APLIKASI METODE NAKAYASU GUNA PREDIKSI DEBIT DAN PENCEGAHAN BENCANA BANJIR DI KALI BATAN PURWOASRI KEDIRI

Transkripsi

1 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 1 APLIKASI METODE NAKAYASU GUNA PREDIKSI DEBIT DAN PENCEGAHAN BENCANA BANJIR DI KALI BATAN PURWOASRI KEDIRI Sri Wiwoho Mudjonarko, ST., MT. ABSTRAK Tujuan penelitian ini yaitu melakukan analisa perhitungan debit banjir dengan menggunakan metode Nakayasu dan upaya upaya penanggulangan banjir di kali Batan (Purwoasri) Kediri. Berdasarkan hasil analisa data skunder didapatkan adanya lahan kosong menjadi permukiman sehingga daya resap air hujan berkurang sehingga terjadinya banjir dan erosi tanah. Disamping itu menurunya kapasitas aliran sungai karena sediment di bagian muara Kali Batan. Menurut perhitungan kami debit banjir maksimal (Q10) tahun adalah m3/dtk dan debit tampung m3/dtk yang berarti sudah memenuhi. Juga perlu adanya kesadaran dari masyarakat sekitar untuk menjaga kebersihan dan memelihara saluran drinase agar tidak terjadi penumpukan sedimen dan mengakibatkan banjir. Kata kunci: Nakayasu, debit, banjir. PENDAHULUAN Latar Belakang Akibat pesatnya laju pembangunan di sekitar daerah aliran, maka kapasitas sungai ini sudah tidak memadai lagi fungsinya sebagai saluran drainase. Hal ini merupakan salah satu penyebab timbulnya banjir di beberapa kecamatan/wilayah pada waktu musim hujan. Disamping itu menurunnya kapasitas aliran sungai karena proses sedimentasi terutama dibagian muara Kali Batan. Adanya banjir di awal tahun 006 lalu mengakibatkan kerusakan pada beberapa bagian bangunan sungai. Oleh karena itu diperlukan penelitian mengenai debit banjir rencana pada 10 tahun yang akan datang dan upaya-upaya penanggulangan banjir di Kali Batan tersebut. Permasalahan (1) Berapakah debit banjir rencana maximal 10 tahun (Q 10 ) di Kali Batan Purwoasri Kediri? () Bagaimanakah upaya upaya penanggulangan banjir di Kali Batan Purwoasri Kediri? Batasan Penelitian Pada penelitian ini permasalahan yang akan dibahas meliputi pengolahan data curah hujan, perhitungan distribusi normal, uji distribusi frekuensi, perhitungan hujan rencana dan distribusi hujan jam jaman, perhitungan debit rencana 10 tahun (Q 10 ) serta beupaya mengajukan usulan penanggulangan banjir di Kali Batan Kab. Kediri. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Drainase Drainase adalah sistem penyaluran air hujan atau pengaliran air hujan melalui saluran, guna mematuskan daerah dan lahan terhadap kelebihan air di permukaan akibat genangan air sehingga dapat mencegah akan bahaya banjir. Fungsi drainase terhadap

2 NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 009 : 0-31 aliran sungai antara lain mengendalikan banjir dengan memperhatikan debit patusannya dan mengendalikan gangguan dan kerusakan terhadap fasilitas kota Sistem Pengaliran Beberapa kaidah kaidah pengaliran yang harus diperhatikan : Menghambat limpasan air hujan dari awal saluran selama masih belum berbahaya, agar dapat mengurangi debit limpasan dan berfungsi sebagai konservasi air tanah pada suatu daerah. Kecepatan air tidak boleh terlalu besar. Profil saluran mampu menampung debit maksimum dari daerah pengaliran sesuai PUH (Periode Ulang Hujan) yang telah ditentukan. Curah Hujan Curah hujan rata-rata Cara perhitungan curah hujan dari pengamatan hujan di beberapa titik adalah sebagai berikut : a. Poligon Thiessen Biasanya cara ini cocok untuk daerah datar dengan luas km, dan jumlah pos penakar hujan terbatas dibandingkan luasnya. Cara perhitungan sebagai berikut : R1* A1 R* A... Rn * An R A1 A... An R n i1 n Ri * Ai i1 Ai Sumber : Harto BR (1998) Keterangan : R : tinggi hujan rata-rata daerah aliran ( mm ) n : banyaknya stasiun pengamatan hujan R 1 : tinggi hujan masing masing stasiun (mm) A : luas DAS b. Menentukan Curah Hujan Harian Maksimum dan Rata rata Cara menentukannya dengan melihat data curah hujan maksimum setiap bulan dalam satu tahun. Periode Ulang (Return Periode) Periode ulang adalah periode (dalam tahun) dimana suatu hujan dengan tinggi intensitas yang sama, kemungkinan dapat berulang kembali kejadiannya satu kali, dalam periode waktu tertentu. Misal, 5, 10, 5, 50 tahun sekali. Curah Hujan Rencana Setiap jenis distribusi atau sebaran mempunyai parameter statistik yaitu yang terdiri dari nilai rata-rata (µ= x), deviasi standart s, koefisien variasi (Cv), koefisien kemencengan (Cs) dan koefisien ketajaman (Ck) yang masing-masing dicari berdasarkan rumus : Nilai rata-rata (Mean)

3 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 3 X 1 x n Deviasi standar : Sd X 1 X n 1 Koefisien Variasi : Sd Cv X Koefisien kemencengan : Koefisien ketajaman : Sumber : Harto BR (1998 ) C s n X 1 X 3 n 1n S d 4 n X1 X Ck 4 n n n 3S 3 1 d X i : data dalam sample X : nilai rata-rata hitung n : jumlah pengamatan Dari hasil diatas kita dapat melihat parameter karakteristik yang memenuhi syarat yang ada dibawah ini : Distribusi Gumbel tipe I, mempunyai harga C s = 1,139 dan C k = 5,40. Distribusi Harpers, mempunyai harga C s dan C k yang fleksibel Distribusi normal, mempunyai harga C s = 0 dan harga C k = 0 Distribusi log normal, mempunyai harga C s < 0 dan C k > 0 Distribusi log person tipe III, mempunyai harga C s =0 s/d 0,9 Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Curah Hujan Metode Smirnov- Kolmogorov Tahapan plotting data sebagai berikut : [a]. Data curah hujan maksimum harian rata rata tiap tahun disusun dari kecil ke besar [b]. Hitung probabilitasnya dengan menggunakan rumus Weibull m P n 1 x100 (%); Sumber : Harto BR (1998) P = Probabilitas (%); m = Nomor urut dari data yang telah diurutkan; n = Banyaknya data. [c]. Ploting data hujan (X i ) dengan probabilitas (P) [d].tarik garis durasi dengan mengambil titik titik. Uji Smirnov Kolmogorov Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan probibilitas untuk tiap data, yaitu distribusi empiris dan distribusi teoritis yang disebut Δ max. Δ max = [P e P t ]

4 4 NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 009 : 0-31 Sumber : Harto BR (1998) Δ max = Selisih antara peluang teoritis dan peluang empiris. Δ cr = Simpangan kritis ( dari tabel ) = Peluang empiris P e P t = Peluang teoritis. Kemudian dibandingkan antara Δ max dengan Δ cr. Bila Δ max < Δ cr, maka pemilihan distribusi tersebut dapat diterapkan pada data tersebut. Uji Chi Kuadrat Uji chi kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan peluang (metode yang digunakan untuk mencari hujan rencana) dapat mewakili dari distribusi sample data yang dianalisis. Parameter dapat dihitung dengan rumus : Parameter ( Oi Ei h Ei ) Sumber : Harto BR (1998) h = parameter Chi Kuadrat terhitung G = jumlah sub kelompok Oi = jumlah nilai pengamatan pada subkelompok ke-i Ei = jumlah nilai teoritis pada subkelompok ke-i h merupakan variabel acak. Peluang untuk mencapai h sama atau lebih besar daripada nilai Chi Kuadrat yang sebenarnya ( ) dapat dilihat pada tabel. Prosedur uji Chi Kuadrat : 1. Urutkan data pengamatan (dari yang besar ke kecil atau sebaliknya).. Kelompokkan data menjadi G subgrup, tiap-tiap subgrup minimal 4 data pengamatan. 3. Jumlahkan data pengamatan sebesar Oi tiap-tiap subgrup. 4. Jumlahkan data dari persamaan distribusi yang digunakan sebesar Ei. ( Oi Ei) 5. Jumlah seluruh G subgrup nilai untuk menetukan nilai chi kuadrat Ei hitung. 6. Tentukan derajat kebebasan dk = G R 1 (nilai R =, untuk distribusi normal dan binomial, dan nilai R = 1, untuk distribusi poison). Interpretasi hasilnya adalah: Apabila peluang lebih dari 5% maka persamaan distribusi teoritis yang digunakan dapat diterima. Tiap tiap subgrup dihitung nilai (Oi Ei ) dan ( Oi Ei). Ei Apabila peluang lebih kecil 1% maka persamaan distribusi teoritis tidak dapat diterima. Apabila peluang berada diantara 1% - 5% adalah tidak mungkin mengambil keputusan, misal harus menambah data. Perhitungan Hujan Jam Jaman Berdasarkan pengamatan di sekitar stasiun hujan, lamanya durasi curah hujan yang sering terjadi di Pulau Jawa diperkirakan selama 4 jam/hari. Dalam analisa data

5 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 5 pengamatan sebaran hujan jam jaman ini perhitungannya menggunakan rumus sebagai berikut : R T R4 Tc x Tc t Sumber: Sholeh (000) / 3 R T = Rata-rata hujan pada jam ke- n (mm) R 4 = Curah hujan efektif dalam 1 hari (mm) Tc = Waktu konsentrasi hujan (jam) t = Waktu hujan (jam) Cara Penentuan Jaringan Drainase Dalam menentukan arah jalur saluran air hujan yang direncanakan terdapat batasan batasan sebagai berikut : Arah pengaliran dalam saluran mengikuti garis ketinggian yang ada sehngga diharapkan pengaliran secara gravitasi. Tetapan memanfaatkan saluran alamiah sebagai saluran utama (saluran primer) Pemanfaatan sungai atau anak sungai sebagai badan air penerima dari outfall yang direncanakan. Pada setiap pertemuan saluran, bagian down stream salurannya tidak boleh lebih kecil dari bagian upstream. Menghindari banyaknya perlintasan saluran pada jalan, sehingga mengurangi penggunaan gorong gorong. Sistem saluran merupakan sistem pohon atau cabang, yang jaringannya mengumpul pada saluran utama. Koefisien Pengaliran Faktor faktor yang mempengaruhi harga koefisien pengaliran adalah infiltrasi dan tampungan air hujan pada tanah, sehingga dapat mempengaruhi jumlah air hujan yang mengalir. Ci. Ai Rumus : Cr A Sumber : Soewarno (1991) Cr = harga rata rata koefisien pengaliran Ci = nilai koefisien pengaliran pada masing masing daerah Ai = luas masing masing bagian daerah pengaliran (ha) A = luas daerah pengaliran total (ha) Perhitungan Dimensi Saluran Debit pada saluran langkah untuk menghitung dimensi saluran, dimana perhitungannya menggunakan rurmus Manning dan koefisien kekasaran Manning. Kecepatan Aliran Dalam Saluran Untuk saluran yang tahan erosi berdasarkan kecepatan minimum yang diperbolehkan. Sebagaimana dianjurkan dalam Ven The Chow yaitu antara m/dt. Kecepatan maksimum yang tidak akan menyebabkan erosi dipermukaan saluran

6 6 NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 009 : 0-31 untuk pasangan m/dt, sedangkan untuk saluran alami tidak lebih dari.0 m/dt. Perencanaan Tanggul Tinggi Jagaan Yang dimaksud dengan tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari permukaan air sungai sampai puncak tanggul pada kondisi perencanaan, jarak tersebut harus sedemikian rupa sehingga dapat mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air pada sungai. Lebar Tanggul Lebar tanggul yang dimaksud adalah lebar mercu tanggul.untuk perhitungan lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul dipakai rumus: d Z 5 10 Sumber : Sosrodarsono & Takeda (1981) Dimana: d = Lebar mercu tanggul (feet) Z = tinggi mercu tanggul dari dasar saluran (fe) Tabel 1: Tinggi Jagaan Debit Banjir Rencana ( m3/dt ) > Jagaan (m) Sumber : Volcanic sabo Technical center (1985) Aliran Balik (Back Water) Pada pertemuan saluran, baik saluran kecil dengan saluran yang lebih besar, saluran pembuang primer dengan badan air penerima seperti sungai, laut, danau, dsb bilamana terjadi pasang air laut, selalu terjadi aliran balik / back water, karena elevasi muka air tertinggi pintu air lebih tinggi dari elevasi muka air di saluan / sungai yang bermuara dipintu air tersebut. Agar saluran tetap berfungsi dan dapat mengalirkan air dengan baik dan sesuai dengan perencanaan, maka pengaruh adanya back water tersebut harus diperhitungkan dan dipakai sebagai dasar penentuan bangunan bangunan pelengkap (bangunan pertolongan) yakni tanggul. METODOLOGI PENELITIAN Persiapan Mengkaji Hasil Studi Terdahulu Survey Lokasi. Pengumpulan Data Data Primer : Peta Topografi, Data curah hujan, Peta lokasi. Data Sekunder : Master plan Analisis Data Kajian Hidrologi. a. Analisa Hujan: 1. Poligon Thiesen

7 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 7 b. Hujan Rencana Metode yang digunakan : Metode Normal dan Metode Haspers c. Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Curah Hujan: Metode Smirnov-Kolmogorov dan Uji Chi Kuadrat d. Debit Hujan Rencana: Metode Nakayasu (Sumber : Soemarto,1987) e. Kajian Hidrolika: Perecanaan dimensi saluran dan Perencanaan tanggul ANALISA DATA Analisa Hidrologi Data curah hujan Data curah hujan di wilayah Kediri khususnya daerah pengaliran Kali Batan terdapat stasiun hujan yang mempunyai pengaruh terhadap Kali Batan yaitu Stasiun Papar, Balong, Jeruk, Woromarto dan Bogo Kidul. Data curah hujan dikumpulkan mulai tahun 1996 s/d 005 dari PU Pengairan Kota Kediri. Perhitungan Distribusi Normal Deviasi Standart ( Sd) = 10,88 Koefisien Variasi = 0,45 Koefisien Kemencengan / Skewness = 1,10 Koefisien Ketajaman / Kurtosis = 0,877 Uji Distribusi Frekuensi menggunakan Uji Smirnov Kolmogorov D max = 0,114, Karena nilai D max < Do, maka persamaan distribusi yang digunakan dapat diterima. Uji Chi Kuadrat Berdasarkan tabel α nilai kritis uji Chi Kuadrat pada derajat kepercayaan (α) = 5% diperoleh X = 0,41. Nilai X < h sehingga persamaan Distribusi Normal dapat digunakan. Perhitungan Hujan Rencana menggunakan Metode Normal Gambar 1: Grafik Curah Hujan Rencana Distribusi Hujan Jam-Jaman menggunakan rumus Mononobe Tabel : Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R Qth Q5th Q7th Q9th Q10th

8 8 NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 009 : 0-31 Grafik Hujan Rencana nilai Q (m3/dtk) t (jam) TAHUN 5 TAHUN 8 TAHUN 9 TAHUN 10 TAHUN Gambar : Grafik Hujan Rencana R Tabel 3: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R3 Qth Q5th Q7th Q9th Q10th Grafik Hujan Rencana nilai Q (m3/dtk) TAHUN 5 TAHUN 8 TAHUN 9 TAHUN 10 TAHUN t (jam) Gambar 3: Grafik Hujan Rencana R3 Tabel 4: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R4 Qth Q5th Q7th Q9th Q10th

9 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 9 Grafik Hujan Rencana nilai Q (m3/dtk) t (jam) TAHUN 5 TAHUN 8 TAHUN 9 TAHUN 10 TAHUN Gambar 4: Grafik Hujan Rencana R4 Tabel 5: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R5 Qth Q5th Q7th Q9th Q10th Grafik Hujan Rencana nilai Q (m3/dtk) t (jam) TAHUN 5 TAHUN 8 TAHUN 9 TAHUN 10 TAHUN Gambar 5: Grafik Hujan Rencana R5 Tabel 6: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R6 Qth Q5th Q7th Q9th Q10th

10 10 NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 009 : 0-31 Grafik Hujan Rencana nilai Q (m3/dtk) Q TAHUN Q 5TAHUN Q 8TAHUN Q 9TAHUN Q 10TAHUN t (jam) Gambar 6: Grafik Hujan Rencana R6 Perencanaan Tanggul Tinggi jagaan Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari permukaan air sungai sampai puncak tanggul pada kondisi perencanaan, jarak tersebut harus sedemikian rupa sehingga dapat mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air pada sungai. Lebar Tanggul Lebar tanggul yang dimaksud adalah lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul dipakai rumus: d Z 5 10 Dimana: d = Lebar mercu tanggul (feet) Z = tinggi mercu tanggul dari dasar saluran (feet) Perhitungan Mercu Tanggul Untuk/ debit 157 m³/dt 1 feet = m Diketahui : h = 4.0 m = 13.1 feet W= 0.6 m = feet + Z = feet d = d = 1.67 ft = 3.86 m = 4 m KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Dari analisa hidrologi telah diperoleh kesimpulan bahwa debit banjir maximal 10 (Q10) tahun adalah m 3 /dt dan debit tampung 10 tahun adalah m 3 /dt berarti sudah memenuhi. Oleh karena itu dengan debit tampung 156,86 m 3 /dt dengan ketinggian muka air (h) 1-4 m, tinggi jagaan 0,6 m, dan lebar (b) antara m untuk menormalisasikan kali tersebut.

11 Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk 11. Upaya upaya penanggulangan banjir di kali batan Purwoasri Kediri? Untuk menjaga agar tidak terjadi banjir disekitar saluran perlu adanya kesadaran dari masyarakat sekitar untuk menjaga kebersihan dan memelihara saluran disekitarnya. Adanya koordinasi antara masyarakat sekitar dengan instansi terkait dalam menjaga dan memelihara saluran drainase. Saran Menormalisasikan kali Batan agar tidak terjadi banjir perlu di lakukan pengangkutan sediment dan pembersihan sampah. Pembuatan payung hukum / Undang Undang yang lebih tegas tentang kebersihan lingkungan yang di sahkan oleh Pemda, supaya di jalankan oleh masyarakat setempat. Seandainya ada masyarakat yang membuang sampah sembarangan agar di beri sanksi yang tegas. Perbaikan siklus hidrologi dengan di adakan membuka lahan kosong dalam arti Reboisasi, gunanya untuk resapan air hujan, mencegah air limpasan di permukaan, dan erosi tanah. Supaya meminimalkan terjadinya sediment di kali Batan tersebut Apabila tanggul tidak bisa dibangun karena keterbatasan lahan maka bisa dibangun parafet dengan spesifikasi sebagai berikut 0.6 m 1 m 4 m DAFTAR PUSTAKA Anonim (1986), Kriteria Perencanaan Irigasi bagian Penunjang, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-01, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-0, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-04, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Harto BR, Sri (1989), Analisis Hidrologi, Yogyakarta: Pusat Antar Universitas Ilmu Teknik Universitas Gajah Mada Mc Mahon, Thomas A. & Mein, Russel G. (1978), Reservoir Capacity and Yield, Elsevier Scientific publishing Company Amsterdam Oxford New York. Sosrodarsono, Suyono & Takeda, Kensaku (005), Bendungan Type Urugan, Jakarta: Penerbit Pradnya Paramita Kodoatie, Robert J. (1995), Analisis Ekonomi Teknik, Yogyakarta: Penerbit ANDI