BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Tinjauan Umum Banjir merupakan permasalahan umum terjadi di sebagian wilayah Indonesia,

terutama di daerah padat penduduk misalnya di kawasan perkotaan.Oleh karena itu, kerugian yang ditimbulkannya besar baik dari segi materi maupun kerugian jiwa.Maka, sudah selayaknya permasalahan banjir perlu mendapatkan perhatian yang serius karena merupakan permasalahan di masyarakat. 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.(Robert J. Kodoatie, “Banjir”) Pengendalian banjir merupakan suatu yang kompleks. Dimensi rekayasanya melibatkan banyak disiplin ilmu teknik antara lain: hidrologi, hidrolika, erosi DAS, teknik sungai, morfologi & sedimentasi sungai, rekayasa sistem pengendalian banjir, sistem drainase kota, bangunan air, dll. Di samping itu, suksesnya program pengendalian banjir juga tergantung dari aspek lainnya yang menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi, hukum, dll. Pengendalian banjir merupakan bagian dari pengelolaan sumber daya air yang lebih spesifik untuk mengendalikan debit banjir umumnya melalui dam – dam pengendali banjir, atau peningkatan sistem pembawa (sungai, drainase) dan pencegahan hal –hal yang berpotensi merusak dengan cara mengelola tata guna lahan dan daerah banjir / flood plains. (Robert J. Kodoatie, “ PSDA Terpadu”).

Universitas Sumatera Utara

2.2

Pengertian Banjir

2.2.1 Definisi Banjir Banjir adalah suatu kondisi di mana tidak tertampungnya air dalam saluranpembuang (palung sungai) atau terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang,

sehingga

meluap

menggenangi

daerah

(dataran

banjir)

sekitarnya.(Suripin,”SistemDrainase Perkotaan yang Berkelanjutan”). 2.2.2

Faktor Penyebab Banjir Banyak faktor menjadi penyebab terjadinya banjir.Namun secara umum

penyebab terjadinya banjir dapat diklasifikasikan dalam 2 kategori, yaitu banjir yang disebabkan oleh sebab-sebab alami dan banjir yang diakibatkan oleh tindakan manusia. Yang termasuk sebab-sebab alami di antaranya adalah : 1. Curah hujan 2. Pengaruh Fisiografi 3. Erosi dan Sedimentasi 4. Menurunnya Kapasitas Sungai 5. Pengaruh Air Pasang 6. Kapasitas Drainase Yang Tidak Memadai Sedangkan sebab-sebab yang timbul akibat faktor manusia adalah : 1. Menurunnya fungsi DAS di bagian hulu sebagai daerah resapan


Kemampuan DAS, khusunya di bagian hulu untuk meresapkan air / menahan air hujan semakin berkurang oleh berbagai sebab, seperti penggundulan hutan, usaha pertanian yang kurang tepat, perluasan kota, dan perubahan tata guna lahan lainnya. Hal tersebut dapat memperburuk masalah banjir karena dapat meningkatkan kuantitas dan kualitas banjir. 2. Kawasan kumuh Perumahan kumuh yang terdapat di sepanjang tepian sungai merupakan penghambat aliran. Luas penampang aliran sungai akan berkurang akibat pemanfaatan bantaran untuk pemukiman kumuh warga. Masalah kawasan kumuh dikenal sebagai faktor penting terhadap masalah banjir daerah perkotaan. 3. Sampah Ketidakdisiplinan masyarakat yang membuang sampah langsung ke sungai bukan pada tempat yang ditentukan dapat mengakibatkan naiknya muka air banjir. 4. Bendung dan bangunan lain Bendung dan bangunan lain seperti pilar jembatan dapat meningkatkan elevasi muka air banjir karena efek aliran balik (backwater). 5. Kerusakan bangunan pengendali banjir Pemeliharaan yang kurang memadai dari bangunan pengendali banjir sehingga menimbulkan kerusakan dan akhirnya menjadi tidak berfungsi dapat meningkatkan kuantitas banjir. 6. Perencanaan sistem pengendalian banjir tidak tepat


Beberapa sistem pengendalian banjir memang dapat mengurangi kerusakan akibat banjir kecil sampai sedang, tetapi mungkin dapat menambah kerusakan selama banjirbanjir yang besar.Sebagai contoh bangunan tanggul sungai yang tinggi.Limpasan pada tanggul pada waktu terjadi banjir yang melebihi banjir rencana dapat menyebabkan keruntuhan tanggul, hal ini menimbulkan kecepatan aliran air menjadi sangat besar yang melalui bobolnya tanggul sehingga menimbulkan banjir yang besar.(Robert J.Kodoatie, Sugiyanto, “Banjir”). 2.2.3

Sistem Pengendalian Banjir (Flood Control Sistem) Sistem pengendalian banjir pada suatu daerah perlu dibuat dengan baik dan

efisien, memperhatikan kondisi yang ada dan pengembangan pemanfaatan sumber air mendatang. Pada penyusunan sistem pengendalian banjir perlu adanya evaluasi dan analisis atau memperhatikan hal-hal yang meliputi antara lain : 1) Analisis cara pengendalian banjir yang ada pada daerah tersebut / yang sedang berjalan. 2) Evaluasi dan analisis daerah genangan banjir, termasuk data kerugian akibat banjir. 3) Evaluasi dan analisis tata guna tanah di daerah studi, terutama di daerah bawah / dataran banjir. 4) Evaluasi dan analisis daerah pemukiman yang ada maupun perkembangan yang akan datang. 5) Memperhatikan potensi & pengembangan sumber daya air mendatang. 6) Memperhatikan pemanfaatan sumber daya air yang ada termasuk bangunan yang ada.


Dengan memperhatikan hal-hal tersebut di atas dapat direncanakan sistem pengendalian banjir dengan menyesuaikan kondisi yang ada, dengan berbagai cara mulai dari dari hulu sampai hilir yang mungkin dapat dilaksanakan. Cara pengendalian banjir dapat dilakukan secara struktur dan non struktur. (Robert J. Kodoatie, “ PSDA Terpadu”). 2.3

Drainase Perkotaan

2.3.1. Defenisi Drainase Drainase berasal dari kata drainage yang artinya mengeringkan atau mengalirkan.Drainase merupakan sebuah sistem yang dibuat untuk menangani persoalan kelebihan air, baik kelebihan air yang berada di atas permukaan tanah maupun air yang berada di bawah permukaan tanah.Kelebihan air dapat disebabkan intensitas hujan yang tinggi atau akibat durasi hujan yang lama.Secara umum, sistem drainase dapat didefenisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk menhurangi dan/atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.Dirunut dari hulunya, bangunan sistem drainase terdiri dari saluran penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima (receiving waters).Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti gorong-gorong, siphon, jembatan air (aquaduct), pelimpah, pintu-pintu air, bangunan terjun, kolam tando, dan stasiun pompa.Pada sistem lengkap, sebelum masuk badan air penerima, air diolah dahulu di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), khususnya untuk sistem tercampur. Hanya air yang telah memenuhi baku mutu tertentu yang dimasukkan ke badan air penerima, sehingga tidak merusak lingkungan.


2.3.2. Jenis Drainase Drainase dapat dikelompokkan berdasarkan : •

Cara terbentuknya

•

Sistem pengalirannya

•

Tujuan/sasaran pembuatannya

•

Tata letaknya

•

Fungsinya

•

Konstruksinya

Drainase berdasarkan cara terbentuknya Jenis drainase ditinjau berdasarkan dari cara terbentuknya, dapat dikelompokkan menjadi: 1. Drainase alamiah (natural drainage) Drainase alamiah terbentuk melalui proses alamiah yang berlangsung lama. Saluran drainase terbentuk akibat gerusan air sesuai kontur tanah. Drainase alamiah ini terbentuk pada kondisi tanah yang cukup kemiringannya, sehingga air akan mengalir dengan sendirinya, masuk ke sungai-sungai. Pada tanah yang cukup poreous, air yang ada di permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi). Air yang meresap berubah menjadi aliran antara sub surface flow mengalir menuju sungai, dan dapat juga mengalir masuk ke dalam tanah (perkolasi) hingga ke air tanah yang kemudian bersama-sama dengan air tanah mengalir sebagai aliran air tanah (ground water flow) menjuju sungai. Umunya drainase


alamiah ini berupa sungai beserta anak-anak sungainya yang membentuk suatu jaringan alur sungai.

2. Drainase buatan (artificial drainage) Drainase Alamiah Gambar 2.1 Terbentuknya Drainase buatan adalah sistem yang dibuat dengan maksud tertentu dan merupakan hasil rekayasa berdasarkan hasil hitungan-hitungan yang dilakukan untuk upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan sistem drainase alamiah.Pada sistem drainase buatan memerlukan biaya-biaya baik pada perencanaannya maupun pada pembuatannya.

Gambar 2.2Drainase Buatan

Drainase berdasarkan sistem pengalirannya Jenis drainase berdasarkan dari sistem pengalirannya, dapat dikelompokkan menjadi: 1. Drainase dengan sistem jaringan


Drainase dengan sistem jaringan adalah suatu sistem pengeringan atau pengaliran air pada suatu kawasan yang dilakukan dengan mengalirkan air melalui sistem tata saluran dengan bangunan-bangunan pelengkapnya. 2. Drainase dengan sistem resapan Drainase dengan sistem resapan adalah sistem pengeringan atau pengaliran air yang dilakukan dengan meresapkan air ke dalam tanah.Cara resapan ini dapat dilakukan langsung terhadap genangan air di permukaan tanah ke dalam tanah atau melalui sumuran/saluran resapan.Sistem resapan ini sangat menguntungkan bagi usaha konservasi air.

Drainase berdasarkan tujuan/sasarannya Jenis drainase berdasarkan dari tujuan pembuatannya, dapat dikelompokkan menjadi: 1. Drainase perkotaan Drainase perkotaan adalah pengeringan atau pengaliran air dari wilayah perkotaan ke sungai yang melintasi wilayah perkotaan tersebut sehingga wilayah perkotaan tidak digenangi air. 2. Drainase daerah pertanian Drainase daerah pertanian adalah pengeringan atau pengaliran air di daerah pertanian baik di persawahan maupun daerah sekitarnya yang bertujuan untuk mencegah kelebihan air agar pertumbuhan tanaman tidak terganggu. 3. Drainase lapangan terbang Drainase lapangan terbang adalah pengeringan atau pengaliran air di kawasan lapangan terbang terutama pada runway (landasan pacu) dan


taxiway sehingga kegiatan penerbangan baik take off, landing, maupun taxing tidak terhambat.Pada lapangan terbang drainase juga bertujuan untuk keselamatan terutama pada saat landing dan take off yang apabila tergenang air dapat mengakibatkan tergelincirnya pesawat terbang. 4. Drainase jalan raya Drainase jalan raya adalah pengeringan atau pengaliran air di permukaan jalan yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada badan jalan dan menghindari kecelakaan lalu lintas.Drainase jalan raya biasanya berupa saluran di kiri kanan jalan serta gorong-gorong yang melintas di bawah badan jalan. 5. Drainase jalan kereta api Drainase jalan kereta api adalah pengeringan atau pengaliran air di sepanjang jalur kereta api yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada jalur kereta api. 6. Drainase pada tanggul dan dam Drainase pada tanggul dan dam adalah pengaliran air di derah sisi luar tanggul dan dam yang bertujuan untuk mencegah keruntuhan tanggul dan dam akibat erosi rembesan aliran air (piping). 7. Drainase lapangan olahraga Drainase lapangan olahraga adalah pengeringan atau pengaliran air pada suatu lapangan olahraga seperti lapangan bola kaki dan lainnya bertujuan agar kegiatan olahraga tidak terganggu meskipun dalam kondisi hujan. 8. Drainase untuk keindahan kota


Drainase untuk keindahan kota adalah bagian dari drainase perkotaan, namun pembuatannya lebih ditujukan pada sisi estetika seperti tempat rekreasi dan lainnya 9. Drainase untuk kesehatan lingkungan Drainase untuk kesehatan lingkungan merupakan bagian dari drainase perkotaan, di mana pengeringan dan pengaliran air bertujuan untuk mencegah genangan yang dapat menimbulkan wabah penyakit. 10. Drainase untuk penambahan areal Drainase untuk penambahan areal adalah pengeringan atau pengaliran air pada daerah rawa ataupun laut yang tujuannya sebagai upaya untuk menambah areal.

Drainase berdasarkan tata letaknya Jenis drainase berdasarkan tata letaknya dapat dikelompokkan menjadi: 1. Drainase Permukaan Tanah (Surface Drainage) Drainase Permukaan Tanah adalah sistem drainase yang salurannya berada di atas permukaan tanah yang berfungsi mengalirkan air limpasan permukaan. Analisa alirannya merupakan analisa open chanel flow. Pengaliran air tejadi karena adanya beda tinggi permukaan saluran (slope). 2. Drainase Bawah Permukaan Tanah ( Subsurface Drainage ) Drainase Bawah Permukaan Tanah adalah sistem drainase yang dialirkan di bawah tanah (ditanam). Saluran drainase bertujuan mengalirkan air limpasan permukaan

melalui

media

dibawah

permukaan

tanah

(pipa-pipa),

dikarenakan alasan-alasan tertentu. Alasan itu antara lain tuntutan artistik, tuntutan fungsi permukaan tanah yang tidak membolehkan adanya saluran di


permukaan tanah seperti lapangan sepak bola, lapangan terbang, taman dan lain-lain. Drainase berdasarkan fungsinya Jenis drainase berdasarkan dari fungsinya dapat dikelompokkan menjadi : 1. Drainase single purpose Drainase single purpose adalah saluran drainase yang berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan misalnya air hujan atau air limbah atau lainnya. 2. Drainase multi purpose Drainase multi purpose adalah saluran drainase yang berfungsi mengalirkan lebih dari satu air buangan baik secara bercampur maupun bergantian misalnya campuran air hujan dan air limbah. Drainase berdasarkan kosntruksinya Jenis drainase berdasarkan dari konstruksinya dapat dikelompokkan menjadi: 1. Drainase saluran terbuka Drainase saluran terbuka adalah sistem saluran yang permukaan airnya terpengaruh dengan udara luar (atmosfir).Drainase saluran terbuka biasanya mempunyai luasan yang cukup dan digunakan untuk mengalirkn air hujan atau air limbah yang tidak membahayakan kesehatan lingkungan dan tidak mengganggu keindahan. 2. Saluran tertutup Drainase saluran tertutupadalah sistem saluran yang permukaan airnya tidak terpengaruh dengan udara luar (atmosfir).Saluran drainase saluran tertutup


sering digunakan untuk mengalirkan air limbah atau air kotor yang mengganggu kesehatan lingkungan dan mengganggu keindahan. 2.3.3

Pola Jaringan Drainase Pada sistem jaringan drainase terdiri dari beberapa salura yang saling

berhubungan sehingga membentuk suatu pola jaringan. Dari pola jaringan dapat dibedakan sebagai berikut: 1. Pola Siku Pola siku adalah suatu pola di mana saluran cabang membentuk siku-siku pada saluran utama.Dibuat pada daerah yang mempunyai topografi sedikit lebih tinggi dari pada sungai. Sungai sebagai saluran pembuang akhir berada akhir berada di tengah kota.

Gambar 2.3Pola Jaringan Siku 2. Pola Paralel Pola paralel adalah suatu pola di mana saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang. Dengan saluran cabang (sekunder) yang cukup banyak dan pendek-pendek, apabila terjadi perkembangan kota, saluran-saluran akan dapat menyesuaikan diri.

Gambar 2.4Pola Jaringan Paralel


3. Grid Iron Pola grid ikon merupakan pola jaringan drainase untuk daerah dimana sungainya terletak di pinggir kota, sehingga saluran-saluran cabang dikumpulkan dulu pada saluran pengumpulan.

Gambar 2.5Pola Jaringan Grid Iron 4. Pola Alamiah Pola alamiah adalah suatu pola yang sama seperti pola siku, hanya beban sungai pada pola alamiah lebih besar. Saluran cabang tidak selalu berbentul siku terhadap saluran utama seperti diperlihatkan pada gambar.

Gambar 2.6Pola Jaringan Alamiah 5. Pola Radial Pola radial adalah pola jaringan drainase yang mengalirkan air dari pusat sumber air memencar ke segala arah.Pola ini sangat cocok pada daerah berbukit.

Gambar 2.7Pola Jaringan Radial


2.3.4 Bangunan-bangunan Sistem Drainase dan Pelengkapnya 1. Bangunan-bangunan Sistem Saluran Drainase Bangunan-bangunan dalam sistem drainase adalah bangunan-bangunan struktur dan bangunan-bangunan non struktur. a. Bangunan Struktur Bangunan struktur adalah bangunan pasangan disertai dengan perhitungan-perhitungan kekuatan tertentu. Contoh bangunan struktur adalah : rumah pompa, bangunan tembok penahan tanah, bangunan terjunan, dan jembatan. b.

Bangunan Non-Struktur

Bangunan non struktur adalah bangunan pasangan atau tanpa pasangan, tidak disertai dengan perhitungan-perhitungan kekuatan tertentu yang biasanya berbentuk siap pasang. Contoh bangunan non struktur adalah : Pasangan (saluran cecil tertutup, tembok talud saluran, manhole, street inlet). Tanpa pasangan (saluran tanah dan saluran tanah berlapisrumput). 2.

Bangunan Pelengkap Saluran Drainase Bangunan pelengkap saluran drainase diperlukan untuk melengkapi suatu sisem saluran untuk fungsi-fungsi tertentu. Adapun bangunan-bangunan pelengkap sistem drainase antara lain : a. Catch Basin


Bangunan di mana air masuk ke dalam sistem saluran tertutup dan air mengalir bebas di atas permukaan tanah menuju catch basin.Catch basin dibuat pada tiap persimpangan jalan, pada tepat-tempat yang rendah, tempat parkir. b. Inlet Apabila terdapat saluran terbuka dimana pembuangannya akan dimasukkan ke dalam saluran tertutup yang lebih besar, maka dibuat suatu konstruksi khusus inlet. Inlet harus diberi saringan agar sampah tidak masuk ke dalam saluran tertutup. c. Headwall Headwall adalah konstruksi khusus pada outlet saluran tertutup dan ujung goronggorong yang dimaksudkan untuk melindungi dari longsor dan erosi. d. Shipon Shipon dibuat bilamana ada persilangan dengan sungai.Shipon dibangun bawah dari penampang sungai, karena tertanam di dalam tanah maka pada waktu pembuangannya harus dibuat secara kuat sehingga tidak terjadi keretakan ataupun kerusakan konstruksi.Sebaiknya dalam merencanakan drainase dihindarkan perencanaan dengan menggunakan shipon, dan sebaiknya saluran yang debitnya lebih tinggi tetap untuk dibuat shipon dan saluran drainasenya yangdibuat saluran terbuka atau gorong-gorong. e. Manhole


Untuk keperluan pemeliharaan sistem saluran drainase tertutup di setiap saluran diberi manhole pertemuan, perubaan dimensi, perubahan bentuk selokan pada setiap jarak 10-25 m. Lubang manhole dibuat sekecil mungkin supaya ekonomis, cukup, asal dapat dimasuki oleh orang dewasa. Biasanya lubang manhole berdiameter 60 cm dengan tutup dari besi tulang. f. Lain-lainnya Meliputi gorong-gorong, bangunan terjun, dan bangunan got miring.

2.3.5 •

Perencanaan Sistem Drainase Landasan perencanaan Perencanaan drainase perkotaan perlu memperhatikan fungsi drainase perkotaan sebagai parasarana kota yang dilandaskan pada konsep pembangunan yang berwawasan lingkungan. Konsep ini antara lain berkaitan dengan sumber daya air, yang ada prinsipnya adalah mengendalikan air hujan supaya banyak meresap dalam tanah dan tidak banyak terbuang sebagai aliran, antara lain membuat : bangunan resapan buatan, kolam tandon, penataan landscape dan sempadan.

•

Tahap perencanaan Tahap perencanaan drainase perkotaan meliputi : a. Tahapan dilakukan melalui pembuatan rencana induk, studi kelayakan dan perencanaan detail dengan penjelasan : Studi kelayakan dapat dibuat sebagai kelanjutan dari pembuatan rencana induk.


Perencanaan detail perlu dibuat sebelum pekerjaan konstruksi drainase dilaksanakan. b. Drainase perkotaan di kota raya dan kota besar perlu direncanakan secara menyeluruh melalui tahapan rencana induk. c. Drainase perkotaan di kota sedang dan kota kecil dapat direncanakan melalui tahapan rencana kerangka sebagai pengganti rencana induk. d. Data dan Persyaratan Perencanaan sistem drainase perkotaan memerlukan data dan persyaratan sebagai berikut : Data primer, merupakan data dasar yang dibutuhkan dalam perencanaan yang diperoleh baik dari lapangan maupun dari pustaka, mencakup : 1. Data permasalahan dan data kuantitatif pada setiap lokasi genangan atau banjir yang meliputi luas, lama, kedalaman ratarata dan frekuensi genangan. 2. Data keadaan fungsi, sistem, geometri dan dimensi saluran 3. Data daerah pengaliran sungai atau saluran meliputi topografi, hidrologi, morfologi sungai, sifat tanah, tata guna tanah dan sebagainya. 4. Data prasarana dan fasilitas kota yang telah ada dan yang direncanakan. Data sekunder, merupakan data tambahan yang digunakan dalam perencanaan drainase perkotaan yang sifatnya menunjang dan melengkapi data primer, terdiri atas:


1. Rencana Pengembangan Kota 2. Geoteknik 3. Pembiayaan 4. Kependudukan 5. Institusi / kelembagaan 6. Sosial ekonomi 7. Peran serta masyarakat 8. Keadaan kesehatan lingkungan pemukiman 2.4

Analisa Hidrologi Analisis data hidrologi dimaksudkan untuk memperoleh besarnya debit banjir

rencana. Debit banjir rencana merupakan debit maksimum rencana di sungai atau saluran alamiah dengan periode ulang tertentu yang dapat dialirkan tanpa membahayakan lingkungan sekitar dan stabilitas sungai. Dalam mendapatkan debit banjir rencana yaitu dengan menganalisis data curah hujan maksimum pada daerah aliran sungai yang diperoleh dari beberapa stasiun hujan terdekat. (Sri Eko Wahyuni, 2000). 2.4.1. Siklus Hidrologi Gerakan air yang berdaur dari lautan ke atmosfer dan dari sana karena pencurahan air ke bumi, tempat air itu berkumpul, disebut siklus hidrologi. Secara bagan, siklus itu dapat dilihat pada gambar.


Air menguap dari permukaan samudera akibat energi panas matahari.Laju dan jumlah penguapan bervariasi, terbesar terjadi di dekat equator, di mana radiasi matahari lebih kuat.Uap air adalah murni, karena pada waktu dibawa naik ke atmosfir kandungan garam ditinggalkan.Uap air yang dihasilkan dibawa udara yang bergerak. Dalam kondisi yang memungkinkan, uap air yang akan jatuh kembali sebagai presipitasi berupa hujan dan / atau salju.Presipitasi ada yang jatuh di samudera, di darat, dan sebagian langsung menguap kembali sebelum mencapai ke permukaan bumi.

Gambar 2.8SiklusHidrologi Air menguap dari permukaan samudera akibat energi panas matahari.Laju dan jumlah penguapan bervariasi, terbesar terjadi di dekat equator, di mana radiasi matahari lebih kuat.Uap air adalah murni, karena pada waktu dibawa naik ke atmosfir kandungan garam ditinggalkan.Uap air yang dihasilkan dibawa udara yang bergerak. Dalam kondisi yang memungkinkan, uap air yang akan jatuh kembali sebagai presipitasi berupa hujan dan / atau salju.Presipitasi ada yang jatuh di samudera, di darat, dan sebagian langsung menguap kembali sebelum mencapai ke permukaan bumi.


Presipitasi yang jatuh di permukaan bumi menyebar ke berbagai arah dengan beberapa cara. Sebagian akan tertahan sementara di permukaan bumi sebagai es atau salju, atau genangan air, yang dikenal dengan simpanan depresi. Sebagian air hujan atau lelehan salju akan mengalir ke saluran atau sungai. Hal ini disebut aliran / limpasan permukaan. Jika permukaan tanah porous, maka sebagian besar akan meresap ke dalam tanah melalui peristiwa yang disebut infiltrasi. Sebagian lagi akan kembali ke atmosfer melalui penguapan dan transpirasi oleh tanaman (evapotranspirasi). Di bawah permukaan tanah, pori-pori tanah berisi air dan udara.Daerah ini dikenal sebagai zona kapiler (vadoze zone), atau zona aerasi.Air yang tersimpan di zona ini disebut kelengasan tanah (soil moisture), atau air kapiler. Pada kondisi tertentu air dapat mengalir secara lateral pada zona kapiler, proses ini disebut interflow. Uap air dalam zona kapiler dapat juga kembali ke permukaan tanah, kemudian menguap. Kelebihan kelengasan tanah akan ditarik masuk oleh gravitasi dan proses ini disebut drainase gravitasi. Pada kedalaman tertentu, pori-pori tanah atau batuan akan jenuh air. Batas atau zona jenuh air disebut muka air tanah (water table).Air yang tersimpan dalam zona jenuh air disebut air tanah.Air tanah ini bergerak sebagai aliran air tanah melalui batuan atau lapisan tanah sampai akhirnya keluar ke permukaan sebagai sumber air (spring) atau sebagai rembesan ke danau, waduk, sungai, atau laut. Air yang mengalir dalam saluran atau sungai dapat berasal dari aliran permukaan atau dari air tanah yang merembes di dasar sungai. Konstribusi air tanah pada aliran sungai disebut aliran dassar (baseflow), sementara total aliran disebut debit (runoff). Air yang tersimpan di waduk, danau, dan sungai disebut air permukaan (surface water).Dalam kaitannya dengan perencanaan drainase, komponen dalam siklus


hidrologi yang terpenting adalah aliran permukaan.Oleh karena itu, komponen inilah yang ditangani secara baik untuk menghindari berbagai bencana, khususnya banjir. 2.4.2. Analisis Hujan 2.4.2.1. Hujan Kawasan (Daerah Tangkapan Air = DTA) Data hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan merupakan hujan yang terjadi hanya pada satu titik atau tempat saja (point rainfall).Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat (space), maka unutk kawasan yang luas, satu alat penakar hujan belum dapat menggambarkan hujan wilayah tersebut.Dalam hal ini diperlukan hujan kawasan yang diperoleh dari harga rata-rata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada di dalam dan/atau di sekitar kawasan tertentu. Ada tiga macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata kawasan : (1) rata-rata aljabar (2) poligon Thiessen, dan (3) ishohyet. 1)

Cara Rata-rata Aljabar (Aritmethic Mean Method)

Merupakan metode yang paling sederhana dalam perhitungan hujan kawasan.Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua penakar hujan mempunyai pengaruh yang setara.Cara ini cocok untuk kawasan dengan topografi rata atau datar, alat penakar tersebar merata atau hampir merata, dan harga individual curah hujan tidak terlalu jauh dari harga rata-ratanya. Hujan kawasan diperoleh dari persamaan:

P=

𝑃𝑃1+𝑃𝑃2+𝑃𝑃3+⋯+𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑛𝑛

=

∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑛𝑛

di mana P1, P2,…,Pn adalah curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2,…, n adalah banyaknya pos penakar hujan.


2)

Cara Poligon Thiessen

Metode perhitungan ini berdasarkan rata-rata timbang (weightedaverage) dan memberikan proporsi luasan daerah pengaruh stasiun hujan untukmengakomodasi ketidakseragaman jarak.Daerah pengaruh dibentuk denganmenggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubungantara dua stasiun hujan terdekat.Metode ini didasarkan pada asumsi bahwavariasi hujan antara stasiun hujan yang satu dengan lainnya adalah linear dan bahwa sembarang pos dianggap dapat mewakili kawasan terdekat. Prosedur penerapan metode ini meliputi langkah-langkah sebagai berikut: 1.

Lokasi pos penakar hujan diplot pada peta DAS. Antar pos dibuat garis lurus penghubung.

2.

Tarik garis tegak lurus di tengah-tengah tiap garis penghubung sedemikian rupa, sehingga membentuk polygon Thiessen. Semua titik dalam satu polygon akan mempunyai jarak terdekat dengan pos penakar yang ada di dalamnya dibandingkan dengan jarak terhadap pos lainnya. Selanjutnya, curah hujan pada pos tersebut dianggap representasi hujan pada kawasan dalam polygon yang bersangkutan.

Gambar 2.9Metode Poligon Thiessen


3.

Luas areal pada tiap-tiap polygon dapat diukur dengan planimeter dan luas total DAS, A dapat diketahui dengan menjumlahkan semua luasan polygon.

4.

Hujan rata-rata DAS dapat dihitung dengan persamaan berikut :

P=

𝑃𝑃1𝐴𝐴1+𝑃𝑃2𝐴𝐴2+⋯+𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃

3)

𝐴𝐴1+𝐴𝐴2+⋯+𝐴𝐴𝐴𝐴

=

∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 ∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝐴𝐴𝐴𝐴

Metode Ishoyet Metode ini merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan hujan rata-

rata, namun diperlukan keahlian dan pengalaman.Cara ini memperhitungkan secara actual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan. Dengan kata lain, asumsi metode Thiessen yang secara membabi buta menganggap tiap pos penakar mencatat kedalaman yang sama untuk daerah sekitarnya dapat dikoreksi. Metode Ishoyet terdiri dari beberapa langkah sebagai berikut : •

Plot data kedalaman air hujan untuk tiap pos penakar hujan pada peta

•

Gambar kontur kedalaman air hujan dengan menghubungkan titik titik yang mempunyai kedalaman air yang sama. Interval ishoyet yang umum dipakai adalah 10 mm.

•

Hitung luas area antara dua garis ishoyet dengan menggunakan planimeter. Kalikan masing-masing luas areal dengan rata-rata hujan antara dua ishoyet yang berdekatan. Hitung hujan rata-rata DAS dengan persamaan berikut:

P=

𝑃𝑃 1+𝑃𝑃 2 𝑃𝑃 1+𝑃𝑃 2 𝑃𝑃 1+𝑃𝑃 2 �+𝐴𝐴2 � 2 �+⋯ + 𝐴𝐴𝐴𝐴 −1 � 2 � 2

𝐴𝐴1 �

𝐴𝐴1+𝐴𝐴2+⋯….+𝐴𝐴𝐴𝐴 −1

atau


P=

𝑃𝑃 1+𝑃𝑃 2 �� 2

∑�𝐴𝐴�

∑ 𝐴𝐴

Metode Ishoyet cocok untuk daerah berbukit dan tidak teratur dengan luas lebih dari 5.000 km2.

2.4.2.2.Cara Memilih Metode Pemilihan metode mana yang cocok dipakai pada suatu DAS dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor berikut: 1. Jaring-jaring pos penakar hujan dalam DAS 2. Luas DAS 3. Topografi DAS 2.4.3. Analisis Frekuensi dan Probabilitas Tujuan analisis frekuensi data hidrologi adalah berkaitan dengan besaran peristiwa-peristiwa ekstrim yang berkaitan dengan frekuensi kejadiannya melalui penerapan distribusi kemungkinan.Data hidrologi dianalisis diasumsikan tidak bergantung (independent) dan terdistribusi secara acak dan bersifat stokastik. Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampau. Sebaliknya, kala-ulang (return period) adalah waktu hipotetik di mana hujan dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Dalam hal ini tidak terkandung pengertian bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap kala ulang tersebut. Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar hujan, baik yang manual maupun yang otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan pada


sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan di masa lalu. Ada dua macam seri data yang dipergunakan dalam analisis frekuensi, yaitu: 1.

Data maksimum tahunan Tiap tahun diambil hanya satu besaran maksimum yang dianggap berpengaruh pada analisis selanjutnya.Seri data seperti ini dikenal dengan seri data maksimum (maximum annual series). Jumlah data dalam seri akan sama panjang dengan data yang tersedia. Dalam suatu tahunan yg mgkn lebih besar dari besaran data maksimum dlm tahun yang tidak diperhitungkan pengaruhnya dalam analisis. Hal ini oleh beberapa pihak dianggap kurang realistis dan menyarankan menggunakan cara seri parsial.

2.

Seri Parsial Cara ini dengan menetapkan suatu besaran tertentu sebagai batas bawah, selanjutnya semua besaran data yang lebih besar dari batas bawah tersebut diambil dan dijadikan bagian seri data untuk kemudian dianalisis seperti biasa.Pengambilan batas bawah dapat dilakukan dengan sistem peringkat, di mana semua besaran data yang cukup besar diambil, kemudian diurutkan dari besar ke kecil.Data yang diambil untuk dianalisis selanjutnya adalah sesuai panjang data dan diambil dari besaran data yang paling besar. Dalam hal ini dimungkinkan dalam satu tahun data yang diambil lebih dari satu data, sementara tahun yang lain tidak ada data yang diambil.


Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi adalah: 1)

Distribusi Normal,

2)

Distribusi Log Normal,

3)

Distribusi Log Pearson III, dan

4)

Distribusi Gumbel

1. Distribusi Normal Dalam analisis hidrologi distribusi normal banyak digunakan untuk menganalisis frekuensi curah hujan, analisis statistik dari distribusi curah hujan tahunan, debit rata-rata tahunan. Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss.

XT = X + KTS Di mana: XT

= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang Ttahunan,

X

= nilai rata-rata hitung variat,

S

= deviasi standar nilai variat,

KT

= faktor koreksi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe

modal matematik distribusi peluang yan digunakan untuk

analisis peluang. Nilai faktor koreksi KT umumnya sudah tersedia dalam tabel nilai variabel reduksi Gauss (Variabel reduced gauss)


Tabel 2.1 Nilai variabel reduksi Gauss (Variabel reduced gauss)

No.

Periode ulang, T

Peluang

KT

1

1,001

0,999

-3,05

2

1,005

0,995

-2,58

3

1,01

0,99

-2,33

4

1,05

0,95

-1,64

5

1,11

0,9

-1,28

6

1,25

0,8

-0,84

7

1,33

0,75

-0,67

8

1,43

0,7

-0,52

9

1,67

0,6

-0,25

10

2

0,5

0

11

2,5

0,4

0,25

12

3,33

0,3

0,52

13

4

0,25

0,67

14

5

0,2

0,84


15

10

0,1

1,28

16

20

0,05

1,64

17

50

0,02

2,05

18

100

0,01

2,33

19

200

0,005

2,58

20

500

0,002

2,88

21

10,000,000

0,001

3,09

Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan(Suripin, 2004) 2. Distribusi Log Normal Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan menikuti distribusi Log Normal. Dinyatakan sebagai model matematik dengan persamaan:

YT = Y + KTS

KT =

Yт

𝑌𝑌т− Y 𝑆𝑆

= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-

tahunan Y

= nilai rata-rata hitung variat

S

= deviasi standar nilai variat


KT

= faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan

tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang. 3. Distribusi Log-Pearson III Pada situsi tertentu, ternyata kedekatan antara data dan teori tidak cukup kuat untuk menjustifikasi pemakaian distribusi Log Normal. Pearson telah mengembangkan serangkaian fungsi probabilitas yang dapat dipakai untuk hampir semua distribusi probabilitas empiris.Tidak seperti konsep yang melatarbelakangi pemakaian distribusi Log Normal untuk banjir puncak, maka distribusi probabilitas ini hampir tidak berbasis teori. Tiga parameter penting dalam Log Pearson III yaitu (i) harga rata-rata; (ii) simpangan baku; dan (iii) koefisien kemencengan. Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Pearson Tipe III: o Ubah ke dalam bentuk logaritmis, X = log X o Hitung harga rata-rata n

∑ log Xi Log X =

i =1

n

o Harga simpangan baku n

⎢∑ i =1 s=⎢ ⎢ ⎣

2

�log Xi – log X � n−1

⎥ ⎥ ⎥ ⎦

0.5


o Hitung koefisien kemencengan 3

n

G=

𝑛𝑛

∑

i =1

�log Xi – log X � 3

�n - 1��n - 2�s

o Hitung logaritma hujan dengan periode ulang T dengan rumus

Log XT = log X + K.s Dimana K adalah variabel standar (standardized variabel) untuk X yang besarnya tergantung koefisien kemencengan G. Tabel 2.2 Harga K untuk Distribusi Log Pearson III Interval kejadian (Recurrenceinterval), tahun (periode ulang) 10,101 Koef, G

12,5

2

5

10

25

50

100

Persentase peluang terlampaui (Percent chance of being exceeded) 99

80

50

20

10

4

2

1

3

-0,667

-0,636

-0,396

0,42

1,18

2,278

3,152

4,051

2,8

-0,714

-0,666

-0,384

0,46

1,21

2,275

3,114

3,973

2,6

-0,769

-0,696

-0,368

0,499

1,238

2,267

3,071

2,889

2,4

-0,832

-0,725

-0,351

0,573

1,262

2,256

3,023

3,8

2,2

-0,905

-0,752

-0,33

574

1,284

2,24

2,97

3,705

2

-0,99

-0,777

-0,307

0,609

1,302

2,219

2,192

3,605


1,8

-1,087

-0,799

-0,282

0,643

1,318

2,193

2,848

3,499

1,6

-1,197

-0,817

-0,254

0,675

1,329

2,163

2,78

3,388

1,4

-1,318

-0,832

-0,225

0,705

1,337

2,128

2,706

3,271

1,2

-1,449

-0,844

-0,195

0,732

1,34

2,087

2,626

3,149

1

-1,588

-0,852

-0,164

0,758

1,34

2,043

2,542

3,022

0,8

-1,733

-0,856

-0,132

0,78

1,336

1,993

2,453

2,891

0,6

-1,88

-0,857

-0,099

0,8

1,328

1,939

2,359

2,755

0,4

-2,029

-0,855

-0,066

816

1,317

1,88

2,261

2,615

0,2

-2,178

-0,85

-0,033

0,83

1,301

1,818

2,159

2,472

0

-2,326

-0,842

0

0,842

1,282

1,751

2,051

2,326

-0,2

-2,472

-0,83

-0,033

0,85

1,258

1,68

1,945

2,178

-0,4

-2,615

-0,816

-0,066

0,855

1,231

1,606

1,834

2,029

-0,6

-2,755

-0,8

-0,099

0,857

1,2

1,582

1720

1,88

-0,8

-2,891

-0,78

-0,132

0,856

1,166

1,448

1606

1,733

-1

-3,022

-0,758

-0,164

0,852

1,128

1,366

1,492

1,588

-1,2

-2,149

-0,732

-0,195

0,844

1,086

1,282

1,379

1,449

-1,4

-2,271

-0,705

-0,225

0,832

1,241

1,198

1,27

1,318


-1,6

-2,388

-0,675

-0,254

0,817

1,994

1,116

1,166

1,197

-1,8

-2,499

-0,643

-0,282

0,799

1,945

1,035

1,069

1,087

-2

-3,605

-0,609

-0,307

0,777

0,752

0,959

0,98

0,99

-2,2

-3,705

-0,574

-0,33

0,752

0,753

0,888

0,9

0,905

-2,4

-3,8

-0,537

-0,351

0,725

0,754

0,823

0,83

0,832

-2,6

-3,889

-0,49

-0,368

0,696

0,755

0,764

0,768

0,769

-2,8

-3,973

-0,469

-0,384

0,666

0,756

0,712

0,714

0,714

-3

-3,051

-0,42

-0,396

0,636

0,757

0,666

0,666

0,667

Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan(Suripin, 2004 4. Distribusi Gumbel Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan dalam persamaan: K=

YTr −Yn Sn

Yn

= reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data n

Sn

= reduced standar deviation yang juga tergantung pada jumlah

sampel/data n YTr

= reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan


= -ln �–ln

YTr

Tr −1 Tr

�

Tabel 2.3 Nilai Rata-rata dari Reduksi (Yn) N

0

1

2

3

4

5

6

10

0,4952 0,4996 0,5035 0,507

0,51

0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,522

20

0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,532

0,5332 0,5343 0,5353

30

0,5362 0,5371 0,538

0,5418 0,5424 0,5436

40

0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 5458

50

0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518

60

0,5521 0,5524 0,5527 0,553

70

0,5548 0,555

0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567

80

0,5569 0,557

0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,558

90

0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599

100

0,56

0,5388 0,8396 0,5403 0,541

7

8

9

0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481

0,5533 0,5535 0,5538 0,554

0,5543 0,5545

0,5581 0,5583 0,5585

0,5603 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,561

0,5611

Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan(Suripin, 2004)


Tabel 2.4Reduced Standard Deviation, Sn N

0

1

2

3

10

0,9496 0,9676 0,9833 0,0071

20

1,0628 1,0696 1,0754 1,08611 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,108

30

1,1124 1,1159 1,1193 1,1226

1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388

40

1,1413 1,1436 1,1458 1,148

1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,159

50

1,1607 1,1623 1,1638 1,1658

1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734

60

1,1747 1,1759 1,177

1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844

70

1,1854 1,1863 1,1873 1,1881

1,189

80

1,1938 1,1945 1,1953 1,1959

1,1967 1,1973 1,198

90

1,2007 1,2013 1,202

1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,206

1,1782

1,2026

100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077

4

5

6

7

8

9

0,0095 0,0206 0,0316 0,0411 0,0493 0,0565

1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,193 1,1987 1,1994 1,2001

1,2081 1,2084 1,2087 1,209

1,2093 1,2096

Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan(Suripin, 2004)


Tabel 2.5Reduced Variate, sebagai Fungsi Periode Ulang Periode ulang,

Recuded variate,

Periode ulang, Recuded variate, Ytr

Tr (tahun)

Ytr

Tr (tahun)

2

0,3668

100

4,6012

5

1,5004

200

4,2969

10

2,251

250

4,5206

20

2,9709

500

4,2149

25

3,1993

1000

4,9087

50

39,028

5000

4,5188

75

43,117

10000

4,2121

Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan(Suripin, 2004) 2.4.4

Koefisien Pengaliran Koefisien pengaliran (runoff coefficient) adalah perbandingan antara jumlah air

yang mengalir atau melimpas di permukaan tanah (surface runoff) dengan jumlah air hujan yang jatuh dari atmosfir. Nilai koefisien pengaliran berkisar antara 0 sampai dengan 1 dan bergantung dari jenis tanah, jenis vegetasi, karakteristik tataguna lahan dan konstruksi yang ada di permukaan tanah seperti jalan aspal, atap bangunan, dan lain-lain yang menyebabkan air hujan tidak dapat sampai secara langsung ke permukaan tanah sehingga tidak dapat berinfiltrasi maka akan menghasilkan limpasan permukaan hampir 100%. Rumus untuk menentukan koefisien pengaliran sebagai berikut:


C=

Q R

Keterangan: C

= Koefisien pengaliran

Q

= Jumlah limpasan

R

= Jumlah curah hujan

Besarnya nilai koefisien pengaliran C untuk daerah perumahan berdasarkan peneliti para ahli diperlihatkan pada tabel berikut. Tabel 2.6 Koefisien Pengaliran C Tipe Daerah Aliran

Kondisi

Koefisien Aliran C

Rerumputan

Tanah pasir, datar 2%

0,05-0,10

Tanah pasir, rata-rata, 2-7%

0,10-0,15

Tanah pasir, curam, 7%

0,15-0,20

Tanah gemuk, datar, 2%

0,13-0,17

Tanah gemuk, curam, 7%

0,18-0,22

Daerah kota lama

0,25-0,35

Daerah pinggiran

0,75-0,95

Daerah "single family"

0,30-0,50

"Multi units" terpisah-pisah

0,40-0,60

Business

Perumahan


Industri

"Multi units" tertutup

0,60-0,75

"Suburban"

0,25-0,40

Daerah rumah apartemen

0,50-0,70

Daerah ringan

0,50-0,80

Daerah berat

0,60-0,90

Pertamanan, kuburan

0,10-0,25

Tempat bermain

0,20-0,35

Halaman kereta api

0,20-0,40

Daerah yang tidak

0,10-0,30

Jalan

Beraspal

0,70-0,75

Beton

0,80-0,95

Batu

0,70-0,85

Untuk berjalan naik

0,70-0,85

Atap

0,70-0,95

Sumber : Wesli, Drainase Perkotaan 2.4.5 Perhitungan Koefisien Tampungan (Cs) Daerah yang memiliki cekungan untuk menampung air hujan realtif mengalirkan lebih sedikit air hujan dibandingkan yang tidak memiliki cekungan sama sekali. Efek


tampungan oleh cekungan ini terhadap debit rencana diperkirakan dengan koefisien tampungan yang diperoleh dengan rumus: Cs =

2 tc 2tc +td

Dimana: Cs = koefisien tampungan Tc = waktu konsentrasi (jam) Td = waktu aliran air mengalir di dalam saluran dari hulu hingga ke tempat pengukuran (jam) 2.4.6

Perhitungan Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi (tc) suatu DAS adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan

yang jatuh untuk mengalir dari titik terjauh sampai ke tempat keluaran DAS (titik kontrol) setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Dalam hal ini diasumsikan DAS adalah luasan atap rumah berdasarkan tipe rumah tersebut. Waktu konsentrasi dihitung dengan membedakannya menjadi dua konponen, yaitu: • to= waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampaisaluran terdekat, dan • td = waktu perjalanan dari pertama masuk saluran sampai titik keluaran tc = to + td dimana 2

n

3

√S

to= � x 3,28 x L x

� menit

dan


td =

Ls 60 V

(menit)

dimana n

= koefisien kekasaran Manning, untuk aspal dan beton = 0,013

S

= perbandingan dari selisih tinggi antara tempat terjauh dan tempat pengamatan, diperkirakan sama dengan kemiringan rata-rata dari daerah aliran

V

= kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik)

L

= Jarak aliran terjauh di atas tanah hingga saluran terdekat (m)

Ls

= Jarak yang ditempuh aliran di dalam saluran ke tempat pengukuran (m)

Tabel 2.7 Nilai Kecepatan Berdasarkan Kemiringan Dasar Saluran Kemiringan Rata-rata Dasar Saluran (%) Kecepatan Rata-rata (m/detik) Kurang dari 1

0,4

1–2

0,66

2–4

0,9

4–6

1,2

6 – 10

1,5

10 - 15

2,4

Sumber : Drainase Perkotaan (Wesli, 2008)


2.5

Analisis Intensitas Curah Hujan Intensitas hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan per satuan waktu.

Sifatumum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung intensitasnya cenderung makin tinggi dan makin besar periode ulangnya makin tinggi pula intensitasnya. Hubungan antara intensitas, lama hujan dan frekuensi hujan biasanya dinyatakan dalam lengkung Intensitas-Durasi-Frekuensi (IDF = Intensity-Duration-Frequency Curve). Diperlukan data hujan jangka pendek, misalnya 5 menit, 10 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman untuk membentuk lengkung IDF. Data hujan jenis ini hanya dapat diperoleh dari pos penakar hujan otomatis.Selanjutnya, berdasarkan data hujan jangka pendek tersebut lengkung IDF dapat dibuat. Untuk menentukan debit banjir rencana (design flood) perlu didapatkan harga suatu intensitas curah hujan terutama bila digunakan metode rasional. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut berkonsentrasi.Analisis intensitas curah hujan ini dapat diproses dari data curah hujan yang telah terjadi pada masa lampau. Untuk menghitung intensitas curah hujan dapat digunakan beberapa rumus empiris sebagai berikut : 2.5.1

Rumus Talbot (1881) Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dan tetapan-tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga yang terukur.

I=

a t+b

di mana: I

= intensitas hujan (mm/jam)

t

= lamanya hujan (jam)

a dan b = konstanta yan tergantung pada lamanya hujan yang terjadi di DAS


2.5.2

a=

[I.t]�I 2 �−�I 2 .t�[I]

b=

[I][I.t]-N�I2 .t�

N[I 2 ]−[I][I]

N�I2 �-[I][I]

Rumus Sherman (1905) Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yang lamanya lebih dari 2 jam.

I=

𝑎𝑎

𝑡𝑡 𝑛𝑛

dimana: I


t


n

= konstanta

log a =

[log I]�(log t)2 �−⌊log t.log I⌋[log t] N[(log t)2 ]−[log t][log t]

n=

2.5.3

[log I][log t]-N⌊log t. log I⌋ N�(log t)2 �-[log t][log t]

Rumus Ishiguro (1953) I= I

a √t+ b


t


a,b

= konstanta

a=

�I.√t��I 2 �−�I 2 √t�[I] N[I 2 ]−[I][I]


b=

[I]�I.√t�−N�I 2 √t� N[I 2 ]−[I][I]

dimana []

= jumlah angka-angka dalam tiap suku

N

= banyaknya data

2.5.4 Mononobe Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data hujan harian, maka intensitas hujan dihitung dengan rumus: 2

R 24

24 3 I= � � 24 t

dimana : I


t


R24

= curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm)

2.6

Debit Banjir Rencana Metode yang biasa digunakan untuk menghitung debit banjir rencana umumnya

sebagai berikut : 2.6.1 Rumus Rasional Ada banyak rumus rasional yang dibuat secara empiris yang dapat menjelaskan hubungan antara hujan dengan limpasannya, diantaranya adalah: Q = 0,278.C.Cs.I.A di mana: Q

= Debit (m3/det)

C

= Koefisien aliran


Cs

= Koefisien Tampungan

I

= Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A

= Luas daerah aliran (km²)

Di wilayah perkotaan, luas daerah pengeringan pada umumnya terdiri dari beberapa daerah yang mempunyai karakteristik permukaan tanah yang berbeda (subarea) sehingga koefisien pengaliran untuk masing-masing subarea nilainya berbeda dan untuk menentukan koefisien pengaliran pada wilayah tersebut dilakukan penggabungan dari masing-masing sub area.Variabel luas sub area dinyatakan dengan Aj dan koefisien pengaliran dari tiap sub area dinyatakan dengan Cj maka untuk menentukan debit digunakan rumus sebagai berikut: m Q = I ∑ CjAj j =1 di mana: Q

= Debit (m3/det)

Cj

= Koefisien sub area

I

= intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

Aj

= luas daerah aliran (km²)

Rumus rasional lainnya yang menggambarkan hubungan antara hujan dan limpasannya yang dipengaruhi oleh penyebaran hujan sebagai berikut: Q = C.β.I.A di mana: Q

= Debit (m3/det)

C

= Koefisien sub area

β

= Koefisien penyebaran hujan


I

= intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A

= luas daerah aliran (km²)

Koefisien penyebaran hujan (β) merupakan nilai yang digunakan untuk mengoreksi pengaruh penyebaran hujan yang tidak merata pada suatu daerah pengaliran.Nulai besaran ini tergantung dari kondisi luas daerah pengaliran. Untuk daerah pengaliran yang relative kecil biasanya kejadian hujan diasumsikan merata sehingga nilai koefisien penyebaran hujan β = 1. Koefisien penyebaran hujan (β) diperlihatkan pada tabel berikut. Tabel 2.8 Koefisien Penyebaran Hujan Luas

Daerah

(km2)

Pengaliran Koefisien Penyebaran Hujan

a

0-4

1

b

5

0,995

c

10

0,980

d

15

0,955

e

20

0,920

f

25

0,875

g

30

0,820

h

50

0,500

Sumber : Wesli, Drainase Perkotaan


Dari rumus rasional, dapat diketahui besarnya debit sangat dipengaruhi oleh intensitas hujan dan luas daerah hujan. Karena luas daerah hujan adalah tetap, dan intensitas hujan dapat berubah-ubah, maka dapat dikatakan bahwa besarnya debit berbanding lurus dengan intensitas hujan. Semakin besar intensitas hujan, akan semakin besar pula debit air yang dihasilkan. 2.6.2

Debit Air Pembuangan (Air Kotor) Debit air kotor adalah debit yang berasal dari buangan aktivitas penduduk

sepertimandi, cuci dan lain-lain baik dari lingkungan rumah tangga, bangunan (fasilitas) umumatau instansi, bangunan komersial, dan sebagainya. Tabel 2.9 Pembuangan Limbah Cair Rata-Rata Per Orang Setiap Hari Volume Limbah Beban

BOD

Cair (gram/orang/hari

Jenins Bangunan (Liter/orang/hari

) )

Daerah Perumahan

-

Rumah besar muntuk keluarga tunggal

-

-

-

Rumah tipe tertentu untuk keluarga tunggal

400

100

-

Rumah untuk keluarga ganda (rumah susun)

300

80

-

Rumah kecil (cottage)

240-300

80


(Jika dipasang penggilingan sampah, kalikan

200

80

BOD dengan faktor 1.5)

Perkemahan dan Motel : -

Tempat peristirahatan mewah

400-600

100

-

Tempat parkir rumah berjalan (mobile home)

200

80

-

Kemah wisata dan tempat parkir trailer

140

70

-

Hotel dan motel

200

50

Sekolah : -

Sekolah dengan asrama

300

80

-

Sekolah siang hari dengan kafetana

80

30

-

Sekolah siang hari tanpa kafetarian

60

20

Restoran : -

Tiap pegawai

120

50

-

Tiap langganan

25-40

20


-

Tiap makanan yang disajikan

15

15

Terminal transportasi : -

Tiap pegawai

60

25

-

Tiap Penumpang

20

10

Rumah sakit

600-120

30

Kator

60

25

duduk

20

10

Bioskop per tempat duduk

10-20

10

60-120

25

Teater mobil (driver in theatre). Per tempat

Pabrik tidak termasuk limbah cair industri dan cafeteria Sumber : Soeparman dan Suparmin, 2001:30 2.7.

Aspek Hidrolika

2.7.1. Kriteria Teknis Kriteria teknis saluran drainase adalah sebagai berikut: a. Kriteria teknis saluran drainase air hujan: 1. Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani 2. Aliran berlangsung cepat namun tidal menimbulkan erosi


3. Kapasitas saluran membesar searah aliran b. Kriteria teknis saluran drainase air limbah 1. Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani 2. Tidak mencemari kualitas air sepanjang lintasannya 3. Tidak mudah dicapai oleh binatang yang dapat menyebarkan penyakit 4. Ada proses pengenceran atau penggelontoran kotoran 5. Tidak menyebarkan bau dan menganggu estetika 2.7.1. Bentuk Penampang Saluran Penampang hidrolis terbaik yaitu suatu penampang yang memiliki keliling basah terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki keliling basah terkecil dengan hantaran maksimum. Penampang Hidrolis terbaik diperlihatkan pada Tabel 2.10 berikut: Tabel 2.10 Unsur Geometrik Penampang Hidrolis Terbaik

No

Penampang Melintang

Kelilling

Jari-jari

Lebar

Basah

Hidrolis

Puncak

3/√3.Y

6/√3.Y

½ .Y

4/√3.Y

2Y²

4Y

½ .Y

2Y

Y²

4/√2.Y

¼.√2.Y

2Y

Luas

Trapesium (Setengah 1

segi enam) Persigi

Penjang

(setengah 2

sangkar) Segitiga

3

bujur

(setengah

bujur sangkar )


4

Setengah lingkaran

π/Y²

πY

½.Y

2Y

5

Parabola

4/3.√2.Y²

8/3. √2.Y

½.Y

2.√2.Y

6

Lengkung hidrolis

1,3959.Y²

2,9836.Y

0,46784.Y

1,917532.Y

Sumber : Drainase Perkotaan (Wesli, 2008 2.7.1. Perencanaan Dimensi Saluran Untuk menentukan dimensi saluran drainase dalam hal ini, diasumsikan bahwa kondisi aliran air adalah dalam kondisi normal (steady uniform flow) di mana aliran mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak dan waktu (Suripin, 2000).Rumus yang sering digunakan adalah rumus Manning. Q = V. A

V=

1 n

R⅔ I½

Q = debit banjir rencana yang harus dibuang lewat saluran drainase (m3/dt) V = Kecepatan aliran rata-rata (m/dt) A = (b + mh).h =Luas potongan melintang aliran (m2) R = A/P = jari-jari hidrolis (m) P = b + 2h(m2 +1)1/2 = keliling basah penampang saluran (m) b = lebar dasar saluran (m) h = kedalaman air (m)


I = kemiringan energi/ saluran n = koefisien kekasaran Manning m = kemiringan talud saluran ( 1 vertikal : m horisontal) Faktor-faktor yang berpengaruh didalam menentukan harga koefisien kekasaran Manning (n) adalah sebagai berikut : a. kekasaran permukaan saluran. b. vegetasi sepanjang saluran. c. ketidakteraturan saluran. d. trase saluran landas. e. pengendapan dan penggerusan. f. adanya perubahan penampang. g. ukuran dan bentuk saluran. h. kedalaman air Tabel 2.11 Koefisien Kekasaran Manning Tipe Saluran

Koefisien Manning (n)

Baja

0,011 – 0,014

Baja permukaan gelombang 0,021 – 0,030 Semen

0,010 – 0,013

Beton

0,011 – 0,015


Pasangan Batu

0,017 – 0,030

Kayu

0,010 – 0,014

Bata

0,011 – 0,015

Aspal

0,013

Sumber : Drainase Perkotaan (wesli, 2002) 2.8SumurResapan 2.8.1

Pengertian Sumurresapan(Gambar2.10)merupakanskemasumurataulubang

permukaantanahyangdibuatuntukmenampungair dalamtanah.Sumur

resapan

inikebalikan

hujanagar

darisumur

tanahke

dapatmeresapke

airminum.Sumur

merupakanlubanguntukmemasukkanairkedalamtanah,sedangkan minumberfungsiuntukmenaikkanair

pada

resapan sumurair

konstruksidankedalamannyaberbeda.Sumur

permukaan.Dengandemikian, resapandigalidengankedalamandi

atasmukaairtanah,sedangkansumurairminumdigalilebihdalamlagiataudi

bawah

mukaairtanah(Kusnaedi, 2011).

Gambar2.10 Sketsa SumurResapan


2.7.2

Fungsi SumurResapan Penerapansumur

resapansangatdianjurkandalamkehidupansehari-

hari.Fungsiutama darisumur resapanbagikehidupanmanusia dapatdibagimenjaditiga fungsi utama,yaitu 1.

Pengendali banjir

2.

Konservasi air tanah

3.

Menekanlajuerosi

2.6.3

Prinsip danTeori Kerja SumurResapan Prinsipkerjasumurresapanadalahmenyalurkandanmenampungairhujan

kedalamlubangatausumuragarairdapatmemilikiwaktutinggaldipermukaan tanah lebih lamasehinggasedikit demi sedikit airdapat meresap kedalam tanah. Tujuan utama dalamakuifer

dari sumur resapan adalah memperbesar masuknya air ke

tanahsebagaiair

resapan(infiltrasi).Dengandemikian,airakanlebih

banyakmasukke dalamtanahdansedikityangmengalir sebagaialiranpermukaan (runoff). Dibawahtanah,airyang

meresapiniakanmerembesmasukkedalam

disebutlapisantidakjenuhdimanapadaberbagai

jenistanah,

lapisantanahyang lapisaninimasihbisa

menyerapair.Darilapisantersebut,airakanmenembus kedalampermukaantanah(watertable)dimana

dibawahnyaadaairtanah(ground

water)yang terperangkapdalamlapisanakuifer.Dengandemikian,masuknyaair hujanke dalamtanahakanmembuatimbuhanairtanahakanmenambahjumlahair

tanah

dalam


lapisanakuifer. Sebagaimediayang

secaralangsung

berhubungandenganlapisantanah,dalam

pengoperasiannyasumurresapansesungguhnya mengandalkankemampuantanah dalam meresapkan air. Oleh karena

itu perencanaan dimensi sumur

berangkatdarisifatfisiktanahkhususnyaharusbertitiktolakpadakeadaan

resapan

daya rembes

tanahnya. Denganprinsipkerja membuatsumur

darisumur

resapanpada

area

resapantersebut,maka halamanrumahkita,kita

jika

kita

ingin

akanmenyalurkanair

hujanyang turundiarearumahkitamenujusumurresapan,termasukair hujanyang turun pada genting atap rumah yang nantinya mengalir menuju talang air. Dari talang,air kita

salurkanke

sumur

resapandenganmenggunakanpipa(biasanya

menggunakanpipaparalon).Sedangkanairhujanyang rumah,

dapatkitasalurkan

menuju

sumur

semacamselokanataugotkecildiarearumahkita,yang

turunselaindiareagenteng resapan

atap

dengan

caramembuat

dibuatdengan

kemiringan

tertentu,sehingga nantinyaairyang masukkedalamselokanataugottersebutdapat mengalir menuju sumur resapan. Untuk membuang kelebihan air yang masuk kedalam sumur resapan,

kita

bisa

membuat

berfungsimengalirkankelebihanair

pipa

pembuangan,

didalamsumur

yang

nantinya

resapanmenujusaluran

drainase/saluran pembuangan didekat rumah kita.

Gambar2. 11PrinsipKerjaSumurResapan PenampunganAirHujan


Semakinbanyakairyang

mengalirkedalamtanahberartiakanbanyak

tersimpanairtanahdibawahpermukaanbumi.Air melalui

sumur-sumur

atau

mata

tersebutdapatdimanfaatkan airyang

dapat

kembali

dieksplorasi

setiapsaat.Jumlahaliranpermukaanakanmenurunkarena adanyasumurresapan. Pengaruh positifnya

bahaya

banjir

dapat

dihindari

karena

terkumpulnya

air

permukaanyang berlebihan di suatutempat dapat dihindarkan.Menurunnyaaliran permukaan ini jugaakanmenurunkan tingkat erositanah. 2.9

PersyaratanUmumdanTeknisSumurResapan PadaSNINo.03-2459-2002dijelaskantentangpersyaratanumumdanteknis sumur

resapan, standarini merupakan hasil revisi dari SNINo.03-2459-1991. Persyaratan umumyang harus dipenuhi antaralain sebagai berikut: a) Sumur resapanairhujandi tempatkan padalahanyang relatifdatar. b) Airyangmasuk kedalamsumur resapanadalahairhujan tidak tercemar. c) Penetapan sumurresapanairhujan harus mempertimbangkan keamanan bangunan sekitarnya. d) Harus memperhatikan peraturan daerah setempat. e) Hal-halyangtidak memenuhi ketentuan ini harusdisetujui instansiyang berwenang. Persyaratan teknisyang harus dipenuhi antaralain sebagai berikut:


a) Kedalamanairtanah minimum 1.50 m padamusim hujan. b) Strukturtanahyangdapat digunakan harus mempunyai nilai permeabilitas tanah≥ 2.0 cm/jam. c) Jarak penempatan sumurresapanairhujan terhadap bangunan, dapat dilihat padaTabel 2. 13. Tabel

2.12 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan Jarak minimum dari sumur

N 1.

i B SumurJresapanairhujan/

2. 3.

Pondasi bangunan Bidangresapan/ sumur

2.10

1

PerencanaanDimensi SumurResapan Dimensisumurresapanditentukanolehbeberapafaktoryaitutinggimukaair

tanah,

intensitashujan, lama hujan, luas penampang tampungan dan koefisien permeabilitastanah.Untuklebihjelasnyadapatdilihatpadapembahasandibawah ini: a) Tinggi muka air tanah Dasarbangunansumurresapanakanefektifapabilaterletakdiatasmukaair tanah.Olehkarena itudiperlukanpeta sebaranmuka preatikdaerahpenelitian yangmenggambarkan distribusi tinggi muka airtanah. b) Intensitas hujan Intensitashujansangatdiperlukanuntukmenghitung

besarnyakapasitassumur


resapanuntukmenampung luasantertentu.Volume

airhujanyang air

jatuhpadapenutupanlahandengan

tampunganadalahhasilkaliintensitashujan,luas

daerah tampungan dan lamahujan. c) Durasi hujan Lama

hujanadalahwaktuterlama

hujanituterjadisetiapkejadianhujan.Lama

hujan (durasi) sangat diperhitungkan dalam memprediksi dayatampung sumur serapan. d) Luas penampung tampungan Luas penampung tampunganinimerupakanjumlahtotaldariatapbangunanatau bidangpekerasanyang airnyadialirkanpada sumur resapan.Semakinbesar luas tampunganmakasemakinbesar

luastampunganmakasemakinbesarvolume

tampungan. e)Koefisien permeabilitas tanah Koefisien permeabilitas adalah kemampuan tanah dalam melewatkan airsebagai fungsi dariwaktu. Kemampuan tanahdalam meresapkan air hujan yang di tampungditentukan olehkoefisien permeabilitas ini. Metodeyangdigunakanuntuk perencanaan dimensi sumur resapan,antaralain: a.MetodeSunjoto (2011) Secara teoritis, volume dan efisiensi sumur resapan dapat dihitung berdasarkan keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air yang meresap ke dalam tanah (Sunjoto, 1988) dan dapat dituliskan sebagai berikut:


H

=

Dimana:

FKT

Q

�1- e πR2 � FK

H

= tinggi muka air di dalam sumur (m)

F

= adalah faktor geometrik (m)

Q

= debit air masuk (m3/detik)

T

= waktu pengaliran (detik)

K

= koefisien permabilitas tanah (m/dt)

R

= jari-jari sumur (m)

Faktor geometrik tergantung pada berbagai keadaan, dan secara umum dapat dinyatakan dalam persamaan: Qo

= F. K. H

Kedalaman efektif sumur resapan dihitung dari tinggi muka air tanah apabila dasar sumur berada di bawah muka air tanah tersebut, dan diukur dari dasar sumur bila muka air tanah berada di bawah dasar sumur. Sebaiknya dasar sumur berada pada lapisan tanah dengan permeabilitas tinggi. b. Metode PU Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan (1990) telah menyusun standar tata cara perencanaan teknis sumur resapan air hujan untuk lahan pekarangan yang dituangkan dalam SK SNI T-06-1990 F. Tidak jauh berbeda dengan apa yang dikemukakan oleh Sunjoto, metode PU menyatakan bahwa dimensi atau jumlah sumur resapan air hujan yang diperlukan pada suatu lahan pekarangan ditentukan oleh curah hujan maksimum, permeabilitas tanah dan luas bidang tanah, yang dapat dirumuskan sebagai berikut.


H

=

Dimana:

D.I.At -D.k.As As + D.K.P

D

= durasi hujan (jam)

I

= intensitas hujan (m/jam) At

= luas tadah hujan (m2), dapat berupa atap rumah atau permukaan tanah yang diperkeras

K

= permeabilitas tanah (m/jam)

P

= keliling penampang sumur (m)

As

= luas penampang sumur (m2)

H

= kedalaman sumur (m)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents