BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Tinjauan Umum Air sebagai sumber daya tidak dapat habis, karena

jumlahnya dalam

biosfer tidak terpengaruh dan tidak rusak oleh aktivitas dan pemanfaatan oleh manusia. Agar dapat dimanfaatkan, air harus terdapat pada tempat khusus dam mempunyai kualitas tertentu dan dianggap sebagai terbaharui, dan sering sebagai sumber daya yang langka, mempunyai masa daur ulang tergantung pada lokasi dan penggunaannya. Dalam mengelola sumber daya air, pemerintah Indonesia mengeluarkan Undang-Undang No.7 tahun 2004 tentang sumber daya air yang mengatur (Sumber: HR. Mulyanto): 1.

Menetapkan bahwa sumber daya air dikelola berdasarkan asas kelestarian, keseimbangan, kemanfaatan umum, keterpaduan dan keserasian, keadilan, kemandirian serta transparansi dan akuntabilitas

2.

Sumber daya air dikelola secara menyeluruh, terpadu, dan berwawasan lingkungan hidup dengan tujuan mewujudkan kemanfaatan sumber daya air yang berkelanjutan untuk sebesar-besarnya kemakmuran rakyat.

3.

Sumber daya air mempunyai fungsi sosial, lingkungan hidup, dan ekonomi yang diselenggarakan dan diwujudkan secara selaras. Banjir merupakan permasalahan umum yang terjadi di sebagian wilayah

Indonesia, terutama di daerah padat penduduk misalnya di kawasan perkotaan.

Universitas Sumatera Utara

Oleh karena itu kerugian yang ditimbulkannya besar baik dari segi materi maupun kerugian jiwa, maka sudah selayaknya permasalahan banjir perlu mendapatkan perhatian yang serius dan merupakan permasalahan kita semua. Dengan anggapan bahwa, permasalahan banjir merupakan masalah umum, sudah semestinya dari berbagai pihak perlu memperhatikan hal-hal yang dapat mengakibatkan banjir dan sedini mungkin diantisipasi, untuk memperkecil kerugian yang ditimbulkan. (Sumber : Robert 2002)

II.2 Faktor-faktor Penyebab terjadi banjir Faktor-faktor penyebab terjadinya banjir sangat banyak, Namun banjir yang terjadi bisa diakibatkan oleh dua faktor. Salah satu faktor yaitu kejadian alam dan faktor yang lain yaitu akibat tindakan manusia itu sendiri, yaitu antara lain (Sumber: Robert 2002): 1.

Curah Hujan Indonesia memiliki iklim tropis, dengan begitu Indonesia memiliki dua musim yaitu musim penghujan dan musim kemarau. Musim kemarau terjadi pada bulan April-September dan musim Penghujan terjadi pada bulan Oktober-Maret. Dan dengan begitu jika curah hujan melebihi kapasitas tanggul sungai maka akan terjadi banjir.

2.

Pengaruh Fisiografi Fisiografi atau Geografi fisik sungai seperti bentuk, fungsi dan kemiringan daerah pengaliran sungai (DPS), kemiringan sungai, geometrik hidrolik (bentuk penampang seperti lebar, kedalaman, potongan memanjang, material


dasar sungai), lokasi sungai dan lain-lain. Merupakan hal-hal yang mempengaruhi terjadinya banjir.

3.

Erosi dan Sedimentasi Erosi di daerah pengaliran sungai (DPS) berpengaruh terhadap pengurangan kapasitas penampang sungai. Erosi menjadi problem klasik sungai-sungai di Indonesia. Besarnya sedimentasi akan mengurangi kapasitas saluran, sehingga timbul genangan dan banjir di sungai. Sedimentasi juga menjadi masalah besar pada sungai-sungai Indonesia.

4.

Kapasitas sungai Pengurangan kapasitas aliran banjir pada sungai dapat disebabkan oleh pengendapan

berasal dari erosi DPS dan erosi tanggul sungai yang

berlebihan dan sedimentasi di sungai itu karena tidak adanya vegetasi penutup dan adanya penggunaan lahan yang tidak tepat. 5.

Kapasitas drainase yang tidak memadai Hampir semua kota-kota di Indonesia mempunyai drainase daerah genangan yang tidak memadai, sehingga kota-kota tersebut sering menjadi langganan banjir di musim hujan.

6.

Pengaruh air pasang Air pasang laut memperlambat aliran sungai ke laut. Pada waktu banjir bersamaan dengan air pasang yang tinggi maka tinggi genangan atau banjir menjadi besar karena terjadi aliran balik (backwater). Genangan ini terjadi sepanjang tahun baik di musim hujan dan maupun di musim kemarau.


7.

Perubahan kondisi DPS Perubahan DPS seperti pengundulan hutan, usaha pertanian yang kurang tepat, perluasan kota, dan perubahan tataguna lahan memberikan kontribusi yang besar terhadap naiknya kuantitas dan kualitas banjir.

8.

Kawasan kumuh Perumahan kumuh yang terdapat di sepanjang sungai, dapat merupakan penghambat aliran. Masalah kawasan kumuh dikenal sebagai faktor penting terhadap masalah banjir daerah perkotaan.

9.

Sampah Disiplin masyarakat untuk membuang sampah pada tempat yang ditentukan tidak baik, umumnya mereka langsung membuang sampah ke sungai. Di kota-kota besar hal ini sangat mudah dijumpai. Pembuangan sampah di alur sungai dapat meninggikan muka air banjir karena menghalangi aliran.

10. Drainase lahan Drainase perkotaan dan pengembangan pertanian pada daerah bantuan banjir akan mengurangi kemampuan bantaran dalam menampung debit air yang tinggi. 11. Bendung dan bangunan air Bendung dan bangunan lain seperti pilar jembatan dapat meningkatkan elevasi muka air banjir karena efek aliran balik (backwater). 12. Kerusakan bangunan pengendalian banjir Menimbulkan kerusakan dan akhirnya tidak berfungsi dapat meningkatkan kuantitas banjir.


13. Perencanaan sistim pengendalian banjir tidak tepat Beberapa sistim pengendalian banjir memang dapat mengurangi kerusakan akibat banjir

kecil sampai sedang, tetapi mungkin dapat menambah

kerusakan selama banjir-banjir yang besar. Sebagai contoh bangunan tanggul sungai yang tinggi. Limpasan pada tanggul pada waktu terjadi banjir yang melebihi

banjir

rencana

dapat

menyebabkan

keruntuhan

tanggul,

menyebabkan kecepatan aliran yang sangat besar yang melalui bobolnya tanggul sehingga menimbulkan banjir yang besar. II.3. Pengendalian Banjir Menurut Robert J.Kodoatie (2002), pada hakekatnya pengendalian banjir merupakan suatu persoalan yang kompleks, karena dimensi rekayasanya (engineering) melibatkan banyak disiplin ilmu yang terkait antara lain: Hidrologi, Hidrolika, erosi DAS, teknik sungai, morphologi dan sedimentasi sungai, rekayasa sistem pengendalian banjir, system drainase kota, bangunan air dan lainlain. Oleh karena itu suksesnya program peengendalian banjir juga tergantung dari aspek lainnya yang menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi, kelembagaan, hukum dan lainnya. Dalam pembahasan kali ini akan dijelaskan tentang pengendalian banjir lebih dominan ke hidrolika, walaupun juga dijelaskan secara singkat tentang manajemen. Ada 4 strategi dasar untuk pengelolaan daerah banjir yang meliputi (Robert, 2002): 1.

Modifikasi kerentanan dan kerugian banjir (penentuan Zona atau pengaturan tata guna lahan).


2.

Modifikasi banjir yang terjadi (pengurangan) dengan bangunan pengontrol (waduk) atau normalisasi sungai.

3.

Modifikasi dampak banjir dengan penggunaan teknik mitigasi asuransi, penghindaran banjir (flood proofing)

4.

Pengaturan peningkatan kapasitas alam untuk dijaga kelestariannya seperti penghijauan. Alat atau cara yang harus dilakukan untuk empat strategi di atas

digambarkan sebagai berikut (Sumber: Robert 2002): II. 3.1 Metode Struktur Pada dasarnya kegiatan penanggulangan banjir adalah suatu kegiatan yang meliputi aktifitas : mengenali besarnya debit banjir, mengisolasi daerah genangan banjir, dan mengurangi tinggi elevasi air banjir. Kegiatan penanggulangan banjir dengan bangunan pada umumnya mencakup kegiatan berikut ini: 1. Perbaikan sungai dan pembuatan tanggul banjir untuk mengurangi besarnya resiko banjir di sungai. 2. Pembuatan saluran floodway untuk mengalirkan sebagian atau seluruh air sungai. 3. Pengaturan sistem pengaliran untuk mengurangi debit puncak banjir. Untuk menunjang keberhasilan pengendalian banjir diperlukan kegiatan pengelolaan dan perbaikan sungai, untuk meningkatkan kapasitas sungai, dilakukan kegiatan sebagai berikut (Sumber : Robert 2002): 1. Menambah dimensi tampang alur sungai. 2. Memperkecil nilai kekasaran alur sungai.


3. Pelurusan tau pemendekan alur sungai pada sungai berbelok atau bermeander. 4. Pengendalian transport sedimen. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemiilihan jenis bangunan pengendalian banjir adalah sebagai berikut:(Sumber : Robert 2002) 1. Pengaruh regim sungai terutama erosi dan sedimentasi dan hubungannya dengan biaya pemeliharaan. 2. Kebutuhan perlindungan erosi di daerah kritis. 3. Pengaruh bangunan terhadap lingkungan. 4. Perkembangan pembangunan daerah. 5. Pengaruh bangunan terhadap kondisi aliran di sebelah hulu dan sebelah hilirnya. Jenis-jenis bangunan pengendali banjir yang merupakan bagian dari metode struktur, dapat diuaraikan sebagai berikut:(Sumber : Robert 2002) 1. Bendungan Bendungan digunakan untuk menampung dan mengelola distribusi aliran sungai. Pengendalian diarahkan untuk mengatur debit air sungai di sebelah hilir bendungan. Faktor-faktor yang digunakan dalam pemilihan lokasi bendungan adalah sebagai berikut: (a) Lokasi mudah dicapai, (b) Topografi daerah memadai, dengan membentuk tampungan yang besar, (c) Kondisi geoologi tanah, (d) Ketersediaan bahan bangunan, (e) Tujuan serbaguna, (f) Pengaruh bendungan terhadap lingkungan, dan (g) Umumnya bendung terletak disebelah hulu daerah yang diilindungi.


2. Kolam penampungan (retension basin) Seperti halnya bendungan, kolam penampungan (retension basin) berfungsi untuk menyimpan sementara debit sungai sehingga puncak banjir dapat dikurangi. Tingkat pengurangan banjir tergantung pada karakteristik hidrograf banjir, volume kolam dan dinamika beberapa bangunan outlet. Wilayah yang biasa digunakan untuk kolam penampungan biasanya di daerah dataran rendah atau rawa. Dengan perencanaan dan pelaksanaan tataguna lahan yang baik, kolam penampungan dapat digunakan untuk pertanian. Untuk strategi pengendalian yang andal diperlukan : (a) Pengontrolan yang memadai untuk menjamin ketepatan peramalan banjir, (b) Peramalan banjir yang andal dan tepat waktu untuk perlindungan atau evakuasi, dan (c) Sistim drainase yang baik untuk mengosongkan air dari daerah tampungan secepatnya setelah banjir reda. 3. Tanggul penahan banjir Tanggul banjir adalah penghalang yang di desain untuk menahan air banjir di palung sungai untuk melindungi air disekitarnya. Tanggul banjir sesuai untuk daerah-daerah dengan memperhatikan faktor-faktor berikut: (a) Dampak tanggul terhadap regim sungai, (b) Tinggi jagaan dan kapasitas debit sungai pada bangunan-bangunan sungai misalnya jembatan, (c) Ketersediaan bahan bangunan setempat, (d) Syarat-syarat teknis dan dampaknya terhadap pengembangan wilayah, (e) Hidrograf banjir yang lewat, (f) Pengaruh limpasan, penambangan, longsoran, dan bocoran, (g) Pengaruh tanggul


terhadap lingkungan, (h) Elevasi muka air yang lebih tinggi di alur sungai, dan (i) Lereng tanggul dengan tepi sungai yang relatif stabil. 4. Saluran by pass Saluran by pass adalah saluran yang digunakan untuk mengalihkan sebagian atau seluruh aliran air banjir dalam rangka mengurangi debit banjir pada daerah yang dilindungi. Faktor-faktor yang penting sebagai pertimbangan dalam desain saluran by pass adalah sebagai berikut: (a) Biaya pelaksanaan yang relative mahal, (b) Kondisi topografi dari rute alur baru, (c) Bangunan terjunan mungkin diperlukan di saluran by pass untuk mengontrol kecepatan air dan erosi, (d) Kendala-kendala geologi timbul sepanjang alur by pass (contoh membuat saluran sampai batuan dasar), (e) Penyediaan air dengan program pengembangan daerah sekitar sungai, (f) Kebutuhan air harus tercukupi sepanjang aliran sungai asli di bagian hilir dari lokasi percabangan, (g) Pembagian air akan berpengaruh pada sifat alami daerah hilir mulai dari lokasi percabangan by pass. 5. Sistim pengerukan/normalisasi alur sungai Sistem pengerukan atau normalisasi saluran adalah bertujuan memperbesar kapasitas tampung sungai dan mmemperlancar aliran. Analisis yang harus diperhitungkan adalah analisis hidrologi, hidraulika, dan analisis sedimentasi. Anaalisis perhitungan perlu dilakukan dengan cermat mengingat kemungkinan kembalinya sungai ke bentuk semula sangat besar. Normalisasi diantaranya kegiatan-kegiatan melebarkan sungai, mengarahkan alur sungai

dan

memperdalam sungai (pengerukan). Untuk mengarahkan sungai dan


melebarkan penampangnya sering terjadi diperlukan pembebasan lahan. Oleh karena itu dalam kajiannya harus juga memperhitungkan

aspek ekonomi

(ganti rugi) dan aspek social bagi terutama bagi masyarakat atau stakeholders lainnys yang merasa dirugikan akibat lahannya berkurang. 6. Sistim drainase khusus Sistem drainase khusus sering diperlukan untuk memindahkan air dari daerah rawan banjir karena drainase yang buruk secara alami tau karena ulah manusia. System khusus tipe gravitasi dapat terdiri dari saluran-saluran alami. Alternatif dengan pemompaan mungkin diperlukan untuk daerah buangan dengan elevasi air di bagian hilir terlalu tinggi. Sistem drainase khusus biasanya digunakan untuk situasi berikut: (a) Daerah perkotaan dimana drainase alami tidak memadai, (b) Digunakan untuk melindungi daerah pantai dari pengaruh gelombang, (c) Daerah genangan/bantaran banjir dengan bangunan flood wall/dinding penahan banjir. Desain dari sistem drainase khusus berdasarkan pertimbangan berikut: (a) Topografi, karakteristik infiltrasi dan luas daerah yang akan dilindungi, (b) Kecepatan dan waktu hujan serta aliran permukaan, (c) Volume dari air yang ditahan, dan (d) Periode banjir. Adapun kriteria yang digunakan dalam pemilihan bangunan adalah: (a) Apabila elevasi air buangan lebih rendah dari elevasi daerah yang dilindungi, dapat diguunakan outlet sederhana, (b) Apabila fluktuasi perubahan elevasi air berubah-ubah diperlukan pintu-pintu otomatis, dan (c) Stasiun pompa


diperlukan apabila elevasi air buangan lebih tinggi dari daerah yang dilindungi. II.3.2 Metode Non Struktur Analisis pengendalian banjir dengan tidak menggunakan bangunan pengendali akan memberikan pengaruh cukup baik terhadap regim sungai. Contoh aktifitas penanganan tanpa bangunan adalah sebagai berikut: (Sumber : Robert 2002) 1.

Pengelolaan DPS untuk mengurangi limpasan air hujan DPS.

2.

Kontrol pengembangan daerah genangan termasuk peraturan-peraturan penggunaan lahan.

3.

Konstruksi gedung atau bangunan yang dibuat tahan banjir dan tahan air.

4.

Sistem peringatan dan ramalan banjir.

5.

Rencana asuransi nasional atau perorangan.

6.

Rencana gerakan siap siaga dalam keadaan darurat banjir.

7.

Pengoperasian cara kerja pengendalian banjir.

8.

Partisipasi masyarakat.

9.

Law-Enforcement.

II.4. Aliraan Saluran II.4.1. Saluran Terbuka dan sifat-sifatnya Saluran terbuka adalah saluran yang mengalirkan air dengan permukaan bebas. Menurut Ven te chow, saluran terbuka dibagi berdasarkan klasifikasiklafisikasinya, dan jenis-jenis saluran terbuka tersebut adalah sebagai berikut:


II.4.1.1 Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan asal-usul 1.

Saluran Alam (Natural channel). Contoh: sungai-sungai kecil di daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di muara.

2.

Saluran buatan (Artificial channel). Di lapangan, saluran buatan (Artificial channel) bisa berupa: a)

Canal: semacam parit dengan kemiringa dasar yang landai, berpenampang segi empat, segi tiga, Trapesium, maupun lingkaran. Terbuat dari galian tanah, pasangan batu, beton, kayu maupun logam.

b)

Talang (flume): Semacam selokan kecil yang terbuat dari logam, beton atau kayu yang melintas di atas permukaan tanah dengan suatu penyangga.

c)

Got miring (chute) : semacam selokan dengan kemiringan dasar yang relative curam.

d)

Bangunan Terjun (Drop structure) : semacam selokan dengan kemiringan yang tajam. Perubahan muka air terjadi. Perubahan muka air terjadi pada jarak yang dekat.

e)

Gorong-gorong (culvert) : saluran tertutup yang melintasi jalan atau menerobos gundukan tanah dengan jarak yang relative pendek.

f)

Terowongan (tunnel) : Saluran tertutup yang melintasi gundukan tanah atau bukit dengan jarak yang relative panjang.


II.4.1.2Klasifikasi

saluran

terbuka

berdasarkan

konsistensi

bentuk

penampang dan kemiringan dasar 1.

Saluran prismatik (prismatic channel) Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan dasarnya tetap. Contoh: saluran drainase,saluran irigasi.

2.

Saluran non prismatik ( non prismatic channel) Yaitu saluran yang bentuk penampang

melintang dan kemiringan

dasarnya berubah-ubah. Contoh: Sungai. II.4.1.3Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan geometri penampang melintang; 1)

Saluran berpenampang segi empat.

2)

Saluran berpenampang trapesium.

3)

Saluran berpenampang segitiga.

4)

Saluran berpenampang lingkaran.

5)

Saluran berpenampang parabola.

6)

Saluran berpenampang segi empat dengan ujung dibulatkan (diberi filet berjari-jari tertentu).

7)

Saluran bepenampang segitiga dengan ujung dibulatkan (diberi filet berjari-jari tertentu).

II.5. Geometri penampang melintang saluran Geometri penampang saluran biasanya seperti berikut: 1)

Saluran alam (natural channel): Tidak beraturan, bervariasi mulai dari bentuk hiperbola hingga trapesium.


2)

Saluran buatan (Artificial channel) Terbuka: Beraturan, berpenampang segiempat, segitiga, trapesium, trapesium ganda, lingkaran hingga parabola.

3)

Saluran buatan (Artificial channel) Tertutup : Lingkaran, Bujur sangkar, elips.

II.5.1 Unsur-unsur geometric penampang saluran Unsur-unsur geometric penampang saluran terdiri: 1)

Kedalaman aliran (h) : jarak vertical titik terendah dasar saluran hingga permukaan air.

2)

Lebar dasar (B) : Lebar penampang melintang bagian bawah (dasar).

3)

Kemiringan dinding (m) : Angka penyebut pada perbandingan antara sisi vertical terhadap sisi horizontal.

4)

Luas basah (A) : luas penampang melintang yang tegak lurus aliran.

5)

Keliling basah (P): Panjang gaaris perpotongan dari permukaan basah saluran dengan bidang penampang melintang yang tegak lurus arah aliran.

6)

Jari-jari hidraulik (R) : Perbandingan antara luas basah A dengan keliling basah P. Cara menghitung geometris penampang saluraan berbentuk Trapesium:

Penampang basah total: ………………………….…………..…………….….(2.1) Dimana: A= Luas penampang basah m= Kemiringan dinding saluran h= Kedalaman luas basah maksimum


Keliling basah total: ………………………………….…………………...(2.2) Dimana: P = Keliling basah B= Lebar penampang m= Kemiringan dinding saluran h=kedalaman luas basah maksimum Jari-jari Hidraulik:

…………………………………………………………....(2.3a) …………………………………………………………(2.3b)

Dimana: R = Jari-jari hidraulik A= Luas penampang basah P= Keliling basah h=kedalaman luas basah m=Kemiringan dinding saluran


y x

Gambar 2.1 Penampang Saluran Trapesium

Untuk penampang berbentuk segi empat maupun segi tiga, maka unsur geometrisnya adalah identik. Hanya saja yang berbeda adalah harga B dan y. untuk penampang segi empat harga y=0, untuk penampang segi tiga harga B=0. Cara menghitung geometris penampang saluran berbentuk segi empat: Penampang basah

: m=0 ………………………………………………….……(2.4a)

…………………………………………………………………....(2.4b) Dimana: A= Luas penampang basah B= Lebar penampang h= kedalaman luas basah maksimum Keliling basah P: ………………………………………………..……..……….….(2.5)


Dimana: P= Keliling basah B= Lebar penampang h= kedalaman luas basah maksimum

Jari-jari Hidrolik(R): …………………………………………………….…………….…...(2.6a) …………………………………………………….……………...(2.6b) Dimana: R= Jari-jari hidrolik A=Luas penampang basah B= lebar penampang h= kedalaman luas penampang maksimum P= keliling basah

Gambar 2.2 Penampang Saluran Persegi


Cara menghitung geometris penampang saluran berbentuk segitiga: (B=0) Penampang basah

: …………………………………….………………..(2.7a)

………………………………………………………..…….(2.7b)

Dimana: A=luas penampang B=lebar penampang m=kemiringan dinding saluran h=kedalaman luas penampang maksimum Keliling basah P: ……………………………………….……….….....(2.8a) ……………………….…………………………….…..(2.8b) Dimana: P=keliling basah B=lebar penampang h=kedalaman luas penampang maksimum m=kemiringan dinding saluran Jari-jari hidraulik (R): ………………………………………………………..………….……(2.9a) ………………….…………………………………..……….(2.9b) Dimana: R=jari-jari hidraulik A=luas penampang m=kemiringan dinding saluran


h=kedalaman luas penampang maksimum Tabel 2.1. Unsur-Unsur geometris penampang saluran

(Sumber: Ven Te Chow,1997)

II.6. Rumus Manning Pada

tahun

1889

seorang

insinyur

Irlandia,

Robert

Manning

mengemukakan sebuah rumus yang akhirnya diperbaiki menjadi rumus yang sangat dikenal sebagai ………………………………………………………….(2.10) Dimana: V= kecepatan aliran R= jari-jari hidrolik


n= koefisien kekasaran (manning) S= kemiringan energi II.6.1 Penentuan koefisien kekasaran manning Kesulitan terbesar dalam pemakaian rumus Manning ataupun rumus Ganguillet-kutter adalah menentukan koefisien kekasaran n, sebab tidak ada cara yang tertentu untuk pemilihan nilai n. pada tingkat pengetahuan saat ini, memilih suatu nilai n sebenarnya berarti memperkirakan hambatan aliran pada saluran tertentu, yang benar-benar tidak dapat diperhitungkan. Untuk insinyur ahli, hal ini berarti sedikit latihan penentuan teknis dan pengalaman untuk pemula tidak lebih dari suatu dugaan, dan setiap orang akan memiliki hasil yang berbeda. Untuk sekedar tuntunan bagi penentuan yang wajar mengenai koefisien kekasaran, terdapat 4 (empat) pendekatan umum, yakni: 1. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi nilai n dan hal ini memerlukan suatu pengetahuan dasar mengenai persoalannya dan kadar perkiraannya. 2. Mencocokkan tabel dari nilai-nilai n untuk berbagai tipe saluran. 3. Memeriksa

dan

memahami

sifat

beberapa

saluran

yang

koefisien

kekasarannya telah diketahui. 4. Menentukan nilai n dengan cara analitis berdasarkan distribusi kecepatan teoritis pada penampang saluran dan data pengukuran kecepatan maupun pengukuran kekasaran. (Sumber: Ven Te chow,1997)


II.6.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien kekasaran manning. Suatu saluran tidak harus memiliki satu nilai n saja untuk setiap keadaan. Sebenarnya nilai n sangat bervariasi dan tergantung pada berbagai faktor. Dalam memilih nilai n yang sesuai untuk berbagai kondisi perancangan maka adanya pengetahuan dasar tentang faktor-faktor tersebut akan sangat banyak membantu. Faktor-faktor yang memiliki pengaruh besar terhadap koefisien kekasaran baik bagi saluran buatan maupun alam diuraikan di bawah ini: (Sumber : Ven Te Chow) 1)

Kekasaran permukaan Kekasaran permukaan ditandai dengan ukuran dan bentuk butiran bahan yang membentuk luas basah dan menimbulkan efek hambatan terhadap aliran. Hal ini sering dianggap sebagai satu-satunya faktor dalam memilih koefisien kekasaran, tetapi sebenarnya hanyalah satu dari beberapa faktor utama lainnya. Secara umum dikatakan bahwa butiran halus mengakibatkan nilai n yang relative rendah dan butiran kasar memiliki nilai n yang tinggi.

2)

Tetumbuhan Tetumbuhan dapat digolongkan dalam jenis kekasaran permukaan, tetapi hal ini juga memperkecil kapasitas saluran dan menghambat aliran. Efeknya terutama tergantung pada tinggi, kerapatan, distribusi dan jenis tetumbuhan, dan hal ini sangat penting dalam perancangan saluran pembuangan yang kecil.


3)

Ketidakteraturan saluran Mencakup pola

ketidakteraturan keliling basah dan variasi penampang,

ukuran dan bentuk di sepanjang saluran. Pada saluran alam, ketidakteraturan seperti ini biasanya diperlihatkan dengan adanya alur-alur pasir, gelombang pasir, cekungan dan gundukan, lubang-lubang dan tonjolan di dasar saluran. Ketidakteraturan ini jelas menandakan kekasaran sebagai tambahan dari yang ditimbulkan oleh kekasaran permukaan dan faktor-faktor lainnya.

4)

Trase saluran Kelengkungan yang landai dengan garis tengah yang besar akan mengakibatkan nilai n yang relative rendah, sedangkan kelengkungan yang tajam dengan belokan-belokan yang patah akan memperbesar nilai n.

5)

Pengendapan dan penggerusan. Secara umum, pengendapan dapat mengubah saluran yang sangat tidak beraturan menjadi cukup beraturan dan memperkecil n, sedangkan penggerusan dapat berakibat sebaliknya dan memperbesar n. namun efek utama dari pengendapan akan tergantung pada sifat alamiah bahan yang diendapkan.

6)

Hambatan Adanya balok sekat, pilar jembatan dan sejenisnya cenderung memperbesar n. besarnya kenaikan ini tergantung pada sifat alamiah hambatan, ukuran, bentuk, banyaknya dan penyebarannya.


7)

Ukuran dan bentuk saluran. Belum ada bukti nyata bahwa ukuran dann bentuk saluran merupakan faktor penting yang mempengaruhi nilai n. perbesaran jari-jari hidrolik dapat memperbesar maupun memperkecil n.

8)

Taraf Air dan Debit Nilai n pada saluran umumnya berkurang bila taraf air dan debitnya bertambah. Bila air rendah, ketidakteraturan dasar saluran akan menunjol dan efeknya kelihatan. Namun nilai n dapat pula besar pada taraf air tinggi bila dinding saluran kasar dan berumput. Bila debit terlalu besar, air banjir dapat melimpas ke tebing-tebingnya dan sebagian aliran akan mengairi bantaran banjir. Nilai n pada bantaran banjir biasanya lebih besar dari pada di saluran, dan besarnya tergantung pada kondisi permukaan dan tetumbuhannya.

9)

Perubahan Musiman Akibat pertumbuhan musiman dari tanaman-tanaman air, rumput, willow dan semak-semak di saluran atau di tebing, nilai n dapat bertambah pada musim semi dan berkurang pada musim dingin. Perubahan musiman ini dapat menimbulkan perubahan faktor-faktor lainnya.

10) Endapan Melayang dan Endapan Dasar Bahan-bahan yang melayang dan endapan yang dasar, baik yang bergerak maupun yang tidak bergerak akan menyerap energy dan menyebabkam kehilangan tinggi energy atau memperbesar kekasaran saluran. (Sumber: Ven Te Chow, 1997)


II.7. TINGGI MUKA AIR SUNGAI Menurut Ven Te Chow, perhitungan profil muka air sungai aliran berubah lambat laun pada dasarnya meliputi penyelesaian dinamis dari aliran berubah lambat laun. Sasaran utama dari perhitungan ini telah menentukan profil muka air. Ada beberapa cara yang dapat dipakai untuk menghitung profil muka air pada aliran permanen tidak beraturan, diantaranya adalah: 1. Metode Integrasi Grafis. 2. Metode Integrasi Langsung. 3. Metode Tahapan Langsung. 4. Metode tahapan Standard. II.7.1 Metode Integrasi Grafis Dasar metode ini adalah mengintegrasikan persamaan dinamis dari aliran berubah lambat laun secara grafis. Dipilih dua penampang saluran dengan jarak berturut-turut x1 dan x2 terhadap suatu titik awal dan dengan kedalaman berturutturut y1 dan y2. Apabila beberapa nilai y dan dihitung nilai-nilai dx/dy yang berkebalikan dengan suku kanan persamaan aliran berubah lambat laun. Kemudian buatlah lengkung terhadap dy/dx. Menurut persamaan jelas bahwa nilai x sama dengan luas daerah yang diarsir yang terbentuk oleh lengkung, sumbu y dan ordinat dy/dx sesuai dengan y1 dan y2. Luas ini dapat dihitung dan ditentukan pula nilai x nya. Metode ini sangat luas pemakaiannya, dapat dipakai untuk aliran dalam saluran prismatik maupun tak prismatik dengan berbagai bentuk dan kemiringan. Prosedurnya tidak berbelit-belit dan mudah diikuti. Namun dapat pula menjadi


berlarut-larut bila diterangkan untuk persoalan yang sesungguhnya. Contoh yang relatif sederhana diberikan disini sekedar untuk menggambarkannya. ( Sumber : Ven Te Chow)

II.7.2 Metode Integrasi langsung Persamaan diferensial aliran berubah lambat laun tidak dapat dinyatakan secara tegas untuk y pada setiap jenis penampang melintang saluran, sehingga suatu integrasi langsung yang tepat terhadap persamaan tersebut sesungguhnya praktis telah dapat dilakukan. Berbagai usaha telah dilakukan, baik untuk menyelesaikan persamaan

bagi kejadian-kejadian khusus maupun membuat

permisalan agar persamaan tersebut dapat diintegrasikan secara matematis.

Prosedur perhitungan metode integrasi langsung adalah sebagai berikut: 1. Hitung kedalaman normal yn dan kedalaman kritis yc berdasarkan data Q dan S0 2. Tentukan eksponen hidrolik N dan M untuk suatu kedalaman rata- rata yang diperkirakan di bagian saluran yang diselidiki. Dianggap bahwa penampang saluran yang diselidiki memiliki eksponen hidrolik yang konstan. 3. Hitung J dari J= N/(N-M +1) 4. Hitung nilai-nilai u= y/yn dan v=uN/J pada kedua penampang bagian saluran. 5. Hitung panjang bagian saluran (Sumber : Ven Te Chow)


II.7.3 Metode Tahapan Langsung Secara umum metode tahapan dinyatakan dengan membagi saluran menjadi bagian-bagian salutan yang pendek, lalu menghitung secara bertahap dari suatu ujung ke ujung saluran lainnya. Ada berbagai jenis metode tahapan ini. Beberapa metode tampaknya lebih baik daripada yang lainnya ditinjau dari segi tertentu, tetapi belum ada satu metode yang di anggap paling baik untuk dipakai dalam setiap masalah. Metode tahapan langsung merupakan metode sederhana yang dapat dipakai untuk saluran prismatik. (Sumber: Ven Te Chow)

……………………….…….…(2.11)

………………………………………………...……….....(2.12) Dengan E energy Spesifik, atau anggap: ……………………………………………………….……....(2.13a) ………………………………………………………….......(2.13b) ……………………………………………….………….…....(2.13c) Dimana: y=Kedalaman aliran V=Kecepatan aliran α=Koefisien energy S0=Kemiringan dasar Sf=Kemiringan gesek


Langkah-langkah menghitung Metode Tahapan Langsung (Direct Step Method): Kolom 1,(h) :

Kedalaman yang mendekati kedalaman normal secara asimptotis pada jarak tak terhingga. Oleh karena itu, perhitungan profil muka air dihentikan jika kedalaman air pada kisaran 1 persen dari kedalaman normal.

Kolom 2,(A) : Kolom 3,(R) :

Luas potongan melintang dengan kedalaman pada kolom 1. Jari-jari hidraulik, R=A/P, dimana P= keliling basah untuk kedalaman air pada kolom 1.

Kolom 4,(V2/2g): Tinggi kecepatan, dimana kecepatan (V), dihitung dengan membagi debit (Q), dengan luas penampang melintang (A) dari kolom 2. Kolom 5,(E) :

Energi spesifik (E), dihitung dengan menjumlahkan kedalaman air (h) pada kolom 1, dengan tinggi kecepatan (v2/2g) pada kolom 4.

Kolom 6,(∆E=E2-E1): Kolom ini diperoleh dari mengurangkan harga E pada kedalaman yang bersangkutan dengan E untuk kedalaman sebelumnya. Kolom 7,(Sf) :

Dengan menggunakan angka kekasaran Manning (n) tertentu, maka dengan

, harga Sf dapat dihitung.


Kolom 8,(

) : Rata-rata Sf pada kedalaman yang bersangkutan dan kedalaman sebelumnya. Kolom ini dibiarkan kosong untuk baris pertama, karena disini belum ada kedalaman sebelumnya.

Kolom 9,(S0- ) : Harga pada kolom ini diperoleh dari mengurangkan

pada

kolom 8 terhadap S0. Kolom 10,(∆X= X2-X1): Pertambahan jarak dihitung dari persamaan yaitu dengan membagi kolom 6 dengan kolom Kolom 11,(X) : Merupakan jarak dari titik control sampai kedalaman yang ditinjau dan merupakan akumulasi dari ∆X dari kolom 10. (Sumber : Ven Te Chow)

Gambar 2.3. Bagian Saluran untuk menurunkan Metode Tahapan


II.7.4 Metode Tahapan Standard (Standard Step Method) Metode ini dapat juga dipakai untuk saluran tak prismatik. Pada saluran tak prismatik, unsur hidrolik tergantung pada jarak di sepanjang saluran. Pada saluran alam, biasanya perlu dilakukan penelitian lapangan untuk mengumpulkan data yang diperlukan pada setiap penampang yang perlu dihitung. Perhitungan dilakukan tahap demi tahap dari suatu pos pengamat ke pos berikutnya yang sifatsifat hidroliknya telah ditetapkan. Dalam hal ini jarak setiap pos diketahui dan dilakukan penentuan kedalaman aliran di tiap pos. cara semacam ini biasanya dibuat berdasarkan perhitungan coba-coba. (Sumber : Ven Te chow)

Untuk menjelaskan cara ini dianggap bahwa permukaan air terletak pada suatu ketinggian dari bidang mendatar. Dalam gambar 2.3, tinggi muka air di atas bidang datar pada kedua ujung penampang dapat dijelaskan dengan persamaan sebagai berikut: ………………………….………..…(2.14) …………………….……………………………….....(2.15) Kehilangan tekanan akibat gesekan adalah: ………………………………………...…..….(2.16) Dengan kemiringan gesekan Sf diambil sebagai kemiringan rata-rata pada kedua ujung penampang atau S f . Masukkan besaran di atas, maka dapt ditulis sebagai berikut:


2

Z1

v1 1 2g

2

Z2

2

v2 2g

hf

he ............................................................(2.17)

dengan he ditambahkan untuk kehilangan tekanan akibat pusaran, yang cukup besar pada saluran tak prismatik. Sampai kini belum ada metode rasional untuk menghitung kehilangan tekanan akibat pusaran. Kehilangan ini terutama tergantung pada perubahan tinggi kecepatan dan dapt dinyatakan sebagai bagaian dari padanya, atau k (

.V 2 / 2 g ) dengan k suatu koefisien. Untuk bagian saluran

yang lambat laun melebar atau menyempit, berturut-turut k = 0 sampai 0,1 dan 0,2. Untuk pelebaran atau penyempitan tiba-tiba, nilai k sekitar 0,5. Untuk saluran prismatik yang umum kehilangan tekanan akibat pusaran praktis tidak ada, atau k = 0. Untuk mempermudah perhitungan kadang-kadang he dianggap sebagai bagian dari kehilangan tekanan akibat gesekan dan nilai n Manning akan meningkat pula dalam menghitung hf. Lalu dalam perhitungan he diambil nol. Maka, H2 = H1 + hf + he....................................................................................................................... (2.18) Inilah persamaan dasar yang merupakan dasar urutan metode tahapan standar. Metode tahapan standar akan memberikan hasil yang terbaik bila dipakai menghitung saluran alam. Dimana: Z1 = Tinggi muka air dari dasar saluran pada penampang pertama (m) Z2 = Tinggi muka air dari dasar saluran pada penampang kedua (m) V1 = Kecepatan aliran pada penampang pertama (m/s) V2 = Kecepatan aliran pada penampang kedua (m/s) hf =Kehilangan energy akibat gesekan dasar saluran


he =Kehilangan energy akibat pusaran g =Percepatan gravitasi (m/s2) ∆x = Jarak interval antara penampang pertama dan kedua (m) S0 =Kemiringan dasar saluran Sf =Kemiringan garis energi H1 =Tinggi tekanan total pada penampang pertama H2 =Tinggi tekanan total pada penampang kedua Langkah-Langkah menghitung Metode Tahapan Standard, Tahapan perhitungan disusun dalam bentuk daftar, nilai-nilai di setiap kolom dalam tabel tersebut dijelaskan dengan langkah-langkah sebagai berikut: Kolom 1 (X)

: Jarak lokasi titik dimana kedalaman airnya dihitung

Kolom 2 (EDS) :Elevasi Dasar sungai Kolom 3 (EMA) : Elevasi Muka air Banjir Kolom 4 (z)

: Tinggi muka air dari dasar saluran

Kolom 5 ( )

: Luas penampang basah (A)

Kolom 6 ( )

: Debit aliran yang diambil dari data Design Note

Kolom 7 ( )

: Kecepatan aliran

, dimana A luas penampang diambil

dari kolom 5 dan Q dari kom 6 Kolom8 (

)

: Tinggi kecepatan sesuai dengan kecepatan pada kolom 7.


Kolom9 ( )

: Total tinggi energi, merupakan penjumlahan ketinggian dasar saluran (z),pada kolom 4, dan tinggi energy

kolom 8 atau

. Kolom10 (P)

: Keliling basah penampang

Kolom 11 (R)

: Jari-jari hidrolis untuk kedalaman air adalah

, dimana A

luas penampang basah dari kolom 6, dan P keliling basah pada kolom 10. Kolom 12

: Jari-jari hidrolis dipangkatkan empatpertiga

Kolom 13 (

: Kemiringan garis energi yang dihitung berdasarkan persamaan

Kolom 14 ( )

: Rata-rata

pada kedalaman yang bersangkutan dan

kedalaman sebelumnya untuk jarak yang ditentukan. Kolom 15

Jarak antara titik yang dihitung kedalaman airnya dan lokasi yang telah diihitung kedalaman air sebelumnya.

Kolom 16 (

: Kehilangan tinggi energy akibat gesekan sepanjang , dihitung dari persamaan, kolom 14 dan

Kolom 17 (he) Kolom 18 (

, dimana

diambil dari

dari kolom 15.

: Kehilangan energi akibat pusaran )

: merupakan tinggi energi total, yang dihitung dari penambahan kehilangan tinggi energi,

dengan tinggi eneri Total (H di


kolom 9) pada perhitungan sebelumnya. Jika selisih kolom 9 dan

pad

pada kolom 18 berada pada kisaran yang

dapat diterima, maka perkiraan kedalaman air (z) pada kolom 4 merupakan kedalaman air yang dicari pada titik tersebut, dan perhitungan dapat dilanjutkan pada titik berikutnnya. Sebaliknya, jika selisih masih jauh maka perlu diulang dengan harga (z) yang baru.(Sumber : Ven Te Chow)

II.8. Erosi dan Sedimentasi Erosi dan sedimentasi merupakan suatu proses yang terkait. Erosi pada daerah hulu daerah pengaliran sungai terjadi bervariasi mulai erosi permukaan (sheet erosion), erosi alur, erosi jurang, dan erosi tebing.(Sumber: Suripin 2004). Menurut CD. Soemarto 1995, di alam kita ini erosi dan sedimentasi dapat disebabkan oleh angin, air atau aliran gletser (es). Erosi dan pengangkutan sedimen yang dilakukan oleh air merupakan suatu proses penting dalam pembentukan suatu daerah aliarn sungai dan mempunyai konsekuensi ekonomi serta lingkungan yang penting (Sumber: Ray K. Linsley,JR 1982)

II.8.1 Erosi Erosi adalah pemindahan dan transportasi material permukaan bumi yang kebanyakan berupa tanah dan debris batuan (regolith), bahan-bahan yang tererosi secara alami.(Sumber: HR. Mulyanto)


Proses dari erosi yaitu tanah dapat tererosi yakni terlepas dari lokasinya, oleh aksi angin, air, gaya gravitasi (tanah longsor), dan aktivitas manusia. Erosi oleh air dapat dianggap dimulai oleh pelepasan partikel-partikel tanah oleh hempasan percikan air hujan. Proses-proses percikan dan aliran permukaan itulah yang menyebabkan erosi lapisan (sheet erosion), yakni degradasi permukaan tanah yang relatif merata (Sumber : Ray K. Linsley, JR 1982). Jenis-jenis erosi yang disebabkan oleh air dapat berupa (Sumber : CD. Soemarto1995):

a.

Erosi lempeng (Sheet erosion), yaitu butir-butir tanah diangkut lewat permukaan atas tanah oleh selapis tipis limpasan permukaan, yang dihasilkan oleh intensitas hujan yang merupakan kelebihan dari daya infiltrasi.

b.

Pembentukan polongan (gully), yaitu erosi lempeng terpusat pada polongan tersebut. Kecepatan airnya jauh lebih besar dibandingkan dengan kecepatan limpasan permukaan tersebut di atas. Polongan tersebut cenderung menjadi lebih dalam, yang menyebabkan terjadinya longsoranlongsoran. Polongan tersebut tumbuh ke arah hulu. Ini dinamakan erosi ke arah belakang (backward erosion).

c.

Longsoran massa tanah yang terletak di atas batuan keras atau lapisan tanah liat, longsoran ini terjadi setelah adanya curah hujan yang panjang yang lapisan tanahnya menjadi jenuh oleh air tanah.


d.

Erosi tebing tanah, terutama yang terjadi pada saat banjir, yaitu tebing tersebut mengalami penggerusan air yang dapat menyebabkan longsornya tebing-tebing pada belokan-belokan sungai.

Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi yaitu antara lain (Sumber: Ray K.linsley,JR) :

1.

Curah hujan Hempasan tetesan air hujan sangat mempengaruhi terjadinya erosi, dengan begitu semakin besar curah hujan yang terjadi maka intensitas terjadinya erosi sangat besar pula.

2.

Tumbuh-tumbuhan yang menutupi tanah Tumbuh-tumbuhan memberikan perlindungan yang penting terhadap erosi, yaitu dengan menyerap energi jatuhnya air hujan dan biasanya mengurangi ukuran butir-butir air hujan yang mencapai tanah. Tumbuhtumbuhan juga dapat memberikan perlindungan mekanis pada tanah terhadap erosi selokan, lagipula infiltrasi melalui penambahan bahan organik pada tanah. Kapasitas infiltrassi yang lebih tinggi berarti mengurangi aliran permukaan dan akibatnya memperkecil erosi.

3.

Jenis tanah Tanah kohesif lebih tahan terhadap erosi percikan daripada tanah berbutir lepas, umumnya erosi percikan meningkat dengan bertambahnya fraksi pasir dalam tanah akibat hilangnya kohesi.


4.

Kemiringan tanah Laju erosi lebih besar pada lereng yang curam dibanding pada lereng yang datar. Semakin curam kemiringannya, semakin efektif kemampuan erosi percikan dalam menggerakkan tanah ke hilir lereng. Kecepatan aliran permukaan juga lebih besar pada lereng yang curam, dan gerakan tanah lebih mungkin terjadi pada daerah yang curam.

Untuk menghitung perkiraan besarnya erosi yang terjadi pada daerah aliran sungai (DAS), digunakan metode USLE (Sumber: HR. Mulyanto) :

……………………………………..……………2.19 Dimana : E : Kehilangan tanah ( Erosi total) (ton/ha/tahun) R : faktor erosivitas curah hujan K : faktor eridibilitas lahan LS: faktor panjang-kemiringan lereng C : faktor tanaman penutup lahan atau pengelolaan tanaman P : faktor tindakan konservasi lahan

II.8.2 Sedimentasi Sedimentasi

didefenisikan

sebagai

penganngkutan,

melayangnya

(suspensi) atau mengendapnya material fragmental oleh air. Sedimentasi merupakan akibat adanya erosi, dan memberikan banyak dampak di sungai-


sungai, saluran-saluran, waduk-waduk, di bendungan atau pintu air dan di daerah di sepanjang sungai. (Sumber: CD. Soemarto) Faktor-faktor yang terpenting yang menentukan kuantitas produksi sedimen (sediment yield) suatu DAS: (Sumber: HR. Mulyanto) 1.

Tinggi curah hujan dan intensitasnya.

2.

Jenis tanah dan formasi geologi.

3.

Tetumbuhan penutup.

4.

Tata guna lahan.

5.

Topografi DAS.

6.

Erosi lahan tinggi, kemiringan lereng lahan, berat jenis dan trase alur patusan alam, bentuk dsn luas DAS.

7.

Run off: koefisien run off dari DAS

Besar hasil perkiraan hasil sedimen dapat dihitung berdasarkan hasil dari persamaan sebagai berikut:

…………………………………………………………….2.20 Dimana: Y = hasil sedimen per luas E = Erosi jumlah Ws = Luas daerah aliran sungai SDR =Sediment Delivery Ratio (Nisbah pelepasan Ratio)


Besarnya nilai SDR dalam perhitungan hasil sedimen suatu daerah aliran sungai umumnya ditentukan dengan menggunakan tabel antara luas DAS dan besarnya SDR (Tabel 2.2) Tabel 2.2. Hubungan Luas DAS dan sediment Delivery Ratio (SDR) Luas SDR 2

Km

Ha

0.1

10

0.520

0.5

50

0.390

1.0

100

0.350

5.0

500

0.250

10.0

1000

0.220

50.0

5000

0.153

100

10000

0.127

500

50000

0.079

Sumber : sucipto (Sitanala Arsyad,2000)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents