PENELUSURAN BANJIR DENGAN MENGGUNAKAN METODE KINEMATIK DI DAERAH ALIRAN SUNGAI TEMON WONOGIRI (Flood Routing With Kinematic Method on Temon Wathershed Wonogiri) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : VIRDYA NURLAILY ANDROMEDA I 1113090 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat-nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penelitian dengan judul Penelusuran Banjir dengan Menggunakan Metode Kinematik di Daerah Aliran Sungai Temon Wonogiri. Penelitian ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk meraih gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyusunan laporan ini, penyusun banyak menerima bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penyusun ucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani., MT selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi 2. Ir. Solichin, MT selaku dosen pembimbing 2 yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi. 3. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil UNS, 4. Seluruh pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah membantu kelancaran tugas kerja hingga terwujudnya laporan ini. Penyusun menyadari keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga masih ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya. Surakarta, Januari 2016 Penyusun viii
ABSTRAK Virdya Nurlaily Andromeda, Dr. Rr. Rintis Hadiani, MT dan Ir. Solichin, MT, 2016. Penelusuran Banjir dengan Menggunakan Metode Kinematik di Daerah Aliran Sungai Temon Wonogiri. Skripsi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tata guna lahan di DAS Temon yang semula adalah lahan terbuka yang berupa kawasan hutan, telah banyak dialih fungsikan sebagai lahan pemukiman, tegalan, dan pekarangan. Dampak dari perubahan tata guna lahan adalah terjadinya penurunan kemampuan tanah untuk meresap air (infiltrasi). Selain itujika terjadi intensitas hujan yang cukup tinggi, maka volume aliran permukaan juga akan meningkat. Hal inilah yang dapat menyebabkan terjadinya potensi banjir. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui debit banjir rencana sesuai kala ulang dari perhitungan analisis Hidrograf Satuan Sintesis metode Soil Consenvation Service (SCS) dan mengetahui bagaimana model penelusuran banjir dengan menggunakan meode kinematik. Penelitian ini menggunakan metode kinematik untuk mengetahui penelusuran banjir di DAS Temon, khususnya Sungai Temon,Wonogiri yang sudah dibagi menjadi beberapa pias (titik yang ditinjau). Dalam perhitungan menggunakan metode kinematik memakai dasar persamaan Saint-Vennant. Berdasarkan analisis data, dapat disimpulkan bahwa: hasil debit dengan menggunakan metode Soil Conservation Service (SCS) yang dijadikan debit masukkan pada penelusuran banjir kinematik, didapatkan terbesar pada kala ulang 5 tahun & 20 tahun adalah: 141,257 m 3 /detik dan 197,3853 m 3 /detik. Persamaan modelnya dapat dinyatakan dengan persamaan jarak dan elevasi maksimum kala ulang 5 tahun dengan h = 289,3.L -0,70 dan h = 410,8 L -0,71 untuk kala ulang 20 tahun. Kemudian persamaan antara debit dan elevasi kala ulang 5 tahun didapatkan h = 0,070 Q 0,716 dan kala ulang 20 tahun adalah h = 0,067 Q 0,721. Keandalan model hubungan jarak dengan elevasi maksimum kala ulang 5 ataupun 20 tahun sebesar 95%. Namun untuk model hubungan debit dengan elevasi maksimum pada kala ulang 20 tahun memiliki keandalan 99,95%, namun pada kala ulang 5 tahun tidak andal. Kata Kunci : Debit, Penelusuran Banjir, HSS SCS, Kinematik. vi
ABSTRACT Virdya Nurlaily Andromeda, Dr. Rr. Rintis Hadiani, MT dan Ir. Solichin, MT, 2016. Flood Routing with Kinematic Method on Temon Watershed Wonogiri. Final Project. Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta. Land use watershed area that initially Temon is open land in the form of a forest area, has been widely dubbed enable the settlement of land, moor, and yards. The impact of changes in land use is the reduction of the ability of soil to seep water (infiltration). In addition, in case of rain intensity is high enough, then the volume of surface flow (run off) will also increase. This can lead to the occurrence of potential flooding. This study aims to understand discharge flood according to the time of the equation hidrograf synthesis analysis of the soil conservation service (SCS) and knowing how model of flood routing using kinematic method. This research using kinematic method to know the research for flooding in Temon Watershed, especially in Temon River, Wonogori already divided into several point (point that reviewed). In computation, uses the kinematic method wearing basic Saint-Vennant equation. Based on the analysis of the data, it can be concluded that: result by using the Soil Conservation Service (SCS) method used as the inflow flood routing with kinematic method, obtained largest in period 5 and 20 year is: 141,257 m 3 /sec and 197,3853m 3 /sec. The equation for model can be expressed by the equation distance and elevation when the maximum period 5 year is h = 289,3.L -0,70 dan h = 410,8 L -0,71 for period 20 years. Then the equation between discharge and evaluation period 5 year was obtained h = 0,070 Q 0,716 dan period 20 year is h = 0,067 Q 0,721. The reliability of correlation model of distance and maximum elevation when 5 and 20 year is 95 %. But for correlation of discharge with maximum elevation period 20 year have the realibility of 99,95%, but in 5 years can t reliable. Keywords: Discharge, Flood Routing, HSS SCS, Kinematic. vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN PERSEMBAHAN... ABSTRAK... PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR NOTASI... i ii iii iv v vii viii xi xiii xiv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan... 3 1.5 Manfaat... 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 5 2.2. Landasan Teori... 8 2.2.1. Data Hujan... 9 2.2.2 Uji Kepanggahan (Konsistensi)... 9 2.2.3. Curah Hujan Wilayah (Areal Rainfall)... 11 2.2.3.1 Metode Rata-Rata Aljabar.. 11 2.2.3.2 Metode Poligon Thiessen 11 2.2.3.3 Metode Isohyet 12 2.2.4. Analisis Frekuensi... 13 viii
2.2.5. Pemilihan Jenis Distribusi Sebaran... 14 2.2.5.1 Distribusi Normal... 14. 2.2.5.2 Distribusi Log-normal. 15 2.2.6. 2.2.7. 2.2.8. 2.2.9. 2.2.10. 2.2.11 2.12 2.2.5.3 Distribusi Gumbell.. 2.2.5.4 Distribusi Log Pearson Tipe III... Uji Kecocokan Sebaran... Analisis Frekuensi Hujan... Analisis Pola Hujan... 2.2.8.1 Intensitas Hujan Metode Mononobe. 2.2.8.2 Alternating Block Method (ABM)... Perhitungan Debit Banjir Rencana Hidrograf Satuan Sintesis Soil Consevation Service (HSS SCS)... Penelusuran Banjir dengan Metode Kinematik. 2.2.10.1 Persamaan Metode Kinematik.. 2.2.10.2 Persamaan Debit.. Model Banjir...... 2.2.11.1 Model Hubungan Debit dengan Tinggi Air 2.2.11.2 Model Hubungan Jarak dengan Tinggi muka Air.. Model Banjir...... 15 15 16 16 17 17 18 20 20 20 22 22 22 22 23 BAB 3 LOKASI PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian...... 24 3.2 Lokasi Penelitian... 24 3.3. Tahapan Peneliatan... 26 3.3.1. Studi Pustaka... 26 3.3.2. Penngumpulan Data... 26 3.3.3. Pengolahan Data... 26 3.3.4. Penyusunan commit Laporan to user... 29 ix
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. 4.2 Analisis Data Penelitian... Uji Kepanggahan Data Hujan... 30 30 4.3. Poligon Thieseen... 4.3.1. Plotting Poligon Thiessen... 4.3.2. Perhitungan Poligon Thiessen... 33 33 34 4.4. Hujan Wilayah... 35 4.5. Perhitungan Parameter Statistik... 37 4.6. Uji Kecocokan Sebaran Smirnov-Kolmogrof... 39 4.7. Hujan Kala Ulang... 40 4.8. 4.9. 4.10. 4.11 4.12 4.13 4.14 Analisis Frekuensi Hujan... Analisis Pola Hujan... 4.9.1 Intensitas Hujan Metode Mononobe 4.9.2 Alternating Block Method (ABM)... Data Fisik Daerah Aliran Sungai Temon... Perhitungan Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) SCS.. Perhitungan Penelusuran Banjir Metode Kinematik... Penyelesaian Model... 4.13.1 Model Hubungan Debit dan Tinggi Muka Air 4.13.2 Model Hubungan Jarak dan Tinggi Muka Air Verifikasi Model 14.14.1 Model Hubungan Debit dan Tinggi muka air 14.14.2 Model Hubungan Debit dan Tinggi muka air 41 41 41 42 44 44 53 57 57 60 62 62 67 BAB 5 KESIMPULAN.. 69 PENUTUP... 70 DAFTAR PUSTAKA... 71 LAMPIRAN x
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Novelty Penelitian Penelusuran Banjir.. 7 Tabel 2.2 Nilai Kritik Q untuk Uji Kepanggahan... 10 Tabel 2.3. Parameter Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi 14 Tabel 2.4. Tabel Nilai Kritis Uji Kecocokan Smirnov-Kolmogorof. 16 Tabel 4.1 Data Hujan Tahunan Stasiun Hujan DAS Temon.. 30 Tabel 4.2. Uji Kepanggahan Pada Stasiun Pencatat Hujan Baturetno. 31 Tabel 4.3. Uji Kepanggahan Pada Stasiun Pencatat Hujan Batuwarno.. 32 Tabel 4.4. Uji Kepanggahan Pada Stasiun Pencatat Hujan Ngancar 32 Tabel 4.5. Koefisien Thiessen Stasiun Hujan. 34 Tabel 4.6. Hujan Wilayah pada DAS Temon 36 Tabel 4.7. Perhitungan Uji Statistik 37 Tabel 4.8. Perhitungan Uji Validitas... 38 Tabel 4.9. Hasil Pemilihan Jenis Distribusi Hujan.. 39 Tabel 4.10. Parameter Uji Smirnov-Kolmogrof 39 Tabel 4.11. Parameter Logaritma Data Hujan Wilayah 40 Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Hujan Rancangan. 41 Tabel 4.13. Intensitas Hujan 5 dan 20 Tahun... 42 Tabel 4.14. Alternating Block Method (5 Tahun)... 43 Tabel 4.15. Alternating Block Method (20 Tahun).... 43 Tabel 4.16. Perolehan Parameter HSS SCS.. 45 Tabel 4.17. Variabel Pokok DAS Temon Metode HSS SCS... 47 Tabel 4.18. Perhitungan Unit Hidrograf HSS SCS.... 48 Tabel 4.19. Hidrograf ALiran Metode SCS Periode Ulang 5 Tahun 51 Tabel 4.20. Hidrograf ALiran Metode SCS Periode Ulang 20 Tahun.. 52 Tabel 4.21. Kemiringan Saluran (Slope) dan Jarak Pias Sungai... 53 Tabel. 4.22. Debit dan Tinggi muka air Muka Air Maksimum (5 Tahun). 58 xi
. Tabel 4.23. Debit dan Tinggi muka air Muka Air Maksimum (20 Tahun). 59 Tabel 4.24. Jarak dan Tinggi muka air Muka Air Maksimum (5 Tahun) 60 Tabel 4.25. Jarak dan Tinggi muka air Muka Air Maksimum (20 Tahun). 61 Tabel 4.26. Interval Kepercayaan Model dengan Signifikan α=0,05% (5 Tahun)... 64 Tabel 4.27. Interval Kepercayaan Model dengan Signifikan α=0,05% (20 Tahun).. 65 Tabel 4.28. Interval Kepercayaan Model dengan Signifikan α=5% (5 Tahun). 68 Tabel 4.29. Interval Kepercayaan Model dengan Signifikan α=5% (20 Tahun)..... 68 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Pembagian Daerah dengan Cara Poligon Thissen. 12 Gambar 2.2. Koefisien Kurtosis.. 14 Gambar 2.3. Skema Penyelesaian Linear dengan 4 Titik Tinjauan 21 Gambar 3.1. Peta Lokasi Penelitian.. 25 Gambar 3.2. Diagram Alir Analisis Data.. 29 Gambar 4.1. Poligon Thiessen DAS Temon dengan Tiga Stasiun Hujan 34 Gambar 4.2. Grafik Pola Hujan (ABM) 5 Tahunan.... 43 Gambar 4.3. Grafik Pola Hujan (ABM) 20 Tahunan 44 Gambar 4.4. Grafik Hidrograf Satuan Sintetik SCS.. 49 Gambar 4.5. Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) SCS.. 53 Gambar 4.6. Pembagian Pias Model Sungai. 54 Gambar 4.7. Sketsa Perhitungan Pias Ke-1.. 55 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Inflow dengan Outflow Pada Perhitungan Penelusuran Banjir Q20 Pias Ke-1 56 Gambar 4.9. Skema Kotak Hasil Penelusuran Banjir Metode Kinematik 56 Gambar 4.10. Sketsa Perhitungan Iterasi Pias Ke-1 57 Gambar 4.11. Sketsa Tinggi Muka Air Maksimum (h) Tiap Pias pada Q5.. 58 Gambar 4.12. Sketsa Tinggi Muka Air Maksimum (h) Tiap Pias pada Q20 59 Gambar 4.13. Grafik Hubungan Tinggi Muka Air Maksimum dan Debit Maksimum (5 Tahun).. 59 Gambar 4.14. Grafik Hubungan Tinggi muka air Maksimum dan Debit Maksimum (20 Tahun)... 60 Gambar 4.15 Grafik Hubungan Tinggi muka air Maksimum dan Jarak Maksimum (5 Tahun).. 61 Gambar 4.16. Grafik Hubungan Tinggi muka air Maksimum dan Jarak Maksimum (20 Tahun).... 62 Gambar 4.17. Grafik Interval Kepercayaan Model (5 Tahun).. 66 Gambar 4.18. Grafik Interval Kepercayaan Model (20 Tahun) 66 xiii
DAFTAR NOTASI = nilai komulatif penyimpangan, = lebar permukaan sungai (m) Y i = data hujan ke-i, Y = data hujan rerata i, S = standar deviasi, P = hujan wilayah (mm), = tinggi curah hujan rata-rata area, P N = hujan masing-masing stasiun pencatat hujan (mm), A w = luas wilayah (Km 2 ), A N = luas masing-masing poligon (Km 2 ), X = tinggi hujan rerata, C = koefisien thiessen, C s = koefisien skewness/kemencengan, C v = koefisien variasi, C k = koefisien kurtosis, X i = data hujan ke-i, X = data hujan rerata i, G = koefisien kemencengan, K = variabel standar untuk X menurut G, k = jumlah data,k=1,2,3,,n, n = jumlah data curah hujan, n=1,2,3,,n, X 1,X 2, X 3 = data-data, P = peluang terjadinya, D 0 = nilai Kritis, = derajat Kepercayaan, A = luas area (km 2 ), R 0 = hujan satuan commit (= 1 mm), to user xiv
I = intensitas Hujan, R 24 = tinggi hujan rancangan dalam 24 jam, S = infiltrasi maksimum yang mungkin terjadi (cm), CN = curve number P = kedalaman hujan (mm), Pe = kedalaman hujan efektif (mm), L = panjang sungai (km), Tc = waktu konsentrasi (menit), Tp = waktu puncak (jam), qp = debit puncak (in), Q = debit puncak limpasan (m 3 /detik), β = koefisien momentum, t = interval waktu (detik), x = interval jarak (meter), N = koefisien kekasaran manning, S 0 = kemiringan (slope) dasar aliran, i = step jarak, j = step wantu, R = jari-jari hidrolis, t p = nilai t dari daftar distribusi pada p = ½ (1+ɤ) dan dk = n-1 µ = rata-rata hitung kondisi sebenarnya, xv