PERENCANAAN DRAINASE PERUMAHAN BATU KASEK KECAMATAN LUBUK BEGALUNG PADANG Ozzy Pratiwi, Mawardi Samah, Apwiddhal Jurusan Tenik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang E-mail : ozzypratiwi@ymail.com, mawardi_samah@yahoo.com, widdpoli@yahoo.com Abstrak Drainase berfungsi untuk mengurangi atau mengalirkan kelebihan air yang terdapat pada suatu kawasan sehingga suatu kawasan dapat difungsikan secara optimal. Salah satu wilayah di kota Padang yang sering mengalami banjir adalah Perumahan Batu Kasek.Hal ini terjadi karena tingginya intensitas curah hujan dan meningkatnya jumlah air buangan akibat bertambahnya jumlah penduduk. Oleh karena itu tugas akhir ini bermaksud untuk merencanakan saluran drainase untuk mengendalikan terjadinya banjir pada kawasan tersebut. Untuk mendapatkan curah hujan maksimum rata-rata digunakan metode Rata-rata Aljabar dan untuk perhitungan curah hujan rencana periode ulang 10 tahun digunakan metode Log Person III. Adapun curah hujan yang didapat dari pencatatan 10 tahun dari 3 stasiun pencatatan curah hujan. Perhitungan intensitas curah hujan menggunakan rumus Mononobe dan perhitungan debit air hujan kawasan yang ditinjau menggunakan metode Rasional. Berdasarkan perhitungan yang dilakukan maka didapatkan dimensi saluran primer dengan lebar dasar saluran B = 7 m dan tinggi air h = 1,16 m dengan penampang berbentuk trapesium. Kata Kunci : Drainase, Curah Hujan, Banjir, Saluran.
DRAINAGE PLANNING OF BATU KASEK HOUSING LUBUK BEGALUNG DISTRICT PADANG Ozzy Pratiwi, Mawardi Samah, Apwiddhal Civil Tenik Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Universitas Bung Hatta, Padang E-mail : E-mail : ozzypratiwi@ymail.com, mawardi_samah@yahoo.com, widdpoli@yahoo.com Abstract Drainage works to reduce or drain excess water contained in an area so that an area can function optimally. One of the areas in Padang city is prone to flood Batu Kasek Housing. It was happening because of the high intensity of rainfall and the increasing amount of waste water due to the increase of population. Therefore, this thesis intends to plan a drainage channel to control flooding in the region. To get the maximum rainfall average used average method for calculation of Algebra and rainfall return period of 10 years plan to use the method Log Person III. The rainfall records were obtained from 10 years of rainfall recording station 3. Rainfall intensity calculations using formulas and calculations Mononobe rain water discharge areas are reviewed using the Rational method. Based on the calculations performed the primary channel dimensions obtained with a base width of the channel B = 7 m and height h = 1.16 m of water with a trapezoid-shaped cross section. Keywords: Drainage, Rainfall, Floods, Channel.
DRAINAGE PLANNING OF BATU KASEK HOUSING LUBUK BEGALUNG DISTRICT PADANG Ozzy Pratiwi, Mawardi Samah, Apwiddhal Civil Tenik Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Universitas Bung Hatta, Padang E-mail : E-mail : ozzypratiwi@ymail.com, mawardi_samah@yahoo.com, widdpoli@yahoo.com Abstract Drainage works to reduce or drain excess water contained in an area so that an area can function optimally. One of the areas in Padang city is prone to flood Batu Kasek Housing. It was happening because of the high intensity of rainfall and the increasing amount of waste water due to the increase of population. Therefore, this thesis intends to plan a drainage channel to control flooding in the region. To get the maximum rainfall average used average method for calculation of Algebra and rainfall return period of 10 years plan to use the method Log Person III. The rainfall records were obtained from 10 years of rainfall recording station 3. Rainfall intensity calculations using formulas and calculations Mononobe rain water discharge areas are reviewed using the Rational method. Based on the calculations performed the primary channel dimensions obtained with a base width of the channel B = 7 m and height h = 1.16 m of water with a trapezoid-shaped cross section. Keywords: Drainage, Rainfall, Floods, Channel. PENDAHULUAN Terjadinya pertumbuhan perkotaan yang ditandai dengan banyak didirikannya bangunan-bangunan yang menunjang kehidupan masyarakat kota, maka dengan itu diperlukan suatu sistem pengeringan dan pengaliran air yang baik untuk menjaga kenyamanan masyarakat kota karena drainase perkotaan sudah menjadi salah satu infrastruktur perkotaan yang sangat penting. Sistem drainase yang baik dapat membebaskan kota dari genangan air. Padang merupakan salah satu kota yang mengalami pertumbuhan penduduk yang pesat sehingga menyebabkan meningkatnya jumlah air buangan karena aktivitas manusia. Selain itu intensitas hujan yang tinggi juga menjadi penyebab terjadinya permasalahan drainase.
Pada Kawasan Perumahan Batu Kasek Kecamatan Lubuk Begalung Padang masih sering terjadi genangan jika hujan turun. Hal ini disebabkan kondisi saluran drainase primer yang ada sekarang belum dapat difungsikan dengan baik. Saluran drainase primer yang ada belum dapat menampung seluruh debit banjir bila terjadi curah hujan tinggi, dimana air yang ada pada saluran akan melimpah dan menyebabkan genangan air pada jalan. Oleh karena itu perlu dibangunnya saluran drainase yang cukup memadai agar genangan air dapat ditampung dan dialirkan. Tujuan dari perencanaan ini adalah agar saluran drainase yang direncanakan menjadi suatu solusi untuk mengatasi masalah genangan air disekitar kawasan batu kasek sehingga aktifitas manusia disekitarnya tidak terganggu. METODOLOGI Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : a) Studi Literatur Dalam studi literatur didapatkan teoriteori untuk menganalisa hidrologi dan analisa dimensi saluran. b) Pengumpulan Data Data yang dibutuhkan adalah curah hujan, topografi, data lokasi dan data lain yang dianggap perlu dalam penulisan ini. Data ini diperoleh dari Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Propinsi Sumatera Barat, Dinas Pekerjaan Umum Cipta Karya Propinsi Sumatera Barat dan Badan Pusat Statistik Propinsi Sumatera Barat. c) Perhitungan dan Analisa Berdasarkan data-data yang diperoleh dilakukan perhitungan dimensi saluran serta analisa perhitungan dengan perencanaan yang ada. Dalam melakukan perhitungan dimensi saluran yang akan direncanakan dilakukan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Untuk perhitungan besarnya curah hujan rata-rata pada DAS digunakan Metode Rata-rata Aljabar. Metode ini didasari pada asumsi bahwa semua penakar hujan mempunyai pengaruh yang setara. Cara ini cocok untuk kawasan dengan topografi rata atau datar, dengan persamaan: P P1 P P3... P n n i1 n n Dimana : P = Curah hujan daerah (mm) P i
n P1,P,., Pn= penakar hujan (mm) = Jumlah pos penakar hujan Curah hujan ditiap pos. Frekuensi curah hujan rencana dihitung menggunakan metode Distribusi Log Person III. Rumus : Dimana : Log Rn = yr + KT. S Rn = Besar curah hujan rencana Yr = untuk (mm/hari) periode ulang n tahun Curah hujan rata-rata untuk data yang ditransformasikan (mm) KT = Koefisien distribusi S = berdasarkan nilai Distribusi Log Pearson Type III Standar deviasi 3. Perhitungan Intensitas curah hujan dengan menggunakan Formula Mononobe, dimana adanya pengaruh waktu konsentrasi (tc). t c I = R 4 Dimana : 4 tc 0,87 1000 0.67 xl xs mm/jam 0, 385 I = Intensitas curah hujan adalah besarnya laju hujan rata-rata yang terjadi dalam kurun waktu tertentu, dimana air hujan tersebut berkonsentrasi Tc = Waktu konsentrasi adalah lamanya waktu yang diperlukan oleh air hujan yang jatuh di tempat terjauh dari suatu titik untuk mencapai titik tersebut. 4. Perhitungan debit banjir a. Analisa Debit Hujan Perhitungan debit rencana berdasarkan intensitas hujan rencana dengan menggunakan metode Rasional. Persamaan yang digunakan adalah : Q = 0.78. C. I. A Q = Debit rencana ( m 3 /dt ) Α = Luas daerah pengaliran (m ) C = Merupakan koefisien penyebaran hujan I = Intensitas curah hujan (mm/jam). b. Analisa debit air kotor (Q ak) Laju Pertumbuhan Geometrik Proyeksi jumlah penduduk di kawasan ini untuk beberapa tahun yang akan datang sebagai berikut :
Pt = Po x ( 1 + r ) n V = kecepatan aliran air pada saluran Dimana : Pt = Jumlah penduduk tahun terakhir Po = Jumlah penduduk tahun drainase 5. Perhitungan Rencana Saluran Drainase Perhitungan rencana saluran drainase dengan menggunakan rumus manning. sebelumnya Untuk menghitung kapasitas saluran R = Laju pertumbuhan penduduk Perkiraan debit air buangan/debit air kotor dapat dihitung sebagai berikut: Qak = Pn x 1,3889 x 10-3 x A digunakan rumus manning yaitu : Q = V x A V = 1/n. R /3. S 1/ Dimana: (m3/d) Q = Kapasitas saluran (m3 / dtk) Dimana : Qak = Debit air buangan domestik V = Kecepaan aliran rata-rata dalam saluran (m/dt) rata-rata (m3/dtk) Pn = Jumlah penduduk yang terbesar (jiwa) A = Luas daerah pengaliran (Km ) A R S n = Luas penampang basah (m) = Jari-jari hidrolis (m) = Kemiringan dasar saluran = Koefisien kekasaran manning c. Analisa Perkiraan Debit Inflow Debit inflow merupakan debit aliran yang masuk pada saluran diluar Untuk mencari jari-jari hidrolis saluran digunakan rumus: R = A/P daerah catchment area. Untuk menghitung besarnya debit inflow yang masuk ke saluran primer dapat R A P = Jari-jari hidrolis (m) = Luas penampang basah (m) = Keliling basah digunakan rumus debit : 6. Perhitungan Gorong Gorong Q = Fs. v Dimana : Besarnya debit yang melalui goronggorong dapat dihitung dengan Q = debit inflow yang masuk ke persamaan berikut : saluran Fs = Luas basah saluran Q CBH 3 3 gh
Dimana : Q = Debit aliran melalui gorong-gorong (m /dt) B = Lebar gorong-gorong (m) C = Koefisien kontraksi pada sisi-sisi pemasukan. Apabila jungnya persegi, maka C = 0,9, sedangkan apabila ujungnya dibulatkan, maka C = 1 H = Tinggi permukaan air (m) D = Kedalaman saluran (m) Begalung ini, data curah hujan yang digunakan didapatkan dari Stasiun Maritim Teluk Bayur, Stasiun Simpang Alai, dan Stasiun Batu Busuk dalam kurun waktu 10 tahun. Untuk mendapatkan curah hujan rencana, data curah hujan yang dipakai dalam menghitung curah hujan rencana adalah curah hujan maksimum. Data curah hujan rencana maksimum dapat dilihat pada tabel berikut : 7. Analisa Air Balik (Back Water) Dalam perencanaan sistem drainase perkotaan, pengaruh aliran yang berubah secara perlahan-lahan akibatnya antara lain penyempitan kapasitas saluran pada bagian hilir yang mengakibatkan terjadinya peningkatan muka air yang bergerak kearah hulu yang akan menimbulkan genangan/banjir. Untuk mencari solusi permasalahan ini dilakukan analisa lengkung air balik atau disebut juga analisa Back Water. HASIL DAN PEMBAHASAN I. Analisa Hidrologi 1.1 Curah Hujan Dalam perencanaan hidrolis saluran drainase pada Kawasan Kelurahan Lubuk
1. Analisa Frekuensi Curah Hujan Untuk menganalisa frekuensi curah hujan dilakukan dengan cara mengurutkan data curah hujan harian maksimum mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil. Selanjutnya dihitung deskriptor statistiknya, yaitu : Rata-rata (xr, yr) Standar Deviasi (S) Koefisien Variant (Cv) Koefisien Skew (Cs) Koefisien Kurtosis (Ck) Setiap data pengamatan mempunyai distribusi tertentu yang sesuai, berikut ini adalah salah satu cara untuk memilih distribusi yang sesuai dimana harus memenuhi persyaratan masing-masing distribusi yaitu : Dari hasil perhitungan Analisa frekuensi curah hujan (Xi) didapat : Hujan maksimum harian rata-rata yang telah diperoleh diurutkan dari besar ke kecil, kemudian dianalisis berdasarkan distribusi yang dipilih untuk mendapatkan hujan dengan periode ulang (return periode) seperti pada tabel berikut :
1.3 Perhitungan Curah Hujan Rencana Maksimum Setelah dilakukan perhitungan curah hujan maksimum dan pengecekan distribusi yang cocok baru dilakukan perhitungan curah hujan rencana dengan metode Log Pearson Type III. Perhitungan ini dilakukan dengan langkah sebagai berikut : Dari hasil perhitungan Analisa frekuensi curah hujan (yi = Log xi ) didapat : 1.4 Analisa Periode Ulang Hujan Setelah diperoleh nilai Cs = 0,485 distribusi yang dipakai yaitu dengan menggunakan Distribusi Log Pearson Type III, maka untuk menghitung curah hujan rencana dipakai rumus, sebagai berikut : Log Rn = yr + KT. S Dalam tinjauan ulang ini periode ulang hujan dilakukan untuk 10 tahun mendatang
dengan pertimbangan aspek hidrologi, kondisi lingkungan, aspek ekonomi dan sosial. tahun Curah hujan untuk periode ulang Log R = yr + KT.S Cs = 0,4KT = -0,066 Cs = 0,485 KT =? Cs = 0.5KT = -0,083 Interpolasikan maka, Cs = 0,485, KT = -0,066+ 0,485 0.4 0,5 0,4 = -0,0804 0,083 ( 0,066) Log R =,15+ (-0,0804).(0,07) Log R =,144 R = 139,38mm/hari Jadi curah hujan untuk periode ulang tahun adalah 139,38 mm/hari Kemiringan Saluran ( S ) = Maka t c t c 0,87 xl 1000 xs = ΔH L 0,0 43 = 0,004651 0,385 0,87 x(0,043) 1000 0,004651 x t c 0, 0465jam 0,385 Dari Nilai Tc diatas maka dapat dicari Intensitas curah hujannya : Untuk periode ulang 10 tahun I = I = R 4 4 tc 0.67 mm/jam 175,87 175,87. 4 4 I = 481, 409 mm/jam Analisa Intensitas Curah Hujan Perhitungan intensitas curah hujan drainase tersier ruas 4 3 Diketahui: Panjang saluran ( L ) = 43 m ΔH ( Perbedaan elevasi tertinggi dan terendah saluran) = 0,0
II. Analisa Debit Banjir Rencana.1 Analisa Debit Hujan Perhitungan debit rencana drainase tersier pada ruas 4-3 Intensitas Hujan ( I10 ) = 481,409 mm/jam = 0,0001337 m/dt Luas daerah pengaliran ( A ) = 581,77 m Maka : Qah = 0,78. C. I. A Qah = 0,78 x 0,75 x 0,0001337 m/dt x 581,77 m Qah = 0,016 m3/dt. Analisa debit air kotor (Q ak) Laju Pertumbuhan Geometrik Proyeksi jumlah penduduk di kawasan ini untuk beberapa tahun yang akan datang sebagai berikut : Pt = Po x ( 1 + r ) n P = 1439 x ( 1 + 0,0799 ) = 1679 jiwa P10 = 1439 x ( 1 + 0,0799) 10 = 3104 jiwa Perhitungan Debit rencana air buangan pada saluran tersier ruas 4-3 Qak = 3104 x 1,3889 x 10-3 x 0,00058177 = 0,005081 m³/dtk
= 5,6m x 0,4 m/dtk =,4 m3/dt.4 Analisa Perkiraan Debit Banjir Rencana Debit banjir rencana merupakan penjumlahan dari debit air hujan dengan debit air buangan, untuk masing-masing saluran dapat dilihat pada tabel. Q banjir rencana = Q air hujan + Q air buangan = 0,016 + 0,00081 = 0,018301 m³/dtk.3 Analisa Perkiraan Debit Inflow Dari survey data lapangan didapatkan dimensi saluran primer yang ada yaitu : b = 7 m h = 0,8 m S = 0,003154 maka luas basah saluran dapat dihitung Fs = b x h = 7m x 0,8m = 5,6 m Berdasarkan tabel kemiringan saluran versus kecepatan rata-rata aliran diperoleh nilai V = 0,4 m/dtk, sehingga : Q = Fs x v
III. Perhitungan Rencana Saluran Drainase 3.1 Perhitungan dimensi saluran drainase tersier ruas 4-3 Qr n = 0,05 = 0,018788 m3/dtk S = 0,00465 b = h /3 1 ( bh) 1/ Q = ( bh) S n ( b h) 0,018788 = 1 h (h h) 0,004651 0,05 h = 0,1416 Lebar dasar saluran (b) = x h = x 0,1416 = 0,833 m Maka dari hasil di atas diperoleh : Luas Penampang A = b x h = 0,833 x 0,1416 = 0,0401 m Keliling basah saluran (P) P = b + h 3 = (0,83 +. 0,1416) = 0,5665 m Jari-jari hidrolis A 0,0401 R = 0,0708 m P 0,5665 Kecepatan aliran (V) V = 1/n. R /3. S 1/ 1 1 0,05 =. 0,0708 3. 0, 004651 = 0,4669 m/dt Perhitungan tinggi jagaan (freeboard) Besar jagaan umumnya 0,15 m 0,6 m dan pada perhitungan penulis mengambil jagaan Fb = 0,5 m Tinggi saluran H = (h + Fb) = (0,1416 + 0,5) = 0,3916 m Untuk analisa dimensi saluran drainase pada ruas yang lain ditampilkan dalam tabel berikut :
3. Perhitungan dimensi saluran drainase Qr sekunder ruas A - B = 0,6187105 m3/dtk n = 0,05 S = 0,001103 b Q = = h /3 1 ( bh) ( bh) S n ( b h) 1/ 1 0,6187105 = 1 h (h h) 0,05 3 0,001103 1 0,05 =. 0,344 3. 0, 001103 = 0,655 m/dt Perhitungan tinggi jagaan (freeboard) Besar jagaan umumnya 0,15 m 0,6 m dan pada perhitungan penulis mengambil jagaan Fb = 0,5 m Tinggi saluran H = (h + Fb) = (0,6885 + 0,5) = 0,9385 m h = 0,6885 Lebar dasar saluran (b)= x h= x 0,6885 = 1,37704 m Maka dari hasil di atas diperoleh : Luas Penampang A = b x h = 1,3770 x 0,6885 = 0,9481 m Keliling basah saluran (P) P = b + h = (1,3770 +. 0,6885) =,7540 m Jari-jari hidrolis R = A 0,9481 0,344 m P,7540 Kecepatan aliran (V) V = 1/n. R /3. S 1/ 3.3 Perhitungan dimensi saluran primer (Trapesium) Diketahui : Q :,9608868 m3/dt n : 0,015 0,030 S : 0,003154 Kemiringan (m) = 1 : Lebar saluran (b) = 7 m Luas penampang (A) = Keliling basah (P) = A Jari-jari hidrolis (R) = P Debit air Q = V x A ( b m h) h bh 1m
3 1 = R S A n Dengan triall and error didapat tinggi muka air (h) = 1,1615 m Dari persamaan didapat : h = 1,1615 m b = 7 m Kecepatan aliran (V) V = 1/n. R /3. S 1/ = 1. 0,7 3. 0, 003154 0,05 = 1,808 m/dt Tinggi jagaan (Freeboard) Besar jagaan umumnya 0.15 m 0.6 m, pada perhitungan penulis mengambil jagaan Fb = 0,5 m Tinggi saluran (H) = h + Fb = 1,1615 + 0,5 m = 1,4115 m 1 Kasek Kelurahan Pegambiran Ampalu ini terletak pada ruas Primer yang akan melewati ruas jalan Batu Kasek, berbentuk lingkaran dengan bahan beton, dimana datadatanya sebagai berikut: Perhitungan Bangunan Gorong-Gorong Primer Qr = 0,708868 m3/dtk Cb = 1 (untuk tepi vertikal bulat) H = 0,9 D Untuk merencanakan gorong-gorong mampu untuk menampung kapasitas air yang melewatinya, digunakan Formula Henderson, sebagai berikut : 3.4 Analisa Bangunan Gorong-gorong Bangunan gorong-gorong yang dianalisa pada drainase kawasan Perumahan Batu Dengan triall and error didapat diameter gorong-gorong (D) = 0,755 m Tinggi Muka Air (H) H = 0,9 D = 0,9 x 0,755 m = 0,6795 m
IV. Analisa Back Water Saluran Primer Untuk mengantisipasi terjadinya aliran balik / back water pada saluran sekunder, perlu diperhitungkan tinggi muka air maksimum yang pernah terjadi pada Sungai Batu Kasek sebagai saluran pembuang. Bentuk Kurva Profil Aliran Perencanaan kurva aliran muka air yang akan terjadi perlu memperhitungkan kondisi air normal (Yn) dan kondisi air kritis (Ycr). Sebagai data awal menentukan tinggi profil muka air ini, diambil besaran debit air yang terjadi pada saluran primer yaitu : Besar debit (Qrc) =,9608868 m³/dt Kedalaman Saluran (h) = 1,1615 m Lebar dasar saluran (b) = 7 m Kemiringan saluran ( So ) = 0,003154 Kekasaran saluran ( n ) = 0,05 Jari-jari hidrolis ( R ) = 0,706 m Perhitungan selanjutnya adalah menentukan nilai besaran koefisien Chezy ( C ) dengan rumus sebagai berikut : Perhitungan kedalaman normal dan kedalaman kritis Debit perunit (q) Tinggi air normal (Yn) Tinggi air kristis banjir (Ycr) Dari hasil perhitungan dapat ditentukan profil aliran yaitu nilai hn > hcr KESIMPULAN 1. Besarnya curah hujan rencana maksimum yang dihitung, diperoleh curah hujan rencana untuk periode ulang 10 tahun yaitu R = 175,87 mm/hari.. Dengan laju pertumbusan penduduk yang cukup tinggi, yakni 7,99 %. Akibatnya daerah resapan air menjadi berkurang di kawasan ini. 3. Dari hasil perhitungan diperoleh Dimensi Saluran yang dapat dilihat pada tabel 4.11 untuk saluran tersier, tabel 4.13 untuk saluran sekunder dan tabel 4.14 untuk saluran primer.
4. Dari hasil analisa air balik / back water pada saluran sungai batu kasek terhadap saluran drainase skunder yang penulis lakukan didapat tinggi muka air banjir 1,05 m yang mana air di saluran primer tersebut tidak mempengaruhi muka air saluran drainase skunder. UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT atas segala nikmat dan rahmat yang telah diberikan. Terimakasih untuk kedua orang tua yang selalu memberi semangat dan doanya. Terimakasih kepada Bapak Ir. Mawardi Samah, Dipl HE dan Bapak Apwiddhal, ST, MT untuk bimbingannya. Terimakasih kepada Ibu Ir. Lusi Utama, MT selaku koordinator kelas mandiri Universitas Bung Hatta yang telah banyak membantu dan kepada teman-teman yang telah membantu dalam penyususnan tugas akhir ini semoga amal baiknya dibalas oleh Allah SWT. H.A. Halim Hasmar. 011. Drainasi Terapan. Yogyakarta : UII Press Yogyakarta Himpunan Dosen Kopertis. 1997. Drainase Perkotaan. Jakarta : Gunadarma. Prof. Dr. Ir. Bambang Triatmodjo, CES., DEA. 1993. Hidraulika. Yogyakarta : Beta Offset Soemarto, C. D. 1999. Hidrologi Teknik Edisi Kedua. Jakarta : Erlangga. Sri Harto Br. 1993. Analisis Hidrologi. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Suripin, Dr. Ir. M. Eng. 004. Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Yogyakarta : Andi DAFTAR PUSTAKA Chow, V.T. 1995. Hidraulika Saluran Terbuka. Jakarta : Erlangga.