perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user

Transkripsi

1

2

3 MOTTO Jangan membenarkan yang Anda lihat tapi biasakan melihat kebenaran (Hotma Prawoto) Gunakan ilmu untuk kemashlahatan umat PERSEMBAHAN Karya ini saya persembahkan untuk: 1. Ibu dan Bapak yang telah memberikan begitu banyak kasih sayang serta doa untuk putramu ini, semoga ini dapat membuat bangga. 2. Sri Kadaryani, Sri Ambarwati, Sri Sudarni ketiga kakak yang sudah memberi dukungan. 3. Agus Rifani, Imam Nugroho H.S., Sapratisto Daim F., Taufik Rohman, Tri Susanti team Skripsi Air atas kerjasamanya. 4. Universitas Sebelas Maret, Almamater tercinta. iv

4 ABSTRAK Uning Agus Prasetyo, Pola Aliran Banjir Berdasarkan Karakteristik DAS Sumpur di Sumatera Barat. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Banjir bandang disertai material alam (galodo) dapat mengakibatkan korban jiwa, harta benda. DAS Sumpur terletak di Sumatera Barat sangat rawan terhadap bencana banjir. Untuk memperkecil resiko akibat bencana banjir dan ketepatan dalam upaya mengantisipasi bencana tersebut perlu diketahui hubungan antara karakter DAS dan pola aliran banjir. Karakteristik DAS Sumpur meliputi morfometri, pola aliran sungai, jenis tanah, tata guna lahan. Analisis debit banjir rancangan dengan menggunakan model HEC-1, HEC-HMS, TR-55, TR-20. Debit puncak banjir yang memenuhi grafik creager digunakan salah satu model, selanjutnya bentuk hidrograf untuk mendapatkan pola aliran banjir Hasil analisis karakteristik DAS meliputi morfometri: luas 142,27 km 2, panjang sungai 15,59 km, lebar DAS 9,126 km, bentuk DAS 0,339, kemiringan sungai utama 0,036 m/m, kemiringan lereng DAS 0,179 m/m, kerapatan pengaliran 1,99, WRb 12,99, rasio frekuensi orde 1,84. Pola aliran sungai parallel; jenis tanah alluvial 15,10%, andosol 45,27, gleisol 39,63 %; tata guna lahan hutan 72,30 %, permukiman 0,10 %, sawah 2,70 %, tegalan/ belukar 24,90 %. Debit banjir rancangan yang mendekati grafik Creager adalah model HEC-1. Dengan debit banjir kala ulang berturut-turut 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500 dan 1000 tahun adalah 262,73 m 3 /dt, 487,19 m 3 /dt, 659,50 m 3 /dt, 900,90 m 3 /dt, 1096,55 m 3 /dt, 1304,14 m 3 /dt, 1525,37 m 3 /dt, dan 2100,41 m 3 /dt. Pola aliran banjir kala ulang 5 tahun Qp=487,19 m 3 /dt, Tp 10,5 jam, Tb 26,5 jam. Q50= 243,19 m 3 /dt dengan W50=1,5 jam, Q75= 365,39 m 3 /dt dengan W75= 0,8 jam. Sedangkan kala ulang 100 tahun, Qp=1304,14 m 3 /dt, Q50=652,07 m 3 /dt dengan W50=1,2 jam, Q75=978,11 m 3 /dt dengan W75=0,8 jam. Kata kunci: Pola aliran, karakteristik, banjir. v

5 ABSTRACT Uning Agus Prasetyo, Flood Flow Pattern Characteristics Based Sumpur Watershed in West Sumatera. Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University March Surakarta. Flash floods with natural materials (galodo) may result in loss of life, property. Sumpur watershed is located in West Sumatra is prone to catastrophic flooding. To minimize the risk of catastrophic flood and accuracy in an effort to anticipate the disaster need to know the relationship between the character of the watershed and flood flow patterns. Sumpur watershed characteristics include morphometry, stream flow patterns, soil types, land use. Analysis of the design flood discharge using a model HEC-1, HEC-HMS, TR-55, TR-20. Flood peak discharge that meets the graph Creager used one of the models, then the shape of hydrograph to obtain flood flow patterns Results of morphometric analysis of the characteristics of the watershed include: spacious 142,27 km 2, river length km, km wide watershed, watershed shape 0,339, the slope of the main river 0,036 m/m, watershed slope 0,179 m/m, drainage density 1,99, WRb 12,99, order frequency ratio of 1,84. The pattern of parallel streams, alluvial soil types 15,10%, 45,27 andosol, gleisol 39,63%, forest land 72,30%, 0,10% settlements, rice 2,70%, moor/ shrub 24,90%. Flood peak discharge approaching Creager graph is a HEC-1 model. The flood peak discharge return period happens in 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500 and 1000 years is 262,73 m 3 /s, 487,19 m 3 /s, 659,50 m 3 /s, 900,90 m 3 /s, 1096,55 m 3 /s, 1304,14 m 3 /s, 1525,37 m 3 /s, dan 2100,41 m 3 /s. Flood flow patterns over 5 years when Qp=487,19 m 3 /s, Tp 10,5 hours, 26,5 hours Tb. Q50= 243,19 m 3 /s with W50= 1,5 hours, Q75= 365,39 m 3 /s with W75= 0,8 hours. Meanwhile, when the 100-year anniversary, Qp=1304,14 m 3 /s, Q50= 652,07 m 3 /s with W50 = 1,2 hours, Q75 = 978,11 m 3 /s with W75 = 0,8 hours. Keywords: Flow patterns, characteristic, flood. vi

6 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan judul Pola Aliran Banjir Berdasarkan Karakteristik DAS Sumpur di Sumatera Barat guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan skripsi ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I. 4. Ir. Solichin, MT. selaku dosen pembimbing II. 5. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani selaku dosen pembimbing akademik. 6. Dosen Penguji skripsi. 7. Segenap Bapak dan Ibu Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Rekan-rekan satu tim dan rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil. 9. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus ikhlas. Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Juli 2014 vii

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... MOTTO... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... ABSTRACT... PRAKATA... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... GLOSARIUM... i ii iii iv iv v vi vii viii xii xiv xv xvi xviii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Tinjauan Pustaka Karakteristik Daerah Aliran Sungai (DAS) Debit Banjir Pola Aliran Banjir Dasar Teori Karakteristik DAS Morfometri DAS... 4 viii

8 2. Pola Aliran Sungai Jenis Tanah Tata Guna Lahan Debit Banjir Data Hujan Uji Kepanggahan Hujan Wilayah Agihan Frekuensi Hujan Hujan Rancangan Intensitas Hujan, Pola Hujan Jam-jaman Debit Banjir Rancangan Grafik Creager Pola Aliran Banjir BAB III METODE PENELITIAN Metode Penelitian Waktu dan Lokasi Penelitian Data yang Dibutuhkan Data Hujan Harian Data Peta Alat yang Digunakan Tahapan Penelitian Pengumpulan Data Analisis DEM (Digital Elevation Model) Menentukan Karakteristik DAS Menentukan Debit Banjir Uji Kepanggahan Data Hujan Hujan Wilayah Agihan Frekuensi Hujan Uji Kecocokan Jenis Agihan Hujan Rancangan commit... to user 36 ix

9 6. Intensitas Hujan, Pola Agihan Hujan Jam-jaman Analisis Debit Banjir Rancangan Pola Aliran Banjir BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Karakteristik DAS Morfometri DAS a. Luas Daerah Aliran Sungai (A) b. Panjang Sungai Utama (L) c. Lebar DAS d. Bentuk DAS e. Kemiringan (slope) f. Kerapatan Pengaliran (Dd) g. Orde dan Tingkat Percabangan Sungai h. Rasio Frekuensi Orde Sungai (F) Pola Aliran Sungai Jenis Tanah Tata Guna Lahan Debit Banjir Data Hujan Uji Kepanggahan Data Hujan Hujan Wilayah Agihan Frekuensi Hujan Hujan Rancangan Intensitas Hujan, Pola Agihan Hujan Jam-jaman Debit Banjir Rancangan a. Parameter DAS b. Analisis Debit Banjir Rancangan Rekapitulasi Hasil Debit Puncak Grafik Creager Pola Aliran Banjir x

10 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... PENUTUP... LAMPIRAN A... LAMPIRAN B... LAMPIRAN C... xix xxii xxiii xliv xlviii xi

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Bentuk kebulatan (circularity ratio)... 6 Tabel 2.2. Nilai indek kerapatan sungai... 8 Tabel 2.3. Pola Aliran Sungai dan Karakteristik Tabel 2.4. Nilai Kritik Q dan R Tabel 2.5. Tabel Agihan Chi Kuadrat X Tabel 2.6. Tabel Nilai kritis Do untuk Uji Smirnov-Kolmogorov Tabel 2.7. Nilai Variabel (k) Reduksi Gauss Tabel 2.8. Nilai Sn dan Yn Tabel 2.9. Nilai Variabel (Y) Reduksi Gumbel Tabel Nilai k Agihan Log Pearson Type III Tabel Nilai Fp Tabel 4.1. Hasil Analisis Rb dan WRb Tabel 4.2. Penyebaran Jenis Tanah Tabel 4.3. Tata Guna Lahan DAS Sumpur Tabel 4.4. Rekapitulasi Karakteristik DAS Sumpur Tabel 4.5. Hujan Tahunan Tabel 4.6. Hujan Harian Maksimum dan Jumlah Hujan Tahunan Sta. Buo Tabel 4.7. Nilai Kritik Q untuk Uji Kepanggahan Tabel 4.8. Uji Kepanggahan pada Stasiun Buo Tabel 4.9. Hujan Wilayah Tabel Analisis Agihan Frekuensi Hujan dengan Metode Agihan Normal Tabel Hasil Pengukuran Dispersi Tabel Perhitungan Variabel Pengukuran Dispersi dengan Logaritma Normal Tabel Hasil Pengukuran Dispersi Tabel 4.14 Hasil Pengukuran Dispersi commit dengan to user Logaritma xii

12 Tabel Hasil Uji Agihan Frekuensi Tabel Metode Chi Kuadrat Tabel Metode Smirnov-Kolmogorov Tabel Perhitungan Hujan Rencana Metode Log Pearson Type III Tabel Penurunan Hujan Jam-jaman Kala Ulang 2 Tahun Tabel Agihan Hujan Jam-jaman untuk Beragam Kala Ulang Tabel Penggunaan Lahan, Kelompok Hidrologi Lahan dan CN DAS Sumpur Tabel Hidrograf Satuan Model HEC-1 untuk Periode Ulang Tertentu Tabel Hidrograf Satuan Model HEC-HMS untuk Periode Ulang Tertentu Tabel Hidrograf Satuan Model TR-55 untuk Periode Ulang Tertentu Tabel Hidrograf Satuan Model TR-20 untuk Periode Ulang Tertentu Tabel Rekapitulasi Debit Puncak untuk Periode Ulang Tertentu Tabel Nilai Grafik Creager dengan Debit Puncak Kala Ulang 1000 Tahun Tabel Hasil Analisis Vertikal Model HEC Tabel Hasil Analisis Horizontal Model HEC xiii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Pengaruh Bentuk DAS terhadap Bentuk Hidrograf Alirannya... 7 Gambar 2.2. Penentuan Alur Sungai Metode Strahler... 9 Gambar 2.3. Pola Aliran Sungai Gambar 2.4. Grafik Nilai Q Gambar 2.5. Nilai Ia/P Gambar 2.6. Grafik Nilai qu Gambar 2.7. Grafik Craeger Gambar 2.8. Pola Aliran Banjir Analisis Vertikal Gambar 2.9. Pola Aliran Banjir Analisis Horizontal Gambar 3.1. Lokasi Penelitian (DAS Sumpur) Gambar 3.2. Bagan Alir Penelitian Gambar 4.1. Penentuan Orde dengan Metode Strahler Gambar 4.2. Penyebaran Jenis Tanah Gambar 4.3. Stasiun Hujan DAS Sumpur Gambar 4.4. Model DAS Sumpur Gambar 4.5. Hidrograf Hasil Model HEC-1 Kala Ulang Tertentu Gambar 4.6. Hidrograf Hasil Model HEC-1 Kala Ulang Tertentu Gambar 4.7. Hidrograf Hasil Model TR-55 Kala Ulang Tertentu Gambar 4.8. Hidrograf Hasil Model TR-20 Kala Ulang Tertentu Gambar 4.9. Grafik Creager Gambar Analisis Vertikal Model HEC-1 Kala Ulang 5 th Gambar Analisis Vertikal Model HEC-1 Kala Ulang 100 th Gambar Analisis Horizontal Model HEC-1 Kala Ulang 5 th Gambar Analisis Horizontal Model HEC-1 Kala Ulang 100 th xiv

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B - Data hujan harian - Tabel nilai CN (Curve Number) - Tabel nilai laju infiltrasi tanah berdasarkan kelas tekstur tanah Lampiran C - Tutorial model HEC-1, HEC-HMS, TR-55, TR-20 xv

15 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A Ck CN Cs Cv D D Dk Dy Ei F Fp G I Ia k KT L Ln n Nu Oi P P p Q Qa Qd qp qu R R24 Rb Rc s S = luas DAS = Koefisien kurtosis = curve number = koefisien skewness = koefisien variasi = kerapatan alur sungai = lamanya hujan = derajat kebebasan = deviasi standar = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok i = rasio frekuensi orde sungai = faktor penyesuaian kolom dan rawa = jumlah sub kelompok = intensitas hujan = initial abstraction = Koefisien kemencengan untuk agihan = faktor frekuensi = panjang sungai = pangjang sungai keseluruhan = jumlah data = jumlah alur sungi untuk orde ke u = nilai pengamatan pada sub kelompok i = hujan rancangan = keliling (perimeter) = probabilitas = limpasan = limpasan sebelum mencapai debit puncak = limpasan sesudah mencapai debit puncak = debit puncak = unit debit puncak = hujan rancangan = intensitas hujan harian untuk kala ulang T = indeks percabangan sungai = nisbah kebulatan = kemiringan sungai = potensi retensi maksimum xvi

16 S Sn t T T0,3 = tc tl = standar deviasi = Standar deviasi ke n = durasi hujan = kala ulang waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak banjir = waktu konsentrasi = waktu tenggang Tp = waktu puncak Tr = lama hujan efektif W = Lebar DAS W50 = lebar hidrograf pada debit 50% dari debit puncak W75 = lebar hidrograf pada debit 75% dari debit puncak WRb = Rb tertimbang X = nilai rerata Xh 2 Xi XT Y Ȳ Yi Yn α = parameter Chi-kuadrat terhitung = hujan pada tahun ke-i = Hujan rancangan dalam periode ulang n tahun = Koefisien untuk agihan Gumbel = data hujan rerata-i = data hujan ke-i = Koefisien untuk agihan Gumbel ke n = konstanta xvii

17 GLOSARIUM area of watershed bifurcation ration block mountains catchment channel detention circularity ration curve number depression storage detention storage direct runoff dome double mass curve drainage density event folded mountains initial abstraction level of significant lowland catchment object outlet output percentage of pond and swamp areas permeable precipitation runoff range runoff simple representation stand alone station states topographic drainage boundary tributaries = luas daerah aliran sungai = percabangan sungai = pegunungan patahan = daerah tangkapan = tambatan saluran = bentuk kebulatan = nomer kurva = simpanan permukaan = tambatan permukaan = aliran langsung = kubah = lengkung massa ganda = kerapatan sungai = kejadian = pegunungan lipatan = abstraksi awal = nilai nyata tertentu = hilir sungai = obyek = tempat keluaran = hasil = prosentase kolam dan rawa = dapat ditembus air = hujan limpasan = diantara = limpasan = sajian sederhana = individual stasiun = keadaan = batas DAS secara topografik = anak sungai xviii

18 PENUTUP Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas Berkat dan Rahmat- Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Pola Aliran Banjir Berdasarkan Karakteristik DAS Sumpur di Sumatera Barat. Skripsi ini diharapkan dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi para pembaca. Dalam penyusunan skripsi ini disadari masih banyak terdapat kekurangan yang perlu penyempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan sebagai bekal kesempurnaan penelitian di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu serta mohon maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan di hati para pembaca. Penulis xxii