Rata-rata 2 44,82 107,65 76, ,21 147,06 104, ,64 176,92 125, ,12 216,52 153, ,51 246,33 174, ,10 276,52 195,81 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Analisa Hidolika Dimensi Rencana Penampang Rumus : Penampang Saluran Trapesium Q = A. V A = ( b + m. h ) h P = b + 2h. R = A / P V = 1 / n. R 2/3. I 1/2 Dimana : Q = Debit ( m 3 /detik )

8 V = Kecepatan aliran rata ( m/detik ) n = Koefisien kekasaran manning R = Jari-jari hidrolis ( m ) P = Keliling basah ( m ) m = Talud A = Luas keliling basah ( m 2 ) I = Kemiringan saluran Dimensi Penampang Batang Maransi ( Patok B.0 - B.42 ) Q desain = 43,71 m 3 /detik I sungai = (6,31-5,09) / 1868,5 = 0,00065 Penampang didesain berbentuk trapesium dengan talud 1 : 1,5 Direncanakan : Lebar Saluran = 14 m Tinggi Saluran = 2,15 m Koef Manning (n) = 0,03 Didapat : Q = 44,87 m3/detik > Qdesain = 43,71 m3/detik Tinggi tanggul ( h + w ) = 2,15 + 0,80 = 2,95 m Dimensi Penampang Batang Maransi ( Patok B.42 - B 78 ) Qdesain = 43,71 m3/detik I sungai = (8,51-6,31) / 1396,05 = 0,00154 Penampang didesain berbentuk trapesium dengan talud 1 : 1,5 Direncanakan : Lebar Saluran = 9 m Tinggi Saluran = 2,15 m Koef Manning (n) = 0,03 Didapat : Q = 46,42 m3/detik > Qdesain = 43,71 m3/detik Tinggi tanggul ( h + w ) = 2,15 + 0,80 = 2,95 m Q = 43,71 m3/dtk w = 0,8 m h = 2,15 m 1 1,5 b = 9 m Gambar Dimensi Penampang Batang Maransi Patok ( B.42 B.78) Q = 43,71 m3/dtk w = 0,8 m h = 2,15 m 1 1,5 b = 14 m Gambar Dimensi Penampang Batang Maransi ( Patok B.0 - B.42 ) Dimensi Penampang Batang Luruih Q desain = 90,12 m 3 /detik I sungai = (6,31-5,09) / 1868,5 = 0,002 Penampang didesain berbentuk trapesium dengan talud 1 : 1,5

9 Direncanakan : Lebar Saluran = 18 m Tinggi Saluran = 2,1 m Koef Manning (n) = 0,03 Didapat : Q = 95,67 m3/detik > Qdesain = 90,12 m3/detik Tinggi tanggul ( h + w ) = 2,1 + 1 = 3,1 m Q = 90,12 m3/dtk Qdesain = 43,71 m³/dt Lebar ( b ) = 14 m Talud = 1 ; 1,5 D50 = 0,4 mm = 0,0004 m Perhitungan : b rata = ( 20, ) / 2 = 17,22 m q = 43,71 / 17,22 = 2,54 m Yo = 0,38 x 2,52 0,67 x 0,0004-0,17 w = 1 m h = 2,1 m 1 1,5 = 2,68 m Maka dalam gerusan dari dasar sungai = 2,68-2,15 b = 18 m = 0,53 ~ 0,6 m Gambar Dimensi Penampang Batang Luruih Perhitungan Scouring ( Gerusan Pada Dasar Sungai ) Scouring atau Gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai karena interaksi antara aliran dengan dasar sungai. Rumus Empiris Jarret : Yo = x q = Qdesain / b rata-rata Dimana : Yo = Kedalaman gerusan dari muka air banjir q = Debit per meter lebar D50 = Diameter rata - rata sampel sedimen Perhitungan Scouring Batang Maransi ( Patok B.0 - B.42 ) Perhitungan Scouring Batang Maransi ( Patok B.42 - B.78 ) Qdesain = 43,71 m³/dt Lebar = 9 m Talud = 1 ; 1,5 D50 = 0,4 mm = 0,0004 m Perhitungan : b rata = ( 15, ) / 2 = 12,22 m q = 43,71 / 12,22 = 3,57 m Yo = 0,38 x 3,57 0,67 x 0,0004-0,17 = 3,37 m Maka dalam gerusan dari dasar sungai = 3,37-2,15 = 1,2 m

10 Perhitungan Scouring Batang Luruih Qdesain = 90,12 m³/dt Lebar = 18 m Talud = 1 ; 1,5 D50 = 0,4 mm = 0,0004 m Perhitungan : b rata = ( 24, ) / 2 = 21,15 m q = 90,12 / 21,15 = 4,2 m Yo = 0,38 x 4,2 0,67 x 0,0004-0,17 = 3,7 m Maka dalam gerusan dari dasar sungai = 3,7-2,1 = 1,6 m Perhitungan Dimensi Rencana Shortcut Saluran Short Cut / Floodway adalah saluran yang digunakan untuk mengalihkan sebagian atau seluruh aliran air banjir dalam rangka mengurangi debit banjir pada daerah yang dilindungi. Rumus : Penampang Saluran Trapesium Q = A. V A = ( b + m. h ) h P = b + 2h. R = A / P V = 1 / n. R 2/3. I 1/2 Dimana : Q = Debit ( m 3 /detik ) V = Kecepatan aliran rata-rata ( m/detik ) n = Koefisien kekasaran manning R = Jari-jari hidrolis ( m ) P = Keliling basah ( m ) m = Talud A = Luas keliling basah ( m 2 ) I = Kemiringan saluran Perencanaan Saluran Short Cut Batang Luruih menggunakan debit rencana periode ulang 25 tahun, saluran Short Cut direncanakan 75% dari debit rencana yaitu 68,12 m3/detik. Q desain = 68,12 m 3 /detik I sungai = 0,0012 Penampang desain bentuk trapesium dengan talud 1 : 1,5 Direncanakan : Lebar Saluran = 18 m Tinggi Saluran = 2,1 m Koef Manning (n) = 0,03 Didapat : Q = 74,10 m3/detik > Qdesain = 68,12 m3/detik Tinggi tanggul ( h + w ) = 2,1 +1 = 3,1 m KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang dilakukan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : Perhitungan curah hujan rencana menggunakan tiga metode yaitu metode

11 Gumbel, Hasper, Weduwen dan diambil rata-rata dari 3 (tiga) metode tersebut. Merencanakan dimensi penampang sesuai Debit Banjir Rencana yaitu periode ulang 10 tahun sebesar 43,71 m3/detik pada Batang Maransi dan Debit Rencana periode ulang 25 tahun sebesar 90,12 m3/detik pada Batang Luruih. Dari hasil perhitungan didapat dimensi penampang batang Maransi dengan lebar 14 m, tinggi 2,15 m, tinggi jagaan 0,8 m dan dimensi Batang Luruih dengan lebar 18 m, tinggi 2,1 m, tinggi jagaan 1 m. Dari perhitungan didapatkan scouring / gerusan dari dasar Batang Maransi patok B.0 - B.42 sedalam 0,6 m, Batang Maransi patok B.42 B.78 sedalam 1,2 m dan Batang Lurih sedalam 1,6 m Direncanakan saluran Short Cut / Floodway di aliran Batang Luruih untuk dapat mengalirkan 75% dari debit banjir rencana karena kapasitas sungai hanya dapat menampung 25%. Saluran di rencanakan dengan lebar 18 m, tinggi 2,1 m, tinggi jagaan 1 m dan kemiringan saluran 0,0012 Perbandingan Hasil Perencanaan Konsultan dengan Perhitungan Tugas Akhir Periode Ulang Hujan Rencana ( tahun ) No Metode Perhitungan Tugas Akhir 1 Gumbel 166, ,8 347,3 392,2 436,7 2 Hasper 156,9 234,7 290,8 366,8 425, Wedwen ,9 284, ,6 423,7 Rata-rata 174,9 238,9 287,4 351,7 400,1 449,1 Perencanaan Konsultan 1 Log Pearson III Distribusi Normal Gumbel Type I Periode Ulang Debit Banjir Rencana ( tahun ) No Metode Perhitungan Tugas Akhir * Batang Maransi 1 Rasional 26,6 36,34 43,71 53,5 60,86 68,32 2 Hasper 96,03 131,18 157,81 193,14 219,73 246,67 Rata-rata 61,32 83,76 100,76 123,32 140,3 157,5 * Batang Luruih 1 Rasional 44,82 61,21 73,64 90,12 102,51 115,1 2 Hasper 107,65 147,06 176,92 216,52 246,33 276,52 Rata-rata 76,24 104,14 125,28 153,32 174,42 195,81 Perencanaan Konsultan * Batang Maransi 1 Rasional 21,29 28,93 33,34 38,62 42,15 45,53 * Batang Luruih 1 Rasional 68,2 91,8 104,9 119,8 129,7 138,1 No Perhitungan Perencanaan Hasil Konsultan Tugas Akhir Batang Maransi A Patok B.0 - B.42 1 Dimensi Penampang Lebar b = 14,00 m b = 14,00 m Tinggi h = 1,65 m h = 2,15 m Tinggi Jagaan w = 1,00 m w = 0,80 m 2 Scouring / Gerusan - yo = 0,60 m B Patok B.42 - B Dimensi Penampang Lebar b = 9,00 m b = 9,00 m Tinggi h = 1,65 m h = 2,15 m Tinggi Jagaan w = 1,00 m w = 0,80 m 2 Scouring / Gerusan - yo = 1,20 m Batang Luruih 1 Dimensi Penampang Lebar b = 18,00 m b = 18,00 m Tinggi h = 2,75 m h = 2,10 m Tinggi Jagaan w = 1,10 m w = 1,00 m 2 Scouring / Gerusan yo = 1,50 m yo = 1,60 m

12 DAFTAR PUSTAKA Lusi Utama, Ir. MT. Himpunan Kuliah Hidrologi Nazwar Djali, Drs, ST, Sp-1, Himpunan Drainase Perkotaan Paulus Joseph, L.H Hidrologi untuk Insinyur Edisi ke 3. Jakarta: Penerbit Erlangga Soemarto. C.D Hidrologi Teknik Jilid 2. Jakarta: Penerbit Erlangga Sosrodarsono, Suyono. Takeda, Kensaku Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita.. Suripin Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan, ANDI, Yogyakarta Triamodjo, Bambang Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset