EVALUASI KAPASITAS SISTEM DRAINASE DI KECAMATAN MEDAN JOHOR TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : ALFRENDI C B HST 08 0404 020 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ABSTRAK Kecamatan Medan Johor, khususnya pada Jl. Karya Kasih, Jl. Karya Darma, Jl. Eka Rasmi, Jl. Eka Warni dan Jl. Karya Wisata merupakan daerah yang masih digenangi banjir hal ini diketahui berdasarkan peta genangan banjir dan letak titiktitik genangan banjir Kota Medan yang diperoleh dari Dinas Bina Marga Kota Medan. Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisa kemampuan saluran drainase yang sudah ada dalam menampung dan mengalirkan debit limpasan permukaan, melihat kondisi, bentuk, konstruksi dan melihat arah aliran pada saluran di daerah terjadinya genangan banjir. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah menganalisa curah hujan rencana, intensitas curah hujan dan waktu konsentrasi, analisa debit rencana dan analisa kapasitas drainase. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Pengumpulan data primer dan data sekunder, merupakan langkah awal dalam penelitian ini. Kemudian dianalisa dengan metode Analisa Frekuensi. Metode ini menganalisa empat jenis distribusi yaitu distribusi Normal, distribusi Log Normal, distribusi Log Person III dan distribusi Gumbel. Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 5 tahun. Untuk intensitas curah hujan digunakan rumus Mononobe, sedangkan untuk evaluasi penampang akan dihitung apakah debit saluran lebih besar daripada debit rencana. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa banjir yang terjadi disebabkan sistem drainase yang tidak berfungsi lagi. Akibat pendangkalan saluran dan kebersihan saluran yang sangat buruk dan juga tidak terpadunya semua pihak yang terlibat dalam menjaga dan merawat kebersihan drainase. Ada juga sebagian dimensi saluran yang tidak memadai untuk menampung debit banjir sehingga perlu dilakukan pelebaran, dan perencanaan ulang sistem jaringan drainase Kecamatan Medan Johor sehingga menghasilkan sistem drainase yang berkelanjutan. Kunci : analisa frekuensi, metode rasional, drainase eksisting i
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum.wr.wb. Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami 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 Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Evaluasi Kapasitas Sistem Drainase di Kecamatan Medan Johor 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 Ir. Terunajaya, 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. ii
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 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 Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Ibunda Dra. Suryati Siregar tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 9. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Berry, Imam, Aris, Muazzi, Fadil, Dedial, Khaidir, Ahmad, M. Hafiz, Siddik, Maulana, Fadlan, Arifin, Galih, Roemanto, Topan, Ibnu, Harry, Ozi, dan Yazid angkatan 2009 serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. iii
10. 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, ( Alfrendi C B Hst ) 08 0404 020 iv
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 4 1.3 Pembatasan Masalah... 5 1.4 Tujuan... 5 1.5 Manfaat... 6 1.6 Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 8 2.1 Umum... 8 2.2 Karakteristik Wilayah Studi... 11 2.2.1 Letak Geografis... 11 2.2.2 Topografi... 11 2.2.3 Klimatologi... 11 2.2.4 Tata Guna Lahan... 12 2.3 Analisa Hidrologi... 14 2.3.1 Data Curah Hujan... 14 2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan... 18 2.3.2.1 Distribusi Normal... 19 2.3.2.2 Distribusi Log Normal... 21 2.3.2.3 Distribusi Log Person III... 22 v
2.3.2.4 Distribusi Gumbel... 24 2.3.3 Uji Kecocokan Distribusi... 26 2.3.4 Intensitas Curah Hujan... 30 2.3.5 Koefisien Limpasan... 31 2.3.6 Debit Rencana... 33 2.3.7 Waktu Konsentrasi... 34 2.4 Analisis Hidrolika... 36 2.4.1 Saluran Terbuka... 36 2.4.2 Saluran Tertutup... 40 2.4.3 Dimensi Saluran... 41 2.4.4 Tinggi Jagaan... 42 2.5 Konsep Ekodrainase... 43 BAB III METODE PENELITIAN... 45 3.1 Tempat dan Waktu... 45 3.2 Rancangan Penelitian... 45 3.3 Pelaksanaan Penelitian... 47 3.4 Identifikasi Masalah... 47 3.5 Variabel yang Diamati... 49 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN... 55 4.1 Umum... 55 4.2 Analisa Hidrologi... 55 4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum... 55 4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal... 57 4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal... 58 4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III... 60 4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel... 62 4.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan... 64 4.4 Pemilihan Jenis Distribusi... 66 4.5 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran... 67 4.6 Analisa Cacthment Area dan Koefisien Run Off... 70 4.7 Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas... 73 vi
4.8 Analisa Debit Rencana... 79 4.9 Analisa Kapasitas Drainase... 81 4.10 Rencana Perbaikan Drainase... 86 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 91 5.1 Kesimpulan... 91 5.2 Saran... 92 DAFTAR PUSTAKA... 93 LAMPIRAN vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Parameter Statistik yang Penting... 19 Tabel 2.2 Nilai Variabel Reduksi Gauss... 21 Tabel 2.3 Nilai K untuk Distribusi Log-Person III... 24 Tabel 2.4 Reduksi Standar Deviasi (Y n ) untuk Distribusi Gumbel... 25 Tabel 2.5 Reduksi Standar Deviasi (S n ) untuk Distribusi Gumbel... 26 Tabel 2.6 Reduksi Variat (Y Tr ) sebagai Fungsi Periode Ulang... 26 Tabel 2.7 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-Kuadrat (Uji Satu Sisi)... 29 Tabel 2.8 Nilai Kritis D o untuk Uji Smirnov-Kolmogorov... 30 Tabel 2.9 Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional... 32 Tabel 2.10 Koefisien Kekasaran Manning... 42 Tabel 2.11 Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan... 42 Tabel 3.1 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Sampali, Kecamatan Medan Johor 10 Tahun Terakhir... 52 Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Stasiun Sampali Medan... 56 Tabel 4.2 Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum... 56 Tabel 4.3 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal... 57 Tabel 4.4 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 57 Tabel 4.5 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal... 58 Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal... 59 viii
Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III... 60 Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Person III... 61 Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel... 62 Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel... 63 Tabel 4.11 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum... 63 Tabel 4.12 Analisa Frekuensi Curah Hujan... 65 Tabel 4.13 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan... 66 Tabel 4.14 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat... 68 Tabel 4.15 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov... 69 Tabel 4.16 Nilai Koefisien Run Off (C)... 70 Tabel 4.17 Perhitungan Catchment Area dan Koefisien Run Off... 71 Tabel 4.18 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan... 74 Tabel 4.19 Perhitungan Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana... 77 Tabel 4.20 Kriteria Desain Hidrologis Sistem Drainase Perkotaan... 79 Tabel 4.21 Perhitungan Analisa Debit Rencana... 80 Tabel 4.22 Perhitungan Kapasitas Drainase... 83 Tabel 4.23 Perbandingan Kapasitas Eksisting dan Debit Rencana... 85 Tabel 4.24 Rencana Perbaikan Drainase... 90 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Peta Administrasi Kota Medan... 2 Gambar 1.2 Peta Kawasan Medan Johor... 4 Gambar 2.1 Peta Aliran Sungai Kota Medan... 13 Gambar 2.2 Siklus Hidrologi... 14 Gambar 2.3 Polygon Thiessen... 16 Gambar 2.4 Metode Isohyet... 17 Gambar 2.5 Lintasan Aliran Waktu Inlet Time (T o ) dan Conduit Time (T d )... 35 Gambar 2.6 Penampang Saluran Persegi... 38 Gambar 2.7 Penampang Saluran Trapesium... 39 Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir... 46 Gambar 3.2 Genangan Banjir di Jl. Eka Rasmi... 48 Gambar 3.3 Peta Bakosurtanal Kota Medan... 50 Gambar 3.4 Peta Prakiraan Daerah Potensi Banjir... 51 Gambar 3.5 Peta Jaringan Drainase dan Letak Titik Genangan... 53 Gambar 4.1 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang... 64 Gambar 4.2 Grafik Intensitas Curah Hujan... 75 x
DAFTAR NOTASI P(X) μ Xσ X T K T X μ Y σ Y Y T Y S X Y n S n Y Tr I L R 24 T Q p C = Fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal) = Rata rata nilai = Simpangan baku dari nilai X = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dalam periode ulang T tahunan = Faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss) = Nilai varian pengamatan = Nilai rata-rata populasi Y = Deviasi standar nilai variat Y = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan = Nilai rata-rata hitung variat = Deviasi standar nilai variat = Harga rata-rata sampel = Reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n = Reduced standard deviation, yang tergantung pada jumlah sample/data ke-n = Reduced variated = Intensitas Hujan (mm/jam) = Panjang saluran (m) = Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm) = Lamanya hujan (jam) = Debit rencana (m 3 /detik) = Koefisien aliran Permukaan A = Luas daerah Pengaliran (Km 2 ). t c t o t d n = Waktu Konsentrasi (jam) = Inlet time ke saluran terdekat (menit) = Conduit time sampai ke tempat pengukuran (menit) = Angka kekasaran manning xi
L L s V R I C R S n m = Panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m) = Panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m) = Kecepatan aliran didalam saluran (m/detik) = Jari-jari hidrolis (m) = Kemiringan atau gradient dari dasar saluran = Koefisien Chezy = Jari-jari hidraulis (m) = Kemiringan Dasar Saluran = Koefisien kekasaran Manning = Koefisien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran A s = Luas penampang saluran (m 2 ) P = Keliling basah saluran (m) xii