ANALISA DIMENSI DAN NORMALISASI SUNGAI BATANG LAMPASI KOTA PAYAKUMBUH
Dessy Merizona, Nazwar Djali, Indra Khaidir Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang E-mail :
[email protected],
[email protected],
[email protected]
Abstrak Sungai Batang Lampasi mengalir melalui Kelurahan Talawi Nagari Koto Nan Gadang, Kota Payakumbuh yang bermuara di sungai Batang Sinamar.Sungai Batang Lampasi ini menjadi daerah yang rawan banjir karenaadanya konversi lahan yang tinggi seperti perubahan penutupan lahan yang umumnya dari hutan menjadi kawasan pemukiman dan sawah. Hal ini mengakibatkan rusaknya daerah tangkapan hujan, sehingga sering terjadi banjir di daerah hilir sungai. Oleh karena itu, direncanakan dimensi sungai Batang Lampasi dan juga pengaruh aliran balik/back water. Dalam merencanakan dimensi sungai, digunakan data curah hujan maksimum rata-rata dengan metode Aljabar dan perhitungan curah hujan rencana dengan metode Gumbel, metode Hasper dan metode Weduwen. Untuk perhitungan debit rencana digunakan metode Melchior. Pada perhitungan pengaruh air balik/back water digunakan metode Tahapan Langsung.Dalam mendimensi sungai digunakan debit rencana 25 tahunan. Berdasarkan ketersedianan lahan penampang sungai dibuat persegi denganlebar (b) 26 meter dantinggi (h)4,64 meter, dankonstruksi perkuatan tebing direncanakan menggunakan Sheet pile. Kata Kunci: Normalisasi, Sungai, Banjir, Penampang
ANALYSIS OF THE DIMENSIONS AND NORMALIZE RIVER BATANG LAMPASI DISTRICT PAYAKUMBUH Dessy Merizona, Nazwar Djali, Indra Khaidir Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University, Padang E-mail :
[email protected],
[email protected],
[email protected]
Abstract River Batang lampasi flowing through urban village Talawi Nagari Koto Nan Gadang, district Payakumbuh that rises in the river Batang Sinamar. River Batang Lampasi this to be the often flooded because of the conversion of high lands such as the change the land being generally of forests became a residential area of and paddy fields. This resulted in the catchment areas of rain, so often flooding in river downstream regions. If rain with high intensity in a long duration, the area into the flood. Because of it, planned the dimensions of the stems lampasi and also the influence of the flow of turning/back water. In planning the dimensions of the river, used of precipitation data with an average maximum algebra and a method of calculation rainfall plans with a method of gumbel, a method of hasper weduwen and methods. Used method of algebra to get the maximum rainfall and the average rainfall for the calculation of a plan to use the Gumbel method, Hasper method and Weduwen method. Used for the calculation of the discharge plan Melchior method. For the calculation of the back water effect the stage used Direct Step method. Based on the calculation of the cross-sectional dimensions of the channel is planned in the form of rectangular, with a width of 26 meters and channel height of 4,64 meters. For the construction of retaining the cliffs planned with Sheet pile. Keywords: Normalize,River, Flood,Sheet Pile
• Fluktuasi
1. PENDAHULUAN Banjir merupakan peristiwa terjadinya genangan pada daerah datar sekitar sungai
penghujan
debit
air
dengan
antara
musim
musim
kering
semakin tinggi.
sebagai akibat dari luapan air sungai yang
• Terjadinya konversi lahan pertanian dan
tidak mampu di tampung oleh sungai.
daerah buffer alami ke lahan non
Selain itu, banjir adalah interaksi antara
pertanian
dengan
mengabaikan
manusia dengan alam dan sistem alam itu
konservasi
sehingga
menyebabkan
sendiri. Bencana banjir ini merupakan
rusaknya
aspek interaksi manusia dengan alam yang
(cacthment area)
timbul
dari
dimana
tangkapan
air
manusia
Selain itu, penyebab DAS Batang
yang
Talawi sungai Batang Lampasi ini menjadi
bermanfaat dan menghindari alam yang
daerah yang rawan banjir adalah konversi
merugikan manusia.
lahan yang tinggi (bagian tengah dan hulu
mencoba
proses
daerah
menggunakan
alam
Banjir akibat dari meluapnya atau
sungai) yaitu perubahan penutupan lahan
meningkatnya debit sungai telah banyak
yang
menimbulkan
dari
kawasan pemukiman dan sawah. Untuk itu
maupun
penulis mengangkat masalah ini sebagai
kondisi
bahan untuk pembuatan Tugas Akhir (TA)
lahan dari waktu ke waktu membuat
dengan judul “ Analisa Dimensi dan
ancaman terjadinya banjir yang semakin
Normalisasi Sungai Batang Lampasi,
besar. Hal ini disebabkan oleh beberapa
Kota Payakumbuh ”.
kerusakan,
kerusakan
lingkungan
lingkungan
buatan.
baik
alami
Perubahan
umumnya
dari
hutan
menjadi
hal, antara lain : • Daya tampung sungai makin lama semakin kecil akibat pendangkalan.
2. METODE Penulis melakukan studi literatur dan pegumpulan data. Kegiatan yang akan
dilakukan secara garis besar dibedakan
Untuk
menghitung
hujan
atas:
rencana
a.
Studi literatur
metode yaitu, metode Gumbel, Hasper
Dalam studi literatur didapatkan teori-
dan Weduwen
teori yang diperoleh melalui buku – buku untuk analisa hidrologi yang
b.
penulis
curah
menggunakan
3
3) Analisa Debit Banjir Rencana Untuk
perhitungan
Debit
Banjir
berhubungan dengan penulisan tugas
Rencana dilakukan dengan metode
akhir.
Melchior. Data untuk metode tersebut
Pengumpulan data
di ambil dari nilai curah hujan rencana.
Data yang dibutuhkan adalah
peta
DAS, data curah hujan 20 tahun (tahun
4) Perhitungan
Dimensi
Penampang
Sungai
1993 sampai tahun 2012) yang berasal
Perhitungan dimensi penampang
dari 2 Stasiun yaitu Stasiun Suliki dan
ini berguna untuk mengetahui seberapa
Stasiun Tanjung Pati.
besar debit yang mampu ditahan.
c. Analisa dan perhitungan. 1) Curah hujan maksimum Pada analisa ini, data curah hujan
5) Perhitungan Tebing Sungai dengan Sheet Pile Perlindungan yang akan digunakan
yang akan digunakan adalah data curah
adalah
hujan rata – rata maksimum yang
pertimbangan bahwa sheet pile dapat
diperoleh dengan menghitung data
dipasang pada daerah dengan tanah
curah hujan 20 tahun dari 2 stasiun
pasir.
dengan menggunakan Metode Aljabar ( Arithmetic mean ). 2) Curah hujan rencana
sheet pile beton, dengan
6) Perhitungan Back Water Cara yang biasa digunakan dalam menghitung
pengaruh
back
water
adalah cara analisa hidrolik steady non
uniform
flow,
maka
penulis
Batang Nantang dan Batang Balubus yang
menggunkan metode tahapan langsung
mengalir menuju muaranya di Sungai
(direct shep metode).
Batang Sinamar. Sungai Batang Lampasi mengalir melalui kelurahan Talawi Nagari
3.
Koto Nan Gadang, Kota Payakumbuh
PENGUMPULAN DATA
dengan panjang 48,19 km dan luas DAS
3.1. Kondisi Umum Kawasan Secara
geografis
wilayah
Kota
Payakumbuh berada pada posisi 00o -10o
Batang Lampasi ini sekitar 263,88 km2. 3.2. Data Teknis Sungai
sampai 0o -17oLS dan 100o – 35o sampai
Data teknis dari DAS Batang Lampasi
100o - 48o BT. Letak Kota Payakumbuh
yang dibutuhkan dalam penulisan tugas
berbatasan dengan daerah administrasi
akhir ini yaitu :
pemerintahan lain. Kota
Payakumbuh
berada
pada
hamparan kaki Gunung Sago, yang dilalui oleh tiga sungai yang yaitu Batang Agam,
Luas Catchmant (A)
= 262 km²
Panjang Sungai (L)
= 48,19 km
3.3. Peta
Catchment
Area
Batang
Lampasi
Batang Lampasi dan Batang Sinamar. Batang Agam terletak pada bagian tengah Kota
Payakumbuh
wilayah
kecamatan
Suliki
yang melalui tiga yang
ada,
Tanjung Pati
yaitu
Kecamatan Payakumbuh Barat, Kecamatan Payakumbuh Timur, dan sebagian kecil wilayah kecamatan Payakumbuh Utara. Sedangkan Batang Lampasi melalui wilayah kecamatan Payakumbuh Utara, dan Gambar 3.1. Peta Catchment Area Batang
mempunyai anak sungai, Batang Air Pulau,
Lampasi
Sumber: Data Proyek
adalah analisis hidrologi. Analisis hidrologi
3.4. Data Curah Hujan
diperlukan untuk menentukan besarnya
Data curah hujan yang digunakan pada
debit banjir rencana, yang mana debit
lokasi studi terdiri dari Stasiun Suliki dan
banjir rencana akan berpengaruh besar
Stasiun Tanjung Pati. Diambil data selama
terhadap
20 tahun dari tahun 1993 sampai 2012
konstruksi yang akan dibangun. Pada
seperti terlampir dalam tabel berikut:
perencanaan normalisasi sungai Cimanuk
dimensi
maupun
kestabilan
ini, data debit harian selama periode 20 tahun
yang
akan
dijadikan
dasar
perhitungan dalam menentukan debit banjir rencana. 4.2. Perhitungan Curah Hujan RataRata dengan Metode Aljabar Untuk perhitungan curah hujan rata-rata menggunakan metode aljabar, pengambilan metode
ini
berdasarkan
faktor
luas
catchment area (daerah tangkpan hujan) yang kurang atau kecil dari 500 km2 yaitu 262 km2. Metode ini cocok untuk kawasan topografi datar dan alat penakar tersebar 4. ANALISA
HIDROLOGI
DAN
PERHITUNGAN
sebagai berikut:
4.1. Tinjauan Umum Dalam
merencanakan
hampir merata, sehingga didapatkan hasil
normalisasi
sungai, analisis yang penting perlu ditinjau
4.4. Perhitungan Debit Banjir Rencana Dengan Metode Melchiord Perhitungan
debit
banjir
rencana
terdapat beberapa metode, seperti Metode Hasper, Metode Weduwen, Rasional dan Melchiord dsb. Karena luas catchmen area 4.3. Perhitungan
Curah
Hujan
Melchiord. Sedangkan untuk
Rencana Perhitungan dilakukan
curah
dengan
metode Gumbel,
> 100 km2 maka digunakan Metode
tiga
hujan
rencana
metode,
metode Hasper
yaitu dan
Rasional, Metode Hasper dan Metode Weduwen digunakan untuk catchmen area < 100 km2. Rumus debit yang digunakan dalam
metode Wedwen. Dari ketiga metode tersebut di ambil nilai curah hujan rata-rata.
Metode
metode ini adalah sebagai berikut : Q max = α . I . ADimana : Q max
= Debit maksimum (m3/dt)
α
= Koefisien pengaliran
β
= Koefisien reduksi
I
= Intensitas hujan (m3/dt/km2)
A
= Catchment area (km2)
r
= Curah hujan harian maksimum (mm) Data
yang
I 1 = 1,85 +
x (1215,337 – 1080)
= 1,737 m3/dtk/km2 dibutuhkan
dalam
f. Q
= β1 . I . A
perhitungan adalah :
= 288,53 m3/dtk
a. Luas Catchmant Area
= 262 km²
b. Panjang Sungai (L)
= 48,19 km
c. Kemiringan Sungai
g. V = 1,31 . ( Q. S2 )0,2 = 0,896 m/dtk h. t c
=
14,94 jam = 896,4 menit
i. Hitung β2
L' = 0,9 L1 = 43,371 km = 43371 m Berdasarkan nilai F = 1215,337 km2 dan 988 tc = 14,94 jam , dari Tabel 2.2 di dapat S=
= 0,0228
nilai ( diinterpolasi )
d. Koefisien pengaliran (α ) = 0,65
t c = 14,94 antara 16 - 12 (didapat β 2 )
e. Koefisien reduksi ( β )
β 2 = 83 +
x( 14,94 – 12 ) = 89,6
F = Luas ellips melchior % a = 48,19 km
j. β1 = 0,634
b = 32,127 km F =
= 1215,337 km
maka ; β
F= 3960 - 1720 . β 1 + 1215,34= ( β 1 - 0,12)(5175,34 - 1720β 1 )= 1970 - 1720 β 1 2 + 5175,337 β 1 - 2591,041 = 0 diperoleh β 1 = 0,634 didapat nilai (di interpolasi). F = 1215,337 antara 1080 - 1440 (didapat I1 )
= β 1 . β 2 = 0,568
2
k. Hitung I sebenarnya ( I2 ) = 2,112 m3/dtk/km2
I2 =
Bandingkan I 1 dengan I 2 , I 1 = 1,737 m3/dtk/km2 sedangkan I 2 = 2,112 m3/dtk/km2 sehingga I 1 ≠ I 2 l. Coba lagi I1 dengan 2,112 m3/dtk/km2 , kemudian perhitungan diulangi dari (f) sampai di peroleh nilai I1 = I2
Dari tabel hasil perhitungan di atas didapat : Q 2 normal desain
= 157,159 m3/detik
Q 25 banjir desain
= 242,770 m3/detik
4.5. Analisa Dimensi dan Kapasitas Sungai Batang Lampasi Data Desain :
m. Didapat tc = 14,279 jam = 856,74 menit dengan nilai koreksi 12 % sehingga I = 2,174 +
= 2,435
m3/dtk/km2 n. Q max
= α.I.A = 414,681 m3/dtk
o. Hitung Debit banjir kala ulang 2 tahun Q2
Q normal desain
= 157,159 m3/detik
Q banjir desain
= 242,770 m3/detik
I dasar saluran
= 0,00125
Direncanakan : Lebar (b)
= 26 m
Koef. Manning (n) = 0,03 Tinggi h didapat dengan menggunakan cara coba-coba :
= α.I.Ax = 157,159 m3/dtk
A =b.h
= 99,84 m²
P = b + 2 . h = 33,68 m
= 2,432 m/dtk = 0,123 m/dtk Q =A.V
Dikarenakan kecepatan alir rencana
= 242,806 m3/dtk > Q desain = 242,770 m3/dtk . . . ok!
perlindungan dinding saluran terhadap
Tinggi Penampang untuk Qdesain 242,770
adalah 2,432 m/detik, maka diperlukan
=
m3/dtk (h) = 3,84 m Tinggi
tanggul jagaan (f) menurut tabel 2.7 adalah 0,8 m.
gerusan. Maka diketahui parameter tanah sebagai berikut: Sudut geser dalam (ϕ)
= 18o
Tinggi tanggul ( h + f )
Berat isi jenuh (γ sat ) = 19,8 kN/m3
= 3,84 + 0,80 = 4,64 m
Berat isi tanah (γ)
= 24,65 kN/m3
Kadar air tanah (m)
= 0,4469
L1
= 3,64 m
L2
=1m
Gambar 4.2 Penampang Batang Lampasi 4.6. Perencanaan
Perkuatan
Tebing
Sungai dengan Sheet Pile Dari
hasil
pengujian
laboratorium
diketahui bahwa tanah asli merupakan jenis pasir bulat dengan nilai D 50 = 0,39 mm, dan massa jenis (ρ pasir ) = 2,513 ton/m3. Dengan
mempergunakan
formula
Mavis, maka kecepatan alir maksimum:
Penggambaran distribusi diagram Kedalaman aktual penetrasi
Panjang sheet pile seluruhnya
Ukuran sheet pile
Momen maksimum pengambilan momen di E
Cracking moment diperoleh :
Penampang modulus sheet pile yang di butuhkan
dari persamaan maka, dengan cara coba - coba di dapat L4 = 8 m
Jadi panjang sheeet pile yang berfungsi sebagai pelindung dinding saluran,
perhitungan ditampilkan pada tabel sebagai berikut :
direncakan
4.7. Analisa Air Balik/Back Water Analisa pengaruh aliran balik (Back Water) dari saluran Sungai Batang Lampasi dilakukan perhitungan profil muka air dengan metode tahapan langsung (direct step method). Data yang digunakan untuk perhitugan : Debit (Q)
Hasil analisa : Dari hasil analisa diatas, dengan tinggi
= 242,770 m³/dtk
Lebar saluran (b)
= 26 m
muka air normal banjir 3,84 m terjadi Air
Tinggi air normal banjir (h) = 3,84 m
Balik (back water) sejauh 300,354 m dari
Kemiringan saluran (S)
= 0,00125
hulu sungai.
Kekasaran saluran (n)
= 0,03
Perhitungan profil muka air, dimulai dari kedalaman yang sudah diketahui di hilir titik control, yc = 2,071 m. bergerak ke
5. PENUTUP 5.1. Kesimpulan 1.
Perbaikan kapasitas tampung Batang
arah hulu. Pada titik control ini diberi
Lampasi yaitu dengan melakukan
notasi x = 0. Perhitungan profil muka air
analisa
dihentikan jika kedalaman air pada kisaran
dimensi penampang sungai.
1 persen dari kedalaman normal . Hasil
2.
Dari
debit
dan
merencanakan
perhitungan
merencanakan
dimensi
penulis saluran
berbentuk penampang persegi dengan
studi
yang
berhubungan
dengan
tinggi(H) sebesar 4,64 m, lebar(b) 26
keadaan sungai, baik saat banjir
m dan tinggi jagaan (f) 0,8 m
maupun saat normal.
sehingga mampu melewatkan debit
3.
banjir rencana periode ulang 25 tahun
6. DAFTAR PUSTAKA
(Q25) sebesar 242,770 m3/detik.
Das, Braja M, dkk. ”Mekanika Tanah”.
Direncanakan penggunaan sheet pile sebagai pengaman tebing/ dinding
4.
Perencanaan Irigasi Bagian
Dari analisa dengan tinggi muka air
Perencanaan Jaringan Irigasi KP -
normal banjir 3,84 m terjadi air balik
01". CV. Galang Persada, Bandung,
(back water) sejauh 300,354 m dari
1986. Fadhila, Muhammad, LT. “Perencanaan Normalisasi Arus Sungai Cijere di
5.2. Saran Perlunya
ketelitian
pada
saat
perhitungan hidrologi seperti dalam menganalisa curah hujan dan debit
DS. Pasirmukti Kec. Citeureup Kap. Bogor", Tugas Akhir. J. Kodoatie, Robert. "Rekayasa dan
banjir rencana agar dihasilkan desain
Manajemen Banjir Kota". ANDI,
penampang yang ekonomis dan dapat
Yogyakarta, 2013.
menampung debit yang akan terjadi. 2.
Departemen Pekerjaan Umum, ”Standar
saluran dengan panjang 21 m.
hulu sungai.
1.
Erlangga, Jakarta, 1993.
Made Kamiana, I. "Teknik Perhitungan
Dalam tahap perencanaan sebaiknya
Debit Rencana Bangunan Air".
lebih banyak menggunkan referensi,
GRAHA ILMU, Yogyakarta, 2011.
agar dapat menghasilkan perhitungan
SK SNI M - 1989 -F
yang lebih efektif dan efisian dan
Subramanya, K. ”Flow Open Chanel”,
juga terlebih dahulu dilakukan survey
second edition. Tata McGraw-Hill
Publishing Company Limited, New Delhi, 2006. Suripin, M.Eng, Dr. Ir. ”Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan”. ANDI, Yogyakarta, 2004. Suyono, Sosrodarsono, Dr. Ir. "Perbaikan dan Pengaturan Sungai". 1984. Suryono Sosrodarsono, Ir. "Hidrologi Untuk Pengairan". PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 2003. Ven Te Chow, Ph.D . "Hidrolika Saluran Terbuka". Erlangga, Jakarta, 1997.
