BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Menurut Soemarto (1986) bahwa hidrologi adalah suatu ilmu yang menjelaskan tentang keadaan dan gerakan air di alam kita ini. Keadaan ini meliputi bentuk air yang menyangkut perubahan-perubahannya antara keadaan cair, padat dan gas dalam atmosfir di atas atau di bawah permukaan tanah. Pendapat berikutnya menurut Joyce Martha W. (198) hidrologi adalah ilmu yang mempelajari tentang terjadinya pergerakan dan distribusi air di bumi, baik di atas maupun di bawah permukaan bumi, tentang sifat fisik, kimia air serta reaksinya terhadap lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan. Maka secara umum dapat dikatakan bahwa hidrologi adalah ilmu yang menyangkut masalah kuantitas dan kualitas air di bumi. Bumi terdiri dari sebagian besar air yaitu air laut, danau, sungai, air tanah dan lain sebagainya yang mengalami sirkulasi terus-menerus dari penguapan, presipitasi, dan pengaliran keluar (out flow). Dalam kaitannya dengan bidang teknik sipil, hidrologi sangat memegang peranan penting dalam memberikan informasi yang diperlukan untuk analisa awal dalam merencanakan suatu bangunan hidrolis dari suatu sistem drainase perkotaan, seperti drainase jalan, gorong-gorong, irigasi, bangunan bendung dan sebagainya. Menurut Dr. Suripin (004), sistem drainase perkotaan dapat diartikan sebagai kegiatan mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air dari suatu kota ke pembuangan akhir seperti sungai, danau, laut baik melalui permukaan tanah (surface drainage) maupun bawah permukaan tanah (subsurface drainage) untuk menghindari terjadinya genangan air. Dalam bidang teknik sipil secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/kota, sehingga fungsi kawasan/kota tidak terganggu. II-1

2 Kelebihan air tersebut berasal dari air hujan juga dari air limbah domestik atau industri sehingga dapat mengakibatkan genangan air atau kelebihan debit aliran yang bersifat mengganggu atau merusak disebut banjir. Definisi banjir bersifat umum yakni sejauh mana dampak atau gangguan banjir tersebut. Banjir 30 cm di pusat kota berdampak lebih luas dibanding banjir 60 cm di tepi hutan. Di dalam hidrologi, salah satu aspek analisis yang diharapkan untuk menunjang perancangan bangunan-bangunan hidrolik yaitu menetapkan besaran-besaran rancangan, baik hujan, banjir maupun unsur hidrologi lainnya. Informasi yang diperlukan dalam merencanakan suatu bangunan hidrolis, antara lain data curah hujan, peta topografi, tinggi jagaan dan sebagainya, yang kemudian di analisa dan dijadikan dasar untuk mendapatkan hasil rancangan yang memuaskan..1 Analisis Hidrologi Analisis hidrologi dilakukan untuk mengetahui besaran debit banjir rencana yang akan terjadi sesuai periode ulang (time period) pada suatu ruas saluran. Kegiatan analisis hidrologi membutuhkan data debit harian yang akan diolah menjadi besaran debit rencana berdasarkan periode ulang tertentu. Jika data debit tidak tersedia maka bisa digunakan data curah hujan dari stasiun pencatat curah hujan terdekat atau yang mewakili. Kegiatan analisis hidrologi meliputi : a) Perhitungan Curah Hujan Wilayah Maksimum. b) Analisis Frekuensi. c) Uji Kesesuaian Distribusi (Testing of goodness of fit). d) Perhitungan Intensitas Hujan. e) Perhitungan Debit Rencana. II-

3 .1.1. Perhitungan Curah Hujan Wilayah Curah hujan harian yang akan digunakan dalam perencanaan ini adalah curah hujan maksimum 1 harian. Curah hujan maksimum diperoleh dengan cara mencari curah hujan terbesar yang tercatat dalam setiap tahunnya. Data hujan harian yang diperlukan sedikitnya dari hasil pencatatan 10 tahun terakhir. Data hujan yang digunakan dalam analisis diperoleh dari stasiun Cengkareng, Kemayoran dan Pondok Betung. Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan rancangan pemanfaatan air adalah curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan. Sedangkan stasiun-stasiun pencatat hujan yang tersebar pada suatu daerah aliran dapat dianggap sebagai titik (point). Sehingga hujan rata-rata diperoleh dengan cara mengubah hujan titik (point rainfall) menjadi hujan wilayah (regional rainfall) atau mencari suatu nilai yang dapat mewakili pada suatu daerah aliran. Ada tiga cara pendekatan untuk menghitung hujan rata-rata yang akan diuraikan berikut ini. Cara Aljabar Rata-rata, Cara Isohyet dan Cara Poligon Thiessen. Cara Thiessen lebih sering dipakai karena mengimbangi tidak meratanya distribusi alat ukur dengan menyediakan suatu faktor pembobot (weighting factor) bagi masing-masing stasiun. Cara Poligon Theiessen dapat dipakai pada daerah dataran atau daerah pegunungan (dataran tinggi) dan stasiun pengamat hujan minimal ada tiga, sehingga dapat membentuk segitiga. Koordinat/lokasi stasiun diplot pada peta, kemudian hubungkan tiap titik yang berdekatan dengan sebuah garis lurus sehingga membentuk segitiga. Garis-garis bagi tegak lurus dari garis-garis penghubung ini membentuk poligon di sekitar masing-masing stasiun. Sisi-sisi setiap poligon merupakan batas luas efektif yang diasumsikan untuk stasiun tersebut. Luas masing-masing poligon ditentukan dengan planimetri atau cara lain. Hujan rata-rata dapat dihitung dengan rumus pendekatan sbb: II-3

4 R H = n i 1 n H. L i 1 i L i i....1 dengan: H i = hujan pada masing-masing stasiun 1,,, n L i = luas poligon masing-masing stasiun 1,,,n, n = jumlah stasiun yang ditinjau, R H = rata-rata hujan (Curah hujan wilayah maksimum). Kendala terbesar dari metode ini adalah sifat ketidakluwesannya, dimana diagram poligon Thiessen baru, diperlukan setiap kali terdapat suatu perubahan dalam jaringan alat ukurnya. Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah huja rata-rata diseluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu. Hal yang terpenting dalam pembuatan rancangan dan rencana adalah distribusi curah huujan. Distribusi curah hujan adalah berbeda-beda sesuai dengan jangka waktu yang ditinjau yakni curah hujan tahunan (jumlah curah hujan dalam setahun), curah hujan bulanan (jumlah curah hujan dalam sebulan), curah hujan harian (jumlah curah hujan 4 jam), curah hujan per jam. Menurut Suyono Sosrodarsono (1987) hujan dapat didefinisikan sebagai cairan yang jatuh di atas permukaan tanah yang didahului dengan proses kondensasi massa udara, biasanya dinyatakan dalam (mm). Karakteristik curah hujan untuk suatu daerah aliran sungai akan berbeda dengan daerah lainnya. Dengan demikian untuk dapat memperkirakan besarnya curah hujan yang terjadi pada suatu daerah dapat dihitung berdasarkan data curah hujan yang diperoleh dari stasiun-stasiun pengamatan hujan terdekat. Data curah hujan tersebut diukur II-4

5 berdasarkan banyaknya hujan yang terjadi pada suatu daerah dengan menggunakan alat pengukur curah hujan biasa dan otomatis. Data curah hujan yang diperoleh, kemudian digunakan sebagai dasar untuk menghitung jumlah curah hujan rencana..1.. Pemilihan Jenis Sebaran / Analisis Frekwensi Dalam menganalisa data lebih lanjut, kita akan di hadapkan pada persoalan bagaimana cara menentukan jenis distribusi yang cocok. Pemilihan sebaran ini terkait dengan berapa besar debit yang dihasilkan, misalnya terjadi perkiraan debit banjir rencana yang terlalu besar, atau terlalu kecil, oleh karena itu kita harus berhati-hati dalam menentukan jenis distribusi tersebut. Persamaan-persamaan yang digunakan dalam pemilihan jenis sebaran adalah : Sn Koefisien Variasi (Cv) =.. X n x Xi X Koefisien Asimetric (Cs) = ( n 1) x ( n ) x Sn 3 n x Xi X Koefisien Kurtosis (Ck) = 4 ( n 1) x ( n ) x ( n 3) x Sn 4..4 Standar Deviasi (Sn) = Xi ( n X 1)...5 Hujan rata-rata ( X ) = Keterangan : Xi n X = Hujan rata-rata Xi = Curah hujan harian maksimum (mm/hari) n = Lama tahun pengamatan Dalam memakai jenis distribusi pada pengolahan data hidrologi, jenis distribusi yang banyak digunakan menurut Sri Harto, Br. (1993) adalah distribusi Normal, II-5

6 Gumbel dan Log pearson Type III, yang masing-masing mempunyai syaratsyarat sebagai berikut : 1. Jenis Distribusi Normal Syarat : Cs = 0 dan Ck = 3S. Jenis Distribusi Log Normal Syarat : Cs/Cv = 3 3. Jenis Distribusi Gumbel Syarat : Cs = dan Ck = Jenis Distribusi Log Pearson III Syarat : Yang tidak termasuk dari ketiga sebaran yang lain. Curah hujan rancangan (design rainfall) adalah besaran curah hujan yang probabilitas kemunculannya (P %) pada setiap tahunnya adalah 1/T dengan T adalah periode ulang (time period). Untuk mendapatkan curah hujan rancangan digunakan metode analisis frekuensi. Terdapat beberapa metode analisis frekuensi, diantarannya adalah : a. Metoda Distribusi Normal b. Metoda Distribusi Pearson Type III c. Metoda Distribusi Log Pearson Type III d. Metoda Distribusi Gumbel. Metoda yang dipakai nantinya harus ditentukan dengan melihat karakteristik distribusi hujan daerah setempat. Periode ulang yang akan dihitung pada masingmasing metode adalah untuk periode ulang, 5, 10, 5 dan 50 tahun. Uraian masing-masing dari metoda yang dipakai adalah sebagai berikut : a. Metoda Distribusi Normal. Merupakan fungsi distribusi kumulatif (CDF) Normal atau dikenal dengan distribusi Gauss (Gaussian Distribution). Distribusi normal memiliki fungsi kerapatan probabilitas yang dirumuskan : 1 x f (x).exp 1. x II-6

7 Dengan : dan adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai ratarata data hujan dan standar deviasi dari varian data hujan. b. Metoda Distribusi Pearson Type III. Secara sederhana fungsi kerapatan distribusi Pearson Type III adalah sebagai berikut: Xt = Xi + KT.Si....8 Dengan: Xi = Si = Cs = KT = Data ke-i Standar deviasi Koefisien skewness Faktor sifat distribusi Pearson Type III, yang merupakan fungsi dari besarnya Cs yang ditunjukan pada tabel. c. Metoda Log Pearson Type III. Secara sederhana fungsi kerapatan peluang distribusi Pearson Type III ini mempunyai persamaan sebagai berikut Nilai rerata, dengan persamaan: n 1 Log X log Xi....9 n Standard deviasi, dengan persamaan: S 1 n n 1 1 (log Xi n 1 log X ) Koefisien kemencengan (skewnes), dengan persamaan: Cs n n 1 ( n (log Xi log X ) 1) ( n ) S II-7

8 Koefisien kepuncakan (kurtosis), dengan persamaan: Ck n ( n n 1 (log X LogXi) 1) ( n )( n 3) S Keragaman sample (variasi), dengan persamaan: Cv S Log Xi Logaritma X dengan persamaan: Log X Log Xi G.S Antilog X X dengan : antilog X Log X = Logaritma debit atau curah hujan. Log X = Logaritma rerata dari debit atau curah hujan. Log Xi = Logaritma debit atau curah hujan tahun ke I. G = Konstanta Log Pearson Type III, berdasarkan koefisien kemencengan. S1 = Simpangan baku. Cs = Koefisien kemencengan. Ck = Koefisien kurtosis. Cv = Keragaman sample (variasi). n = Jumlah data. d. Metoda Gumbel Metoda distribusi Gumbel banyak digunakan dalam Analisis frekuensi hujan yang mempunyai rumus Rt = R + K. Sx K = (yt - yn)/sn. II-8

9 (Xi X ) S x..15 (n 1) Y Ln Ln T T Dengan: Rt = Curah hujan untuk periode ulang T tahun (mm). R = Curah hujan maksimum rata-rata Sx = Standar deviasi K = Faktor frekuensi Sn, Yn = Faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah data. Tabel..1. Harga Y T sebagai fungsi dari T T Y t T Y t T Y t 1,01-1,53 5 1, ,90 1,58 0,00 10, ,60,00 0,37 0, ,30 Tabel.. Simpangan Baku Terduksi (Sn) N ,94 0,96 0,98 0,99 1,00 1,0 1,03 1,04 1,04 1,05 0 1,06 1,06 1,07 1,08 1,08 1,09 1,09 1,10 1,10 1, ,11 1,11 1,11 1,1 1,1 1,1 1,13 1,13 1,13 1, ,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 II-9

10 N ,16 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 1,17 1,17 1, ,17 1,17 1,17 1,17 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1, ,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,19 1,19 1,19 1, ,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,0 90 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1, ,0 Tabel..3. Rata-rata Tereduksi (Yn) N ,495 0,499 0,503 0,507 0,510 0,51 0,515 0,518 0,50 0,5 0 0,53 0,55 0,56 0,58 0,59 0,530 0,53 0,533 0,534 0, ,536 0,537 0,538 0,538 0,539 0,540 0,541 0,541 0,54 0, ,543 0,544 0,544 0,545 0,545 0,546 0,546 0,547 0,547 0, ,548 0,549 0,549 0,549 0,550 0,550 0,550 0,551 0,551 0, ,55 0,55 0,55 0,553 0,553 0,553 0,553 0,554 0,554 0, ,554 0,555 0,555 0,555 0,555 0,555 0,556 0,556 0,556 0, ,556 0,557 0,557 0,557 0,557 0,558 0,558 0,558 0,558 0, ,558 0,558 0,558 0,559 0,559 0,559 0,559 0,559 0,559 0, ,560 II-10

11 .1.3. Uji Kecocokan / Uji Kesesuaian Distribusi Untuk mengetahui apakah data tersebut sesuai dengan jenis distribusi normal yang dipilih, maka dilakukan pengujian. Pengujian ini biasanya disebut dengan pengujian kecocokan (testing of goodness of fit). Cara yang biasa digunakan menurut Sri Hartono (1993) adalah Chi-Kuadrat (Chi-Square) dan uji Smirnovkolmogorof. Uji tersebut memerlukan perhitungan probabilitas curah hujan dan model persamaan garis untuk selanjutnya diplot pada kertas probabilitas Log Normal Uji Chi-Kuadrat (Chi-Kuadrat Test) Persamaan yang digunakan adalah : Xo Xe Xe Keterangan :..17 Xo Xe = Harga chi-kuadrat = Besarnya curah hujan yang didapat dari pengamatan = Besarnya curah hujan teoritis yang diharapkan Syarat-syarat yang harus dipenuhi : 1. Nilai harus lebih kecil dari nilai cr. Nilai chi-kuadrat besarnya tergantung pada derajat kebebasan (DK) dan derajat nyata (α) yang diambil sebesar 5% 3. Besarnya derajat kebebasan (DK) dapat dihitung dengan menggunakan rumus : DK = K (P + 1) Keterangan : K = Kelas interval P = untuk sebara chi-kuadrat II-11

12 Uji Smirnov-Kolmogorof Pengujian kecocokan dapat dilakukan lebih sederhana, dengan cara ini. Dengan membandingkan probabilitas untuk tiap varian dari distribusi empiris dan teoritisnya akan terdapat perbedaan ( cr) tertentu. Persamaan Smirnov-Kolmogorof : P (maksi P (x) P (Xi) 1) < cr = α Keterangan : P (x) P(Xi) = maks yang terbaca pada kertas probabilitas cr = kritik yang didapat pada tabel.. Perhitungan Debit Banjir Rencana Debit banjir rencana adalah debit maksimum dari suatu sungai atau saluran yang besarnya didasarkan pada periode ulang tertentu. Debit banjir rencana, dijadikan dasar dalam merencanakan suatu bangunan hidrolis dengan tujuan agar bangunan yang direncanakan mampu menerima jumlah banjir yang kemungkinan terjadi pada periode ulang yang direncanakan. Penentuan debit banjir rencana didasarkan pada pertimbanganpertimbangan, antara lain : Biaya Pembangunan Biaya pembangunan untuk bangunan hidrolis akan semakin besar, apabila direncanakan dengan periode ulang yang besar, tetapi lebih memberikan keuntungan dari segi keamanan bangunan. Umur Ekonomis Bangunan Debit banjir yang direncanakan harus sesuai dengan umur bangunan, artinya tidak mendesain debit banjir rencana yang lebih besar dari umur rencana bangunan. Untuk menghitung debit banjir rencana dapat digunakan metoda-metoda sebagai berikut : 1. Cara langsung II-1

13 Cara ini dikenal dengan metoda kecepatan aliran penampang, yaitu menghitung besarnya debit rencana berdasarkan data kecepatan aliran yang diperoleh dari survey pengukuran di lapangan dengan alat pelampung atau current meter.. Cara tidak langsung Berdasarkan cara ini, debit banjir rencana dihitung berdasarkan data curah hujan yang terjadi pada suatu daerah dengan menggunakan metoda-metoda, antara lain metode rasional untuk daerah tangkapan <1 km, metoda Dicken untuk daerah tangkapan <1 km, dan metoda Der Weduwen untuk daerah tangkapan > 100 km. Dalam Departemen PU, SK SNI M F (1989), dijelaskan bahwa metode Rasional dapat digunakan untuk daerah pengaliran < 5000 Ha...1. Metode Rasional Persamaan yang digunakan berdasarkan metode Rasional adalah sebagai berikut Q = 0,78. C. I. A...19 Keterangan : Q = Debit banjir periode ulang T tahun (m 3 / detik) C = Koefisien Pengaliran (tanpa satuan) I = Intesitas curah hujan (mm/jam) A = Luas daerah tangkapan air hujan (catchment area) satuan (km )... Koefisien Pengaliran Menurut Shirley L. Hendarsih (000), Koefisien pengaliran atau koefisien limpasan adalah angka reduksi dari intensitas hujan yang besarnya disesuaikan dengan keadaan permukaan, kemiringan atau kelandaian, jenis tanah dan durasi hujan. Besarnya koefisien dapat dilihat pada table.4. II-13

14 Tabel.4 Koefisien Pengaliran No Jenis Permukaan Prosentasi 1 Tempat padat bangunan 70 s/d 90% Tempat bangunan terpencar 30 s/d 70% 3 Tanah lempung 10 s/d 30% 4 Atap rumah 70 s/d 90% 5 Jalan aspal 80 s/d 90% 6 Jalan tak beraspal 15 s/d 80% 7 Taman 5 s/d 5% 8 Kebun 0 s/d 0% Sumber : Drainase perkotaan ( Haryono sukarto, Hal 11)..3. Intensitas Curah Hujan Intensitas curah hujan adalah tinggi curah hujan dalam periode tertentu yang dinyatakan dalam satuan mm/jam. Intensitas curah hujan merupakan fungsi dari curah hujan dan waktu yang dihitung atas dasar periode ulang tertentu. Intensitas curah hujan dihitung berdasarkan data curah hujan maksimum 4 jam dengan menggunakan metode-metode antara lain : Metode Manonobe Persamaan Manonobe : 3 R4 4 I Keterangan : I R4 t = Intensitas curah hujan (mm/jam) = Curah hujan maksimum selama 4 jam (mm) = Waktu konsentrasi (jam) II-14

15 Dalam menghitung intensitas curah hujan pada metode Mononobe diperlukan waktu konsentrasi (tc = to + td), yaitu waktu yang dibutuhkan oleh air untuk mengalir dari titik terjauh sampai ke titik yang ditinjau. Waktu konsentrasi terdiri dari : a) Waktu inlet (to), yaitu waktu yang diperlukan air untuk mengalir sampai ke saluran drainase terdekat dari titik yang terjauh. Untuk menghitung waktu inlet digunakan metode-metode antara lain : - Metode Hasspers Persamaan Hasspers : to = 0,1. K 0,8. S -0, Keterangan : to = Waktu inlet (jam) L = Jarak titik terjauh sampai ke saluran (km) S = Kemiringan tanah - Metode Kerby Persamaan Kerby : to. L. 3 n S 0, Keterangan : to = Waktu inlet (jam) L = Jarak titik terjauh sampai ke saluran (feet) n = Koefisien Kerby S = Kemiringan daerah - Metode JICA Persamaan JICA : nd to. 3,8. Lt k II-15

16 Keterangan : to = Waktu inlet (menit) Lt = jarak titik terjauh sampai ke saluran (m) nd = Koefisien hambatan k = Kelandaian permukaan b) Waktu aliran (td), yaitu waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir sejak masuk ke dalam saluran sampai ke titik yang ditinjau. Waktu aliran dihitung dengan persamaan sebagai berikut : td L V V = 7 (S) 0,6..4 Keterangan : td L V S = Waktu aliran (menit) = Panjang saluran (km) = Kecepatan perambatan aliran (km/jam) = Kemiringan saluran.3. Perhitungan Dimensi Drainase.3.1. Umum Pengertian umum drainase adalah suatu sistem saluran atau pembuangan yang berfungsi antara lain sebagai pengeringan dan pencegahan banjir. Pada proyek drainase jalan raya, ada dua hal pokok yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan, yaitu : 1. Drainase Permukaan Drainase permukaan adalah sistem drainase yang dibuat untuk mengendalikan aliran air (limpasan) permukaan akibat hujan. Tujuan dari sistem drainase ini, untuk memelihara jalan agar tidak tergenang air hujan dalam waktu yang cukup lama yang akan mengakibatkan kerusakan konstruksi jalan, tetapi harus dibuang melalui sarana II-16

17 drainase jalan. Sarana drainase jalan, sarana permukaan air terdiri dari tiga jenis yaitu : a. Saluran penangkap dan saluran samping Saluran penangkap dan saluran samping merupakan sarana drainase permukaan pada jalan raya yang berfungsi mengalirkan air menuju ke sungai atau pembuangan dan menghindarkan konstruksi jalan akibat infiltrasi air. Bentuk umum kedua jenis saluran tersebut, yaitu saluran terbuka dengan dimensi dan kapasitas yang telah direncanakan. b. Gorong-gorong (culvert) Pada sarana drainase jalan, gorong-gorong termasuk dalam sarana drainase permukaan yang berfungsi sebagai penerus aliran dari saluran samping ke tempat pembuangan. Gorong-gorong ini ditempatkan di samping atau melintang jalan sesuai dengan kebutuhan. Selain berfungsi sebagai penerus aliran air pada konstruksi jalan, gorong-gorong juga perlu dibuat atau ditempatkan pada jalan yang berbentuk pegunungan, yaitu berupa timbunan dengan lembah pada sisi kiri kanan jalan. c. Saluran alam (sungai) yang memotong jalan. Drainase Bawah Permukaan Drainase bawah permukaan diperlukan pada lokasi dimana terdapat air yang berkumpul di bawah struktur lapisan perkerasan. Adanya air tanah ini disebabkan oleh berbagai kemungkinan, yaitu : a. Tekanan air pori akibat muka air tanah yang cukup dangkal b. Perkolasi dari tebing jalan atau median yang ditinggikan c. Air permukaan yang masuk bagian konstruksi dari lapis perkerasan yang retak-retak d. Mata air di bawah konstruksi jalan e. Terjadinya infiltrasi akibat porositas tanah f. Rembesan/seepage dari saluran samping II-17

18 Jika ada air yang menembus lapisan perkerasan, pertimbangan pertama yang harus dilakukan adalah pencegahan agar air tersebut tidak masuk atau sampai merendam keseluruhan struktur jalan. Jika pencegahan ini tidak berhasil maka perlu dilihat sarana drainase bawah permukaan..3.. Metode Perhitungan Dimensi Drainase Dalam melakukan pendimensian suatu saluran pembuangan jalan atau drainase harus direncanakan berdasarkan besarnya debit yang akan melewati drainase jalan, pada umumnya berasal dari air hujan. Adapun parameter-parameter yang harus diperhitungkan dalam merencanakan dimensi drainase jalan, antara lain debit drainase, kecepatan aliran, kemiringan drainase, tinggi jagaan Debit Drainase Debit drainase dihitung berdasarkan persamaan Manning, sebagai berikut : Persamaan Manning : Q = V. A..5 Keterangan : V = Kecepatan aliran (m/detik) A = Luas penampang saluran (m ) Dimana : 1 n / 3 1/ V. R. S dimana Keterangan : V = Kecepatan aliran (m/detik) n = Koefisien kekasaran saluran R = Radius hidrolis (m) A = Luas penampang saluran P = Keliling basah saluran A R..6 P II-18

19 S = Kemiringan saluran Semakin besar dimensi dan kecepatan saluran maka semakin besar debit yang dihasilkan, dan juga semakin besar dimensi saluran maka kecepatan saluran akan semakin kecil Perhitungan Kapasitas Maksimum Saluran Samping Bentuk Trapesium Penampang saluran bentuk trapesium yang paling hemat (ekonomis) menurut Haryono Sukarto (1999) adalah trapesium dengan ukuran sebagai berikut : 1 H = B 3 0, 866B..7 α = 60 0 H = 0,76 A B = 0,877 A - Mencari luas penampang basah A = (B + ZH) H Dimana : A = Luas penampang basah (m ) B = Lebar saluran (m) H = Ketinggian air (m) Z = Kemiringan dinding - Mencari jari-jari hidrolis A R = P = B P H 1 Z R = B B ZH H H 1 Z....8 Dimana : R = Jari-jari hidrolis P = Keliling penampang basah II-19

20 Perhitungan Kapasitas Maksimum Saluran Samping Bentuk Persegi Untuk penampang persegi paling efisien dihitung dengan persamaan : h B = H dan R = Langkah pertama mencari H 3 Qr = H 1 x x R x S n 1..9 A V = P Keterangan : V = Kecepatan aliran (m/detik) n = Koefisien kekasaran saluran R = Radius hidrolis (m) A = Luas penampang saluran P = Keliling basah saluran S = Kemiringan saluran Semakin besar dimensi dan kecepatan saluran maka semakin besar debit yang dihasilkan, dan semakin besar dimensi saluran maka kecepatan saluran akan semakin kecil. Untuk mendapatkan suatu penampang saluran yang hemat biaya dan hemat ruang maka diperlukan penampang saluran yang sangat ekonomis Kecepatan Aliran Menurut Haryono Sukarto, (1999) buku drainase perkotaan kecepataan minimal yang diizinkan untuk saluran dengan pasangan 0,6 m/detik dan maksimal 3,5 m/detik Tinggi Jagaan Berdasarkan tabel perbandingan tinggi standard freeboard yang digunakan di Indonesia adalah : II-0

21 Tabel.5. Tinggi freeboard Tinggi freeboard Tinggi freeboard + timbunan Negara Debit (m 3 /detik) Debit (m 3 /detik) 1,5 8,00 30,00 1,5 8,00 30,00 USA 0,18 0, 0,48 0,50 0,79 1,10 Jepang 0,1 0,8 0,39 0,51 0,88 1,19 Indoensia 0,17 0,7 0,40 0,37 0,67 1,00 Sumber : Drainase perkotaan Haryono Sukarto.4. Terowongan Multi Fungsi (TMF) Terowongan Multi Fungsi (TMF) atau Multi Purpose Deep Tunnel (MPDT) adalah suatu konsep desain yang menjadi alternatif yang cocok untuk menanggulangi masalah drainase di wilayah Sunrise Garden khususnya dan DKI Jakarta umumnya. Terowongan ini direncanakan sebagai saluran induk/saluran utama yang menampung air permukaan dan air bawah permukaan sepanjang Jalan Panjang-Kedoya. Ada beberapa hal yang menjadi pertimbangan penggunaan terowongan multi fungsi ini antara lain: a) Mampu mengatasi banjir karena dimensinya besar b) Menampung limbah pemukiman (WTP) c) Ada ruang untuk utility (PLN, Telkom, PAM dll) d) Menjadi reservoir air hujan sebagai sumber air baku untuk air minum, konservasi air tanah (melalui tandon air) dan sebagai tempat pompa banjir. e) Dibangun di kedalaman 50 sampai 100 meter sehingga pengerjaannya tidak mengganggu lahan diatasnya dan tidak ada biaya pembebasan tanah serta tidak ada penggusuran. f) Relatif idak mengganggu arus lalulintas selama konstruksi II-1

22 Pembangunan infrastruktur yang selama ini dilaksanakan sering tumpang tindih dan berulang-ulang sehingga layanan infrastruktur yang ada sering terganggu karena adanya pembangunan utility dan infrastruktur yang lain serta kurangnya koordinasi antar instansi teknis. Dengan adanya TMF/MPDT ini akan mengurangi pekerjaan-pekerjaan susulan seperti galian-galian yang mengganggu fungsi jalan. Di Singapura, deep tunnel sudah dibangun sepanjang 70 km dengan biaya Rp 18 trilyun, memakan waktu 5 tahun. Begitu juga Smart Tunnel di Kuala Lumpur, juga membutuhkan waktu 5 tahun (Kompasiana 0 Jan 014). Kedua Terowongan multi fungsi ini cukup menjadi bahan acuan untuk mengaplikasikannya di Indonesia khususnya untuk wilayah Jakarta sekitarnya baik dari segi geografi maupun ekonomi karena kondisinya hampir sama dengan Jakarta. Karena konsep desain ini mempunyai manfaat yang sangat besar (akses jalan tol, jalur utility, sumber air baku dll) diharapkan akan menarik minat para investor untuk berinvestasi. Tidak ada yang bisa menahan laju pembetonan, baik untuk perumahan, jalan dan lain-lain disepanjang sungai dan tanah. Kemajuan teknologilah yang diharapkan mampu untuk mengatasinya. Cara-cara konvensional mengatasi banjir, tidak akan maksimal, mengingat semakin hari debit air akan semakin besar sehingga diharapkan harus ada terobosan baru seperti TMF/MPDT ini untuk mengurangi dampak banjir di wilayah DKI Jakarta. Berikut salah satu penampang hidrolis ideal Terowongan Multi Fungsi. II-

23 Gambar.1. Penampang Hidrolis TMF/MPDT (Multi Purpose Deep Tunnel) saluran serbaguna Terowongan atas Diameter 16 meter Terowongan bawah Saluran air Saluran air limbah Gambar.. Jalan Tol dalam Tunnel II-3

24 Gambar.3. Bangunan Tandon Air Dibawah Tunnel 5. Excavated earth romoved by conveyor be it 1. Rotating cutter head 4. Hydraulic rams push against newly-placed concrete segments to drive machine forward. Screw conveyor moves earth 3. Rotating arm adds pre-cast concrete tunnel segments to formaring 6. Pre cast concrete segments delivered to rotating arm Source: Crossrall Person to scale 150cm Gambar.4. Mesin TBM Tunnel Boring Machine II-4

25 .4.1. Kriteria Perencanaan Deep Tunnel Ada tiga bentuk utama dari deep tunnel/terowongan jalan raya yaitu; lingkaran, persegi panjang, dan tapal kuda atau lengkung. Bentuk terowongan sebagian besar tergantung pada metode yang digunakan untuk membangun terowongan dan tergantung pada kondisi tanah. a) Terowongan melingkar umumnya dibangun dengan menggunakan mesin bor seperti Tunneling Boring Machine (TBM) atau dengan ledakan di batu. b) Terowongan persegi panjang sering dibangun dengan menggali atau memotong dan menimbun kembali tanah atau batu, juga dengan metode immersed atau dengan air bertekanan atau dengan mendongkrak/jacked kotak tunnel satu persatu. c) Terowongan konfigurasi tapal kuda umumnya dibangun menggunakan bor dan ledakan di batu atau dengan mengikuti Penggalian Metode Sequential (SEM) juga dikenal sebagai New Austrian Tunneling Method (NATM)..4.. Standar Ukuran Gambar -7 mengilustrasikan jarak minimum yang disyaratkan untuk terowongan dua jalur seperti yang direkomendasikan pada edisi 5 Green Book (AASHTO, 004). Gambar 4- (a) menggambarkan jarak izin minimum untuk terowongan dua jalur yang menunjukkan minimal horisontal trotoar ke trotoar dan dinding ke dinding masing-masing untuk tidak kurang dari 4 ft (7, m) dan 30 ft (9-m). Trotoar ke pinggir jalan (termasuk bahu) clearance juga dituntut untuk ft (0,6 m) lebih besar dari lebar lajur pendekatan jalan kendaraan. Oleh karena itu, untuk struktur pendekatan dengan dua standar lebar lajur 1 ft, minimum horisontal trotoar ke pinggir jalan untuk menghubungkan dua jalur terowongan harus tidak kurang dari 6 ft (7,8 m). Gambar -7 (b) menggambarkan jarak yang disyaratkan/ideal tepi ke tepi jalan 39 ft (11.7 m) dan dinding ke dinding jalan 44 ft (13. m) untuk terowongan dua jalur. II-5

26 Gambar.5. Type Tunnel Lingkaran Dan Persegi CENTERLINE OF TUNNEL CENTERLINE OF ROADWAY Bab II Tinjauan Pustaka II-6

27 R1 R SAFETY WALK Gambar.6. Type Tunnel Tapal Kuda TUNNEL WIDTH HORIZONTAL CLEARENCE HORIZONTAL CLEARENCE TUNNEL MOUTH HORIZONTAL CLEARENCE II-7

28 Gambar.7. Syarat Ukuran Tunnel 7.m (4 ft) 3. m Min (44 ft) Approach Pavement m ( ft) 7 m Min (4 ft) 9 m Min (30 ft) Bab II Tinjauan Pustaka 0.5m (1.5 ft) 4.3 to 4.9 (14-16 ft) 0.5m (1.5 ft) 0.7 m (.5 ft) 3.0 m (10 ft) 4.3 to 4.9 (14-16 ft) 1.5 m (5 ft) 0.7m (.5 ft) II-8

29 .4.3. Penampang Hidrolis Usulan Teknologi pengeboran yang sangat berkembang menggunakan mesin TBM (Tunnel Boring Machine) menghasilkan bentuk penampang terowongan circular/lingkaran. Bentuk penampang berupa lingkaran yang dihasilkan oleh metode ini juga sangat efisien karena bentuk lingkaran bisa memberi manfaat 5 in 1 seperti yang di uraikan diatas. Gambar.8. Posisi Tunnel II-9

30 Gambar.9. Ruangan dalam Tunnel Bab II Tinjauan Pustaka Pembagian Ruang: A = Ruang Utility jaringan PAM, PLN, Telkom, dll (bisa disewakan) B = Ruang Akses Keluar Udara Kotor dari Ruang C dan E C = Ruang Jalan Tol Jalur Searah ke Depan (bisa disewakan) D = Ruang Akses Masuk Udara Bersih ke Ruang C dan E E = Ruang Jalan Tol Jalur Searah ke Belakang (bisa disewakan) Pada Saat Banjir Akan Berubah Fungsi Menjadi Saluran F = Drainase Air Hujan Dialirkan ke Tandon (Sumber Bahan Baku Air Bersih) G = Drainase Air Limbah dia M (Sumber gas Metan & Pupuk) H = Emergency, Air vent, water and electric access II-30