PERENCANAAN SISTEM DRAINASE PADA RENCANA KAWASAN INDUSTRI DELI SERDANG DI KECAMATAN MEDAN AMPLAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Memenuhi ujian sarjana Teknik Sipil M. HARRY YUSUF 08 0404 169 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
2 ABSTRAK Pada kecamatan Medan Amplas akan direncanakan sebuah Kawasan Industri yang bernama Kawasan Industri Deli Serdang. Awalnya daerah ini hanya sebuah rawa yang sudah di olah oleh penduduk sekitar untuk dijadikan sawah. Karena adanya perubahan tata guna lahan yang lahan sebelumnya adalah sawah, kini akan berubah menjadi sebuah kawasan industry. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk untuk mendesain system saluran drainase dan bentuk saluran drainase agar dapat mengalirkan limpasan air yang terjadi di permukaan secara grafitasi. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisis data. Data yang digunakan adalah data sekunder kemudian dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika dan dievaluasi berdasarkan nilai debit saluran eksisting dengan nilai debit rencana. Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 5 tahun. Waktu konsentrasi ditentukan dengan persamaan Kirpich. Untuk Intensitas curah hujan digunakan rumus Mononobe, sedangkan untuk evaluasi penampang akan dihitung apakah debit saluran lebih besar daripada debit rencana. Dari hasil analisa dan perhitungan saluran dan jaringan drainase yang akan dibuat sebanyak 11(sebelas) saluran, dimana 1 bentuk saluran tersier, 4 bentuk saluran sekunder, dan 6 bentuk saluran primer yang akan dibuat. Seluruh saluran yang ditinjau memiliki luas wilayah sub drainase 310 Ha dengan panjang total saluran 14372,7 meter. Kawasan Industri Deli Serdang (KIDS) 110 sumur resapan dengan dia meter 1,5 m, kedalaman 6 m. Kunci : analisa frekuensi,debit rencana,waktu konsentrasi, metode rasional.
3 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 Perencanaan Sistem Drainase Pada Rencana Kawasan Industri Deli Serdang di Kecamatan Medan Amplas. 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 studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, terutama kepada : 1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.
4 4. Bapak Dr.Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc, Emma Patricia, ST, M.Eng selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Kedua orang tua saya Ir. M. Hasnil (ayah) dan Dr. Hariani Adin, (ibu) yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya selama ini 6. Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Abang/ Kakak pegawai Jurusan kak Lince, bang Zul, bang Edi, bang Amin, kak Dina. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, April 2014 Hormat Saya M. Harry Yusuf
5 DAFTAR ISI ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI.iv DAFTAR GAMBAR DAN FOTO vi DAFTAR TABEL.vii DAFTAR NOTASI ix BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Umum...1 1.2 Latar Belakang.2 1.3 Perumusan Masalah...4 1.4 Pembatasan Masalah..5 1.5 Tujuan Penelitian...5 1.6 Manfaat.5 1.7 Ruang Lingkup Pembahasan...6 1.8 Sistematika Penulisan. 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Data Umum...9 2.1.1 Sistem Drainase....9 2.2 Analisa Hidrologi.13 2.2.1 Siklus Hidrologi...14 2.2.2 Analisis Curah Hujan...14 2.2.3 Daerah Aliran Sungai (DAS)...15 2.2.4 Distribusi Frekuensi Curah Hujan 19 2.2.5 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi 25 2.2.6 Intensitas Curah Hujan Rencana...26 2.2.7 Waktu Konsentrasi...27 2.2.8 Koefisien Limpasan (run off)...29 2.2.9 Analisa Debit Banjir Rancangan...30 2.3 Perencanaan Debit Banjir...31 2.4 Analisa Sistem Drainase...32 2.4.1 Kapasitas Saluran...32 2.5 Kondisi Ekstrim.. 35 2.5.1 Sistem Polder... 35 2.5.2 Sumur resapan. 36 2.5.2.1 Pengisian Air tanah (Ground Water Recharge)... 38 2.5.2.2 Sumur resapan dangkal.... 39
6 BAB 3 Metodologi Penelitian 3.1 Tempat dan waktu... 42 3.2 Rancangan Penelitian......42 3.3 Variabel yang diamati......46 BAB 4 Analisis Pembahasan 4.1 Analisis Hidrologi... 47 4.1.1 Curah Hujan Harian Maksimum.... 47 4.1.2 Penentuan Pola Distribusi Hujan... 49 4.1.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan. 58 4.1.3.1 Pemilihan Jenis Distribusi.. 60 4.1.3.2 Menentukan Nilai Chi-Kuadrat... 61 4.1.3.3 Peritungan Logaritma Hujan Rencana... 63 4.1.4 Koefisien Pengaliran... 63 4.1.5 Perhitungan Intensitas Hujan Jam-jaman...... 64 4.2 Analisa Debit Banjir Rancangan...... 66 4.2.1 Pembagian Catchment area.... 66 4.2.2 Pembagian Arah Aliran...... 66 4.2.3 Debit Air Hujan...... 66 4.3 Analisa Kapasitas Drainase..... 72 4.4 Analisa Sumur Resapan...... 75 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan........ 78 5.1 Saran....... 78 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
7 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Siklus Hidrologi. 14 Gambar 2.2 Poligon Thiessen pada DAS.. 17 Gambar 2.3 Peta Isohyet... 19 Gambar 2.4. Contoh Saluran A B pada suatu daerah pengaliran (Suyono, 1976).. 28 Gambar 2.5. Penampang ekonomis trapezium.. 33 Gambar 2.6. Penampang Saluran Persegi... 34 Gambar 2.7. Komponen system folder.. 36 Gambar 2.8 Sumur resapan 38 Gambar 3.1. Tahapan Penelitian Tugas Akhir... 43
8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Pemilihan metode analisis sesuai dengan kondisi DAS. 16 Tabel 2.2 Nilai variable Reduksi Gauss...20 Table 2.3 Nilai K untuk Distribusi Log Normal.. 21 Tabel 2.4 Standar Deviasi (Yn) untuk Gumbel 22 Tabel 2.5 Reduksi Variat (YTR) sebagai fungsi periode ulang Gumbel.23 Tabel 2.6 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk distribusi Gumbel.23 Tabel 2.7 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III 24 Tabel 2.8 Nilai X 2 cr untuk uji Chi-Square.....26 Tabel 2.9 Nilai Koefisien Kekasaran Manning (n)...35 Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Johor...47 Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Sampali...48 Tabel 4.3 Curah Hujan Harian Maksimum (mm/jam).....48 Tabel 4.4 Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan (mm/jam). 49 Tabel 4.5 Analisa curah hujan distribusi normal......50 Tabel 4.6 Analisa curah hujan Rencana dengan distribusi normal.....50 Tabel 4.7 Analisa curah hujan dengan distribusi Log normal...52 Tabel 4.8 Analisa curah hujan rencana dengan distribusi Log normal...52 Tabel 4.9 Analisa curah hujan dengan distribusi Log Pearson III...54 Tabel 4.10 Analisa curah hujan rencana dengan distribusi Log Pearson III...55 Tabel 4.11 Analisa curah hujan dengan distribusi Gumbel...56 Tabel 4.12 Analisa curah hujan rencana dengan distribusi Gumbel...58 Tabel 4.13 Analisa frekuensi curah hujan...58 Tabel 4.14 Uji parameter statistic untuk menentukan jenis sebaran... 60 Tabel 4.15 Perhitungan metode Chi-Kuadrat......... 62
9 Tabel 4.16 Hujan Rancangan Periode Ulang 5Tahun Metode Log pearson III..63 Tabel 4.17 Nilai Koefisien Run Off (C)..64 Tabel 4.18 Perhitungan Debit (Q) selama 2 tahun...68 Tabel 4.19 Perhitungan Debit (Q) selama 5 tahun...69 Tabel 4.20 Perhitungan Debit (Q) selama 10 tahun.70 Tabel 4.21 Perhitungan Debit (Q) selama 25 tahun.71 Tabel 4.22 Perhitungan kapasitas drainase dan perbandingan antara Q rencana dengan Q rasional selama 5 tahun...74 Tabel 4.23 Perhitungan analisa intensitas curah hujan.76
10 DAFTAR NOTASI A A i = luas catchment area (ha) = luas lahan dengan jenis penutup tanah (ha) A n = luas areal antara garis isohyet 1, 2,, n-1 A sal B C i d F g h i I K L m n n P P a,b,c P x = luas penampang saluran = lebar dasar saluran (m) = koefisien aliran permukaan janis penutup tanah = Tinggi curah hujan rata-rata areal = luas penampang basah saluran (m2) = percepatan gravitasi (m/det2) = kedalaman saluran (m) = tahun ke i = intensitas hujan untuk waktu konstan dalam mm/jam = faktor frekwensi = panjang saluran (km) = kemiringan dinding saluran = banyaknya pos penakar = koefisien kekasaran Manning = keliling basah (m) = curah hujan stasiun a, b, c tahun x = curah hujan stasiun d tahun x
11 Q R Rn R 24 S T T d = debit banjir rencana (m3/det) = jari jari hidraulik (m) = curah hujan pada pos penakar 1, 2,, n = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) = kemiringan saluran (m/m) = lamanya curah hujan (jam) = waktu pengaliran (menit)