BAB II TINJAUAN PUSTAKA. membuang atau mengalihkan air.dalam bidang Teknik Sipil, drainase secara umum dapat

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Drainase Drainase berasal dari bahasa inggris yaitu drainage yang artinya mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air.Dalam bidang Teknik Sipil, drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan/lahan tidak terganggu (Suripin, 2004).

2.1.1 Sistem Drainase Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan/lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.Bangunan sistem drainase secara berurutan mulai dari hulu terdiri dari saluran penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima (receivingwaters).Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti goronggorong, jembatan-jembatan, talang dan saluran miring/got miring (Suripin, 2004). Sesuai dengan cara kerjanya, jenis saluran drainase buatan dapat dibedakan menjadi: a. Saluran Interceptor (Saluran Penerima) Berfungsi sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya. Saluran ini biasanya dibangun dan diletakkan pada bagian yang relatif sejajar dengan garis kontur.Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau conveyor atau langsung di naturaldrainage/sungai alam.

Universitas Sumatera Utara

b. Saluran Collector (Saluran Pengumpul) Berfungsi sebagai pengumpul debit yang diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuang ke saluran conveyor (pembawa). c. Saluran Conveyor (Saluran Pembawa) Berfungsi sebagai pembawa air buangan dari suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang dilalui. Menurut keberadaannya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu: a. Natural Drainage (Drainase Alamiah) Terbentuk melalui proses alamiah yang terbentuk sejak bertahun-tahun mengikuti hukum alam yang berlaku. Dalam kenyataannya sistem ini berupa sungai beserta anak-anak sungainya yang membentuk suatu jaringan alur aliran. b. Artifical Drainage (Drainase Buatan) Dibuat oleh manusia, dimaksudkan sebagai upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan-kekurangan sistem drainase alamiah dalam fungsinya membuang kelebihan air yang mengganggu.Jika ditinjau dari sistem jaringan drainase, kedua sistem tersebut harus merupakan kesatuan tinjauan yang berfungsi secara bersama. Menurut fungsinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi: a. Single purpose, yaitu saluran hanya berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan saja. b. Multi purpose, yaitu saluran yang berfungsi mengalirkan beberapa jenis air buangan, baik secara tercampur maupun secara bergantian. Menurut konstruksinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi: a. Drainase saluran terbuka Saluran drainase primer biasanya berupa saluran terbuka, baik berupa saluran dari tanah, pasangan batu kali atau beton.


b. Drainase saluran tertutup Pada kawasan perkotaan yang padat, saluran drainase biasanya berupa saluran tertutup.Saluran dapat berupa buis beton yang dilengkapi dengan bak pengontrol, atau saluran pasangan batu kali/beton yang diberi plat tutup dari beton bertulang. Karena tertutup, maka perubahan penampang saluran akibat sedimentasi, sampah dan lain-lain tidak dapat terlihat dengan mudah (Suripin, 2004) Menurut konsepnya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu: a. Drainase konvensional Drainase konvensional adalah upaya membuang atau mengalirkan air kelebihan secepatnya ke sungai terdekat.Dalam konsep drainase konvensional, seluruh air hujan yang jatuh di suatu wilayah harus secepatnya dibuang ke sungai dan seterusnya mengalir ke laut. Jika hal ini dilakukan pada semua kawasan, akan memunculkan berbagai masalah, baik di daerah hulu, tengah, maupun hilir. Dampak dari pemakaian konsep drainase konvensional tersebut dapat kita lihat sekarang ini, yaitu kekeringan yang terjadi di mana-mana, juga banjir, longsor, dan pelumpuran.Kesalahan konsep drainase konvensional yang paling pokok adalah filosofi membuang air genangan secepatnya ke sungai.Demikian juga mengalirkan air secepatnya berarti menurunkan kesempatan bagi air untuk meresap ke dalam tanah. Dengan demikian, cadangan air tanah akan berkurang, kekeringan di musim kemarau akan terjadi. Sehingga banjir dan kekeringan merupakan dua fenomena yang saling memperparah dan terjadi susul-menyusul. b. Drainase Ramah Lingkungan Drainase ramah lingkungan didefinisikan sebagai upaya mengelola air kelebihan dengan cara sebanyak-banyaknya meresapkan air ke dalam tanah secara alamiah atau mengalirkan ke sungai dengan tanpa melampaui kapasitas sungai sebelumnya. Dalam drainase ramah lingkungan, justru air kelebihan pada musim hujan harus dikelola sedemikian rupa sehingga


tidak mengalir secepatnya ke sungai.Namun diusahakan meresap ke dalam tanah, guna meningkatkan kandungan air tanah untuk cadangan pada musim kemarau. Beberapa metode drainase ramah lingkungan yang dapat dipakai diantaranya adalah metode kolam konservasi, metode sumur resapan, metode river side polder, dan metode pengembangan areal perlindungan air tanah (ground water protection area), seperti tertera pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Riverside Polder, Kolam Konservasi, dan Drainase Resapan • Metode kolam konversi Metode kolam konservasi dilakukan dengan membuat kolam-kolam air, baik di perkotaan, permukiman, pertanian, atau perkebunan.Kolam konservasi ini dibuat untuk menampung air hujan terlebih dahulu, diresapkan dan sisanya dapat dialirkan ke sungai secara perlahan-lahan. Kolam konservasi dapat dibuat dengan memanfaatkan daerah-daerah dengan topografi rendah, daerah-daerah bekas galian pasir atau galian material lainnya, atau secara ekstra dibuat


dengan menggali suatu areal atau bagian tertentu.Di samping itu, kolam konservasi dapat dikembangkan menjadi bak-bak permanen air hujan, khususnya di daerah-daerah dengan intensitas hujan yang rendah. • Metode riverside polder Metode riverside polder adalah metode menahan aliran air dengan mengelola/menahan air kelebihan (hujan) di sepanjang bantaran sungai.Pembuatan polder pinggir sungai ini dilakukan dengan memperlebar bantaran sungai di berbagai tempat secara selektif di sepanjang sungai. Lokasi polder perlu dicari, sejauh mungkin polder yang dikembangkan mendekati kondisi alamiah, dalam arti bukan polder dengan pintu-pintu hidraulik teknis dan tanggul-tanggul lingkar hidraulis yang mahal. Pada saat muka air naik (banjir), sebagian air akan mengalir ke polder dan akan keluar jika banjir reda, sehingga banjir di bagian hilir dapat dikurangi dan konservasi air terjaga. Upaya ini bertujuan menahan air untuk konservasi sungai musim kemarau dan menghindari banjir serta meningkatkan daya dukung ekologi wilayah keairan.Demikian juga dapat meningkatkan pasokan air sungai musim kemarau untuk mendukung transportasi sungai atau pertanian. • Metode sumur resapan Metode sumur resapan seperti pada Gambar 2.2 merupakan metode praktis dengan cara membuat sumur-sumur untuk mengalirkan air hujan yang jatuh pada atap perumahan atau kawasan tertentu (Dr Sunjoto, UGM). Sumur resapan ini juga dapat dikembangkan pada areal olahraga dan wisata. Konstruksi dan kedalaman sumur resapan disesuaikan dengan kondisi lapisan tanah setempat.Perlu dicatat bahwa sumur resapan ini hanya dikhususkan untuk air hujan, sehingga


masyarakat harus mendapatkan pemahaman mendetail untuk tidak memasukkan air limbah rumah tangganya ke sumur resapan tersebut.

Gambar 2.2 Sumur Resapan

• Metode areal perlindungan air tanah Metode areal perlindungan air tanah dilakukan dengan cara menetapkan kawasan lindung untuk air tanah, di kawasan tersebut tidak boleh dibangun bangunan apa pun. Areal tersebut dikhususkan untuk meresapkan air hujan ke dalam tanah. Di berbagai kawasan perlu segera mungkin dicari tempat-tempat yang cocok secara geologi dan ekologi sebagai areal untuk recharge dan perlindungan air tanah sekaligus sebagai bagian penting dari komponen drainase kawasan. Konsep drainase ramah lingkungan atau eko-drainase ini perlu mendapat perhatian yang serius dari pemerintah. Kesalahan pemahaman masyarakat, dinas terkait, dan perguruan tinggi tentang filosofi konsep drainase, yaitu membuang air secepat-cepatnya ke sungai, perlu segera direvisi dan diluruskan secara serius.


Perlu pembenahan dan revisi bangunan drainase permukiman, tempat olahraga dan rekreasi, pertanian dan perkebunan dengan konsep drainase ramah lingkungan.Tampaknya perlu studi khusus untuk menemukan kembali konsep drainase ramah lingkungan (Maryono, 2003).

2.1.2 Sistem Drainase Wilayah Sistem drainase di wilayah Lingkungan III Pasar III P.Bulan merupakan drainase di kawasan permukiman. Drainase Permukiman merupakan sarana atau prasarana di permukiman untuk mengalirkan air hujan, dari suatu tempat ke tempat lain. Permasalahan yang timbul berkaitan dengan Drainase Permukiman, diantaranya: a. Berkurangnya atau tidak mampunyai saluran drainase yang mengalirkan limpasan aliran permukaan, karena berubahnya fungsi lahan/tataguna lahan atau pesatnya pertumbuhan daerah permukiman. b. Saluran drainase yang ada tidak berfungsi sebagaimana mestinya, karena ada bagian saluran yang tertutup sampah atau ada bagian saluran yang menyempit. c. Timbulnya genangan air di daerah permukiman. d. Berkurang kuantitas air sumur yang bersumber dari air tanah dangkal.

2.2 Analisis Hidrologi Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk air, kejadian dan distribusinya, sifat alami dan sifat kimianya, serta reaksinya terhadap kebutuhan manusia.


Pengumpulan data dan informasi, terutama data untuk perhitungan hidrologi sangat diperlukan dalam analisa penentuan debit banjir rancangan yang selanjutnya dipergunakan sebagai dasar rancangan suatu bangunan air. Semakin banyak data yang terkumpul berarti semakin menghemat biaya dan waktu, sehingga kegiatan analisis dapat berjalan lebih cepat, selain itu akan didapatkan hasil perhitungan yang lebih akurat. Secara keseluruhan pengumpulan data hidrologi ini dapat dilakukan dengan tahapan-tahapan pengumpulan data dasar dan pengujian (kalibrasi) data-data yang terkumpul.

2.2.1 Analisis Curah Hujan Maksimum Analisis frekuensi curah hujan maksimum dimaksudkan untuk memprediksikan besaran curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu, yang nantinya akan dipergunakan untuk perhitungan debit banjir rencana dengan metode empiris. Metode analisis frekuensi yang digunakan adalah:

2.2.1.1 Distribusi Normal Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana:

𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑋𝑋�

Sx

k

𝑋𝑋𝑋𝑋 = 𝑋𝑋� + 𝑘𝑘. 𝑆𝑆𝑆𝑆 ........................................................................................... (2.1) =

Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun.

=

Harga rata – rata dari data =

=

Standard Deviasi

=

�

=

∑(𝑋𝑋𝑋𝑋 −𝑋𝑋)2 𝑛𝑛−1

∑𝑛𝑛𝑖𝑖 𝑋𝑋 𝑖𝑖 𝑛𝑛

.................................................... (2.2)

.......................................................................................... (2.3)

Variabel reduksi Gauss (Tabel 2.1)


Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss Periode Ulang Peluang (Tahun) 1.001 0.999 1.005 0.995 1.010 0.990 1.050 0.950 1.110 0.900 1.250 0.800 1.330 0.750 1.430 0.700 1.670 0.600 2 0.500 2.5 0.400 Sumber: Harto, 1981

K

Periode Ulang (Tahun)

Peluang

K

3.3 4 5 10 20 50 100 200 500 1000

0.300 0.250 0.200 0.100 0.050 0.020 0.010 0.005 0.002 0.001

0.52 0.67 0.84 1.28 1.64 2.05 2.33 2.58 2.88 3.09

-3.05 -2.58 -2.33 -1.64 -1.28 -0.84 -0.67 -0.52 -0.25 0 0.25

2.2.1.2 Distribusi Log Normal Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Log Normal, dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana:

�� log 𝑋𝑋 = log 𝑋𝑋 + 𝑘𝑘. 𝑆𝑆log 𝑥𝑥 ........................................................................... (2.4)

log 𝑋𝑋 =

Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rancangan

�� log 𝑋𝑋 =

Harga rata – rata dari data =

𝑆𝑆log 𝑥𝑥 = = k

Cv 0.0500 0.1000 0.1500

=

untuk periode ulang T tahun.

Standard Deviasi �� 𝑥𝑥)2

�∑(log 𝑥𝑥+log 𝑛𝑛−1

∑ log 𝑋𝑋 𝑛𝑛

................................................. (2.5)

.............................................................................. (2.6)

Nilai variabel (Tabel 2.2)

Tabel 2.2 Faktor Frekuensi K Distribusi Log Normal Priode Ulang T Tahun 2 5 10 20 50 -0.2500 0.8334 1.2965 1.6863 2.1341 -0.0496 0.8222 1.3078 1.7247 2.2130 -0.0738 0.8085 1.3156 1.7598 2.2899

100 2.4370 2.5489 2.6607


0.2000 -0.0971 0.7926 0.2500 -0.1191 0.7748 0.3000 -0.1406 0.7547 0.3500 -0.1604 0.7333 0.4000 -0.1788 0.7100 0.4500 -0.1957 0.6870 0.5000 -0.2111 0.6626 0.5500 -0.2251 0.6129 0.6000 -0.2375 0.5879 0.6500 -0.2485 0.5879 0.7000 -0.2582 0.5631 0.7500 -0.2667 0.5387 0.8000 -0.2739 0.5148 0.8500 -0.2801 0.4914 0.9000 -0.2852 0.4886 0.9500 -0.2895 0.4466 Sumber: Soewarno, 1995

1.3200 1.3209 1.3183 1.3126 1.3037 1.2920 1.2778 1.2513 1.2428 1.2226 1.2011 1.1781 1.1548 1.1306 1.1060 1.0810

1.7911 1.8183 1.8414 1.8602 1.8746 1.8848 1.8909 1.8931 1.8916 1.8866 1.8786 1.8577 1.8543 1.8388 1.8212 1.8021

2.3640 2.4318 2.5316 2.5638 2.6212 2.6734 2.7202 2.7615 2.7974 2.8279 2.8532 2.8735 2.8891 2.9002 2.9071 2.9102

2.7716 2.8805 2.9866 3.0809 3.1870 3.2109 3.3673 3.4488 3.5241 3.5930 3.6568 3.7118 3.7617 3.8056 3.8437 3.8762

2.2.1.3 Distribusi E. J Gumbel Type I Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode E.J. Gumbel, dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana:

𝑋𝑋𝑇𝑇 = 𝑋𝑋�

=

Sx = = 𝑘𝑘 =

𝑋𝑋𝑇𝑇 = 𝑋𝑋� + 𝐾𝐾. 𝑆𝑆𝑆𝑆 .................................................................................. (2.7)

Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun. Harga rata – rata dari data = Standard Deviasi ��2 ∑(𝑋𝑋𝑋𝑋 −𝑋𝑋)

�

𝑌𝑌𝑌𝑌 − 𝑌𝑌𝑌𝑌 𝑆𝑆𝑆𝑆

𝑛𝑛−1

∑ 𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑛𝑛

.......................................................... (2.8)

............................................................................................. (2.9)

Faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari periode ulang (return period) dan tipe frekuensi. Yt = Nilai reduksi (Tabel 2.3)


Sn = Standard deviasi dari reduksi variasi (Tabel 2.4) Yn = Reduksi variasi (Tabel 2.5)

N 0 1 10 0.4952 0.4996 20 0.5236 0.5252 30 0.5363 0.5371 40 0.5463 0.5442 50 0.5485 0.5489 60 0.5521 0.5524 70 0.5548 0.5550 80 0.5560 0.5570 90 0.5589 0.5587 100 0.5600 Sumber: Soemarto, 1999

2 0.5035 0.5268 0.5380 0.5448 0.5493 0.5527 0.5552 0.5572 0.5589

Tabel 2.3 Nilai Reduksi (Yn) 3 4 5 6 0.5070 0.5100 0.5157 0.5128 0.5283 0.5296 0.5300 0.5320 0.5388 0.5396 0.5400 0.5410 0.5453 0.5458 0.5468 0.5468 0.5497 0.5501 0.5504 0.5508 0.5530 0.5533 0.5535 0.5538 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5574 0.5576 0.5578 0.5580 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595

7 0.5180 0.5332 0.5418 0.5473 0.5511 0.5540 0.5563 0.5581 0.5596

8 0.5202 0.5343 0.5424 0.5477 0.5515 0.5543 0.5565 0.5583 0.5598

9 0.5220 0.5353 0.5430 0.5481 0.5518 0.5545 0.5567 0.5585 0.5599

Tabel 2.4 Nilai Standard Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn) N 0 1 2 3 4 5 6 7 10 0.9496 0.9626 0.9633 0.9971 1.0095 1.0206 1.0316 1.0411 20 1.0626 1.0696 1.0754 1.0811 1.0864 1.0915 1.0961 1.1004 30 1.1124 1.1159 1.1163 1.1226 1.1255 1.1285 1.1313 1.1339 40 1.1413 1.1436 1.1458 1.1480 1.1499 1.1519 1.1538 1.1557 50 1.1607 1.1623 1.1638 1.1658 1.1667 1.1681 1.1696 1.1708 Sumber: Soemarto, 1999

8 1.0493 1.1047 1.1363 1.1574 1.1721

9 1.0565 1.1080 1.1388 1.1590 1.1734

Tabel 2.5 Nilai Reduksi Variasi (Yt) Periode Ulang Variabel (Tahun) 2 0.3665 5 1.4999 10 2.2502 20 2.9606 25 3.1985 50 3.9019 100 4.6001 200 5.2960 500 6.2140 1000 6.9190 5000 8.5390 10000 9.9210 Sumber: Soemarto, 1999 2.2.2 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi


Uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk mengetahui kebenaran suatu hipotesa distribusi frekuensi. Dengan pemeriksaan ini akan diperoleh: 1. Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharapkan atau yang diperoleh secara teoritis. 2. Kebenaran hipotesa diterima atau ditolak untuk digunakan pada perhitungan selanjutnya.

2.2.2.1 Uji Chi – Kuadrat Uji Chi – Kuadrat (uji data vertikal) adalah ukuran perbedaan yang didapat antara frekuensi yang diamati dengan yang diharapkan. Uji ini digunakan untuk menguji simpangan tegak lurus yang ditentukan dengan rumus Shahin.

Dimana:

(𝐸𝐸𝑖𝑖−𝑂𝑂𝑂𝑂)2

x2hit =

(𝑥𝑥)2 ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖 = ∑𝑘𝑘𝑖𝑖=1

Oi

=

Nilai yang diamati (Observed frequency)

Ei

=

Nilai yang diharapkan (Expected frequency)

Uji Statistik

𝐸𝐸𝐸𝐸

.................................................................... (2.10)

Untun mengetahui nilai chi kritis dapat dilihat pada Tabel 2.7 berikut:

Tabel 2.7 Nilai Krisis Chi Kuadrat


Sumber: Soewarno, 1995

2.2.2.2 Uji Smirnov – Kolgomorov Uji kecocokan Smirnov–Kolmogorov, sering juga disebut uji kecocokan nonparametrik (non parametric test), karena pengujiannya tidak menggunakan fungsidistribusi tertentu (Soewarno, 1991). Uji ini menggunakan rumus:

Dimana:

∆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = |𝑃𝑃𝑃𝑃(𝑥𝑥) − 𝑃𝑃𝑃𝑃(𝑥𝑥)|

∆maks

= Selisih data probabilitas teoritis dan emipiris

Pt(x)

= Posisi data x menurut sebaran empiris

Nilai ∆ kritis dapat dilihat melalui Tabel 2.8 berikut


Tabel 2.8 Nilai ∆ Krisis Uji Smirrnov-Kolgomorov Derajat Kepercayaan (α) Jumlah Data (n) 0.20 0.10 0.05 5 0.45 0.51 0.56 10 0.32 0.37 0.41 15 0.27 0.30 0.34 20 0.23 0.26 0.29 25 0.21 0.24 0.27 30 0.19 0.22 0.24 35 0.18 0.20 0.23 40 0.17 0.19 0.21 45 0.16 0.18 0.20 50 0.15 0.17 0.19 n > 50 1.07/n 1.22/n 1.36/n Sumber: Soewarno, 1995

0.01 0.67 0.49 0.40 0.34 0.32 0.29 0.27 0.25 0.24 0.23 1.63/n

2.2.3 Distribusi Hujan Jam-jaman Dalam studi ini, tidak tersedia data hujan jam-jaman (hanya tersedia data hujan harian). Untuk mengubah intensitas hujan harian ke intensitas hujan dengan lama waktu yang lebih pendek, maka digunakan rumus Mononobe:

Dimana:

It

=

𝐼𝐼𝑡𝑡 =

𝐼𝐼24

2

24 3 .� � 𝑡𝑡 24

......................................................................................... (2.11)

Intensitas hujan untuklama hujan jam (mm/jam)

R24 =

I24

t

Lama hujan (jam)

=

=

Curah hujan efektif dalam 1 hari (mm)

Lama hujan (time of concentrartion) tc di sini dianggap lamanya hujan yang akan menyebabkan debit banjir dan t dihitung dengan rumus Kirpich:

Dimana:

tc

𝑡𝑡𝑡𝑡 = 3,97. 𝐿𝐿0,77 . 𝑆𝑆 −0,385 ................................................................................... (2.12) =

Waktu Konsentrasi (jam)

L

=

Panjang Saluran (Km)

S

=

Kemiringan Sungai (m/m)


2.2.4 Koefisien Pengaliran Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut.Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah kondisi hujan, luas dan bentuk daerah pengaliran, kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai, daya infiltrasi dan perkolasi tanah, kebasahan tanah, suhu udara dan angin serta evaporasi, dan tata guna lahan. Angka koefisien pengaliran pada suatu daerah dapat dilihat pada tabel 2.9 berikut: Tabel 2.9 Koefisien Pengaliran Jenis Penutup Lahan / Karakteristik Permukaan Koefisien Pengaliran (C) Bisnis - Perkotaan 0.70 – 0.95 - Pinggiran 0.50 – 0.75 Perumahan - Rumah tinggal 0.30 – 0.50 - Multiunit terpisah 0.40 – 0.60 - Multiunit tergabung 0.60 – 0.75 - Perkampungan 0.25 – 0.40 - Apartemen 0.50 – 0.70 Industri - Ringan 0.50 – 0.80 - Berat 0.60 – 0.90 Perkerasan - Aspal dan Beton 0.70 – 0.95 - Batu bata Paving 0.50 – 0.70 Atap 0.75 – 0.95 Halaman tanah berpasir - Data 2% 0.05 – 0.10 - Rata-rata 2-7% 0.10 – 0.15 - Curam 7% 0.15 – 0.20 Halaman tanah berat - Datar 2% 0.13 – 0.17 - Rata-tata 2-7% 0.18 – 0.22 0.25 – 0.35 - Curam 7% Halaman Kereta Api 0.10 – 0.35 Taman tempat bermain 0.20 – 0.35 Taman pekuburan 0.10 – 0.25 Hutan - Datar 5% 0.10 – 0.40 - Rata-rata 5-10% 0.25 – 0.50 - Curam 10-30% 0.30 – 0.60 Sumber: Suripin, 2003


2.2.5 Curah Hujan Netto Jam-jaman Hujan netto adalah bagian hujan total yang menghasilkan limpasan langsung (direct runoff). Limpasan langsung ini terdiri atas limpasan permukaan (surfacerun-off) dan interflow (air yang masuk ke dalam lapisan tipis di bawah permukaan tanah dengan permeabilitas rendah yang keluar lagi di tempat yang lebih rendah dan berubah menjadi limpasan permukaan). Dengan menganggap bahwa proses tranformasi hujan menjadi limpasan langsung mengikuti proses linier dan tidak berubah oleh waktu, maka hujan netto (Rnetto) dapat dinyatakan sebagai berikut: Rnetto = C . R ................................................................................................. (2.13) dimana:

Rnetto R

= Curah hujan

C

= Koefisien pengaliran

2.2.6 Analisis Debit Banjir Rencana Debit banjir rencana adalah debit maksimum pada saat curah hujan maksimum. Perhitungan debit banjir rencana menggunakan metode rasional Jepang, yaitu: Q = 0,002728 C .I . A ...................................................................................... (2.14) Dimana:

Q

= Debit banjir (m3/detik)

C

= Koefisien aliran limpasan

I

= Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A

= Luas daerah aliran sungai (Km2)

2.3 Konsep Umum Infiltrasi


Pengertian infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk kedalam tanah. Infiltrasi dimaksudkan sebagai proses masuknya air kebawah permukaan tanah. Ini merupakan bagian penting dalam daur hidrologi maupun proses pengalihragaman curah hujan menjadi aliran air. Beberapa faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi laju infiltrasi adalah sebagai berikut: 1. Tinggi genangan air di atas permukaan tanah dan tebal lpisan tanah jenuh. 2. Kadar air atau lengas tanah. 3. Pemadatan tanah oleh curah hujan. 4. Pemadatan tanah oleh manusia atau hewan dengan alat olah. 5. Penyumbatan pori mikro tanah oleh partikel endapan dari partikel liat. 6. Struktur tanah. 7. Kondisi perakaran tumbuhan, baik aktif maupun nonaktif. 8. Proporsi udara yang terdapat dalam tanah. 9. Topografi atau kemiringan lahan intensitas hujan. 10. Kekasaran permukaan tanah. 11. Kualitas air yang terinfiltrasi. 12. Suhu udara tanah dan udara sekitar. Tanah yang berstruktur ringan kapasitas infiltrasinya akan lebih besar dibandingkan dengan tanah yang berstruktur berat (Saifuddin, 1986). Karena pada dasarnya tanah yang berstruktur ringan tercipta dari tanah-tanah bertekstur kasar, sehingga memiliki banyak lubang pori besar dan sedikit lobang pori kecil, seperti pasir. Kondisi ini berbanding terbalik dengan struktur tanah berat yang tercipta dari tanah-tanah bertekstur halus yang kaya akan lubang pori kecil dan sedikit lubang pori besar, seperti tanah liat.


Laju infiltrasi dapat dibedakan sesuai kecepatan lajunya seperti yang terlihat pada Tabel 2.10 berikut ini: Tabel 2.10 Kriteria Kecepatan Laju Infiltrasi Kecepatan Laju Infiltrasi Kriteria (cm/jam) 25.00 - 50.00 Sangat Cepat 12.50 - 25.00 Cepat 7.50 - 12.50 Sedang 0.50 - 2.50 Lambat < 0.50 Sangat Lambat Sumber: Susanto, 2008 Selain jenis tanah, kelembapan tanah juga berpengaruh terhadap laju infiltrasi. Semakin kadar air di dalam tanah, maka semakin kecil pula laji infiltrasi yang terjadi pada tanah tersebut. Pengaruh tanaman di atas pemukiman juga berpengaruh, yaitu sebagai penahan aliran air di atas permukaan tanah sehingga kesempatan air untuk terinfiltrasi semakin besar, dan juga sebagai penggembur tanah yang disebabkan oleh akar tanaman tersebut sehingga struktur tanah akan memiliki daya infiltrasi yang semakin besar. Sedangkan kemiringan tanah hanya memberikan sedikit pengaruh terhadap laju infiltrasi.Namun terdapat perbedaan laju infiltrasi pada lahan datar dan miring. Infiltrasi pada lahan datar akan lebih besar daripada lahan miring (Galih, 2013).

2.3.1 Pengukuran Infiltrasi di Lapangan Penentuan besarnya laju infiltrasi dapat dilakukan melalui tiga cara (Harto, 1993) yaitu: 1. Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan laboratorium dengan menggunakan simulasi hujan buatan (rainfall simulator). 2. Menggunakan alat Single/Double Ring Infiltrometer (metode pengukuran lapangan). 3. Teknik pemisah hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf).


Pada penelitian ini, pengukuran laju infiltrasi dipilih dengan menggunakan alat single ring infiltrometer.Single ring infiltrometer seperti pada Gambar 2.3 dalam bentuk paling sederhana terdiri atas tabung baja yang ditekan kedalam tanah.Permukaan tanah tanah di dalam tabung diisi dengan air. Maka tinggi air di dalam tabung akan menurun karena proses infiltrasi. Kemudian banyaknya air yang ditambahkan untuk mempertahankan tinggi air di dalam tabung juga harus diukur.

Gambar 2.3 Singel Ring Infiltrometer

2.3.2 Pengolahan Data Infiltrasi Metode Horton Metode Horton adalah salah satu metode pengolahan data infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi.Horton mengakui laji infiltrasi berkurang seiring bertambahnya waktu hingga mendekati nilai konstan.Ia menyatakan faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor yang beroperasi dipermukaan tanah dibandingkan denga faktor aliran air di dalam tanah. Seperti penutpan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran struktur permukaan lahan dan pengangkutan pertikel halus di permukaan tanah oleh tetesan hujan. Metode Horton dapat dirumuskan secara matematis sebeagai berikut: 𝑓𝑓(𝑡𝑡) = 𝑓𝑓𝑓𝑓 + (𝑓𝑓𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑓𝑓)𝑒𝑒 −𝑘𝑘𝑘𝑘 ..........................................................................(2.15)

Metode Horton di atas ditransposisikan menjadi:

𝑓𝑓(𝑡𝑡) − 𝑓𝑓𝑓𝑓 = (𝑓𝑓𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑓𝑓)𝑒𝑒 −𝑘𝑘𝑘𝑘 ..........................................................................(2.16) Universitas Sumatera Utara

Lalu dilogaritmakan menjadi: 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 (𝑓𝑓(𝑡𝑡) − 𝑓𝑓𝑓𝑓) = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑓𝑓𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑓𝑓) − 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 𝑒𝑒 ...........................................(2.17)

Dimana:

f(t)

: Laju infiltrasi nyata cm/jam)

fo

: Laju infiltrasi awal (cm/jam)

fc

: Laju infiltrasi tetap (cm/jam)

k

: Konstanta geofisik

t

: Waktu kumulatif (jam)

𝑡𝑡 = −

1

𝑘𝑘 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 𝑒𝑒

[𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑓𝑓(𝑡𝑡) − 𝑓𝑓𝑓𝑓) − 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑓𝑓𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑓𝑓)] ........................................(2.18)

Persamaan (2.18) sama dengan persamaan (2.19) berikut:

𝑌𝑌 = 𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝐶𝐶 ..........................................................................................................(2.19) 𝑌𝑌 = 𝑡𝑡 ...........................................................................................................(2.20)

Dimana:

𝑚𝑚 = −

1


................................................................................................(2.21)

𝑋𝑋 = 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑓𝑓(𝑡𝑡) − 𝑓𝑓𝑓𝑓) ....................................................................................(2.22) 𝐶𝐶 =

1


𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝑓𝑓(𝑡𝑡) − 𝑓𝑓𝑓𝑓).........................................................................(2.23)

Dengan demikian persamaan ini dapat diwakilkan dalam sebuah garis lurus dengan nilai 𝑚𝑚 = −

1


2.4 Koefisien Permeabilitas Tanah Permeabilitas tanah adalah kemampuan tanah untuk meloloskan air.Tanah dengan permeabilitas yang tinggi dapat meningkatkan kemempuan untuk menyerap air.Istilah koefisien permeabilitas sering digunakan para ahli tanah (geoteknik).Parah ahli geologi menyebutnya konduktivitas hidrolik.


Koefisian permeabilitas tanah tergantung pada beberapa faktor yaitu kekentalan cairan, distribusi ukuran pori-pori, distribusi ukuran butir, angka pori, kekerasan permukaan butir dan derajat kejenuhan tanah. Penentuan harga koefisien permeabilitas tanah (K) dapat diketahui melalui pengujian laboratorium mekanika tanah.Tabel 2.11 menunjukkan koefisien permeabilitas pada umumnya. Tabel 2.11 Harga Koefisien Permeabilitas Pada Umumnya K Jenis Tanah (cm/detik) (ft/menit) Kerikil bersih 1.00 – 100 2.00 – 200 Pasir kasar 1.00 – 0.01 2.00 – 0.02 Pasir halus 0.01 – 0.001 0.02 – 0.002 Lanau 0.001 – 0.00001 0.002 – 0.00002 Lempung < 0.000001 < 0.000002 Sumber: Das, 1985

2.5 Analisis Hidraulika Maksud dari analisis hidraulika adalah: • Untuk mengetahui kapasitas saluran drainase existing. • Untuk merencanakan dimensi dan kapasitas sumur resapan. • Untuk merencanakan dimensi dan kapasitas drainase resapan karena drainase yang telah ada tidak mampu menanggulangi genangan akibat debit banjir dengan suatu kala ulang tertentu. Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis hidraulika digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada (eksisting) maupun kondisi perencanaan.Untuk mendukung analisa hitungan guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data dan metode hitungan yang representatif (Soewarno, 1991). Analisis untuk hidraulika dapat dijelaskan sebagai berikut:

2.5.1 Dimensi Saluran


Bila kecepatan (v) dan koefisien kekasaran saluran diketahui, maka kemiringan (S) paling kecil bila jari-jari hidrolik (R) maksimum (profil hidraulik yang baik). Secara matematis dapat dibuktikan bahwa pada bentuk trapesium, profil hidraulik yang paling baik terdapat pada kemiringan dinding saluran 600 dan menyinggung pada setengah lingkaran, sedangkan kedalaman air (y) = jari-jari lingkaran (Gambar 2.4). Pada bentuk trapesium tertentu profil hidraulik yang paling baik terdapat pada jari-jari hidraulik R = ½ y.

Gambar 2.4Penampang Melintang Saluran Trapesium Debit saluran (Qb) : Qb

= A.v ................................................................................................................. (2.24)

v

= � � 𝑅𝑅2⁄3 . 𝑆𝑆 1⁄2 ............................................................................................... (2.25)

1

𝑛𝑛

P

= �𝐵𝐵 + (𝑚𝑚 × 𝑦𝑦)� × 𝑦𝑦....................................................................................... (2.26)

R

= .................................................................................................................... (2.28)

A

Dimana:

= 𝐵𝐵 + �2 × 𝑦𝑦 × √1 + 𝑚𝑚2 �............................................................................... (2.27) 𝐴𝐴 𝑃𝑃

Qb

= Debit saluran (m3/detik)

v

= Kecepatan aliran (m/detik)

A

= Luas penampang saluran (m2)

P

= Keliling basah saluran (m)

R

= Jari-jari hidraulis (m)

S

= Kemiringan saluran

n

= Koefisien kekasaran Manning (Lihat tabel 2.12)


B

= Lebar dasar saluran (m)

m

= Kemiringan talud Tabel 2.12 Nilai Koefisien Kekerasan Manning (n)

2.6Gambaran Umum Daerah Tinjauan Studi


Pada daerah tinjauan studi yaitu Lingkungan III Pasar III Padang Bulan beralamat di Jl. Bunga Cempaka Pasar III PB Selayang II, Kota Medan, Propinsi Sumatera Utara.Daerah ini merupakan kawasan penduduk yang cukup padat.Daerah ini juga merupakan jalur perlintasan yang menghubungkan antara Jl. Jamin Ginting Padang Bulan dan Jl. Setia Budi Tanjung Sari.

2.6.1 Kondisi Fisik Dasar • Iklim Pada daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan iklim yang terjadi pada dasarnya sama dengan iklim di Indonesia yang memiliki dua iklim yaitu penghujan dan kemarau dengan kecepatan angin sedang dan suhu normal berkisar antara 25ºC-35ºC. Namun pada keadaan cuaca ekstrim suhu udara dapat mencapai 40ºC-45ºC. • Topografi/Kemiringan Daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan memiliki elevasi ketinggian rata-rata +25 m dpal dengan kemiringan 0-2%. • Jenis Tanah Jenis tanah di daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan terbagi dua jenis tanah yaitu grumosol dan mediterian.Kondisi tanah relative subur dan datar sesuai untuk daerah pemukiman. • Kedalaman Relatif Tanah Kedalaman efektif tanah merupakan kemampuan suatu akar tumbuhan dapatmenembus lapisan tanah sampai bahan induk dan tumbuhan tersebut dapat tembusdengan baik dan normal.Kedalaman efektif tanah di kawasan perencanaan lebih dari90 cm.

• Tekstur Tanah Tekstur tanah merupakan perbandingan ukuran partikel tanah antara laindebu, liat dan pasir.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. membuang atau mengalihkan air.dalam bidang Teknik Sipil, drainase secara umum dapat

Recommend Documents