ANALISA PENGARUH BENDUNG TERHADAP TANGGUL BANJIR SUNGAI ULAR
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
HABIBI EL HADIDHY 050404084
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Bendung merupakan bangunan air yang berfungsi untuk menaikkan elevasi muka air. Bendung sungai Ular di Pulau Gambar direncanakan dapat mensuplai kebutuhan air irgasi untuk lahan pertanian yang sebelumnya hanya mengandalkan free intake. Maka, fenomena peninggian elevasi muka air banjir akan terjadi pada aliran sungai Ular sehubungan dengan adanya bendung khususnya daerah di bagian hulu. Salah satu cara yang paling tua dan dipakai secara luas untuk melindungi lahan dari air banjir akibat banjir adalah pendirian suatu penghalang untuk mencegah luapan atau biasa disebut tanggul banjir. Untuk menghitung panjang dan elevasi tanggul di sepanjang sungai untuk banjir dengan periode ulang yang berbeda-beda digunakan kurva pengempangan. Perhitungan yang tepat untuk kurva pengempangan dapat dikerjakan dengan metode tahapan standar (standard step method) bila potongan melintang, kemiringan dan faktor kekasaran sungai ke arah hulu lokasi bendung sudah diketahui sampai jarak yang cukup jauh. Dalam penentuan debit banjir rencana terlebih dahulu dilakukan analisa frekuensi dan penetapan sebaran data curah hujan kemudian diuji dengan chi kuadrat, dimana distribusi yang sesuai adalah distribusi Log Pearson Type III sehingga curah hujan rencana menggunakan distribusi Log Pearson Type III. Dari hasil analisa debit banjir rancangan, untuk merencanakan tanggul banjir digunakan debit banjir kala ulang 50 tahun dengan metode kombinasi HaspersLog Pearson III dimana Q50 = 1.051,691 m3/detik, kombinasi Haspers-Haspers Q50 = 1.199,099 m3/detik, metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Q50 = 1.144,483 m3/detik, metode Melchior-Log Pearson III Q50 = 990,736 m3/detik dan Melchior-Haspers Q50 = 1.169,636 m3/detik. Hasil perhitungan dengan menggunakan standard step method menunjukkan bahwa terjadi peninggian elevasi muka air banjir setinggi 1,391 m sepanjang 1.700 m. Berdasarkan analisa perhitungan didapat bahwa dengan adanya bendung terjadi peningkatan tinggi muka air sehingga direncanakan tanggul banjir yang mampu menahan debit banjir kala ulang 50 tahun dengan metode kombinasi Haspers-Haspers dengan panjang 1.700 m dengan tinggi jagaan 0,80 m dan kemiringan talud sebsar 1 : 2 agar dapat melindungi sawah dan pemukiman warga di Pulau Tagor dan Pulau Gambar.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Analisa Pengaruh Bendung Terhadap Tanggul Banjir Sungai Ular”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, terutama kepada : 1. Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing sekaligus orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Ir. Sufrizal, M.Eng, Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, Bapak Ivan Indrawan, ST, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Ayahanda Drs. Syahrul AR El Hadidhy, SH, M.Si, dan Ibunda Zildanti Djalil, BA tercinta, yang selalu mendukung, membimbing, dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Kepada abang ku Syahrozi El Hadidhy, adik-adikku Hafizi Tolanda El Hadidhy
dan Ade Syambudi El Hadidhy terima kasih buat semua
dukungan, motivasi dan rasa sayang nya buat penulis. 7. Bapak Medis Surbakti, ST, MT selaku dosen pembimbing akademis. 8. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 9. Abang/ Kakak pegawai Jurusan kak Lince, bg Zul, bg Mail, bg Edi, bg Amin, kak Dina, dan pegawai Fakultas Teknik USU bg Sadiman, bg Bowo, bg Daus, bg Bukit. 10. Buat sahabat-sahabatku di Siv05 :Gedoy, Mumun geboy UJ, Bdel, Af, Qnul, Fandi, Asrul, Bocor, Rio, Ida, Nisa, Eni, Ina, Iqbal Aceh, Nandul, Buaya, Nasrul, Q-bow, Widokidoli-doli, Ica, Mak nyak, Ayah, Bdul, bg Yudo, Anggodon, Batamb, Bnu, Mizan, Vieka, Arie, Jabud, Kurnia, Rini, Zime’, Andri R, Ledod, Pieter, Ganda, Iqbal Binjai, Heidi, n semuanya terima kasih untuk selalu membantu dalam hal apapun (thanks buat kebersamaan kita).
Universitas Sumatera Utara
11. Buat teman-teman seperjuangan di HMI : Andi, Yuda, Rora, Ratih, Budi, Razi, Gagah, Mora, Cibud, Bayu, Haikal, Asril, serta adik-adik pengurus : Toni, Vina, Ari, Andika, Ikhwan, Marlin, Robi, Riza, Galih dan semuanya. 12. Abang-abang senior ’99 terutama bang Qiqi, abang-abang ’02 bg Ai, bg Bona, bg Sofyan, bg Rudi, bg Faisal, bg Irfan, bg Memed, dan semuanya, abang/kakak ’03 terutama bg Eger, dan kak Wiwid abang/kakak ’04 bg Rangga, Kak Dzi, bg Faisal, bg Iham, adik-adik ’06, ’07 dan ’08 dan buat semua yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 13. Bapak Thomson Sebayang, pak Medis, pak Snelman Sebayang, kak Risma, bg Nadeak, kak Wati, bg Yudi, kak Roma, pak Sentosa, pak Helmi Thalib, bg Arif, pak Budi, pak Tuapril dan bg Asrul. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Agustus 2010 Hormat Saya
Habibi El Hadidhy 05 0404 084
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK
KATA PENGANTAR …………………………………………………………….............................
i
DAFTAR ISI ..........................................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................
ix
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang ...........................................................................
1
I.2. Tujuan .........................................................................................
2
I.3. Pembatasan Masalah ..................................................................
2
I.4. Identifikasi Masalah ...................................................................
3
I.5. Metodologi Penulisan .................................................................
3
BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN
II.1. Siklus Hidrologi........................................................................
5
II.2. Hujan II.2.1. Pengertian Hujan ............................................................
8
II.2.2 Karekteristik Hujan ........................................................
9
A. Durasi Hujan …………………………………………
9
Universitas Sumatera Utara
B. Intensitas Curah Hujan ………………………………
10
C. Waktu Konsentrasi …………………………………..
11
II.2.4. Analisa Data Curah Hujan ………………………………
12
A. Menentukan Curah Hujan Areal ……………………
12
B. Distribusi Frekuensi Curah Hujan .................………
16
II.3. Daerah Aliran Sungai ................................................................
24
II.3.1. Defenisi DAS Berdasarkan Fungsi ................................
26
II.3.2. Tanggapan Daerah Aliran Sungai-Daur Hidrologi ........
27
II.4. Perhitungan Propil Aliran .........................................................
30
II.4.1. Metode Integrasi Grafis ..................................................
30
II.4.2 Metode Tahapan Langsung ............................................
31
II.4.3. Metode Tahapan Standar.............................................
32
II.5. Bangunan Pengendali Banjir ……………………………..
33
II.5.1. Waduk Banjir …………………………………………
35
II.4.2. Tanggul dan Tembok Banjir
37
....................................
BAB III METODOLOGI DAN DEKRIPSI LOKASI PENELITIAN III.1. Metodologi Penelitian .........................................................
42
III.1.1. Inventarisasi Data Curah Hujan ................................
42
III.1.2. Perhitungan Curah Hujan Rencana ...........................
43
III.1.3. Uji Kesesuaian Data Curah Hujan ............................
46
Universitas Sumatera Utara
III.1.4. AnalisaDebit Banjir .....................................................
47
III.1.5. Meneliti luas daerah banjir, lama banjir......................
55
III.1.6. Perencanaan Tanggul …………………………………
57
III.2. Lokasi Studi Penelitian ........................................................
64
BAB IV ANALISA DEBIT BANJIR IV.1. Analisa Data Curah Hujan .................................................
67
VI.2. Penentuan Pola Distribusi Hujan ..................................................
73
IV.3 Perhitungan Curah Hujan Rencana …………………………………...........
79
IV.3.1. Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Log Pearson Type III. ……………………………………………………… IV.3.2. Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Haspers …. IV.4. Perhitungan Debit Banjir ............................................................... IV.4.1. Perhitungan Debit Banjir Rencana dengan Metode Haspers ….
79 87 83 91
IV.4.2. Perhitungan Debit Banjir Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ............................................................ IV.4.3. Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Melchior ........
96 102
BAB V PERENCANAAN TANGGUL V.1. Hubungan Debit Banjir Dengan Tinggi Muka Air ..........................
111
V.2. Hubungan Debit Banjir Dengan Durasi Banjir .....................................
130
Universitas Sumatera Utara
V.3. Perencanaan Tinggi Tanggul ................................................................
133
V.3. Kemiringan Talud .................. ...............................................................
136
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI.1. Kesimpulan .........................................................................................
140
VI.2. Saran .....................................................................................................
141
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………………………………
142
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar
Uraian
Hal
2.1
DAS dengan tinggi rata-rata
13
2.2
DAS dengan perhitungan curah hujan polygon Thiessen.
14
2.3
DAS dengan perhitungan curah hujan Isohyet
16
3.1
Poligon Thiesen pada DPS
49
3.2
Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu
53
3.3
Kurva pengempangan
58
3.4
Potongan melintang tanggul
60
3.5
Metode Irisan Untuk Perhitungan Stabilitas Lereng Tanggul
61
3.6
DAS Ular
66
5.1
Sketsa Tinggi Muka Air Banjir Sungai Setelah Adanya Bendung
121
5.2
Perbandingan Elevasi Muka Air Sebelum Dan Sesudah Adanya Bendung Metode Tahapan Standar
5.3
Sketsa Kurva Pengempangan
5.4
Perbandingan Elevasi Muka Air Sebelum Dan
125 126
Seudah Adanya Bendung Metode Kurva Pengempangan
129
5.5
Grafik Durasi Banjir Dengan Debit Banjir Metode HSS Nakayasu 132
5.6
Irisan Tanggul Metode Bishop
137
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Uraian
Hal
2.1
Rekomendasi Periode Ulang Minimum Banjir Rencana
31
3.1
Analisis Statistik Data Curah Hujan Stasiun 1, 2 & 3
43
3.2
Parameter statistik dengan sebaran logaritmatik
44
3.3
Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran
46
3.4
Contoh tabel perhitngan lereng tanggul
64
4.1
Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Bangun Bandar
68
4.2
Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Silinda
69
4.3
Data Curah Hujan Harian Maksimum Stasiun Aek Pancur
70
4.4
Luasan Poligon Thiessen
71
4.5
Curah Hujan Harian Maksimum Wilayah Rata-Rata Metode Poligon Thiessen
4.6
72
Urutan Peringkat Curah Hujan Harian Maksimum Rata-Rata Metode Poligon Thiessen
73
4.7
Parameter Statistik dengan Sebaran Normal
74
4.8
Parameter Statistik dengan Sebaran Logaritmatik
76
4.9
Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran
78
4.10
Nilai K Untuk Harga Cs = 1,0309
79
4.11
Batas Kelas Interval Untuk Distribusi Log Pearson III
84
4.12
Perhitungan Nilai Chi Kuadrat
84
4.13
Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5, 10, 25, 30, 50, 100 Tahun Metode Log Pearson III
86
Universitas Sumatera Utara
4.14
Standar Variabel ( µ )
87
4.15
Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Haspers
87
4.16
Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5, 10, 25, 30, 50, 100 Tahun Metode Haspers
4.17
90
Ringkasan Hujan Rancangan Periode Ulang 5, 10, 25, 30, 50, 100 Tahun Metode Log Pearson III dan metode Haspers
90
4.18
Ringkasan debit banjir metode Haspers-Haspers
94
4.19
Ringkasan debit banjir metode Haspers-Log Pearson III
95
4.20
Distribusi Hujan Satuan
96
4.21
Ordinat Terpilih HSS Nakayasu
99
4.22
Hujan Efektif Untuk Berbagai Kala ulang
100
4.23
Hidrograf Banjir Rancangan Berbagai Kala Ulang HSS Nakayasu 101
4.24
Ringkasan Hidrograf Banjir Beberapa Kala Ulang HSS Nakayasu 102
4.25
Perhitungan intensitas curah hujan
104
4.26
Ringkasan Hidrograf Banjir Beberapa Metode
107
4.27
Debit Banjir Maksimum yang Pernah Terjadi di Bandar Tiga
108
5.1
Perhitungan Tinggi Energi (H1) Sebelum Adanya Bendung dengan Metode Tahapan Standar
114
5.2
Perhitungan Tinggi Energi (H1) Setelah Adanya Bendung
117
5.3
Perhitungan Nilai Ha
119
5.4
Perhitungan Tinggi Energi (H1) Setelah Adanya Bendung dengan Metode Tahapan Standar
5.5
122
Perbandingan Tinggi Muka Air Banjir Sebelum dan Sesudah Adanya Bendung Dengan Metode Tahapan Standar
5.6
Tinggi Air Setelah Adanya Bendung
124 127
Universitas Sumatera Utara
5.7
Hubungan Banjir Dengan Durasi Limpasan
130
5.8
Penambahan Tinggi Tanggul Akibat Konsolidasi
133
5.9
Perencanaan Elevasi Tanggul
134
5.10
Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Tanggul
138
Universitas Sumatera Utara
