1 BAB VI ANALISIS HIDROLIKA

Transkripsi

1 BAB VI ANALISIS HIDROLIKA 6. Tinjauan Umum Analisa hidrolika bertujuan untuk mengetahui kemampuan penampang dalam menampung debit rencana. Sebagaimana telah dijelaskan dalam bab III, bahwa salah satu penyebab banjir adalah karena ketidakmampuan penampang dalam menampung debit banjir yang tejadi. Berdasarkan perhitungan pada bab V, debit banjir rencana yang digunakan dalam menganalisa penampang adalah sebagai berikut : Periode Ulang (Tahun) Q Rencana Ruas Hulu (m / dt) Q Rencana Ruas Hilir (m / dt) Tabel 6. Debit Banjir Rencana (Sumber : Hasil Perhitungan) Analisis hidrolika ini terdiri dari analisis penampang eksisting sungai dan perencanaan penampang rencana. Analisis penampang eksisting dengan program HEC-RAS menggunakan debit sebagai input. 6. Analisis Penampang Eksisting Sungai Sengkarang Analisis penampang eksisting dengan menggunakan HEC-RAS bertujuan untuk mengetahui kondisi dari Sungai Sengkarang saat ini (eksisting). Dengan menggunakan HEC-RAS maka dapat diketahui profil dari muka air saat terjadi banjir. HEC-RAS akan menampilkan model dari Sungai Sengkarang sesuai dengan input data yang diberikan. 76

2 Untuk membuat model aliran Sungai Sengkarang, input data yang digunakan untuk analisa ini adalah:. Data Geometri a. Skema alur Sungai Sengkarang Skema alur Sungai Sengkarang dimulai dari hulu (Bendung Pesantren Kletak) dan hilirnya yang bermuara ke Laut Jawa. b. Data penampang memanjang dan melintang sungai Yaitu potongan memanjang (cross section) dan posisi stasioningnya.. Data debit Sungai Sengkarang Digunakan sebagai kondisi awal.. Data Hidrolika Yaitu koefisien manning (n) bervariasi merupakan parameter yang menunjukan kekasaran dasar saluran dan dataran banjir. Pada analisis penampang eksisting dengan menggunakan simulasi aliran tetap (Steady Flow Simulation) hanya menggunakan satu data debit sebagai input yaitu debit banjir rencana. Langkah langkah operasi program HEC RAS adalah:. Input a. Geometrik data Membuat gambar alur sungai (river reach) Gambar 6. Gambar Alur Sungai Sengkarang 77

3 Memasukan data masing masing cross section - Nomor stasiun - Stasiun dan elevasi - Jarak antar cross section - Nilai koefisien manning - Profil saluran utama - Nilai koefisien kontraksi dan ekspansi. Gambar 6. Tabel Input Data Cross section b. Memasukan data debit rencana (steady flow data) Gambar 6. Tabel Input Data Debit Banjir Rencana 78

4 . Running (eksekusi data) Gambar 6.4 Gambar Running Program. Output data a. Profil penampang melintang (cross section) Gambar 6.5 Profil Penampang Melintang Sungai Sta + b. Tabel Cross Section Output data Debit (Q) m /det Kecepatan (V) m/det 79

5 Tinggi muka air (h) m Lebar muka air (l) m dll. Gambar 6.6 Tabel Cross Section Output Q 5th Sta + c. Profil muka air steady sebelum normalisasi dengan debit rencana 5 tahun (Q 5th ) bisa dilihat pada Tabel L.T. 6. d. Profil memanjang sungai sebelum normalisasi dengan debit rencana 5 tahun (Q 5th ) dapat dilihat pada Gambar L.G. 6.. Setelah dilakukan running program HEC-RAS ternyata penampang eksisting sungai tidak dapat menampung debit banjir yang ada, hal ini dapat dilihat pada Lampiran Tabel LT 6. dan Tabel 6., maka direncanakan normalisasi sungai. Normalisasi sungai dilakukan untuk mengatasi banjir di Sungai Sengkarang yaitu dengan cara memperbesar atau mendesaian ulang penampang. Desain penampang disini menggunakan rumus Manning sehingga bisa menampung debit banjir yang ada. 6. Pertimbangan Perlu Tidaknya Perbaikan Penampang Setelah didapat data penampang melintang seperti elevasi banjir dan elevasi tanggul, maka dapat diletahui apakah penampang tersebut mampu menampung air yang mengalir atau tidak. Selain itu dipertimbangkan juga 8

6 persyaratan tinggi jagaan, seperti disebutkan pada tabel.6, dimana untuk debit 54,467 m /det dan 577,77 m /det tinggi jagaannya meter. Tabel 6.. Pertimbangan Perlu Tidaknya Perbaikan Penampang (HEC RAS) No Sta Elev Banjir Elev Tanggul Kiri Elev Tanggul Kanan Elev Tanggul Kiri - Elev Banjir Elev Tanggul Kanan - Elev Banjir Persyaratan Tinggi Jagaan meter Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi Tidak Terpenuhi (Simber :Hasil HEC RAS) 8

7 Dari Tabel 6.. dapat diketahui bahwa penampang tidak memenuhi persyaratan tinggi jagaan dan memerlukan penanganan, baik dengan perbaikan penampang maupun dengan peninggian tanggul kiri dan kanan, yang akan dijelaskan di sub bab berikutnya. 6.4 Perencanaan Penampang Dalam perencanaan normalisasi Sungai Sengkarang ini harus didasarkan pada pertimbangan teknis maupun non teknis sehingga pelaksanaannya efektif dan efisien baik dari segi kualitas, manfaat dan biaya. Perencanaan normalisasi Sungai Sengkarang didasarkan pada hasil analisa kondisi eksisting sungai dengan program HEC RAS dimana pada beberapa titik, penampang yang ada tidak mampu menampung debit rencana Q 5 yang lewat, seperti pada Sta -. Normalisasi Sungai Sengkarang dengan penampang ganda direncanakan dengan Rumus Manning. Jenis penampang ganda digunakan untuk mendapatkan kapasitas saluran yang lebih besar, sehingga debit yang dialirkan melalui saluran tersebut dapat lebih besar. Penampang ini digunakan jika lahan yang tersedia cukup luas. Urutan perhitungan pada penampang ganda dalam menentukan H, H, H, B, B adalah sebagai berikut:. Menentukan Debit banjir yaitu Q th untuk saluran utama dan Q 5th untuk panampang ganda.. Menentukan slope dasar saluran dan elevasi dasar saluran.. Menentukan H, tinggi H pada perencanaan penampang ganda disini dengan cara ditentukan terlebih dahulu yaitu diambil Elevasi muka air rata - rata di Sungai Sengkarang, dimana elevasi dasarnya dibuat sama dengan elevasi dasar Sungai Sengkarang. Elevasi muka air banjir rencana didapatkan berdasarkan perhitungan hidrolik banjir sungai. Dari perhitungan tersebut dapat digambarkan potongan memanjang muka air banjir sepanjang sungai dan dipakai untuk menentukan elevasi tanggul. (Robert J Kodoatie, Sugiyanto, Banjir ) 8

8 4. Setelah tinggi H diperoleh kemudian baru ditentukan H dimana tingginya tidak boleh lebih tinggi dari permukaan tanah disekitarnya. H disini merupakan beda tinggi dasar saluran dengan muka tanah terendah. Untuk derah hilir, dalam menentukan H harus memperhatikan tinggi muka air rencana dari debit banjir rencana dan tinggi gelombang pasang. Dari kedua hal tersebut dipilih mana yang paling tinggi untuk digunakan sebagai tinggi muka air rencana. Tinggi muka air rencana dari debit banjir rencana diperoleh dari selisih elevasi muka air rencana dengan elevasi dasar saluran di muara (penentuan elevasi dasar memperhatikan elevasi dasar laut). Selanjutnya penentuan elevasi bantaran, elevasi bantaran biasanya sama dengan elevasi daerah di tepi sungai, selain itu dalam menentukan elevasi bantaran juga memperhatikan aliran banjir dan luas profil saluran tunggalnya. (Suyono Sosrodarsono, Masateru Tominaga, Perbaikan dan Pengaturan Sungai ). 5. Tinggi H diperoleh dari tinggi H dikurangi tinggi H (H =H - H ). 6. Menentukan kemiringan lereng saluran (m) 7. Untuk menentukan B dan B diperoleh dengan cara coba-coba dimana B ditentukan terlebih dahulu sebelum B. 8. B disini merupakan lebar saluran pada debit banjir rencana Q th. 9. B merupakan lebar saluran pada debit banjir rencana Q 5th. Setelah H, H, H, B, dan B semuanya diperoleh maka perencanaan penampang ganda bisa dihitung dengan menggunakan rumus manning. m II Bantaran m I n III n Bantaran H H H B B Gambar 6.7 Sungai Penampang Ganda 8

9 Rumus Manning. Q = I / R / A n Dimana : Q A n R I = = = = = Debit aliran ( m s) Luas Penampang Basah Jari - Jari Hidrolis Sungai ( m ) Koefisien kekasaran manning ( m) Kemiringan hidraulik sungai Normalisasi Sungai Sengkarang penampang ganda direncanakan dengan bantuan Rumus Manning, dengan debit banjir Q th untuk penampang tunggalnya yaitu 7,47 m³/det untuk penampang Sta sampai dengan Sta dan dengan debit banjir 96,77 m³/det untuk penampang Sta sampai dengan Sta. dan dengan debit banjir Q 5th untuk penampang gandanya yaitu 54,467 m³/det untuk penampang Sta sampai dengan Sta dan dengan debit banjir 577,77 m³/det untuk penampang Sta sampai dengan Sta. Perhitungan normalisasi sungai sebagai berikut: 6.4. Perencanaan Penampang Sungai Ruas Hilir. Perhitungan B dengan Q = 96,77 m /det,5 H = m B H Gambar 6.8 Sungai Penampang Tunggal untuk Saluran Utama Ruas Hilir = 8 m (coba-coba) = m m =,5 I =,84 n =, A = ( B + m x H )H A = ( 8 +,5 x ) = 7 m² B P = B + H + m 84

10 P = 8 + x +,5 = 9,77 m R = A = 7 =,86 m P 9,77 Q th rencana = R I n A Q th rencana =,86,84 9 = 44,54 m³/det, Q th rencana = 44,54 m³/det > Q th eksisting = 96,77 m³/det (Aman),5 H = m B = 8 m Gambar 6.9 Rencana Penampang Tunggal Saluran Utama Ruas Hilir. Perhitungan B dengan Q = m³/det,5 II Bantaran,5 I n =, III n =, Bantaran H =,5m H = m H=,5m B B Gambar 6. Sungai Penampang Ganda Ruas Hilir H H B B = m (ditentukan) = H H =,5 =,5 m = 8 m (coba-coba) =,5 m (coba-coba) m =,5 I =,84 n =, 85

11 A = (( B x x m x H ) x H ) (( ½ x m x H x H ) x ) A = (( 8 + x,5 x )x,5 ) (( ½ x,5 x x ) x ) = 5 m A + = (( B - ( B + x m x H )) + m x H ) x H A + = ((,5 ( 8 + x,5 x )) +,5 x,5 ) x,5 = 67,5 m A tot = A + A + A tot = ,5 = 7,5 m P P = B + x H x = 8 + x x + m +,5 = 9,77 m P + = B ( B + x m x H ) + ( x H x + m ) P + =,5 ( 8 + x,5 x ) + ( x,5 x +,5 ) = 5,577 m P tot R R = P + P + = 9,77 + 5,77 = 4,47 m = A tot / P tot = 7,5/ 4,47 =,77 m V = R I =,77,84 =,75 m/det n, Q = A tot x Vs = 7,5 x,75 = 8,65 m³/det Q normalisasi = 8,65 m³/det > Q banjir = 577,77 m³/det (Aman), m,5 m, m,5 II,5 I n =, III n =,,5 m 4 m 4 m m 6,5 m 8 m 6,5 m m 4 m 4 m,5 m Gambar 6. Bentuk potongan penampang melintang saluran rencana Ruas Hilir 86

12 6.4. Perencanaan Penampang Sungai Ruas Hulu. Perhitungan B dengan Q = 7,47 m /det,5 H = m B Gambar 6. Sungai Penampang Tunggal untuk Saluran Utama Hulu B H = 6 m (coba-coba) = m (ditentukan) m =,5 I =,84 n =, A = ( B + m x H )H A = ( 6 +,5 x ) =,5 m² P = B + H + m = 6 + x +,5 = 76,55 m R = Q th rencana = A =,5/ 76, 55 =,659 m P R I n A Q th rencana =,659,84, 5 = 68, m³/det, Q th rencana = 68, m³/det > Q th eksisting = 7,47 m³/det (Aman),5 H = m B = 6 m Gambar 6. Rencana Penampang Tunggal Saluran Utama Hulu 87

13 . Perhitungan B dengan Q = 54,467 m³/det,5 II Bantaran,5 I n =, III n =, Bantaran H =,5m H = m H= 4,5m B B Gambar 6.4 Sungai Penampang Ganda Ruas Hulu H H B B =,5 m (ditentukan) = H H = 4,5 =,5 m = 6 m (coba-coba) =,5 m (coba-coba) m =,5 I =,84 n =, A = (( B x x m x H ) x H ) (( ½ x m x H x H ) x ) A = (( 6 + x,5 x )x 4,5 ) (( ½ x,5 x x ) x ) = 5 m A + = (( B - ( B + x m x H )) + m x H ) x H A + = ((,5 ( 6 + x,5 x )) +,5 x,5 ) x,5 = 48,75 m A tot = A + A + A tot = ,75 = 6,75 m P P = B + x H x = 6 + x x + m +,5 = 76,55 m P + = B ( B + x m x H ) + ( x H x + m ) P + =,5 ( 6 + x,5 x ) + ( x,5 x +,5 ) = 6,578 m P tot = P + P + = 76,55 + 6,578 =,7 m 88

14 R R = A tot / P tot = 6,75/,7 =, m V = R I =,,84 =,85 m/det n, Q = A tot x Vs = 85,98 m³/det Q normalisasi = 85,98 m³/det > Q banjir = 54,467 m³/det (Aman), m,5 m m,5 II,5 I n =, III n =,,5 m 4 m,75m 8m 7,5 m 6 m 7,5 m 8 m,75m 4 m,5 m Gambar 6.5 Bentuk potongan penampang melintang saluran rencana Ruas Hulu Perencanaan perbaikan Sungai Sengkarang dengan Program HEC RAS dapat dilihat pada Tabel 6.. No. Sta Penampang Melintang No. Sta Penampang Melintang..5. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5 Crit Q5 4. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q

15 ..5 BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // 5. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 EG Q5. WS Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 6. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // WS Q5 EG Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5 7. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q

16 9. BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 //. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 EG Q5 WS Q5 WS Q BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 //. BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // 4. EG Q5 WS Q5 EG Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 6 WS Q5 Crit Q5 Ineff BR D 8 6 BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5 Crit Q5 Ineff 7. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q

17 5. BR U 8 6 BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5 Crit Q5 Ineff 8. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5 9. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 6 Crit Q5 WS Q5 Ineff BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q5. BA NJIR SENGKARA NG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q BANJIR SENGKARANG Plan: Plan 7 // EG Q5 WS Q Tabel 6. Perencanaan Penampang Normalisasi dengan HEC RAS (Sumber : Program HEC RAS ) 9