APLIKASI METODE NAKAYASU GUNA PREDIKSI DEBIT DAN PENCEGAHAN BENCANA BANJIR DI KALI BATAN PURWOASRI KEDIRI

Pemanfaatan Metode Log Pearson III dan Mononobe Untuk Jaringan Drainase Perumahan Puri Edelweis Probolinggo

1

APLIKASI METODE NAKAYASU GUNA PREDIKSI DEBIT DAN PENCEGAHAN BENCANA BANJIR DI KALI BATAN PURWOASRI KEDIRI Sri Wiwoho Mudjonarko, ST., MT. ABSTRAK Tujuan penelitian ini yaitu melakukan analisa perhitungan debit banjir dengan menggunakan metode Nakayasu dan upaya – upaya penanggulangan banjir di kali Batan (Purwoasri) Kediri. Berdasarkan hasil analisa data skunder didapatkan adanya lahan kosong menjadi permukiman sehingga daya resap air hujan berkurang sehingga terjadinya banjir dan erosi tanah. Disamping itu menurunya kapasitas aliran sungai karena sediment di bagian muara Kali Batan. Menurut perhitungan kami debit banjir maksimal (Q10) tahun adalah 156.8608 m3/dtk dan debit tampung 156.86 m3/dtk yang berarti sudah memenuhi. Juga perlu adanya kesadaran dari masyarakat sekitar untuk menjaga kebersihan dan memelihara saluran drinase agar tidak terjadi penumpukan sedimen dan mengakibatkan banjir. Kata kunci: Nakayasu, debit, banjir. PENDAHULUAN Latar Belakang Akibat pesatnya laju pembangunan di sekitar daerah aliran, maka kapasitas sungai ini sudah tidak memadai lagi fungsinya sebagai saluran drainase. Hal ini merupakan salah satu penyebab timbulnya banjir di beberapa kecamatan/wilayah pada waktu musim hujan. Disamping itu menurunnya kapasitas aliran sungai karena proses sedimentasi terutama dibagian muara Kali Batan. Adanya banjir di awal tahun 2006 lalu mengakibatkan kerusakan pada beberapa bagian bangunan sungai. Oleh karena itu diperlukan penelitian mengenai debit banjir rencana pada 10 tahun yang akan datang dan upaya-upaya penanggulangan banjir di Kali Batan tersebut. Permasalahan (1) Berapakah debit banjir rencana maximal 10 tahun (Q10) di Kali Batan Purwoasri Kediri ? (2) Bagaimanakah upaya – upaya penanggulangan banjir di Kali Batan Purwoasri Kediri ? Batasan Penelitian Pada penelitian ini permasalahan yang akan dibahas meliputi pengolahan data curah hujan, perhitungan distribusi normal, uji distribusi frekuensi, perhitungan hujan rencana dan distribusi hujan jam – jaman, perhitungan debit rencana 10 tahun (Q10) serta beupaya mengajukan usulan penanggulangan banjir di Kali Batan Kab. Kediri. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Drainase Drainase adalah sistem penyaluran air hujan atau pengaliran air hujan melalui saluran, guna mematuskan daerah dan lahan terhadap kelebihan air di permukaan akibat genangan air sehingga dapat mencegah akan bahaya banjir. Fungsi drainase terhadap

2

NEUTRON, VOL.9, NO.1, FEBRUARI 2009 : 20-31

aliran sungai antara lain mengendalikan banjir dengan memperhatikan debit patusannya dan mengendalikan gangguan dan kerusakan terhadap fasilitas kota Sistem Pengaliran Beberapa kaidah – kaidah pengaliran yang harus diperhatikan :  Menghambat limpasan air hujan dari awal saluran selama masih belum berbahaya, agar dapat mengurangi debit limpasan dan berfungsi sebagai konservasi air tanah pada suatu daerah.  Kecepatan air tidak boleh terlalu besar.  Profil saluran mampu menampung debit maksimum dari daerah pengaliran sesuai PUH (Periode Ulang Hujan) yang telah ditentukan. Curah Hujan Curah hujan rata-rata Cara perhitungan curah hujan dari pengamatan hujan di beberapa titik adalah sebagai berikut : a. Poligon Thiessen Biasanya cara ini cocok untuk daerah datar dengan luas 500-5000 km2, dan jumlah pos penakar hujan terbatas dibandingkan luasnya. Cara perhitungan sebagai berikut : R1 * A1  R 2 * A2  ...  Rn * An R A1  A2  ...  An n

R

 Ri * Ai i 1

n

 Ai i 1

Sumber : Harto BR (1998)

Keterangan : R : tinggi hujan rata-rata daerah aliran ( mm ) n : banyaknya stasiun pengamatan hujan R1 : tinggi hujan masing – masing stasiun (mm) A : luas DAS b. Menentukan Curah Hujan Harian Maksimum dan Rata – rata Cara menentukannya dengan melihat data curah hujan maksimum setiap bulan dalam satu tahun. Periode Ulang (Return Periode) Periode ulang adalah periode (dalam tahun) dimana suatu hujan dengan tinggi intensitas yang sama, kemungkinan dapat berulang kembali kejadiannya satu kali, dalam periode waktu tertentu. Misal 2, 5, 10, 25, 50 tahun sekali. Curah Hujan Rencana Setiap jenis distribusi atau sebaran mempunyai parameter statistik yaitu yang terdiri dari nilai rata-rata (µ= x), deviasi standart   s  , koefisien variasi (Cv), koefisien kemencengan (Cs) dan koefisien ketajaman (Ck) yang masing-masing dicari berdasarkan rumus :  Nilai rata-rata (Mean)

3


x



1

n Deviasi standar

Sd  

X

 X

1

:

X

2

n 1 Koefisien Variasi Sd Cv  X

:

n  X 1  X 

3



Koefisien kemencengan

: Cs 

n  1n  2 S d

3

n X 1  X 

4



Koefisien ketajaman

: Ck 

n  1n  2n  3S d 4

Sumber : Harto BR (1998 )

Dimana : Xi : data dalam sample X : nilai rata-rata hitung n : jumlah pengamatan Dari hasil diatas kita dapat melihat parameter karakteristik yang memenuhi syarat yang ada dibawah ini :  Distribusi Gumbel tipe I, mempunyai harga Cs = 1,139 dan Ck = 5,402.  Distribusi Harpers, mempunyai harga Cs dan Ck yang fleksibel  Distribusi normal, mempunyai harga Cs = 0 dan harga Ck = 0  Distribusi log normal, mempunyai harga Cs < 0 dan Ck > 0  Distribusi log person tipe III, mempunyai harga Cs=0 s/d 0,9 Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Curah Hujan Metode Smirnov- Kolmogorov Tahapan plotting data sebagai berikut : [a]. Data curah hujan maksimum harian rata – rata tiap tahun disusun dari kecil ke besar [b]. Hitung probabilitasnya dengan menggunakan rumus Weibull m x100 (%); P n 1 Sumber : Harto BR (1998)

Dimana : P = Probabilitas (%); m = Nomor urut dari data yang telah diurutkan; n = Banyaknya data. [c]. Ploting data hujan (Xi) dengan probabilitas (P) [d].Tarik garis durasi dengan mengambil titik – titik. Uji Smirnov Kolmogorov Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan probibilitas untuk tiap data, yaitu distribusi empiris dan distribusi teoritis yang disebut Δmax. Δmax = [Pe – Pt]

4



Dimana : Δmax = Selisih antara peluang teoritis dan peluang empiris. Δcr = Simpangan kritis ( dari tabel ) Pe = Peluang empiris Pt = Peluang teoritis. Kemudian dibandingkan antara Δmax dengan Δcr. Bila Δmax < Δcr, maka pemilihan distribusi tersebut dapat diterapkan pada data tersebut. Uji Chi Kuadrat Uji chi kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan peluang (metode yang digunakan untuk mencari hujan rencana) dapat mewakili dari distribusi sample data yang dianalisis. Parameter  2 dapat dihitung dengan rumus :

 2h  

(Oi  Ei ) 2 Ei


Dimana : = parameter Chi Kuadrat terhitung 2h G = jumlah sub kelompok Oi = jumlah nilai pengamatan pada subkelompok ke-i Ei = jumlah nilai teoritis pada subkelompok ke-i 2 Parameter  h merupakan variabel acak. Peluang untuk mencapai  2 h sama atau lebih besar daripada nilai Chi Kuadrat yang sebenarnya (  2 ) dapat dilihat pada tabel. Prosedur uji Chi Kuadrat : 1. Urutkan data pengamatan (dari yang besar ke kecil atau sebaliknya). 2. Kelompokkan data menjadi G subgrup, tiap-tiap subgrup minimal 4 data pengamatan. 3. Jumlahkan data pengamatan sebesar Oi tiap-tiap subgrup. 4. Jumlahkan data dari persamaan distribusi yang digunakan sebesar Ei. (Oi  Ei) 2 untuk menetukan nilai chi kuadrat 5. Jumlah seluruh G subgrup nilai Ei hitung. 6. Tentukan derajat kebebasan dk = G – R – 1 (nilai R = 2, untuk distribusi normal dan binomial, dan nilai R = 1, untuk distribusi poison). Interpretasi hasilnya adalah:  Apabila peluang lebih dari 5% maka persamaan distribusi teoritis yang digunakan dapat diterima. Tiap–tiap subgrup dihitung nilai (Oi – Ei )2 dan (Oi  Ei) 2 . Ei  Apabila peluang lebih kecil 1% maka persamaan distribusi teoritis tidak dapat diterima.  Apabila peluang berada diantara 1% - 5% adalah tidak mungkin mengambil keputusan, misal harus menambah data. Perhitungan Hujan Jam – Jaman Berdasarkan pengamatan di sekitar stasiun hujan, lamanya durasi curah hujan yang sering terjadi di Pulau Jawa diperkirakan selama 4 jam/hari. Dalam analisa data


5

pengamatan sebaran hujan jam – jaman ini perhitungannya menggunakan rumus sebagai berikut :

 R   Tc  RT   24  x   Tc   t 

2/3

Sumber: Sholeh (2000)

Dimana : RT = Rata-rata hujan pada jam ke- n (mm) R24 = Curah hujan efektif dalam 1 hari (mm) Tc = Waktu konsentrasi hujan (jam) t = Waktu hujan (jam) Cara Penentuan Jaringan Drainase Dalam menentukan arah jalur saluran air hujan yang direncanakan terdapat batasan – batasan sebagai berikut :  Arah pengaliran dalam saluran mengikuti garis ketinggian yang ada sehngga diharapkan pengaliran secara gravitasi.  Tetapan memanfaatkan saluran alamiah sebagai saluran utama (saluran primer)  Pemanfaatan sungai atau anak sungai sebagai badan air penerima dari outfall yang direncanakan.  Pada setiap pertemuan saluran, bagian down stream salurannya tidak boleh lebih kecil dari bagian upstream.  Menghindari banyaknya perlintasan saluran pada jalan, sehingga mengurangi penggunaan gorong – gorong.  Sistem saluran merupakan sistem pohon atau cabang, yang jaringannya mengumpul pada saluran utama. Koefisien Pengaliran Faktor – faktor yang mempengaruhi harga koefisien pengaliran adalah infiltrasi dan tampungan air hujan pada tanah, sehingga dapat mempengaruhi jumlah air hujan yang mengalir.  Ci. Ai Rumus : Cr  A Sumber : Soewarno (1991)

Dimana : Cr = harga rata – rata koefisien pengaliran Ci = nilai koefisien pengaliran pada masing – masing daerah Ai = luas masing – masing bagian daerah pengaliran (ha) A = luas daerah pengaliran total (ha) Perhitungan Dimensi Saluran Debit pada saluran langkah untuk menghitung dimensi saluran, dimana perhitungannya menggunakan rurmus Manning dan koefisien kekasaran Manning. Kecepatan Aliran Dalam Saluran Untuk saluran yang tahan erosi berdasarkan kecepatan minimum yang diperbolehkan. Sebagaimana dianjurkan dalam Ven The Chow yaitu antara 0.06 – 0.9 m/dt. Kecepatan maksimum yang tidak akan menyebabkan erosi dipermukaan saluran

6


untuk pasangan + 2.5 -3.5 m/dt, sedangkan untuk saluran alami tidak lebih dari 2.0 m/dt. Perencanaan Tanggul Tinggi Jagaan Yang dimaksud dengan tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari permukaan air sungai sampai puncak tanggul pada kondisi perencanaan, jarak tersebut harus sedemikian rupa sehingga dapat mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air pada sungai. Lebar Tanggul Lebar tanggul yang dimaksud adalah lebar mercu tanggul.Untuk perhitungan lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul dipakai rumus: Z d   10 5 Sumber : Sosrodarsono & Takeda (1981)

Dimana: d = Lebar mercu tanggul (feet) Z = tinggi mercu tanggul dari dasar saluran (fe) Tabel 1: Tinggi Jagaan Debit Banjir Rencana ( m3/dt ) 0 – 200 200 – 500 500 – 2000 2000 – 5000 5000 – 10000 > 10000

Jagaan (m) 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 2.00

Sumber : Volcanic sabo Technical center (1985)

Aliran Balik (Back Water) Pada pertemuan saluran, baik saluran kecil dengan saluran yang lebih besar, saluran pembuang primer dengan badan air penerima seperti sungai, laut, danau, dsb bilamana terjadi pasang air laut, selalu terjadi aliran balik / back water, karena elevasi muka air tertinggi pintu air lebih tinggi dari elevasi muka air di saluan / sungai yang bermuara dipintu air tersebut. Agar saluran tetap berfungsi dan dapat mengalirkan air dengan baik dan sesuai dengan perencanaan, maka pengaruh adanya back water tersebut harus diperhitungkan dan dipakai sebagai dasar penentuan bangunan – bangunan pelengkap (bangunan pertolongan) yakni tanggul.

METODOLOGI PENELITIAN Persiapan  Mengkaji Hasil Studi Terdahulu  Survey Lokasi. Pengumpulan Data  Data Primer : Peta Topografi, Data curah hujan, Peta lokasi.  Data Sekunder : Master plan Analisis Data Kajian Hidrologi. a. Analisa Hujan: 1. Poligon Thiesen


7

b. Hujan Rencana Metode yang digunakan : Metode Normal dan Metode Haspers c. Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Curah Hujan: Metode Smirnov-Kolmogorov dan Uji Chi Kuadrat d. Debit Hujan Rencana: Metode Nakayasu (Sumber : Soemarto,1987) e. Kajian Hidrolika: Perecanaan dimensi saluran dan Perencanaan tanggul

ANALISA DATA Analisa Hidrologi Data curah hujan Data curah hujan di wilayah Kediri khususnya daerah pengaliran Kali Batan terdapat stasiun hujan yang mempunyai pengaruh terhadap Kali Batan yaitu Stasiun Papar, Balong, Jeruk, Woromarto dan Bogo Kidul. Data curah hujan dikumpulkan mulai tahun 1996 s/d 2005 dari PU Pengairan Kota Kediri. Perhitungan Distribusi Normal Deviasi Standart ( Sd) = 10,88 Koefisien Variasi = 0,45 Koefisien Kemencengan / Skewness = 1,102 Koefisien Ketajaman / Kurtosis = 0,877 Uji Distribusi Frekuensi menggunakan Uji Smirnov Kolmogorov D max = 0,1124, Karena nilai D max < Do, maka persamaan distribusi yang digunakan dapat diterima. Uji Chi Kuadrat Berdasarkan tabel α nilai kritis uji Chi Kuadrat pada derajat kepercayaan (α) = 5% diperoleh X2 = 0,41. Nilai X2 <  2 h sehingga persamaan Distribusi Normal dapat digunakan. Perhitungan Hujan Rencana menggunakan Metode Normal

Gambar 1: Grafik Curah Hujan Rencana Distribusi Hujan Jam-Jaman menggunakan rumus Mononobe Tabel 2: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R2 Q2th Q5th Q7th Q9th Q10th 28.1082 35.8623 39.6084 39.7357 40.9844

8


Grafik Hujan Rencana

nilai Q (m3/dtk).....

45.0000 40.0000 35.0000 30.0000

2 TAHUN

25.0000

5 TAHUN

20.0000

8 TAHUN

15.0000

9 TAHUN

10.0000

10 TAHUN

5.0000 0.0000 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25

t (jam)

Gambar 2: Grafik Hujan Rencana R2 Tabel 3: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R3 Q2th Q5th Q7th Q9th Q10th 39.9672 50.9863 56.3098 58.0843 59.8588 Grafik Hujan Rencana


70.0000 60.0000 2 TAHUN

50.0000

5 TAHUN

40.0000

8 TAHUN

30.0000

9 TAHUN

20.0000

10 TAHUN

10.0000 0.0000 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25

t (jam)

Gambar 3: Grafik Hujan Rencana R3 Tabel 4: Nilai Hidrograf Maksimum Untuk R4 Q2th Q5th Q7th Q9th Q10th 51.6082 65.8368 72.7108 75.0022 77.2935

9


Grafik Hujan Rencana


90.0000 80.0000 70.0000

2 TAHUN

60.0000

5 TAHUN

50.0000

8 TAHUN

40.0000

9 TAHUN

30.0000

10 TAHUN

20.0000 10.0000 0.0000 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25

t (jam)



Grafik Hujan Rencana 160.0000 140.0000 120.0000

2 TAHUN

100.0000

5 TAHUN

80.0000

8 TAHUN

60.0000

9 TAHUN

40.0000

10 TAHUN

20.0000 0.0000 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25

t (jam)


10



Grafik Hujan Rencana 180.0000 160.0000 140.0000

Q 2TAHUN

120.0000

Q 5TAHUN

100.0000

Q 8TAHUN

80.0000

Q 9TAHUN

60.0000

Q 10TAHUN

40.0000 20.0000 0.0000 1 3 5

7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

t (jam)

Gambar 6: Grafik Hujan Rencana R6 Perencanaan Tanggul Tinggi jagaan Tinggi jagaan adalah jarak vertikal dari permukaan air sungai sampai puncak tanggul pada kondisi perencanaan, jarak tersebut harus sedemikian rupa sehingga dapat mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air pada sungai. Lebar Tanggul Lebar tanggul yang dimaksud adalah lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul. Untuk perhitungan lebar mercu tanggul dipakai rumus: Z d   10 5 Dimana: d = Lebar mercu tanggul (feet) Z = tinggi mercu tanggul dari dasar saluran (feet) Perhitungan Mercu Tanggul Untuk/ debit 157 m³/dt 1 feet = 0.3048 m Diketahui : h = 4.0 m = 13.12 feet W= 0.6 m = 0.183 feet _____________________________ + Z = 13.303 feet d = 13.303 + 10 5 d = 12.67 ft = 3.86 m = 4 m

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Dari analisa hidrologi telah diperoleh kesimpulan bahwa debit banjir maximal 10 (Q10) tahun adalah 156.8608 m3/dt dan debit tampung 10 tahun adalah 156.86 m3/dt berarti sudah memenuhi. Oleh karena itu dengan debit tampung 156,86 m3/dt dengan ketinggian muka air (h) 1 - 4 m, tinggi jagaan 0,6 m, dan lebar (b) antara 10 - 30 m untuk menormalisasikan kali tersebut.


11

2. Upaya – upaya penanggulangan banjir di kali batan Purwoasri Kediri ?  Untuk menjaga agar tidak terjadi banjir disekitar saluran perlu adanya kesadaran dari masyarakat sekitar untuk menjaga kebersihan dan memelihara saluran disekitarnya.  Adanya koordinasi antara masyarakat sekitar dengan instansi terkait dalam menjaga dan memelihara saluran drainase. Saran  Menormalisasikan kali Batan agar tidak terjadi banjir perlu di lakukan pengangkutan sediment dan pembersihan sampah.  Pembuatan payung hukum / Undang – Undang yang lebih tegas tentang kebersihan lingkungan yang di sahkan oleh Pemda, supaya di jalankan oleh masyarakat setempat. Seandainya ada masyarakat yang membuang sampah sembarangan agar di beri sanksi yang tegas.  Perbaikan siklus hidrologi dengan di adakan membuka lahan kosong dalam arti Reboisasi, gunanya untuk resapan air hujan, mencegah air limpasan di permukaan, dan erosi tanah. Supaya meminimalkan terjadinya sediment di kali Batan tersebut  Apabila tanggul tidak bisa dibangun karena keterbatasan lahan maka bisa dibangun parafet dengan spesifikasi sebagai berikut 0.6 m

1m

4m DAFTAR PUSTAKA Anonim (1986), Kriteria Perencanaan Irigasi bagian Penunjang, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-01, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-02, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Anonim (1986), KP-04, Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum Republik Indonesia Harto BR, Sri (1989), Analisis Hidrologi, Yogyakarta: Pusat Antar Universitas – Ilmu Teknik Universitas Gajah Mada Mc Mahon, Thomas A. & Mein, Russel G. (1978), Reservoir Capacity and Yield, Elsevier Scientific publishing Company Amsterdam – Oxford – New York. Sosrodarsono, Suyono & Takeda, Kensaku (2005), Bendungan Type Urugan, Jakarta: Penerbit Pradnya Paramita Kodoatie, Robert J. (1995), Analisis Ekonomi Teknik, Yogyakarta: Penerbit ANDI

APLIKASI METODE NAKAYASU GUNA PREDIKSI DEBIT DAN PENCEGAHAN BENCANA BANJIR DI KALI BATAN PURWOASRI KEDIRI

Recommend Documents