EVALUASI PERBAIKAN SALURAN DRAINASE KAMPUS UNIVERSITAS SUMATERA UTARA TAHUN 2012 SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil OLEH : RIZKI YOWA KINARA 070404159 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam kepada Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Tahun 2012 Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Dr. Ir Ahmad Perwira Mulia, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Koordinator Teknik Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang memberikan dorongan yang keras dan bimbingan moral kepada penulis. 6. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc, dan Ibu Emma P Bangun ST, MT selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 7. Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku ahli sipil dalam proyek perbaikan drainase yang berperan penting untuk sumber pengambilan data yang diperlukan dalam Tugas Akhir ini. 8. Bapak Muhammad Faisal, ST, MT yang memberikan banyak masukan serta data-data dari penelitian yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini. 9. Bapak Yudi Mardiansyah, ST, yang telah banyak membantu memberikan beberapa informasi dalam penyelesaian Tugas Akhir. 10. Ayahanda Sirwandi dan Ibu Mamik tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat, beserta saudara-saudari tersayang: Mas Tiara dan Mbak Irma, Mas Krisna dan Mbak Winnie, Mas Abar dan Mbak Intan, Kak Putri dan Bang Toni yang selalu mendoakan dan mendukung penulis. 11. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 12. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. 13. Bapak Aswin Hidaya, ST yang telah memberikan motivasi serta semangat dan membantu dalam perjalanan terelesaiankannya Tugas Akhir ini.
14. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2007, Adi, Adit, Alfi, Dhani, Fadli, Ari, Arie, Didi, Juangga, Jeffri, Andreas, Rustxell, Deddy.G, Zulhendri, Doan, Bekro, Markus, Boyma, Deddy J, Arsad, Irsyad, Jayusri, Kahfi, Yusuf, Ricki, Tri Utomo, Rilly serta teman-teman angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 15. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, April 2014 Penulis, Rizki Yowa Kinara 07 0404 159
ABSTRAK Rizki Yowa Kinara 07 0404 159, Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Universitas Sumatera Utara Tahun 2012 (Dibimbing oleh Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc). Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kondisi drainase di Kampus USU Medan dimana sebagaian dari saluran yang telah ada di Kampus USU sudah dinormalisasi pada tahun 2012 dan telah dilakukan banyak perbaikan di beberapa saluran. Namun terkadang dibeberapa titik di Kampus USU masih terjadi genangan air, karena itu perlu dilakukan beberapa langkah pelestarian infrastruktur lingkungan kampus. Pada bulan Desember 2013 dibeberapa titik di Kampus USU telah terjadi genangan air di pintu keluar jl.universitas dan jl.tridharma yang membuat terhambatnya kegiatan transportasi di Kampus USU. Hal ini yang menjadi alasan mendasar tentang perlunya beberapa solusi untuk mencegah terjadinya genangan tersebut. Studi ini bertujuan untuk memperoleh dan mengetahui gambaran mengenai pentingnya pengaturan sistem drainase USU secara teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, maupun rembesan, dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan/lahan Kampus USU tidak terganggu. Dalam hal ini dicoba solusi untuk mengurangi debit air yang ada pada saluran drainase dengan membuat sumur resapan. Dalam melakukan studi ini dilakukan pengumpulan data primer dan data sekunder. Data primer mencakupi pengukuran penampang saluran drainase dan peninjauan lapangan terhadap sistem saluran yang telah ada di Kampus USU menggunakan alat yang telah ada. Data sekunder meliputi data drainase Kampus USU, data curah hujan dari BMKG, data tata guna lahan, dll. Selanjutnya perhitungan debit banjir periodik menggunakan Rumus Rasional. Dari data curah hujan yang ada, diperoleh curah hujan maksimum sebesar 134,352 mm dalam kala ulang 10 tahun. Dengan menggunakan metode rasional dan rumus intensitas curah hujan Mononobe, didapat debit yang terjadi pada masing-masing saluran drainase. Telah didapat dimensi sumur resapan yang memungkinkan untuk berbagai jenis bangunan sesuai luas bangunan tersebut. Dari hasil penelitian, kapasitas masing-masing saluran masih mampu mengalirkan air hujan dengan baik, namun pada saluran pembuang aliran air berjalan lambat akibat adanya sampah sehingga pada daerah hilir sering terjadi genangan. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh sumur resapan terhadap debit yang mengalir pada saluran drainase. Kata Kunci : drainase, debit, USU
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Pembatasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 3 1.6 Metodologi Penelitian... 4 1.7 Sistematika Penulisan... 4 1.8 Kerangka Penelitian... 7 BAB II STUDI LITERATUR... 8 2.1 Analisa Hidrologi... 8 2.1.1 Siklus Hidrologi... 8
2.1.2 Analisa Curah Hujan Rencana... 10 2.1.3 Analisa Frekuensi Hujan Rencana... 10 2.1.3.1 Distribusi Normal... 10 2.1.3.2 Distribusi Log Normal... 12 2.1.3.3 Distribusi Pearson Type III... 13 2.1.3.4 Distribusi Log Pearson Type III... 14 2.1.3.5 Distribusi Gumbel Type I Ekstermal... 14 2.1.4 Intensitas Curah Hujan... 14 2.1.5 Pengelolaan Data Hujan... 16 2.1.6 Banjir Rencana... 17 2.1.7 Koefisien Pengaliran (C)... 20 2.1.8 Koefisien Tampungan... 23 2.1.9 Waktu Konsentrasi... 23 2.1.10 Perhitungan Debit... 25 2.2 Analisa Hidrolika... 26 2.1.1 Kriteria Teknis Saluran Drainase... 29 2.1.2 Dimensi Tampang Saluran... 30 2.1.3 Dimensi Sumur Resapan... 31 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 32 3.1 Tempat... 32 3.2 Rencana Penelitian... 33 3.3 Sistematika Penulisan... 34 3.4 Bahan Dan Alat... 35 3.5 Variabel Yang Diamati... 35
3.5.1 Analisis Hidrologi... 35 3.5.1.1 Analisis Frekwensi Curah Hujan... 36 3.5.1.2 Uji Distribusi... 39 3.5.2 Analisis Hidraulis... 39 3.5.3 Analisis Debit Banjir Periodik... 40 BAB IV KONDISI LOKASI HASIL STUDI DAN ANALISA DATA... 41 4.1 Kondisi Umum Studi Lokasi... 41 4.1.1 Batas-batas Daerah Perencanaan... 41 4.1.2 Topografi... 43 4.1.3 Tata Guna Lahan... 43 4.1.4 Iklim... 43 4.1.5 Jaringan Jalan Dan Drainase... 43 4.1.6 Keadaan Saluran... 43 4.1.7 Lokasi - lokasi Banjir... 44 4.1.8 Saluran Pembuang... 44 4.1.9 Penampang Saluran Drainase Yang Telah Ada... 46 4.1.10 Perhitungan Kapasitas Saluran Yang Telah Ada... 49 4.1.11 Tinggi Jagaan... 59 4.2 Analisis Hidrologi... 59 4.2.1 Analisis Frekwensi Curah Hujan... 61
4.2.2 Uji Distribusi... 65 4.2.3 Analisis Debit Banjir Periodik... 67 4.2.4 Banjir Rencana Peride Ulang Tahunan... 67 4.2.5 Koefisien Pengaliran (C)... 67 4.2.6 Koefisien Tampungan... 68 4.2.7 Waktu Konsentrasi (t c )... 68 4.2.8 Intensitas Dan lama Curah Hujan... 69 4.2.9 Perhitungan Debit Saluran... 69 4.3 Perencanaan Sumur Resapan... 80 4.3.1 Hujan Rancangan dan Intensitas Durasi Frekuensi... 80 4.3.2 Kedalaman Muka Air Tanah... 81 4.3.3 Debit Rencana Sumur Resapan... 81 4.3.4 Kedalaman Sumur Resapan... 83 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 86 5.1 Kesimpulan... 86 5.2 Saran... 87 DAFTAR PUSTAKA... 88 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Parameter Statistik... 11 2.2 Nilai Variabel Reduksi Gauss... 12 2.3 Tabulasi Besar Tetapan... 17 2.4 Probabilitas Banjir... 21 2.5 Koefisien Aliran (C) secara umum... 22 2.6 Koefisien pengaliran berdasarkan persentase permukaan yang kedap, dengan waktu konsentrasi... 23 2.7 Unsur-unsur Geometris Penampang Saluran... 29 2.8 Koefisien Kekasran Manning... 31 4.1 Kondisi Eksisting Saluran Drainase... 46 4.2 Perhitungan Kapasitas Angkut Saluran Yang Ada... 51 4.3 Perhitungan Rata-rata Aljabar Daerah aliran Saluran USU... 61 4.4 Metoda Distribusi Normal... 62 4.5 Metoda Distribusi Log Normal 2 Parameter... 63 4.6 Metoda Distribusi Pearson Type III... 63 4.7 Metoda Distribusi Log Perason Type III... 64 4.8 Metoda Distribusi Gumbel Type I Eksternal... 65
4.9 Kombinasi Periode Ulang Tahunan daerah Aliran Saluran USU (mm)... 65 4.10 Uji Distribusi Frekwensi Curah Hujan... 66 4.11 Curah Hujan Harian Maksimum Metode Log Person Tipe III... 67 4.12 Frequensy Factor... 68 4.13 Perhitungan Debit Saluran Dalam Kala Curah Hujan 10 Tahun... 72 4.14 Debit Rencana dari Luas Atap untuk Berbagai Periode Ulang (Durasi Hujan 1 Jam)... 81 4.15 Perhitungan Kedalaman Sumur Dalam Kala Curah Hujan 10 Tahun...... 85 4.16 Perhitungan Volume Sumur Dalam Kala Curah Hujan 10 Tahun...... 85
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Siklus Hidrologi... 9 2.2 Contoh Poligon Thiessen (Wesli, 2008)... 18 2.3 Contoh Garis Isohyt Topografi (Sri Harto, 1993)... 18 2.4 Contoh Saluran A-B pada Suatu daerah pengaliran (suyono, 1976)... 25 2.5 Bentuk-bentuk Profil Saluran... 28 2.6 Tampang Trapesium (Suripin, 2004)... 30 3.1 Kerangka Tahapan Rencana Pelaksanaan Tugas Akhir... 33 3.2 Hidrograf Rasional untuk durasi hujan... 38 4.1 Lokasi... 41 4.2 Peta Lokasi Kampus USU... 42 4.3 Denah Drainase USU... 45 4.4 Tampang Trapesium... 46 4.5 Tampang Lingkaran Saluran... 49 4.6 Kondisi Stasiun dalam Google Earth versi 5.0.11733.9347... 60 4.7 Peta Daerah Tangkapan Curah Hujan USU... 60 4.8 Kurva Intensidas Durasi Frekuensi (IDF)... 80 4.9 Kurva Hubungan Debit Rencana dengan Luas Atap untuk Berbagai Periode Ulang... 82
DAFTAR NOTASI A = Luas daerah pengaliran (Ha), = Luas tampang basah saluran (m 2 ), B b C = Lebar tampang atas saluran (m), = Lebar dasar saluran (m), = Koefisien pengaliran, C v = Koefisien variasi dari Log Normal v Parameter, C s = Koefisien tampungan, = Koefisien skewness, F f H h = Faktor geometrik = Tinggi jagaan (m), = Kedalaman sumur (m), = Ketinggian air (m), h t = Kedalaman saluran (m), I K k = Intensitas hujan (mm/jam), = Permeabilitas tanah (m/detik), = Faktor frekwnsi, K T = Faktor sifat distribusi Pearson Type III, yang merupakan fungsi dari besarnya Cs L = Panjang sluran yang ditinjau dari in-let (pemasukan) sampai ke tampang yang ditinjau (m),
log x = Curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga logaritmik, m = Rank (nomor urut data), = Kemiringan sisi saluran, N n = Banyaknya harga t (lama curah hujan), = Koefisien kekasaran daerah saluran, = Jumlah data, n P = Reduced standard deviasi yang merupakan fungsi dari jumlah data, = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau dilampaui, = Keliling basah (m) P r = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau Kurang dari, Q = Debit aliran (m 3 /det), Q r = Debit rencana (m 3 /det), R = curah hujan daerah, = jari-jari hidrolis (m), = jari-jari sumur (m) R t = Curah hujan untuk periode ulang t tahun (mm), S = deviasi standar nilai variat, = Slop (kemiringan dasar saluran), s = luas penampang (m 2 ), S log x = Standard deviasi dari rangkaian data dalam harga logaritmiknya, T = Return period (tahun), = Durasi hujan dominan (detik),
t = Lama curah hujan (menit, jam), t c = Waktu konsentrasi (menit), t oe = Waktu pemasukan yang dibutuhkan oleh air dari mulai masuk ke saluran sampai titik yang ditinjau (menit), V = Kecepatan aliran (m/det), v = Volume sumur (m 3 ) dan adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-rata dan standar deviasi dari variat, X = nilai rata-rata hitung variat X T = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan X TR = Besarnya curah hujan dengan periode ulang t, x i = Data ke-i, yang ditunjukan pada tabel, S n, Y n = Faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah data, Y = nilai rata-rata hitung variat, Y T = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun,
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman I. Perhitungan Curah Hujan Rata-Rata Metode Aljabar... 89 II. Tabel Faktor Geometrik Sumur Resapan... 94 III. Foto Lokasi Penelitian... 96