JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1 Perencanaan Sistem Drainase Perumahan Grand City Balikpapan Rossana Margaret, Edijatno, Umboro Lasminto Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: rossa.margareth@gmail.com Abstrak Kota Balikpapan bagian utara saat ini merupakan bagian yang memiliki ruang terbuka hijau yang cukup luas. Lahan yang cukup luas ini akan dikembangkan menjadi pemukiman penduduk pada masa yang akan datang. Salah satu kawasan pemukiman yang akan dibangun adalah Grand City Balikpapan. Kawasan Grand City ini direncanakan berdiri di atas lahan seluas 2,147,688 m 2 dengan kawasan perumahan seluas 910,889 m 2. Kawasan Grand City direncanakan memiliki danau seluas 56,465 m 2, danau ini terletak di sekitar hutan kota dan kawasan bisnis. Karena sistem drainase yang terlalu luas dan kompleks, maka untuk perencanaan Tugas Akhir ini hanya mengerjakan blok Q,N, dan kawasan bisnis BD yang memiliki luas sebesar 114,083 m 2. Konsep penyelesaian yang dilakukan pada sistem drainase Perumahan Grand City Balikpapan adalah merencanakan saluran drainase yang mengacu pada elevasi muka air maksimum dan tampungan danau dengan metode anlisa profil air balik. Selain itu, sebagian limpasan air yang masuk ke dalam kawasan akan ditampung sementara di dalam kolam tampungan agar tidak membebani danau. Dari analisa perhitungan didapatkan dimensi saluran tersier, saluran sekunder dan saluran primer yang bervariasi. Saluran tersier, sekunder, dan primer akan bermuara di danau dan sungai. Kolam tampungan yang direncanakan untuk menampung sebagian limpasan memiliki luas sebesar 3037.50 m 2. Kolam tampungan direncanakan menggunakan pintu air yang berfungsi untuk mengalirkan air keluar dari kolam tampungan. Kata Kunci: Perubahan fungsi lahan, sistem drainase perumahan, Grand City Balikpapan K BAB I PENDAHULUAN ota Balikpapan bagian utara saat ini merupakan bagian yang memiliki ruang terbuka hijau yang cukup luas dibanding dengan wilayah kota Balikpapan bagian lainnya. Lahan yang cukup luas ini akan dikembangkan menjadi pemukiman penduduk pada masa yang akan datang. Daerah Balikpapan utara yang semula daerah resapan kota, pada masa yang akan datang akan berubah fungsi menjadi lahan pemukiman penduduk, perkantoran, dan fasilitas umum lainnya. Salah satu perumahan yang akan dibangun dikawasan Balikpapan utara tepatnya di Jalan MT. Haryono adalah Perumahan Grand City Balikpapan. Kawasan Grand City ini direncanakan berdiri diatas lahan seluas 2,147,688 m 2 dengan kawasan perumahan seluas 910,889 m 2. Selain perumahan, kawasan Grand City juga memiliki kawasan ruko, bisnis, dan fasilitas umum nonkomersil lainnya seperti hutan kota, tempat ibadah, sekolah, dll. Kawasan Grand City direncanakan memiliki danau (kolam tampungan) seluas 56,465 m 2, danau ini terletak di sekitar hutan kota dan kawasan bisnis. BAB II METODOLOGI Mulai 1. Studi Literatur 2. Studi Terdahulu Tinjauan Lapangan Pengumpulan Data Hidrologi dan Hidrolika 1. Site plan kawasan perumahan 2. Data hujan 3. Tata guna lahan Analisa Hidrologi Debit Rencana Qsaluran perumahan Desain Dimensi Saluran Kawasan Qhidrologi < Qhidrolika OK Perhitungan Kolam Tampungan Kawasan Vlimpasan < Vtampungan OK NOT OK Sistem Pengaliran dari Kolam Tampungan ke Danau Selesai Gambar 2.1 Diagram alir NOT OK BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Konsep Perencanaan Kawasan Perumahan Grand City memiliki danau dan sungai sebagai pembuangan akhir. Tugas akhir ini juga merencanakan kolam tampungan yang bertujuan untuk menampung sementara limpasan air sebelum akhirnya ke danau. 3.2 Analisa Frekuensi Tabel 3.1 Data hujan harian tahun 2001 2012 diurutkan dari nilai terbesar ke nilai terkecil No. Urut Tahun R 24 (mm) 1 2002 223 2 2003 181.6 3 2008 164.8 4 2007 154.2 5 2012 148 6 2006 133.4 7 2009 132 8 2010 119.7
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 2 9 2011 119.6 10 2005 107.5 11 2004 100.4 12 2001 76.8 Sumber : Bappeda Kota Balikpapan, 2012.[1] Nilai parameter-parameter statistik yang dimiliki data hujan diatas adalah : a. Nilai rata-rata (mean) : = X = 138.417 + k x 39.341 = 138.417 + (0.793)39.341 = 169.594 Untuk perhitungan selanjutnya, dimasukkan dalam Tabel 3.2 berikut : Tabel 3.2 Uji Chi-Kuadrat Distribusi Pearson Tipe III b. Standar deviasi (standart deviation) : c. Koefisien variasi (coefficient of variation) : d. Koefisien kemencengan (coefficient of skewness) : 3.3.2 Uji Smirnov Kolmogorov 3.3.2.1 Distribusi Pearson Tipe III Tabel 3.3 Hasil Uji Smirnov Kolmogorov untuk Distribusi Pearson Tipe III e. Koefisien ketajaman (coefficient of kutosis) : Berdasarkan perhitungan parameter statistik tersebut, didapat nilai koefisien kemencengan (Cs) = 0.675 dan nilai koefisien ketajaman (Ck) = 4.426. Maka persamaan distribusi yang dipilih untuk diuji sebagai perbandingan adalah : a. Distribusi Pearson Type III mempunyai harga Cs dan Ck yang fleksibel b. Distribusi Log Normal mempunyai harga Cs > 0 3.3 Uji Kecocokan Sebaran 3.3.1 Uji Chi Kuadrat Jumlah data (n) = 12 Jumlah kelas (k) = 1+3.322 log (n) = 4.585 Jumlah kelas (k) digunakan 5. Besarnya peluang untuk tiap-tiap sub bagian adalah : 1. Sub kelas 1 = P 0.200 2. Sub kelas 2 = 0.200 P 0.400 3. Sub kelas 3 = 0.400 P 0.600 4. Sub kelas 4 = 0.600 P 0.800 5. Sub kelas 5 = P 0.800 Sumber : Soewarno, 1995. [2] 3.3.1.1 Distribusi Pearson Tipe III Persamaan distribusi : X = + k.s = 138.417 + k x 39.341 Cs = 0.675 1. Untuk P = 0.200, T = = 5 tahun 3.4 Kesimpulan Analisa Frekuensi Tabel 3.4 Kesimpulan Uji Kecocokan 3.5 Perhitungan Curah Hujan Periode Ulang R 24 maksimum periode ulang 2 tahunan : X = + k.s = 138.417 + (-0.112)*39.341 = 134.011 X 2 = 134.011 mm Untuk perhitungan curah hujan periode ulang yang lain ditabelkan dalam tabel 3.5 sebagai berikut : Dengan interpolasi pada tabel nilai k, untuk Cs = 0.675 didapatkan nilai k : =
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 3 Tabel 3.5 Curah Hujan Periode Ulang Distribusi Pearson Tipe III H = 0.078 0.078 = 0 0 (OK) Untuk perhitungan saluran primer ditunjukkan pada Tabel 3.7 berikut ini. Tabel 3.7 Dimensi saluran primer dengan danau sebagai pembuangan akhir 3.6 Perencanaan Saluran Kawasan Perumahan 3.6.1 Perhitungan Waktu Aliran Air 3.6.1.1 Estimasi Nilai t c (Waktu Aliran Pada Kavling) Untuk perhitungan Estimasi Nilai t c masing-masing kavling ditabelkan dalam Tabel 3.6 sebagai berikut : Tabel 3.6 Perhitungan Estimasi Nilai t c Masing-masing Kavling 3.6.2 Perhitungan Dimensi Saluran Drainase Kawasan Perumahan Debit Hidrologi Saluran Tersier N.1A: Koefisien pengaliran (C) Luas lahan (A) = 0.003369 km 2 Intensitas hujan (I)= =125.546 mm/jam Qhidrologi = 0.278 x C x I x A = 0.078 m 3 /det Debit Hidrolika Saluran Tersier N.1A: Koefisien kekasaran manning (n) = 0.017 Kemiringan rencana (I rencana) = 0.0005 Jari-jari hidrolis penampang saluran (R) = 3.6.3 Perhitungan Bangunan Terjun Perhitungan bangunan terjun ini bertujuan untuk memperkecil nilai kecepatan aliran pada salurannya dan juga mengatasi perbedaan yang terlalu besar antara kemiringan lapangan dan rencana. Contoh perhitungan bangunan terjun pada saluran tersier N.1A dengan danau sebagai akhir pembuangannya. Dari perhitungan dimensi saluran tersier N.1A, diperoleh data sebagai berikut : L = 144.520 m I medan = 0.0192 I rencana = 0.0005 Q = 0.078 m 3 /det b saluran = 0.50 m h saluran = 0.41 m Karena I lapangan > I rencana saluran, maka diperlukan bangunan terjun. Perhitungan tinggi dan panjang terjunan Perhitungan tinggi terjunan : H 2 = L (I lapangan - I rencana ) = 144.520 (0.0192 0.0001) = 2.703 m Bila direncanakan tinggi terjunan t = 0.9 m, maka jumlah bangunan terjun yang diperlukan sebanyak : n = Panjang terjunan 4 buah = = 28.90 m = Kecepatan (v) = x R 2/3 x I ½ = 0.380 m/det Dengan cara coba-coba, diperoleh dimensi saluran dengan syarat : Qhidrolika Qhidrologi (OK) Perhitungan kolam olak Adapun bentuk penampang bangunan terjun adalah segi empat sehingga rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 4 A BC D h 1 L 1 L 2 Gambar 3.1 Potongan memanjang bangunan terjun z = t a = 0.90 0.10 = 0.800 m L 1 = 3 z = 3 x 0.800 = 2.400 m t 1 = 0.5 (h sal + z) = 0.5 (0.41 + 0.8) = 0.61 m q = E F G t 1 h c t H I J M K L h 2 z R 24 periode ulang 5 tahun = 170.204 mm=0.170 m Volume limpasan (V) = C gab x R 24 x A = 3788.42 m 3 Kapasitas saluran = 50% x 1116.50 = 558.25 m 3 Dari hasil perhitungan volume limpasan air dan tampungan sementara, maka volume limpasan air yang harus diterima kolam tampungan sementara kawasan adalah sebagai berikut. Kolam tampungan = V limpasan V long storage = 3788.42-558.25 = 3230.17 m 3 Luas kolam tampungan = 3037.50 m 2 Hidrograf aliran kolam tampungan direncanakan dapat menahan hujan dalam waktu 2 jam (td = 2 jam) dengan tc kolam sebesar 0.66 jam. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 3.9 dan Gambar 4.2 berikut. Tabel 3.9 Kolam Tampungan = = 0.195 m 3 /dt.m h c = = = 0.16 m C 1 = = = 2.718 L 2 = C 1 = 2.718 + 0.25 = 1.25 m Untuk perhitungan bangunan terjun saluran primer ditunjukkan pada Tabel 3.8 berikut. Tabel 3.8 Perhitungan bangunan terjun saluran primer dengan danau sebagai pembuangan akhir Sumber : Hasil Perhitungan Sumber : Hasil Perhitungan 3.7 Perencanaan kolam tampungan dan penulusuran banjir (flood routing) 3.7.1 Perencanaan kolam tampungan Volume limpasan Luas DAS (A) = 35877.20 m 2 C gab = 0.62
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 5 Debit (m3/det) Hidrograf Kolam Tampungan 2000.00 1800.00 1600.00 1400.00 1200.00 1000.00 800.00 Debit Inflow 600.00 400.00 200.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 tc (jam) Gambar 4.2 Hidrograf Kolam Tampungan Berdasarkan perhitungan, didapatkan debit inflow maksimum sebesar 0.480 m 3 /det dan diperoleh kedalaman kolam sebesar 1.140 m. 3.7.2 Penelusuran Banjir (Flood Routing) Tugas akhir ini menggunakan model telusuran waduk (reservoir routing) untuk mengetahui debit outflow maksimum yang keluar dari kolam tampungan. Kolam tampungan kawasan Perumahan Grand City Balikpapan direncanakan menggunakan pintu air dengan bukaan konstan sebesar 0.20 m. Dengan bukaan pintu sebesar 0.20 m dan lebar pintu sebesar 1.00 m di elevasi +117.000, maka diperoleh perhitungan seperti Tabel 3.10 di bawah ini. Tabel 3.10 Hubungan elevasi, tampungan, dan outflow Q(m3/det) 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 Hidrograf inflow dan outflow inflow outflow 0.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 t (jam) Gambar 3.3 Hidrograf inflow dan outflow tampungan Dari Gambar 3.3 menunjukkan inflow dan outflow kolam tampungan, dimana debit maksimum inflow sebesar 0.480 m 3 /det dan outflow sebesar 0.292 m 3 /det. 3.8 Analisa Muka Air Saluran Kawasan Perumahan Grand City Balikpapan Analisa muka air saluran kawasan perumahan menggunakan metode tahapan langsung (direct step). 3.8.1 Analisa Muka Air Saluran Sekunder Kawasan Perumahan Grand City Balikpapan Perhitungan analisa muka air pada saluran sekunder Q1 ruas 21-20 (penampang persegi) dengan metode tahapan langsung (direct step). Data yang diperoleh dari perhitungan sebelumnya : Q = 0.292 m 3 /det b = 1.50 m n = 0.017 S = 0.0001 Ls = 247.00 m Kedalaman normal h n = 0.662 m (cara coba-coba) Kedalaman kritis h c = 0.338 m (cara coba-coba) Kedalaman air di hilir h hilir = 0.803 m Dengan elevasi ambang pintu sebesar +117.000 dan perubahan waktu sebesar 360 detik, diperoleh debit outflow maksimum sebesar 0.292 m 3 /det di elevasi +117.301. Analisa muka air saluran primer Q1 Elevasi dasar saluran di titik 20 (hilir)= +116.726 Elevasi muka air di titik 20 (hilir) = +117.529 Akibat pengaruh back water, maka diperoleh hasil sebagai berikut : Elevasi dasar saluran di titik 21 (hulu) = +116.803 + 0.788 Elevasi muka air di titik 21 (hulu) = +117.592 3.8.2 Analisa Muka Air Saluran Primer Kawasan Perumahan Grand City Balikpapan Perhitungan analisa muka air pada saluran primer kawasan ruas 2-1 (penampang persegi) dengan metode tahapan langsung (direct step). Data yang diperoleh dari perhitungan sebelumnya : Q = 7.391 m 3 /det b = 7.00 m n = 0.017 S = 0.0001
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 6 Ls = 232.00 m Kedalaman normal h n = 3.950 m (cara coba-coba) Kedalaman kritis h c = 1.044 m (cara coba-coba) Kedalaman air saluran hilir h hilir = 1.660 m Analisa muka air saluran primer kawasan ruas 2-1 Elevasi dasar saluran di titik 1 (hilir)= +91.041 Elevasi muka air di titik 1 (hilir) = +92.701 Akibat pengaruh back water, maka diperoleh hasil sebagai berikut : Elevasi dasar saluran di titik 2 (hulu) = +91.194 + 1.705 Elevasi muka air di titik 2 (hulu) = +92.889 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan Dari uraian dan perhitungan pada bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa : 1. Melalui tahap perhitungan ditentukan dasar saluran yang mengacu pada muka air maksimum danau, agar tidak terjadi genangan. 2. Debit limpasan air yang membebani saluran primer kawasan perumahan adalah sebesar 7.391 m 3 /det dengan lebar saluran sebesar 7.00 m. 3. Dari analisa dan perhitungan pada bab sebelumnya, diperoleh besar dimensi saluran primer, sekunder, tersier yang berbentuk persegi dengan lebar yang bervariasi. Untuk saluan tersier memiliki lebar antara 0.45 m 1.00 m, untuk saluran sekunder memiliki lebar antara 1.50 m 4.00 m, dan untuk saluran primer memiliki lebar antara 2.50 m 7.00 m. Saluran kawasan perumahan Grand City Balikpapan juga menggunakan kolam tampungan untuk menampung sebagian limpasan dengan luas kolam sebesar 3037.50 m 2 dan kedalaman sebesar 1.14 m. Kolam tampungan menggunakan pintu air dengan lebar pintu sebesar 1.00 m dan bukaan pintu konstan sebesar 0.20 m. 5.2 Saran Dari hasil perhitungan pada bab-bab sebelumnya terdapat beberapa batasan dalam perencanaan sistem drainase Perumahan Grand City Balikpapan, yaitu tidak merencanakan sistem drainase perumahan secara keseluruhan. Oleh karena itu perlu diadakan perencanaan lebih lanjut mengenai sistem drainase kawasan Grand City Balikpapan. DAFTAR PUSTAKA [1]Bappeda Kota Balikpapan, 2012. [2]Soewarno, Aplikasi Metode Statistik untuk Analisa Data, 1995. [3]Kadaryanti, M, R. 2013. Perencanaan Sistem Drainase Perumahan Grand City Balikpapan. Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik Sipil.