BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengumpulan Data Penelitian Pengumpulan data penelitian dilakukan untuk menunjang analisis arus balik pada saluran drainase primer Gayam. Data yang dikumpulkan berupa data hujan pada DAS Serang pada tahun , data potongan melintang, potongan memanjang saluran drainase primer Gayam, peta situasi alur saluran drainase primer Gayam, peta situasi, dan AWLR Sungai Serang. Data diambil dari balai PSDA, Balai Besar Wilayah Sungai Serayu-Opak, dan Kementrian Pekerjaan Umum Direktorat Jendral Cipta Karya D.I.Y. 4.2 Data Hujan Perhitungan debit aliran pada penelitian ini menggunakan data berupa data curah hujan harian dan direkapitulasi menjadi data hujan bulanan. Data ini diambil dari tiga stasiun hujan yang berada pada DAS Serang yaitu stasiun hujan Borrow Area, Plaosan, dan Hargorejo. Data hujan yang digunakan adalah data hujan dari tahun 2004 sampai dengan tahun Data hujan pada stasiun hujan Borrow Area, Plaosan, dan Hargorejo dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3.

2 38 Tabel 4.1 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Borrow Area Tahun Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des ,4 294,4 264,2 78,50 216,5 26,0 9,9 0,2 16,3 5,6 238,5 306, ,3 390,5 190,1 179,90 0,0 236,5 98,7 2,3 34,5 179,0 322,4 448, ,9 216,2 327,2 282,80 118,8 0,0 13,5 0,3 0,8 4,6 17,3 260, ,5 171,9 560,5 247,00 20,0 32,5 0,0 0,8 1,9 65,6 188,3 461, ,2 331,7 285,0 125,60 28,3 0,8 0,0 0,0 5,0 208,5 652,3 274, ,4 262,6 254,9 175,20 58,8 41,9 23,9 0,3 19,4 33,9 103,9 170, ,6 195,0 159,9 165,60 361,4 59,0 52,6 28,8 257,9 438,0 321,9 425, ,3 427,3 227,0 221,40 195,3 1,2 0,2 1,5 0,0 7,2 267,3 377, ,8 202,4 257,5 262,70 39,5 3,1 0,5 0,3 0,0 74,9 196,1 309, ,4 250,3 156,5 121,50 259,4 144,3 51,2 5,2 14,6 56,8 374,8 404,7 Sumber: BBWS Serayu-Opak, Yogjakarta, Tabel 4.2 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Plaosan Tahun Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des ,3 367,4 353,3 76,9 150,9 5 5, ,1 339,6 425, , ,5 131, , ,3 573, ,1 297,6 373,4 346, ,5 13,5 0 7,2 0 1,25 408, ,8 556,1 346,1 9, ,6 326,8 706, ,4 260,6 444,2 197, ,5 916,5 261, ,2 204,2 416,8 238,8 94,4 0 23,9 0,3 13,7 132,4 206,8 216, ,1 163,9 145,5 109, ,5 54,9 27,9 191, ,5 330, ,1 189,2 209,3 86,9 0,1 0,3 1,1 0,8 35, , ,14 20,1 85,9 6,6 64, ,8 0,6 160,8 287,4 307, ,9 226,3 64,7 144,4 50,4 51,7 6,9 3 12, ,5 Sumber: BBWS Serayu-Opak, Yogjakarta, 2015.

3 39 Tabel 4.3 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Hargorejo Tahun Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des , ,5 441, , ,5 56, ,5 31, ,3 287, ,5 0 31, ,5 140, ,5 18, ,8 315, , ,5 504, ,5 151,4 216, ,1 45 2,5 7,8 9,7 129,5 162, , ,5 316,5 67, ,5 268,5 404,5 188,5 393, ,3 370,5 322, ,1 209, , , , ,7 200, ,5 96,5 185, , ,5 231,1 Sumber: BBWS Serayu-Opak, Yogjakarta, Uji Kepanggahan Uji kepanggahan menggunakan metode kurva massa ganda dengan menggunakan grafik tipe scatter dengan mencari nilai determinan R 2 yang ditunjukkan pada garis linier. Data hujan suatu stasiun hujan dianggap panggah jika kumulatif hujan tahunan suatu stasiun terhadap rata-rata kumulatif hujan tahunan stasiun lain yang berkaitan sehingga memiliki nilai R 2 1. Kumulatif hujan tahunan tiap stasiun hujan akan ditampilkan pada Tabel 4.4.

4 40 Tabel 4.4 Data Kumulatif Hujan Tahunan pada Stasiun Hujan Borrow Area, Plaosan, dan Hargorejo Tahun Kum. Hujan Tahunan Sta. Hargorejo (A) Kum. Hujan Tahunan Sta. Plaosan (B) Kum. Hujan Tahunan Sta. Borrow Area (C) Kum. rerata Tahunan Sta B dan C Kum. rerata Tahunan Sta A dan C Kum. rerata Tahunan Sta A dan B ,8 2067,1 1902,8 1984, ,3 1855, ,4 5284, , ,7 4605, ,2 7256,5 5952,8 6604, , ,8 9782,8 7860,9 8821, , , , , ,6 9852, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,12 Sumber: BBWS Serayu-Opak, Yogjakarta, 2015.

5 Nilai uji kepanggahan pada stasiun hujan Borrow Area, Plaosan, dan Hargorejo akan ditampilkan dalam Grafik Kurva Massa Ganda R² = 0,97 R² = 0,99 Kumulatif Hujan R² = 0, Kumulatif Rerata Sta. Hujan Hargorejo Data Hujan Sta. Borowarea Linear (Data Hujan Sta. Plaosan) Data Hujan Sta. Plaosan Linear (Sta. Hujan Hargorejo) Linear (Data Hujan Sta. Borowarea) Grafik 4.1 Nilai Uji Kepanggahan Pada grafik dapat di lihat bahwa nilai R 2 pada setiap stasiun hujan mendekati satu sehingga data hujan dianggap panggah. Dapat dilihat pada Tabel 4.5 Tabel 4.5 Nilai R 2 Nama Stasiun Nilai R 2 Keterangan Hargorejo 0,99 Panggah R 2 1 Plaosan 0,97 Panggah R 2 1 Borowarea 0,99 Panggah R 2 1

6 Analisis Hujan Wilayah Analisis hujan wilayah pada penelitian ini menggunakan metode polygon Theissen. Data hujan yang digunakan adalah data hujan harian maksimum tiap bulan dari tahun 2004 sampai dengan tahun Data hujan harian maksimum tiap bulan dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Data Hujan Harian Maksimum Tiap Bulan Bulan Stasiun Hujan Hargorejo Plaosan Borowarea Jan ,2 111,7 Feb 157, Mar ,5 136,8 Apr 73,5 129,5 121 May ,3 Jun ,5 80 Jul Aug 20 6,1 12 Sep 83,5 54,4 41,8 Oct Nov ,4 Dec ,3 Sumber: BBWS Serayu-Opak, Yogjakarta Penentuan koefisien polygon Theissen (Ct) berdasarkan luasan sebaran wilayah hujan pada DAS Serang. = Plaosan (69,59 Km 2 ) =Borrow Area (32,69 Km 2 ) =Hargorejo (123,79 Km 2 ) Sumber: MP dan DED Drainase Yogyakarta, 2015 Gambar 4.1 Sebaran Wilayah Hujan Tiap Stasiun Hujan DAS Serang

7 43 Koefisien polygon Theissen (Ct) dapat dilihat pada Tabel 4.7 Tabel 4.7 Nilai Koefisien Polygon Theissen (Ct) No Nama Stasiun Luas DAS Koefisien Thiessen (Ai) (km 2 ) (Ct) (%) 1 Hargorejo 123,79 54,77 2 Plaosan 69,59 30,79 3 Bororw Area 32,65 14,44 Jumlah 226, Nilai hujan harian wilayah pada DAS Serang dapat ditentukan dengan perkalian antara hujan maksimum harian tiap bulan dengan koefisien (Ct) pada masingmasing stasiun hujan. Hujan harian wilayah DAS serang dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Hujan Harian Wilayah DAS Serang Bulan Stasiun Hujan Hargorejo Plaosan Borowarea Nilai Ct = 54.77% Nilai Ct = 30.79% NIlai Ct = 14.44% P P*Ct P P*Ct P P*Ct Hujan Wilayah Jan 96 52, , ,14 109,72 Feb , , ,87 125,99 Mar , , ,76 127,47 Apr 74 40, , ,48 97,60 May 72 39, , ,09 86,39 Jun 83 45, , ,56 91,34 Jul 27 14, , ,33 41,29 Aug 20 10,95 6 1, ,73 14,56 Sep 84 45, , ,04 68,52 Oct 77 42, , ,59 94,01 Nov , , ,68 149,92 Dec , , ,62 151,50

8 Analisis Debit Saluran Drainase Intensitas hujan maksimal harian untuk saluran drainase primer Gayam dihitung dengan persamaan (2.3). Data hujan yang akan dicari intensitas hujannya adalah data curah hujan bulanan wilayah tahun Contoh analisis intensitas hujan pada bulan Januari di saluran drainase primer Gayam dijelaskan sebagai berikut : Data hujan yang tersedia adalah Rt = 109,72 mm, panjang saluran adalah 1,275 km dan kemiringan saluran 0, Menentukan nilai Tc dengan menggunakan persamaan (2.4). ( ) = ( ) = 0,71 jam, dibulatkan menjadi 1 jam. Sehingga didapatkan intensitas : = = 109,72 mm/jam Nilai hujan wilayah maksimum (Rt) = 109,72 mm dan waktu konsentrasi (Tc) selama 1 jam, maka didapatkan nilai intensitas pada satu jam pertama sebesar 109,72 mm/jam. Hitungan intensitas hujan dapat dilihat pada Tabel 4.9.

9 45 No Tabel 4.9 Intensitas Hujan Maksimal Harian Bulan Hujan Harian Wilayah (R) Waktu Konsentrasi (Tc) (jam) Waktu (t) (jam) Intensitas (I) Kedalaman Curah Hujan Kenaikan Curah Hujan 1 (jam) 1 (jam) 1 (jam) 1 (jam) Jumlah 1 Januari 109, ,72 109,72 109,72 109,72 2 Februari 125, ,99 125,99 125,99 125,99 3 Maret 127, ,47 127,47 127,47 127,47 4 April 97, ,60 97,60 97,60 97,60 5 Mei 86, ,39 86,39 86,39 86,39 6 Juni 91, ,34 91,34 91,34 91,34 7 Juli 41, ,29 41,29 41,29 41,29 8 Agustus 14, ,56 14,56 14,56 14,56 9 September 68, ,52 68,52 68,52 68,52 10 Oktober 94, ,01 94,01 94,01 94,01 11 November 149, ,92 149,92 149,92 149,92 12 Desember 151, ,50 151,50 151,50 151,50 Perhitungan debit saluran menggunakan metode Rasional sesuai dengan persamaan (2.2). Langkah pertama adalah menentukan kondisi lokasi saluran yang dianalisis, saluran merupakan saluran tertutup dan berada pada lingkungan perumahan berdasarkan Tabel 2.1 maka nilai koefisien C ditentukan sebesar 0,6. Luas catchment area untuk saluran drainase primer Gayam adalah 30 ha. Hitungan debit saluran drainase primer Gayam dapat dilihat pada tabel 4.10.

10 46 Tabel 4.10 Perhitungan Debit Saluran Drainase Primer Gayam No Bulan Intensitas (I) (mm/jam) Koefisien Aliran (C) Luas Daerah Aliran (ha) Debit (Q) (m 3 /dtk) 1 Januari 109,72 0,6 30 5,49 2 Februari 125,99 0,6 30 6,30 3 Maret 127,47 0,6 30 6,38 4 April 97,60 0,6 30 4,88 5 Mei 86,39 0,6 30 4,32 6 Juni 91,34 0,6 30 4,57 7 Juli 41,29 0,6 30 2,07 8 Agustus 14,56 0,6 30 0,73 9 September 68,52 0,6 30 3,43 10 Oktober 94,01 0,6 30 4,70 11 November 149,92 0,6 30 7,50 12 Desember 151,50 0,6 30 7,58 Debit pada Sungai Serang yang digunakan adalah debit maksimum bulan Januari- Desember pada tahun yang diambil dari AWLR (Automatic Water Level Recorder) pada bendung Pengasih. 4.6 Analisis Data Eksisting Analisis dilakukan pada saluran drainase primer Gayam sepanjang 1275 m berdasarkan dari data skunder yang didapat. Analisis dilakukan dengan jarak anatas titik pemantauan sepanjang 25 meter. Analisis dilakukan sebanyak 52 titik, dari titik 0 sampai dengan 51, dimana titik 0 merupakan hulu dengan elevasi +35,95 dan titik 51 merupakan hilir pertemuan dengan Sungai Serang dengan elevasi +29,176. Perhitungan luas basah penampang dapat dilakukan dengan mengetahui data penampang sungai berupa lebar dasar saluran (B), kemiringan talud (m) dan ketinggian muka air yang direncanakan. Elevasi dasar saluran digunakan untuk menentukan kemiringan saluran. Kemiringan saluran yang digunakan untuk analisis pada saluran drainase primer Gayam ini adalah 0,00339 dan 0,0048.

11 Penentuan Tipe Aliran Tipe aliran dapat dibedakan menjadi aliran subkritis, kritis dan superkritis. Aliran tersebut dapat dibedakan dari nilai yn dan yc suatu saluran. Ketinggian normal saluran trapesium dapat dihitung dengan menggunakan rumus berdasarkan persamaan (2.19) dengan cara trial, sedangkan nilai kedalaman kritis saluran trapesium dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.26) dengan cara trial. Contoh perhitungan ketinggian normal dan ketinggian kritis bulan Januari: Q = 5,49 m 3 /detik g = 9,81 m/s 2 m = 0,042 n = 0,013 B = 1,37 m Perhitungan ketinggian normal dilakukan dengan cara trial, yn = 1,4 m An = (B + m x yn)yn = (1,4 + 0,042 x 1,4) 1,4 = 2,0 m 2 Tn = B + (2 x m x yn) = 1,37 + (2 x 0,042 x 1,4) = 1,49 m P = B + 2 (yn x (1+m 2 ) 0,5 ) = 1,37 + 2(1,4 x (1+0,042 2 ) 0,5 ) = 4,17 m R = A/P = 2,00 / 4,17 = 0,48 m Berdasarkan persamaan (2.19), didapat: = = 1,4 m Rekapitulasi hasil perhitungan kedalaman air normal bulan Januari-Desember dengan kemiringan saluran 0,00339 dapat dilihat pada tabel 4.11.

12 48 Tabel 4.11 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0,00339 Bulan Debit m 3 /dt Coba banding Nilai y n (m) A (m 2 ) T (m) P (m) R (m) Januari 5,49 1,40 1,40 2,00 1,49 4,17 0,48 Februari 6,30 1,55 1,55 2,24 1,50 4,49 0,50 Maret 6,38 1,57 1,57 2,26 1,51 4,52 0,50 April 4,88 1,28 1,28 1,82 1,48 3,93 0,46 Mei 4,32 1,16 1,16 1,65 1,47 3,70 0,45 Juni 4,57 1,21 1,21 1,73 1,48 3,80 0,45 Juli 2,07 0,67 0,67 0,94 1,43 2,71 0,35 Agustus 0,73 0,32 0,32 0,45 1,40 2,02 0,22 September 3,43 0,97 0,97 1,38 1,46 3,32 0,41 Oktober 4,70 1,24 1,24 1,77 1,48 3,85 0,46 November 7,50 1,78 1,78 2,58 1,52 4,94 0,52 Desember 7,58 1,71 1,71 2,48 1,52 4,38 0,57 Rekapitulasi hasil perhitungan kedalaman air normal bulan Januari-Desember dengan kemiringan saluran dapat dilihat pada Tabel Tabel 4.12 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0,0048 Bulan Debit m 3 /dt Coba banding Nilai y n (m) A (m 2 ) T (m) P (m) R (m) Januari 5,49 1,22 1,22 1,74 1,48 3,82 0,46 Februari 6,30 1,36 1,36 1,94 1,49 4,09 0,47 Maret 6,38 1,37 1,37 1,96 1,49 4,12 0,48 April 4,88 1,12 1,12 1,59 1,47 3,61 0,44 Mei 4,32 1,02 1,02 1,44 1,46 3,41 0,42 Juni 4,57 1,06 1,06 1,50 1,46 3,50 0,43 Juli 2,07 0,59 0,59 0,82 1,42 2,55 0,32 Agustus 0,73 0,29 0,29 0,40 1,40 1,95 0,20 September 3,43 0,85 0,85 1,20 1,45 3,08 0,39 Oktober 4,70 1,08 1,08 1,54 1,47 3,54 0,43 November 7,50 1,55 1,55 2,24 1,50 4,49 0,50 Desember 7,58 1,55 1,55 2,23 1,50 4,38 0,51

13 49 Contoh perhitungan ketinggian kritis bulan Januari dilakukan dengan cara trial, yc = 1,16 m Ac = (B + m x yc)yc = (1,37 + 0,04 x 1,16) 1,16 = 1,63 m 2 Tc = B + (2 x m x yc) = 1,37 + (2 x 0,04x 1,16) = 1,47 m P = B + 2 (yn x (1+m 2 ) 0,5 ) = 1,37 + 2(1,16 x (1+0,04 2 ) 0,5 ) = 3,70 m R = A/P = 1,74 / 3,82 = 0,45 m Berdasarkan persamaan (2,20), didapat: = =1,1622 m = = 0,0055 Rekapitulasi hasil perhitungan kedalaman air kritis bulan Januari-Desember dapat dilihat pada Tabel Tabel 4.13 Perhitungan Kedalaman Kritis dan Kemiringan Kritis Bulan Debit m 3 /dtk Nilai y c (m) Januari 5,49 1,16 0,0055 Februari 6,30 1,20 0,0057 Maret 6,38 1,28 0,0057 April 4,88 1,08 0,0053 Mei 4,32 0,99 0,0051 Juni 4,57 1,03 0,0052 Juli 2,07 0,61 0,0044 Agustus 0,73 0,31 0,0039 September 3,43 0,85 0,0048 Oktober 4,70 1,05 0,0052 November 7,50 1,4 0,0060 Desember 7,58 1,44 0,0060

14 Rekapitulasi kedalaman normal dan kedalaman kritis saluran pada bulan Januari- Desember dapat dilihat pada Tabel Tabel 4.14 Rekapitulasi Kedalaman Normal, Kedalaman Kritis dan Kemiringan Bulan Kritis Nilai y n (m) (kemiringan ) Nilai y c (m) Januari 1,4 1,16 0,0055 Februari 1,55 1,27 0,0057 Maret 1,57 1,28 0,0057 April 1,28 1,08 0,0053 Mei 1,16 0,99 0,0051 Juni 1,21 1,03 0,0052 Juli 0,67 0,60 0,0044 Agustus 0,32 0,30 0,0039 September 0,97 0,85 0,0048 Oktober 1,24 1,05 0,0052 November 1,78 1,43 0,0060 Desember 1,71 1,44 0,0060 Dari hasil rekapitulasi kedalaman normal, kedalaman kritis dan kemiringan kritis dapat dianalisis bahwa kedalaman normal kemiringan saluran 0,00339 lebih tinggi dari kedalaman kritis pada setiap bulan, sehingga dapat disimpulkan bahwa aliran pada saluran ini merupakan aliran subkritis (yn>yc). Hasil rekapitulasi kemiringan dasar saluran (0,00339) dan kemiringan kritis diatas dapat dianalisis bahwa kemirinagan kritis selalu lebih besar dari kemiringan dasar saluran pada setiap bulan sehingga dapat disimpulkan bahwa kemiringan saluran merupakan kemiringan landai (mild slope). 4.8 Analisis Profil Aliran dan Arus Balik Air Metode Integrasi Numerik Analisis kedalaman air dengan metode integrasi numerik dilakukan dengan membandingkan penurunan/penaikan ketinggian muka air pada setiap penampang saluran dengan jarak tertentu yang sudah ditentukan. Penelitian ini dilakukan menggunakan metode integrasi numerik yang menganalisis kedalaman air dari hilir ke hulu karena jenis aliran merupakan aliran subkritis. 50

15 51 Analisis menggunakan metode integrasi numerik ini bertujuan untuk mengetahui gambaran profil aliran sekaligus untuk mengetahui ada tidaknya arus balik air pada saluran darinase Gayam ini. Proses analisis menggunakan metode integrasi numerik dilakukan dengan memasukkan nilai ketinggian muka air sungai Serang pada hilir saluran drainase primer Gayam, dalam kasus ini ketinggian air pada hilir menggunakan ketinggian muka air maksimum Sungai Serang pada bulan Januari-Desember antara tahun 2011 sampai dengan tahun 2013 yang dapat dilihat pada Tabel Setelah menentukan nilai Yi, maka dapat dihitung dan didapatkan nilai A (luas), R (jarijari hidrolik), dan T (lebar muka air). Hasil dari perhitunngan tersebut akan digunakan untuk menghitung nilai penurunan muka air (fi) berdasarkan nilai debit, Manning, kemiringan saluran, dan gravitasi bumi sesuai persamaan 2.35 pada Bab 2. Nilai penurunan muka air (fi) digunakan untuk mendapatkan ketinggian muka air semu (yi+1) berdasarkan jarak antara titik sebelumnya sesuai persamaan 2.34 pada Bab 2 namun nilai adalah negatif. Perhitungan ketinggian muka air yang sebenarnya (yi) dilakukan persis seperti perhitungan muka air semu (yi+1) tetapi nilai ketinggian muka air untuk menghitung nilai A (luas), R (jari-jari hidrolik), dan T (lebar muka air) adalah menggunakan nilai yi+1. Sehingga nilai ketinggian yang didapat pada titik tersebut menggunakan nilai yi. Perhitungan dilakukan berulang-ulang hingga jarak yang ditentukan. Perhitungan menggunakan integrasi numerik ini dapat dikontrol, kita dapat mengetahui apakah hitungan kita benar atau salah. Caranya dengan membandingan nilai yi dan yi+1, jika selisih antara yi dan yi+1 tidak begitu jauh maka dianggap benar sebaliknya jika selisihnya besar maka kita perlu meneliti ulang dan memperbaikinya. Pada penelitian ini nilai yi dan yi+1 memiliki selisih yang relatif kecil, dimana selisih maksimumnya tidak lebih dari 6 cm atau 6% dari 1m. Perhitungan arus balik air pada saluran drainase primer Gayam dapat dilakukan dengan membandingkan ketinggian muka air normal dengan ketinggian muka air

16 52 yang terjadi akibat aliran Sungai Serang. Arus balik air dapat diketahui jaraknya dengan melihat ketinggian air normal dan ketinggian akibat Sungai Serang pada elevasi yang sama. Penentuan jarak dapat di trial dengan mencari nilai yi yang terdekat ataupun sama dengan ketinggian normal (y n ). Contoh hasil perhitungan profil aliran dan arus balik air saluran drainase primer Gayam pada bulan Januari dapat dilihat pada Tabel Profil aliran pada saluran drainase primer Gayam bulan Januari ketika terjadi arus balik air dapat dilihat pada Gambar 4.2. Tabel 4.15 Ketinggian Muka Air Maksimum Bulan Januari-Desember Bulan Ketinggian Muka air (m) Jan 1,58 Feb 1,56 Mar 1,60 Apr 1,56 Mei 1,61 Jun 1,47 Jul 1,91 Agu 0,44 Sep 0,29 Okt 1,19 Nov 1,46 Des 3,14

17 Tabel 4.16 Penentuan profil aliran bulan Januari Debit = 5.49 m 3 /s y trial = 1.58 n = I 0 = dan gravitasi = 9.81 m/s 2 yn= 1.40 dan 1.22 Titik Interval Jarak Antar Titik (m) Kum. Jarak Antar Titik dari Hilir (m) A dari yi R dari yi T dari Yi (fi) (yi+1) A dari yi+1 R dari yi+1 T dari yi+1 f'x+1 y'x+1 (yi) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E chanel bottom yi yn Nilai Kesalahan α (%) L 53

18 Tabel 4.16 Lanjutan E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E

19 55 Tabel 4.17 Elevasi Tanggul Kanan dan Kiri Jarak dari hilir (m) Tanggul Kiri Tanggul kanan 0 33,63 31, ,31 34, ,33 32, ,94 31, ,31 32, ,98 31, ,98 31, ,05 32, ,18 32, ,30 32, ,42 32, ,54 32, ,67 32, ,79 32, ,91 32, ,03 33, ,16 33, ,28 33, ,40 33, ,52 33, ,65 33, ,77 33, ,89 33, ,01 34, ,14 34, ,26 34, ,38 34, ,50 34, ,63 34, ,75 34, ,87 34, ,99 34, ,12 35, ,24 35, ,36 35, ,48 35, ,61 35, ,73 35, ,85 35, ,97 35, ,10 36, ,22 36, ,34 36, ,46 36, ,59 36, ,71 36, ,83 36, ,04 37, ,08 37, ,20 37, ,32 37, ,45 37,45

20 Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam 40,00 35,00 30,00 Kedalaman (m) 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Panjang (m) Profil aliran Dasar Saluran Kedalaman Normal Tanggul Kiri Tanggul Kanan Gambar 4.2 Profil Aliran pada Saluran Drainase Primer Gayam Bulan Januari 56

21 Dapat dilihat besarnya arus balik air pada bulan Januari adalah sebesar 75 m. Selanjutnya analisis arus balik air dengan metode integrasi numerik bulan Februari Desember dapat dilihat pada lampiran A-1 sampai lampiran A-33. Rekapitulasi hasil analisis panjang arus balik air selama bulan Januari sampai Desember dengan metode integrasi numerik dapat dilihat pada Tabel 4.18 di bawah ini. Tabel 4.18 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan Integrasi Numerik Bulan Ketinggian muka air y n Panjang Arus Balik Air (m) S.Serang y (m) Januari 1,58 1,4 75 Februari 1,56 1,55 1 Maret 1,60 1,57 11 April 1,56 1, Mei 1,61 1, Juni 1,47 1, Juli 1,91 0, Agustus 0,44 0,32 50 September 0,29 0,97 Tidak terjadi arus balik air Oktober 1,19 1,24 Tidak terjadi arus balik air November 1,46 1,78 Tidak terjadi arus balik air Desember 3,14 1, Software HEC-RAS Analisis profil aliran dan arus balik air dengan menggunakan software HEC-RAS memerlukan data debit, penampang melintang, elevasi muka air hilir yang diperoleh dari metode integrasi numerik. Berikut ini adalah langkah-langkah analisis profil aliran dengan HEC-RAS pada bulan Januari. 1. Pembuatan File Project Langkah pertama yaitu mengatur sistem satuan yang akan digunakan dalam HEC- RAS, untuk mempermudah hitungan maka sistem satuan yang digunakan adalah System International (Metric System). Setelah sistem satuan diatur, selanjutnya

22 58 membuat folder penyimpanan file project agar mudah dalam mengelola maka perhitungan tiap bulan dibuat folder baru. Pengaturan sistem satuan dan pembauatan file project dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4. Gambar 4.3 Pengaturan Sistem Satuan Gambar 4.4 Pembuatan File Project 2. Memasukkan Data Geometrik Data geometri dapat dibuat dengan meniru gambar geometri yang ada sebagai background dengan cara memilih menu edit pilih geometric data, kemudian pilih menu bar no enam dari kiri yang bergambar seperti permukaan bumi, kemudian add background. Selanjutnya membuat skema saluran dengan memilih river reach dan menggambar saluran dari hulu ke hilir. Pembuatan skema saluran drainase primer Gayam dapat dilihat pada Gambar 4.5.

23 59 Gambar 4.5 Pembuatan Skema Saluran Drainase Primer Gayam Setelah pembuatan skema sungai dan saluran, langkah selanjutnya adalah memasukkan data penampang melintang. Membuat stasioning saluran yang akan di buat, memasukkan data penampang melintang saluran drainase dan sungai sehingga membentuk penampang yang diinginkan, memasukkan jarak antar penampang melintang yang satu dengan penampang melintang selanjutnya dari hilir dengan jarak 25 m, memasukkan nilai manning sesuai dengan nilai kekasaran saluran pada penelitian ini menggunakan saluran beton dan tanah sehingga menggunakan nilai Manning 0,013 dan 0,03, bank station ditentukan pada jarak paling ujung kanan dan kiri yang dijadikan pembatas saluran drainase, nilai koefisien kontraksi dan ekspansi tidak perlu diubah. Prosedur dalam memasukkan data penampang melintang dapat dilihat pada Gambar 4.6.

24 60 Gambar 4.6 Memasukkan Data Penampang Melintang 3. Memasukkan Data Hidrolika. Memasukkan data aliran dengan memilih menu edit kemudian pilih steady flow data. Masukkan data debit saluran pada kolom PF1, kemudian klik reach boundary conditions dan masukkan elevasi muka air hilir pada kondisi kedalaman normal untuk mendapatkan pola aliran saluran drainase primer Gayam. Masukkan elevasi muka air Sungai Serang pada debit maksimum untuk mendapatkan kondisi arus balik air atau tidak. Data aliran dimasukkan tiap bulan dengan dua opsi yaitu pada kondisi kedalaman normal dan pada kondisi debit maksimun sungai utama. Prosedur pengisian data dapat dilihat pada Gambar 4.7. Gambar 4.7 Memasukkan Data Hidrolika

25 61 4. Running (Analisis) Langkah analisis aliran steady dilakukan dengan memilih run kemudian steady flow analysis pada menu utama HEC-RAS. Analisis ini dilakukan dengan menggunakan dua plan yaitu pada kondisi normal dan pada kondisi debit maksimum pada sungai utama. Plan pertama dibuat dengan memilih menu kemudian new plan, masukkan plan 1 yaitu pada kondisi air pada kedalaman normal sesuai profil aliran saluran drainase primer Gayam lalu berikan nama Gayam. Geometry file diisi dengan penampang melintang saluran yang kita buat sebelumnya, dan steady flow file diisi dengan file steady flow pada kondisi kedalaman normal. Flow reigme pilih subcritical, kemudian klik compute untuk memproses. Plan kedua dibuat sesuai plan pertama hanya saja dengan nama plan yang berbeda dan steady flow file yang dimasukkan pada kondisi debit maksimum sungai utama, kemudian compute. Contoh analisis steady flow dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 dibawah ini. Gambar 4.8 Steady Flow Analisis-Plan Gayam Januari (Profil Aliran Gayam) Gambar 4.9 Steady Flow Analisis-Plan commit to BW user Januari (Profil Arus Balik Air)

26 62 5. Hasil analisis Hasil analisis program berupa gambar pada penampang melintang dan penampang memanjang serta berupa tabel. Contoh hasil analisis program dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan 4.11 berupa penampang melintang. Gambar 4.10 menunjukkan hasil penampang melintang pada sta 25 bulan Januari telah terjadi arus balik tetapi masih aman dimana elevasi muka air belum melebihi tanggul. Gambar 4.10 Penampang Melintang Gambar 4.11 menjelaskan secara detail mengenai hasil analisis penampang melintang, pada Gambar 4.11, River menunjukkan saluran yang di tinjau yaitu Gayam seperti yang tertera pada gambar. Profile menunjukkan data yang di tinjau, pada contoh ini profile yang ditinjau adalah profile bulan Januari. Rs menunjukkan titik stasioning yang sedang ditinjau, pada contoh ini adalah stasioning 25 m dari hilir. Plan menunjukkan data yang akan dianalisis, pada contoh ini plan yang akan dianalisis adalah plan akibat ketinggian Sungai Serang yang diberi nama BW Januari. Data-data lainnya dapat dilihat detail pada gambar 4.11 ini salah satu contohnya adalah baris ke tiga kolom ke dua menjelaskan ketinggian muka air pada bulan Januari pada stasioning 25 m dari hulu dan pada tinjauan akibat ketinggian air Sungai Serang. Penjelasan penampang melintang pada analisis saluran dapat dilihat pada Gambar 4.11.

27 63 Gambar 4.11 Output Penampang Melintang Gambar penampang memanjang pada bulan Januari pada kondisi arus balik air dapat dilihat pada Gambar 4.12 dan Gambar Pada Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa elevasi muka air Sungai Serang memasuki saluran drainase primer Gayam yang digambarkan oleh warna biru hingga jarak tertentu berbeda-beda tiap bulan. Kondisi ini menunjukkan adanya arus balik air terjadi pada saluran drainase primer Gayam. Gambar 4.12 Penampang Memanjang Saluran

28 64 Hasil detail kondisi arus balik air dapat di lihat pada Gambar River Sta menunjukkan stasioning dari hilir sungai. Q Total menunjukkan debit dalam m 3 / dtk. W.S.Elev (water surface elevation) pada kolom ke enam menunjukkan parameter yang menentukan panjangnya arus balik air. Pada kolom plan terdapat dua plan yaitu BW Januari dan Gay Januari. BW Januari merupakan plan akibat ketinggian air Sungai Serang dan Gay Januari menunjukkan ketinggian normal yang terjadi akibat debit saluran. Panjangnya arus balik air ini dapat dilihat dari seberapa jauh stasioning yang di tempuh untuk mendapatkan nilai elevasi air plan BW Januari sama dengan plan Gay Januari. Penjelasan lebih lengkap mengenai profile output dapat dilihat pada Gambar Gambar 4.13 Profile Output Table Pada contoh perhitungan bulan Januari kondisi river sta dan W.S.Elev merupakan bagian yang di amati. Pada jarak river sta 0 (nol), W.S.Elev menunjukkan nilai elevasi yang berbeda pada kedua plan. Sedangkan pada jarak river sta 125, W.S.Elev menunjukkan nilai elevasi yang sama untuk pertama kalinya dari hilir pada kedua plan. Sehingga panjang arus balik air pada bulan Januari terjadi sejauh

29 m. Perhitungan lebih lengkap bulan Februari sampai bulan Desember dapat dilihat pada lampiran B-1 sampai lampiran B-67. Rekapitulasi hasil analisis panjang arus balik air selama bulan Januari sampai Desember dengan HEC-RAS dapat dilihat pada Tabel 4.19 di bawah ini. Tabel 4.19 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan HEC-RAS Bulan Panjang Arus Balik Air (m) Januari 125 Februari 0 Maret 125 April 125 Mei 125 Juni 150 Juli 125 Agustus 75 September Tidak terjadi arus balik air Oktober Tidak terjadi arus balik air November Tidak terjadi arus balik air Desember Pembahasan Analisis profil aliran dihitung dari debit maksimum yang terjadi di saluran drainase primer Gayam pada tahun , data diambil dari tiga stasiun hujan DAS Serang yaitu Sta. Hargorejo, Sta. Plaosan, dan Sta. Borrow Area. Data hujan yang didapat diuji kepanggahannya setelah dianggap panggah, data hujan maksimum harian tiap bulan digunakan untuk menghitung debit pada saluran drainase primer Gayam dengan menggunakan metode rasional. Debit terbesar dari data tersebut terjadi pada bulan Desember yaitu sebesar 7,58 m 3 /dt dan debit terkecil terjadi pada bulan Agustus yaitu sebesar 0,73 m 3 /dt. Perhitungan air balik dilakukan menggunakan data debit maksimum Sungai Serang pada bulan Januari- Desember antara tahun 2011 sampai dengan tahun Saluran drainase primer Gayam memilliki kemiringan dasar saluran lebih kecil daripada kemiringan kritisnya. sehingga dimasukkan dalam golongan aliran permukaan landai atau profil mild (M). Kedalaman normal nilai selalu lebih

30 66 besar setiap bulannya dari kedalaman kritis. Nilai maksimum terjadi pada bulan November yaitu sebesar 1,78 m dan nilai sebesar 1,43 m. Perhitungan arus balik air menggunakan ketinggian Sungai Serang pada bulan Januari-Desember antara tahun 2011 sampai dengan tahun Perhitungan menggunakan HEC-RAS paling besar terjadi pada bulan Desember sebesar 225 m, dan perhitungan menggunkan metode integrasi numerik terbesar terjadi pada bulan Desember yaitu sebesar 432 m. Dari hasil perhitungan ini dapat dilihat perhitungan menggunakan metode integrasi numerik lebih panjang, selisih sekitar 207 m atau 48%. Hasil perhitungan arus balik air selanjutnya dapat dilihat pada lampiran. Hasil perhitungan menggunakan hitungan integrasi numerik dapat di jadikan pertimbangan dalam perencanaan saluran drainase primer Gayam karena memiliki arus balik air lebih panjang daripada perhitungan menggunakan HEC-RAS, pertimbangan ini diambil karena dianggap memiliki faktor aman lebih baik. Berdasarkan perhitungan integrasi numerik pada bulan Desember terdapat beberapa titik dimana elevasi muka air lebih tinggi dari tanggul karena itu perlu adanya perbaikan tanggul dan perncanaan pintu air untuk mengantisipasi luapan banjir akibat arus balik air. Akibat arus balik air, saluran drainase tertutup (box culvert) tergenang hingga tidak dapat menampung air. Saluran tertutup yang tergenang kurang lebih sepanjang 307 m atau 432 m dari hilir saluran drainase primer Gayam. Berdasarkan analisis terdapat permasalahan lain yaitu meluapnya air pada kondisi debit saluran drainase primer Gayam pada bulan November dan Desember. Debit tersebut menyebabkan peningkatan kedalaman normal sebesar 1.55 m yang ketinggiannya melebihi ketinggian saluran box culvert sebesar 1.5 m. Sehingga perlu ada perencanaan ulang saluran box culvert, solusi yang kongkrit yaitu merubah dimensi saluran box culvert hingga didapat luasan penampang basah yang lebih besar sehingga ketinggian normal dapat turun.