EVALUASI PENGENDALIAN BANJIR SUNGAI PADANG TUGAS AKHIR. Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian. Pendidikan sarjana teknik sipil ZULKARNAIN

Transkripsi

1 EVALUASI PENGENDALIAN BANJIR SUNGAI PADANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana teknik sipil ZULKARNAIN Disetujui Oleh: Pembimbing Ir. BOAS HUTAGALUNG, M.SC SUBJURUSAN TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011 i

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Evaluasi Pengendalian Banjir Sungai Padang. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, terutama kepada : 1. Bapak Ir. Boas Hutagalung M.Sc selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johanes Tarigan sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil,. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT sebagai sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara. 4. Bapak Ir. Sufrizal M.Eng, Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc dan Ibu Emma P. Bangun ST, M.Eng, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. ii

3 6. Abang/Kakak pegawai Jurusan kak Lince, bang Zul, mas Bandi, bang Edi, bang Amin, bang Mail 7. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Tasman dan Rosmini yang telah memberikan motivasi, semangat dan nasehat kepada saya, adik-adik saya Muhammad Harisetiawan dan Abdul Rozak. Terima kasih atas doa yang tidak bosannya yang diberikan kepada saya. 8. Buat Dewi Astuti Mandasari Siregar, yang banyak memberikan motivasi, nasehat dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Buat teman-teman seperjuangan angkatan 2006 Fauzi, Andi, Avril, Ibal, Alfi, Haikal, Anggi, Farqi, Asep, Rivan, Herry, Fahim, Ajir, Afif, Ghafar, Ucup, Tami, Radi, Atta, Khoir, Agung, Angga, Yudi ajo, Syawal, Royhan, Iky, Hanif, Tosek, Budi, Brother, Wynda, Didik, Diana, Any, Irin, Yovanka, Nurul, Ade, abangabang dan kakak senior, serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2006 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan penulis dalam hal ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juli 2011 Penulis ( ZULKARNAIN ) iii

4 ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi kondisi umum masalah banjir di kota Tebing Tinggi akibat seringnya air meluap di sungai Padang Kota Tebing Tinggi. Oleh karena itu dibuat salah satu solusi penanggulangan masalah banjir dengan mengevaluasi tinggi tanggul sungai Padang Tebing Tinggi. Diharapkan dengan perencanaan tinggi tanggul yang sesuai dengan debit banjir maksimum sungai Padang maka banjir yang selalu terjadi di kota Tebing Tinggi dapat diminimalisasi secara perlahan. Di dalam studi kasus tentang permasalahan banjir sungai Padang Kota Tebing Tinggi ini diawali dengan pengumpulan data primer dan sekunder yang berkenaan dengan lokasi serta inventarisasi data curah hujan dan data kondisi eksisting sungai. Selanjutnya dilakukan analisa frekuensi curah hujan dan dilakukan perhitungan debit banjir rencana dengan metode Mean Annual Flood, melchior dan haspers. Dari hasil analisa debit banjir rancangan, untuk merencanakan tanggul banjir digunakan debit banjir kala ulang 25 tahun dengan metode Mean Annual Flood Q25 = 335,792 m3/detik, sedangkan kombinasi metode Melchior-Log Pearson III Q25 = 450,197 m3/detik dan kombinasi metode Melchior-Haspers Q25 = 519,971 m3/detik, kombinasi metode Haspers-Log Pearson III Q25 = 1.280,405 m3/detik dan kombinasi Haspers-Haspers Q25 = 1.478,847 m3/detik. Hasil perhitungan dengan menggunakan standard step method menunjukkan bahwa terjadi penambahan elevasi muka air banjir yang sudah tidak mampu lagi untuk ditampung oleh sungai Padang. Berdasarkan hasil analisa permasalahan di atas maka diperlukan penambahan tinggi tanggul supaya dapat menampung debit banjir maksimum sungai Padang. Sebagai langkah tambahan penulis juga menyarankan agar dilakukan pengawasan yang ketat terhadap pemanfaatan tata guna lahan khususnya di bantaran sungai ataupun tanggul agar tidak dipakai dalam mendirikan bangunan ataupun kegiatan yang dapat merusak kelestarian sungai ataupun tanggul sungai Padang Tebing Tinggi. Kata kunci: sungai Padang, standard step method, tanggul banjir iv

5 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Uraian Umum... 1 I.2. Latar Belakang... 2 I.3. Tujuan Penulisan Batasan Masalah... 3 I.5. Identifikasi Masalah... 4 I.6. Metodologi Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 II.1. Siklus Hidrologi... 6 II.2. Hujan... 7 II.2.1. Pengertian Hujan... 7 II.2.2. Durasi Hujan... 8 II.2.3. Intensitas Curah Hujan... 9 II.2.4. Waktu Konsentrasi II.2.5. Analisa Data Curah hujan v

6 II Curah Hujan Areal A. Cara tinggi rata-rata B. Cara polygon Thiessen C. Cara Isohyet II Distribusi Frekuensi Curah Hujan A. Distribusi Normal B. Distribusi Log Normal C. Distribusi Gumbel D. Distribusi Log Person III II.3. Analisa Debit Banjir A. Metode Haspers B. Metode Melchior C. Metode Mean Annual Flood ( MAF ) II.4. Perhitungan Profil Aliran II.4.1. Metode Integrasi Grafis II.4.2. Metode Tahapan Langsung II.4.3. Metode Tahapan Standar II.5. Tanggul II.5.1. Perencanaan Struktural Tanggul II.5.2. Pemeliharaan Tanggul dan Penanggulangan Banjir II.5.3. Pengaruh Tanggul Terhadap Duga Muka Air Sungai BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1. Lokasi Studi Penelitian III.2. Inventarisasi Data Stasiun Curah Hujan vi

7 III.3. Perhitungan Curah Hujan Rencana A. Parameter statistik sebaran normal B. Parameter statistik sebaran logaritmatik III.4. Analisa Debit Banjir III.4.1 Metode Empiris A. Metode Haspers B. Metode Melchior C. Metode Mean Annual Flood ( MAF ) III.5 Perhitungan Tinggi Muka Air Rencana III.6 Perencanaan Tanggul III.6.1 Tinggi Tanggul BAB IV ANALISIS PEMBAHASAN IV.1. Analisa Data Curah Hujan IV.1.1 Analisa Curah Hujan Metode Thiessen IV.2. Penentuan Pola Distribusi Hujan A. Parameter statistik sebaran normal B. Parameter statistik sebaran logaritmatik IV.3 Perhitungan Curah Hujan Rencana IV.3.1. Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Log- Pearson Type III IV Perhitungan Logaritma Hujan Rencana IV.3.2. Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Haspers IV.4. Perhitungan Debit Banjir vii

8 IV.4.1. Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Haspers A. Sungai Padang B. Sungai Sibarau C. Sungai Kelembah D. Sungai Bahilang IV.4.2. Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode MAF A. Sungai Padang B. Sungai Sibarau C. Sungai Kelembah D. Sungai Bahilang IV.4.3. Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Melchior A. Sungai Padang B. Sungai Sibarau C. Sungai Kelembah D. Sungai Bahilang IV.5. Perhitungan Tinggi Elevasi Muka Air Banjir IV.6 Perencanaan Tinggi Tanggul BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

9 DAFTAR TABEL Tabel Uraian Hal 2.1 Faktor Reduksi AFR Grown Factor Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran Faktor Reduksi AFR Grown Factor Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Kebun Rambutan Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Kebun Pabatu Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Gunung Pamela Luasan Poligon Thiessen Curah Hujan Rata-rata Harian Maksimum Metode Poligon Thiessen Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum Rata-Rata Metode Poligon Thiessen Parameter Statistik dengan Sebaran Normal Parameter Statistik dengan Sebaran Logaritmatik Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran Harga k untuk Distribusi Log Pearson III 52 ix

10 4.11. Nilai K Untuk Harga Cs = 0, Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 2, 5, 10, 25 Tahun Metode Log Pearson III Standar Variabel ( ) Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Haspers Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 2, 5, 10, 25 Tahun Metode Haspers Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 2, 5, 10, 25 Tahun Metode Log Pearson III dan metode Haspers Ringkasan debit banjir sungai Padang metode Haspers-Haspers Ringkasan debit banjir sungai Padang metode Haspers- Log Pearson III Ringkasan debit banjir sungai Sibarau metode Haspers-Haspers Ringkasan debit banjir sungai Sibarau metode Haspers -Log Pearson III Ringkasan debit banjir sungai Kelembah metode Haspers-Haspers Ringkasan debit banjir sungai Kelembah metode Haspers -Log Pearson III Ringkasan debit banjir sungai Bahilang metode Haspers-Haspers 71 x

11 4.24. Ringkasan debit banjir sungai Bahilang metode Haspers -Log Pearson III Data curah hujan maksimum rata-rata setiap stasiun Grown Factor Hubungan F dengan I Ringkasan debit banjir sungai metode MAF Ringkasan debit banjir sungai metode Melchior - Log Pearson III Ringkasan debit banjir sungai metode Melchior-Haspers Ringkasan debit banjir sungai metode Haspers- Log Pearson III Ringkasan debit banjir sungai metode Haspers-Haspers Perbandingan debit banjir ( Q 25 ) hasil evaluasi dengan debit banjir master plan pengendalian banjir Kota Tebing Tinggi Perhitungan Tinggi Energi (H 1 ) dengan Metode Tahapan Standar Tinggi Jagaan Standard Tanggul Perencanaan tinggi tanggul 105 xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar Uraian Hal 2.1 Siklus Hidrologi DAS dengan tinggi rata-rata DAS dengan perhitungan curah hujan poligon Thiessen DAS dengan perhitungan curah hujan Isohyet Peta Lokasi Studi Perencanaan Tinggi Tanggul Pembagian stasioning sungai Padang Gambaran besar debit di setiap sungai potongan melintang sungai eksisting, lebar sungai 50 m 105 xii

13 DAFTAR NOTASI A = luas daerah pengaliran B = lebar saluran C k = koefisien kurtosis C s = koefisien skewness C v = koefisien variansi d = tinggi curah hujan rata rata F = luas elips H = tinggi muka air rencana H d = tinggi tanggul rencana H f = tinggi jagaan i = intensitas curah hujan K = faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari periode ulang L = panjang sungai P = keliling basah sungai Q max = debit banjir maksimum R = jari-jari hidrolis sungai xiii

14 Rt = curah hujan periode ulang S = kemiringan sungai S f = kemiringan gesek S x = simpangan baku t c = waktu konsentrasi v = kecepatan aliran sungai X r X T = nilai rerata curah hujan = besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang pada T tahun y = kedalaman aliran Z = tinggi muka air pada penampang melintang = koefisien pengaliran β = koefisien reduksi = standar variabel xiv