BAB III STUDI PUSTAKA

TUGAS AKHIR

” Perencanaan Drainase Kawasan Puri Anjasmoro Kota Semarang ”

BAB III STUDI PUSTAKA

3.1 PENYEBAB BANJIR PERKOTAAN 3.1.1 Sumber-sumber Air Banjir Banjir

berdasarkan

peristiwa

kejadiannya

dapat

dibedakan

menjadi

dua

macam,yaitu : 1. Banjir yang terjadi karena limpasan air dari sungai atau saluran karena debit banjir tidak mampu dialirkan oleh alur sungai maupun saluran atau dengan kata lain debit banjir lebih besar daripada kapasitas pengaliran sungai atau saluran yang ada. 2. Banjir yang terjadi pada suatu daerah dimana sebelumnya belum pernah mengalami banjir. Sedangkan banjir berdasarkan penyebab utamanya dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu :

1. Banjir Kiriman Yang dimaksud dengan banjir kiriman adalah banjir yang disebabkan oleh melimpasnya air hujan dari suatu daerah yang lebih tinggi menuju daerah yang lebih rendah atau daerah genangan. Dengan adanya banjir kiriman ini maka akan terjadi penambahan jumlah air yang harus ditampung oleh daerah rendah tersebut.

2. Banjir Genangan Yang dimaksud banjir genangan yaitu banjir yang disebabkan adanya genangan air yang berasal dari air hujan lokal. Air hujan lokal adalah air hujan yang terjadi pada daerah itu sendiri. Tetapi jika curah hujan lokal ini cukup tinggi dan terjadi terus menerus , maka di daerah tangkapan hujan dapat terjadi banjir. Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-1

TUGAS AKHIR


3. Banjir Air Pasang Yang dimaksud dengan banjir air pasang yaitu banjir yang disebabkan adanya kenaikan muka air laut yang melebihi muka saluran, sehingga saluran yang bermuara di pantai tersebut akan dimasuki air laut. Dan jika air yang masuk tersebut melebihi kapasitas dari saluran yang ada serta HWL ( High Water Level ) -nya melebihi tinggi air rencana, maka dapat menyebabkan genangan di suatu wilayah. 3.1.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi Banjir Faktor – faktor yang mempengaruhi banjir dibagi menjadi dua yaitu : a. Faktor Teknis b. Faktor Non Teknis a. Faktor Teknis Faktor teknis adalah faktor penyebab banjir perkotaan yang diakibatkan oleh kondisi sungai atau saluran yang sudah tidak memadai lagi, sedimentasi yang terjadi di sungai atau saluran, elevasi muka tanah yang lebih rendah dari pada muka air laut pasang dan muka air banjir yang terjadi, penurunan muka tanah (Land Subsidence). b. Faktor Non Teknis Faktor non teknis adalah faktor penyebab banjir di perkotaan yang diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi disuatu wilayah, perubahan tata guna lahan yang mengakibatkan kenaikan debit banjir dan erosi, penyempitan atau penutupan sungai atau saluran oleh sampah dan bangunan liar.

3.2

PENGENDALIAN BANJIR Pengendalian banjir pada dasarnya dapat dilakukan dengan berbagai cara,

namun yang lebih penting adalah pertimbangan secara keseluruhan dan dicari sistem yang paling optimal. Kegiatan pengendalian banjir menurut lokasi atau daerah pengedaliannya dapat dikelompokkan menjadi dua : 1. Bagian Hulu, yaitu dengan membangun dam pengendali banjir yang dapat memperlambat waktu tiba banjir dan menurunkan besarnya debit banjir,

Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-2

TUGAS AKHIR


pembuatan waduk lapangan yang dapat merubah pola hidrograf banjir serta penghijauan di Daerah Aliran Sungai ( DAS ). 2. Bagian Hilir, yaitu dengan melakukan normalisasi alur sungai dan tanggul, sudetan pada aliran kritis, pembuatan alur pengendalian banjir atau Flood Way serta pemanfaatan daerah genangan untuk Retarding Basin. Cara pengendalian banjir yang dapat dilakukan dalam sistem pengendalian banjir adalah : 3.2.1 Normalisasi Saluran Normalisasi dilakukan pada saluran berkaitan dengan pengendalian banjir akibat air hujan, yang merupakan usaha untuk memperbesar kapasitas saluran sehingga mampu menampung debit banjir yang akan terjadi dan memperlancar aliran. Normalisasi ini meliputi kegiatan-kegiatan yang terdiri dari : •

Normalisasi bentuk penampang melintang

•

Mengatur penampang memanjang saluran

•

Menstabilkan alur saluran

•

Menentukan tinggi jagaan

3.2.2 Penampang Melintang Saluran Penampang melintang saluran perlu direncanakan untuk mendapatkan penampang yang ideal dan efisien dalam penggunaan lahan. Penampang ideal merupakan penampang yang stabil terhadap perubahan akibat pengaruh erosi maupun pengaruh pola aliran yang terjadi. Sedangkan penggunaan lahan yang efisien dimaksudkan untuk memperhatikan lahan yang tersedia disekitar saluran sehingga nantinya bila ada normalisasi tidak menimbulkan permasalahan terhadap pembebasan tanah. Pada umumnya bentuk penampang yang biasa pada saluran-saluran di Kota Semarang adalah bentuk penampang tunggal, mengingat bentuk penampang ini mendukung untuk digunakan dengan alasan sebagai berikut : •

Luas lahan yang tersedia untuk penampang melintang terbatas sebab disamping saluran merupakan jalan.

•

Debit dialirkan melalui saluran-saluran yang ada tidak begitu besar.

•

Lebih ekonomis dari segi biaya dan waktu.


L2A 302102 L2A 302148


III-3

TUGAS AKHIR


Sedangkan rumus-rumus yang digunakan dalam mendimensi saluran penampang tunggal adalah sebagai berikut : 1. Penampang saluran tunggal berbentuk persegi empat

Q = V×A P = B + 2H

di mana :

A=BxH

R = A/P V=

1 × R 2/3 × I1/2 n

A

= luas penampang sungai (m2),

P

= keliling basah saluran (m),

R

= jari-jari hidrolis (m),

I

= kemiringan dasar saluran,

n

= kekasaran manning,

V

= kecepatan aliran (m/detik),

Q = debit (m3/detik). H B

Gambar 3.1 Penampang Tunggal Berbentuk Persegi Empat 2. Penampang saluran tunggal berbentuk trapezium

A = (B + mH) × H P = B + (2H × 1 + m 2 ) R = A/P V =

1 × R 2/3 × I1/2 n

Q = V×A

H B

Gambar3.2 Penampang Tunggal Berbentuk Trapesium Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-4

TUGAS AKHIR


3.2.3

Tinggi Jagaan Saluran

Besarnya tinggi jagaan yang paling baik adalah berkisar antara 0,75 m – 1,5 m. Halhal lain yang mempengaruhi besarnya nilai tinggi jagaan adalah penimbunan sedimen di dasar saluran, berkurangnya penampang efisien hidrolik karena tumbuhnya tanaman, penurunan tebing dan kelebihan jumlah aliran selama tejadinya hujan. Sedangkan secara praktis besarnya tinggi yang diambil berdasarkan debit banjir, seperti dalam tabel berikut ini : Tabel 3.1 Hubungan debit dengan tinggi jagaan dan lebar tanggul Debit Banjir

Tinggi Jagaan

Lebar Tanggul

( m3 / det )

(m)

(m)

Kurang dari 200

0,50

3,0

200 – 500

0,75

3,0

500 – 2.000

1,00

4,0

2.000 – 5.000

1,25

5,0

5.000 – 1.0000

1,50

6,0

Lebih dari 10.000

2,00

7,0

Sumber : ( Robert J Kodoatie, Dr. M.Eng,Ir ; Sugiyanto, M.Eng,Ir. BANJIR, beberapa penyebab dan

metode pengendaliannya dalam perspektif lingkungan, tahun 2002 )

3.2.4 Floodway

Floodway merupakan saluran pembuangan debit banjir yang terjadi pada saluran utama. Bila saluran yang menampung suatu debit rencana sudah tidak lagi dapat menampung maka untuk menghindari kerugian yang terjadi, debit banjir dilewatkan melalui floodway agar tidak terjadi banjir dikawasan yang dilalui saluran tadi. Hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan floodway yaitu pertimbangan nonteknis dan teknis. a. Pertimbangan nonteknis meliputi antisipasi terhadap dampak negatif yang mungkin timbul, baik itu permasalahan sosial maupun ekonomi. b. Pertimbangan teknis dalam pembuatan floodway meliputi pertimbangan terhadap rencana pola alur sungai yang stabil. Adapun yang perlu dihindari adanya alur sungai meander atau berkelok – kelok, yang menyebabkan awal Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-5

TUGAS AKHIR


proses pergerakan meander sungai kearah tikungan luar. Pada suatu meander sungai,

pada

umumnya

terjadi

gerusan

tikungan

luar,

yang

akan

mengakibatkan pergerakan alur sungai tersebut kearah tikungan luar. Untuk mengantisipasi atau mengurangi laju pergerusan pada tikungan luar, perlu adanya perencanaan tikungan / meander sungai yang baik. Beberapa faktor yang harus diperhatikan adalah : •

Hindari dua tikungan yang berhubungan langsung, harus ada alur transisi.

•

Perbandingan antara lebar sungai dan jari – jari meander lebih besar dari 20, ( B / R > 20 )

•

Panjang alur sungai transisi diantara 2 tikungan adalah 2 – 3 lebar sungai.

•

Lebar sungai pada tikungan antara 1,1 – 1,3 kali lebar sungai bagian lurus.

Pemukiman

Gambar 3.3 Floodway 3.2.5 Sudetan Pada alur sungai yang berkelok – kelok sangat kritis, sebaiknya dilakukan sudetan agar banjir mencapai bagian hilir atau laut dengan cepat, serta mempertimbangkan alur sungai yang stabil. Sudetan dibuat pada sungai karena bentuk sungai yang berkelok – kelok dan pada saat hujan sering terjadi banjir. Hal – hal yang perlu dipertimbangkan dalam sudetan : •

Tujuan dilakukan sudetan.

•

Penampang sungai sudetan

•

Dampak negatif yang timbul

•

Pengaruh terhadap sungai secara keseluruhan


L2A 302102 L2A 302148


III-6

TUGAS AKHIR


•

Pengaruh terhadap bangunan sekitar sudetan

•

Tinjauan terhadap sosial ekonomi

3.2.6 Kolam Penampungan Kolam penampungan adalah tempat penampungan debit saluran sementara sehingga puncak banjir dapat dikurangi. Tempat ini digunakan saat terjadi debit banjir yang besar. Kolam penampungan dapat berupa tanah kosong yang elevasinya lebih rendah sehingga dapat menampung air dan membuang kembali setelah kondisi debit normal. Pada kolam penampungan dilengkapi pompa untuk kembali mengeluarkan air bila debit banjir sudah normal. Kolam

penampungan

ini

mempunyai

bangunan

pelengkap

yaitu

berupa

kolam

pengendapan dan kisi – kisi penyaring. Dimana fungsi dari kisi – kisi penyaring adalah mencegah masuknya benda – benda yang hanyut menuju kolam penampungan. Dimensi kolam penampungan didasarkan pada perhitungan debit rencana yang masuk

(inflow) kolam penampungan dari saluran drainase dan debit rencana yang keluar (outflow) dari kolam penampungan melalui pompa. Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung dimensi kolam penampungan ini adalah sebagai berikut :

V = L*B*H

Dimana :

V = Volume kolam penampungan

( m³ )

L = Panjang kolam penampungan ( m ) B = Lebar kolam penampungan

(m)

H = Tinggi kolam penampungan

(m)


L2A 302102 L2A 302148


III-7

TUGAS AKHIR


Gambar 3.4. Kolam penampungan dan bangunan pelengkap

3.2.7 Penanganan secara non teknis antara lain : a. Manajemen daerah banjir. Pada kegiatan ini dapat meliputi seluruh kegiatan dalam perencanaan dan tindakan yang diperlukan untuk menentukan kegiatan, implementasi, revisi, perbaikan rencana, pelaksanaan, dan pengawasan secara keseluruhan aktivitas di daerah tersebut, dalam rangka menekan kerugian akibat banjir. Manajemen daerah banjir pada dasarnya mempunyai 2 tujuan : 1. Meminimumkan korban jiwa, kerugian maupun kesulitan yang diakibatkan oleh banjir yang terjadi. 2. Merupakan suatu usaha untuk mengoptimalkan penggunaan lahan di daerah dataran banjir dimasa mendatang, yaitu memperhatikan keuntungan individu ataupun masyarakat sehubungan dengan adanya biaya yang diperlukan. b. Pengaturan tata guna tanah di daerah aliran sungai. Pengaturan tata guna tanah di daerah pengaliran sungai dimaksudkan untuk mengatur penggunaan lahan, sesuai dengan rencana pola tata ruang yang ada. Hal ini untuk menghindari penggunaan lahan yang tidak terkendali, sehingga mengakibatkan kerusakan daerah pengaliran sungai atau menghambat daerah pengaliran sungai. Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-8

TUGAS AKHIR


c. Penyuluhan pada masyarakat terhadap permasalahan banjir. Permasalahan banjir adalah merupakan permasalahan umum, terutama di daerah hilir, maka sudah saatnya masyarakat yang berada di daerah tersebut peduli terhadap bahaya banjir. Disamping itu pihak yang berwenang termasuk instansi terkait harus betul – betul melaksanakan pembinaan, pengawasan, pengendalian dan penanggulangan terhadap banjir secara intensif dan terkoordinasi. Karena penanganan yang lebih dini dan perhatian dari semua pihak, akan memudahkan untuk pengendalian banjir. d. Memperhatikan potensi dan pengembangan serta pemanfaatan SDA di masa yang akan datang, termasuk bangunan yang sudah ada 3.3. ANALISIS HIDROLOGI 3.3.1. Data curah hujan Didalam perencanaan pengendalian banjir, data hidrologi merupakan salah satu data yang sangat diperlukan. Curah hujan pada suatu daerah Catchment area akan menentukan besarnya debit banjir yang terjadi pada daerah studi. Semakin besar curah hujan yang terjadi, semakin besar pula debit rencana pada daerah hilir. Karakteristik hujan pada suatu daerah akan berbeda dengan daerah lainnya, dengan diketahuinya besar curah hujan pada suatu daerah maka akan dapat diperkirakan intensitas hujan pada daerah tersebut dan nantinya akan digunakan untuk menghitung besarnya debit rencana.

3.3.2. Distribusi curah hujan rata-rata Untuk menghitung hujan daerah aliran dari catatan hujan lokal ada 3 ( tiga ) rumus yang digunakan yaitu : 1. Cara Rata-rata Aljabar Curah hujan didapatkan dengan mengambil rata-rata hitung (arithmatic mean) dari penakar hujan areal tersebut dibagi dengan jumlah stasiun pengamatan. (Sosrodarsono dan Takeda, 1976).

R = l/n ( R1 + R2 + … + Rn )........................................................ ( 3.1 ) Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-9

TUGAS AKHIR


Dimana : R

= curah hujan daerah (mm)

n

= jumlah titik-titik (pos-pos) pengamatan

R1, R2, …, Rn

= curah hujan di tiap titik pengamatan

Cara ini digunakan apabila : o

Daerah tersebut berada pada daerah yang datar

o

Penempatan alat ukut tersebar merata

o

Variasi curah hujan sedikit dari harga tengahnya

2. Cara Poligon Thiessen Cara Poligon Thiessen ini ditentukan dengan cara membuka poligon antar pos hujan pada suatu DPS kemudian tinggi hujan rata-rata dihitung dari jumlah perkalian antar tiaptiap luas poligon dan tinggi hujannya dibagi luas seluruh DPS. Luas masing-masing poligon tersebut dengan cara : •

Hubungkan semua stasiun yang terdapat di dalam DPS dengan garis sehingga terbentuk jaringan-jaringan segitiga.

•

Pada masing-masing segitiga ditarik garis sumbunya tegak lurus dan semua garis sumbu tersebut membentuk poligon.

•

Luas daerah tiap stasiun yang dibatasi oleh poligon tersebut.

Jika titik-titik pengamatan di dalam daerah tidak tersebar merata, maka cara perhitungan curah hujan rata-rata dilakukan dengan memperhitungkan daerah pengaruh tiap titik pengamatan. Curah hujan daerah itu dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : −

R =

A1 R1 + A2 R2 + ... + An Rn A1 + A2 + ... + An

.............................................................. ( 3.2 )

(Sosrodarsono,hal : 27,2003)

Dimana :

R

= Curah hujan maksimum rata-rata

R1, R2,.......,Rn

= Curah hujan pada stasiun 1,2,..........,n

A1, A2, …,An

= Luas daerah pada polygon 1,2,…...,n (Km2)


L2A 302102 L2A 302148

(mm) (mm)


III-10

TUGAS AKHIR


2 A2 1

3

A4

A1

A3

4 A5

A6 5

6

A7

7

Gambar 3.5 Metode Polygon Thiessen Hal yang perlu diperhatikan dalam metode ini adalah sebagai berikut : o

Jumlah stasiun pengamatan minimal tiga buah stasiun.

o

Penambahan stasiun akan mengubah seluruh jaringan

o

Topografi daerah tidak diperhitungkan

o

Stasiun hujan tidak tersebar merata

3. Cara rata-rata Isohyet Dengan cara ini, kita dapat menggambar dulu kontur tinggi hujan yang sama (isohyet). Kemudian luas bagian diantara isohyet-isohyet yang berdekatan diukur, dan nilai rata-rata dihitung sebagai nilai rata-rata timbang nilai kontur, kemudian dikalikan dengan masing-masing luasnya. Hasilnya dijumlahkan dan dibagi dengan luas total daerah, maka akan didapat curah hujan areal yang dicari.

R + R4 R + Rn +1 R1 + R2 A1 + 3 A2 + ................ + n An 2 2 2 ................................. ( 3.3 ) R= A1 + A2 + ....... + An (Sosrodarsono,hal : 29,2003) di mana : = Curah hujan rata-rata (mm)

R R1, R2, ......., Rn

= Curah hujan stasiun 1, 2,....., n (mm)

A1, A2, ….. , An

=Luas bagian yang dibatasi oleh isohyet- isohyet (Km2)


L2A 302102 L2A 302148


III-11

TUGAS AKHIR


30

35

2

25

45 50

55

1 20

25

40

30

55

35 45

R1

3

R7

50

5

6

40

R2

R3

4

R5

R6

Gambar 3.6 Metode Isohyet Metode ini digunakan dengan ketentuan : o

Dapat digunakan pada daerah datar maupun pegunungan

o

Jumlah stasiun pengamatan harus banyak

o

Bermanfaat untuk hujan yang sangat singkat

3.3.3. Curah Hujan Rencana Dengan Periode Ulang Tertentu Analisis curah hujan rencana ditujukan untuk mengetahui besarnya curah hujan harian maksimum dalam periode ulang tertentu yang nantinya digunakan untuk perhitungan debit banjir rencana. Metode yang umum digunakan untuk perhitungan curah hujan rencana ini adalah Metode Gumbel, Metode Log Normal, Metode Log Pearson

Tipe III, Metode Weduwen dan Metode Haspers. 1. Metode Gumbel Untuk menghitung curah hujan rencana dengan metode distribusi Gumbel Tipe I digunakan persamaan distribusi frekuensi empiris sebagai berikut :

Xt = Xr + (K * Sx)

.................................................... ( 3.4 )

(Soemarto,hal:149,1999) n

Sx =

K=

∑ (xi − xr) i =1

2

n −1

............................................................ ( 3.5 )

Yt − Yn Sn ….............................................................. ( 3.6 )


L2A 302102 L2A 302148


III-12

TUGAS AKHIR


di mana : Xt

= nilai variat yang diharapkan terjadi.

X

= nilai rata-rata hitung variat

Sx

= Standar Deviasi (simpangan baku)

YT = nilai reduksi variat dari variabel yang diharapkan terjadi pada periode ulang tertentu Yn

= nilai rata-rata dari reduksi variat (mean of reduce variate) nilainya tergantung dari jumlah data (n)

Sn

= deviasi standar dari reduksi variat (mean of reduced variate) nilainya tergantung dari jumlah data (n) Tabel 3.2. Reduced Mean (Yn)

n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.4952 0.4996 0.5035 0.5070 0.5100 0.5128 0.5157 0.5181 0.5202

0.522

20

0.5236 0.5252 0.5268 0.5283 0.5296 0.5300 0.5820 0.5882 0.5343 0.5353

30

0.5363 0.5371 0.5380 0.5388 0.5396 0.5400 0.5410 0.5418 0.5424

40

0.5463 0.5442 0.5448 0.5453 0.5458 0.5468 0.5468 0.5473 0.5477 0.5481

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 0.5530 0.5533 0.5535 0.5538 0.5540 0.5543 0.5545

70

0.5548 0.5550 0.5552 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5563 0.5565 0.5567

80

0.5569 0.5570 0.5572 0.5574 0.5576 0.5578 0.5580 0.5581 0.5583 0.5585

90

0.5586 0.5587 0.5589 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595 0.5596 0.5598 0.5599

0.543

100 0.5600

(Sumber : Ir. C.D. Soemarto, BIE. Dipl. H, Hidrologi Teknik hal.149)


L2A 302102 L2A 302148


III-13

TUGAS AKHIR


Tabel 3.3. Reduced Standard Deviation (Sn) n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.9496

0.9676

0.9833

0.9971

1.0095

1.0206

1.0316

1.0411

1.0493

1.0565

20

1.0628

1.0696

1.0754

1.0811

1.0864

1.0915

1.0961

1.1004

1.1047

1.1080

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

1.1590

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

1.1782

1.1793

1.1803

1.1814

1.1824

1.1834

1.1844

70

1.1854

1.1863

1.1873

1.1881

1.1890

1.1898

1.1906

1.1915

1.1923

1.1930

80

1.1938

1.1945

1.1953

1.1959

1.1967

1.1973

1.198

1.1987

1.1994

1.2001

90

1.2007

1.2013

1.2026

1.2032

1.2038

1.2044

1.2046

1.2049

1.2055

1.2060

100

1.2065

(Sumber : Ir. C.D. Soemarto, BIE. Dipl. H, Hidrologi Teknik hal.149)

Tabel 3.4. Return Period A Function of Reduced Variate (Yt) Return Period

Reduced Variate

2

0.3665

5

1.4999

10

2.2502

20

2.9606

25

3.1985

50

3.9019

100

4.6001

200

5.296

500

6.214

1.000

6.919

5.000

8.539

10.000

9.921

(Sumber : Ir. C.D. Soemarto, BIE. Dipl. H, Hidrologi Teknik hal. 48)


L2A 302102 L2A 302148


III-14

TUGAS AKHIR


2. Metode Distribusi Log Pearson III Metode Log Pearson III apabila digambarkan pada kertas peluang logaritmik akan merupakan persamaan garis lurus, sehingga dapat dinyatakan sebagai model matematik dangan persamaan sebagai berikut : Y

= Y + k.S

............................................................................... ( 3.7 )

(Soemarto,hal:152,1999) di mana

:

X

= curah hujan

Y

= nilai logaritmik dari X atau log X

_

Y

= rata-rata hitung (lebih baik rata-rata geometrik) nilai Y

S

= deviasi standar nilai Y

K

= karakteristik distribusi peluang log-pearson tipe

III

Langkah-langkah perhitungan kurva distribusi Log Pearson Tipe III adalah : 1. Tentukan logaritma dari semua nilai variable X 2. Hitung nilai rata-ratanya :

log( X ) =

∑ log( X ) n

................................................................................ ( 3.8 )

3. Hitung nilai deviasi standarnya dari log X :

∑ (log( X ) − log( X ))

2

S log( X ) =

n −1

.......................................................... ( 3.9 )

4. Hitung nilai koefisien kemencengan (CS) :

(

) CS = (n − 1)(n − 2)(S log( X )) n∑ log( X ) − log( X )

3 3

................................................................. ( 3.10 )

sehingga persamaannya dapat ditulis :

(

)

log X = log( X ) + k S log( X ) .................................................................. ( 3.11 ) 5. Tentukan anti log dari log X, untuk mendapatkan nilai X yang diharapkan terjadi pada tingkat peluang atau periode ulang tertentu sesuai dengan nilai CS-nya. Nilai k dapat dilihat pada tabel 3.5. Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-15

TUGAS AKHIR


Tabel 3.5 Harga k untuk Distribusi Log Pearson III Kemencengan (CS) 3,0 2,5 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -2,0 -2,2 -2,5 -3,0

2

5

50 -0,396 -0,360 -0,330 -0,307 -0,282 -0,254 -0,225 -0,195 -0,164 -0,148 -0,132 -0,116 0,099 -0,083 -0,066 -0,050 -0,033 -0,017 0,000 0,017 0,033 0,050 0,066 0,083 0,099 0,116 0,132 0,148 0,164 0,195 0,225 0,254 0,282 0,307 0,330 0,360 0,396

20 0,420 0,518 0,574 0,609 0,643 0,675 0,705 0,732 0,758 0,769 0,780 0,790 0,800 0,808 0,816 0,824 0,830 0,836 0,842 0,836 0,850 0,853 0,855 0,856 0,857 0,857 0,856 0,854 0,852 0,844 0,832 0,817 0,799 0,777 0,752 0,711 0,636

Periode Ulang (tahun) 10 25 50 100 Peluang ( % ) 10 4 2 1 1,180 2,278 3,152 4,051 1,250 2,262 3,048 3,845 1,284 2,240 2,970 3,705 1,302 2,219 2,912 3,605 1,318 2,193 2,848 3,499 1,329 2,163 2,780 3,388 1,337 2,128 2,706 3,271 1,340 2,087 2,626 3,149 1,340 2,043 2,542 3,022 1,339 2,018 2,498 2,957 1,336 1,998 2,453 2,891 1,333 1,967 2,407 2,824 1,328 1,939 2,359 2,755 1,323 1,910 2,311 2,686 1,317 1,880 2,261 2,615 1,309 1,849 2,211 2,544 1,301 1,818 2,159 2,472 1,292 1,785 2,107 2,400 1,282 1,751 2,054 2,326 1,270 1,761 2,000 2,252 1,258 1,680 1,945 2,178 1,245 1,643 1,890 2,104 1,231 1,606 1,834 2,029 1,216 1,567 1,777 1,955 1,200 1,528 1,720 1,880 1,183 1,488 1,663 1,806 1,166 1,488 1,606 1,733 1,147 1,407 1,549 1,660 1,128 1,366 1,492 1,588 1,086 1,282 1,379 1,449 1,041 1,198 1,270 1,318 0,994 1,116 1,166 1,200 0,945 1,035 1,069 1,089 0,895 0,959 0,980 0,990 0,844 0,888 0,900 0,905 0,771 0,793 0,798 0,799 0,660 0,666 0,666 0,667

200

1000

0,5 4,970 4,652 4,444 4,298 4,147 3,990 3,828 3,661 3,489 3,401 3,312 3,223 3,132 3,041 2,949 2,856 2,763 2,670 2,576 2,482 2,388 2,294 2,201 2,108 2,016 1,926 1,837 1,749 1,664 1,501 1,351 1,216 1,097 1,995 0,907 0,800 0,667

0,1 7,250 6,600 6,200 5,910 5,660 5,390 5,110 4,820 4,540 4,395 4,250 4,105 3,960 3,815 3,670 3,525 3,380 3,235 3,090 3,950 2,810 2,675 2,540 2,400 2,275 2,150 2,035 1,910 1,800 1,625 1,465 1,280 1,130 1,000 0,910 0,802 0,668

Sumber : (Soewarno,1995) Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-16

TUGAS AKHIR


3. Metode Log Normal Metode Log Normal apabila digambarkan pada kertas peluang logaritmik akan merupakan persamaan garis lurus, sehingga dapat dinyatakan sebagai model matematik dangan persamaan sebagai berikut : X

_

= X + k .S .............................................................................. ( 3.12 )

(Petunjuk Perencanaan Irigasi,hal 25,1986) di mana : X

= nilai yang diharapkan akan terjadi pada periode ulang tertentu.

X = nilai rata-rata kejadian dari variabel kontinyu X S

= deviasi standar variabel kontinyu X.

k

= karakteristik distribusi peluang log-normal 3 parameter yang merupakan

fungsi dari koefisien kemencengan CS Tabel 3.6 Faktor frekuensi k untuk distribusi log normal 3 parameter Koefisien Kemencengan (CS) -2,00 -1,80 -1,60 -1,40 -1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 Ardhian Prahananto Sugiyanto

50

80

2 0,2366 0,2240 0,2092 0,1920 0,1722 0,1495 0,1241 0,0959 0,0654 0,0332 0,0000 -0,0332 -0,0654 -0,0959 -0,1241 -0,1495 -0,1722 -0,1920

5 -0,6144 -0,6395 -0,6654 -0,6920 -0,7186 -0,7449 -0,7700 -0,7930 -0,8131 -0,8296 0,0000 0,8996 0,8131 0,7930 0,7700 0,7449 0,7186 0,6920

L2A 302102 L2A 302148

Peluang kumulatif ( % ) 90 95 Periode Ulang ( tahun ) 10 20 -1,2437 -1,8916 -1,2621 -1,8928 -1,2792 -1,8901 -1,2943 -1,8827 -1,3067 -1,8696 -1,3156 -1,8501 -1,3201 -1,8235 -0,3194 -1,7894 -0,3128 -1,7478 -0,3002 -1,6993 0,0000 0,0000 0,3002 1,5993 0,3128 1,7478 0,3194 1,7894 1,3201 1,8235 1,3156 1,8501 1,30567 1,8696 1,2943 1,8827

98

99

50 -2,7943 -2,7578 -2,7138 -2,6615 -2,6002 -2,5294 -2,4492 -2,3600 -2,2631 -2,1602 0,0000 2,1602 2,2631 2,3600 2,4492 2,5294 2,6002 2,6615

100 -3,5196 -3,4433 -3,3570 -3,2601 -3,1521 -3,0333 -2,9043 -2,7665 -2,6223 -2,4745 0,0000 2,4745 2,6223 2,7665 2,9043 3,0333 3,1521 3,2601


III-17

TUGAS AKHIR


1,60 1,80 2,00

-0,2092 -0,2240 -0,2366

0,6654 0,6395 0,6144

1,2792 1,2621 1,2437

1,8901 1,8928 1,8916

2,7138 2,7578 2,7943

3,3570 3,4433 3,5196

Sumber : (Soewarno, 1995)

4. Metode Weduwen Dalam menghitung curah hujan harian maksimum dengan metode Weduwen, rumus yang digunakan : RT = m * n * R70 ........................................................... ( 3.13 ) R70 =

Rn m*P

Dimana : RT

=

Curah hujan harian maksimum (mm)

m, n

=

Indeks yang tergantung pada tahun periode ulang.

m, p

=

Indeks yang tergantung pada tahun pengamatan

Rn

=

Curah hujan maksimum rata-rata (mm)

5. Metode Haspers Rumus yang digunakan pada metode Haspers adalah : Xt

= X + Sx * S ................................................ ( 3.14 )

Dimana : Xt

=

Besarnya curah hujan yang mungkin terjadi pada periode ulang T tahun

S

=

Standart Deviasi

X

=

Curah hujan rata-rata (mm)

Sx

=

Standar deviasi (simpangan baku)


L2A 302102 L2A 302148


III-18

TUGAS AKHIR


3.3.4. Intensitas Curah Hujan Curah hujan jangka pendek biasanya dinyatakan dalam intensitas per jam yang disebut dengan Intensitas Curah Hujan. Besarnya Intensitas curah hujan berbedabeda biasanya disebabkan oleh lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Beberapa rumus Intensitas curah hujan yaitu : 1. Rumus Talbot Rumus yang dipakai : I

a (t + b)

=

...................................................................................... ( 3.15 )

(Soemarto,hal : 15,1999)

( )

n

n

j =1

j =1

n

( )∑ (i ) n

∑ (i.t )∑ i 2 − ∑ i 2 .t a

=

j =1

n ⎡ n ⎤ n∑ i 2 − ⎢∑ (i )⎥ j −1 ⎣ j −1 ⎦

( )

i =1

2

∑ (i)∑ (i.t ) − n∑ (i .t ) b

=

n

n

n

j =1

j =1

j =1

n

n∑ j −1

di mana

⎡ n ⎤ i − ⎢∑ (i )⎥ ⎣ j −1 ⎦

( )

2

2

2

:

I

= intensitas curah hujan (mm/jam)

t

= lamanya curah hujan (menit)

a,b

= konstanta yang tergantung pada lama curah hujan yang terjadi di daerah aliran.

n

= banyaknya pasangan data i dan t

2. Rumus Sherman Untuk hujan dengan waktu > 2 jam, Prof. Sherman (1905) menuliskan rumus : I=

a tb

................................................................................................ ( 3.16 )

(Soemarto,hal : 15,1999) Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-19

TUGAS AKHIR


log a

n

n

n

i =1

i =1

n

∑ (log i)∑ (log t ) 2 − ∑ (log t ⋅ log i)∑ (log t )

=

i =1

i =1

⎛ ⎞ n∑ (log t ) 2 − ⎜ ∑ (log t ) ⎟ i =1 ⎝ i =1 ⎠ n

n

b

n

n

n

∑ (log i)∑ (log t ) − n∑ (log t ⋅ log i) i =1

=

i =1

i =1

⎛ ⎞ n∑ (log t ) 2 − ⎜ ∑ (log t ) ⎟ i =1 ⎝ i =1 ⎠ n

di mana

2

n

2

:

I


t


a,b

= konstanta yang tergantung pada lama curah hujan yang terjadi di daerah aliran.

n


3. Rumus Ishiguro Rumus di atas dikembangkan oleh Dr. Ishiguro (1953) menjadi : Rumus yang digunakan : I

=

a t +b

....................................................................... ( 3.17 )

(Soemarto,hal : 15,1999)

∑ (i. t )∑ (i ) − ∑ (i a

=

n

n

j =1

j =1

2

n

=

( )

n

n

n

j =1

j =1

j =1

n∑ j −1

L2A 302102 L2A 302148

⎡n ⎤ i − ⎢∑ (i )⎥ ⎣ j −1 ⎦

( )

)∑ (i ) n

j =1

n ⎡n ⎤ n∑ i 2 − ⎢∑ (i )⎥ j −1 ⎣ j −1 ⎦

n


. t

j =1

∑ (i)∑ (i. t ) − n∑ (i b

2

2

2

. t

)

2

2


III-20

TUGAS AKHIR


di mana : I


t


a,b

= konstanta yang tergantung pada lama curah hujan yang terjadi di daerah aliran

n


4. Rumus Mononobe Rumus di atas dikembangkan lagi oleh Mononobe menjadi : I

=

R24 ⎡ 24 ⎤ * 24 ⎢⎣ t ⎥⎦

2/3

........................................................................ ( 3.18 )

(Sosrodarsono,hal : 32,2003) di mana

:

I

= Intensitas curah hujan (mm/jam)

R24

= curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)

t

= lamanya curah hujan (jam)

3.3.5. Debit Banjir Rencana Untuk menghitung debit banjir rencana digunakan beberapa metode antara lain : 1. Metode Der Weduwen Metode ini dapat digunakan bila luas DAS kurang dari atau sama dengan 100 km2. Rumus dari metode Der Weduwen adalah sebagai berikut :

Qt = α .β .q n A .................................................................................... ( 3.19 ) (Petunjuk Perencanaan Irigasi,hal 145,1986) di mana :

β=

120 + ((t + 1)(t + 9)) A 120 + A

qn =

Rn 67,65 240 t + 1,45

α = 1−

4,1 βq n + 7


L2A 302102 L2A 302148


III-21

TUGAS AKHIR


t = 0,25LQ −0,125 I −0, 25 di mana : Qt

= Debit banjir rencana (m3/det)

Rn

= Curah hujan maksimum (mm/hari)

α

= Koefisien pengaliran

β

= Koefisien pengurangan daerah untuk curah hujan DAS

qn

= Debit persatuan luas (m3/det km2)

t

= Waktu konsentrasi (jam)

A

= Luas daerah pengaliran (km²)

L

= Panjang sungai (Km)

I

= Gradien sungai atau medan

Adapun syarat dalam perhitungan debit banjir dengan metode Weduwen adalah sebagai berikut : A

= Luas daerah pengaliran < 100 Km2

t

= 1/6 sampai 12 jam

2. Metode Rasional Metode rasional biasa digunakan untuk luas daerah aliran sungai sekitar kurang dari atau sama dengan 60 km2 (≤ 60 km2).

Q=

1 × C × I × A = 0,0278 . C . I . A ........................................................ ( 3.20 ) 3,6

R ⎡ 24 ⎤ I= ×⎢ ⎥ 24 ⎣ t c ⎦

2

3

t c = t o + td ( Ir Sugiyanto,M.Eng,2001,Diklat kuliah Pengendali Banjir,UNDIP Semarang )

di mana : Q

= debit maksimum (m3/detik),

C

= koefisien limpasan (run off) air hujan,

I

= intensitas hujan (mm/jam),


L2A 302102 L2A 302148


III-22

TUGAS AKHIR


A

= luas daerah pengaliran (km2),

R

= hujan maksimum (mm),

tc

= waktu konsentrasi (menit),

to

= waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampai

saluran terdekat. Besar to didapatkan dari rumus Kirpich (1940), yaitu :

⎡2 n ⎤ t o = ⎢ × 3,28 × L × ⎥ menit S⎦ ⎣3 di mana : L

= panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m),

S

= kemiringan lahan.

td

= waktu perjalanan air dari pertama masuk saluran sampai titik keluaran. : td =

Rumus

LS menit 60 × V

di mana : LS

= panjang lintasan aliran di dalam saluran/sungai (m),

V

= kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik).

Besar nilai V tergantung dari kemiringan dasar saluran (i), kekasaran permukaan saluran (n Manning) dan bentuk saluran. 3. Metode Melchior Rumus yang digunakan : Qr = α * q * F * RT/200 ................................................................ ( 3.21 ) T =

10 L ( jam) 36V

V = 1,31 (F * q * I2 * )0,2 (m/det) S =

H ; 0,9 L

Dimana : Qr

= Debit banjir rencana dalam periode ulang tertentu (m3/det)

α

= Koefisien pengaliran


L2A 302102 L2A 302148


III-23

TUGAS AKHIR


q

= Debit tiap km2 (m2/det)

F

= Luas daerah pengaliran (m2)

RT

= Curah hujan harian maksimum rencana untuk periode ulang tertentu (mm)

T

= Lama waktu konsentrasi banjir (jam)

L

= Panjang sungai yang ditinjau

V

= Kecepatan rata-rata arus air (m/det)

S

= Kemiringan rata-rata dasar sungai

H

= Selisih tinggi antara titik pengamatan dan titik sejauh 0,9 L ke arah hulu sungai (m)

3.3.6 Hidrograf Banjir Suatu grafik yang menunjukkan hubungan antara parameter aliran dengan waktu. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap aliran/bentuk hidrograf antara lain : Intensitas Hujan (I), Laju Infiltrasi (f), besarnya Infiltrasi (F). Unit hidrograf merupakan grafik hubungan antara debit aliran sungai langsung dan waktu, dari suatu daerah pengaliran sungai, yang diakibatkan oleh hujan efektif (Re) yang jatuh merata di seluruh daerah pengaliran sungai sebesar satu satuan tinggi (mm) per satu satuan waktu (jam). Perhitungan Hidrograf banjir berdasarkan unit hidrograf secara analitis. a. Hujan efektif I (mm/jam) I2

Hujan efektif I4 I3

I1

I5

ø T (jam) t0

t1

t2

t3

t4

t5

Gambar 3.7. Unit Hidrograf secara analitis Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-24

TUGAS AKHIR


dimana :

ø

= Total kehilangan air dari jam ke jam berikutnya (mm/jam)

He

= Hujan efektif

to – t 1

He1 = 0

t1 – t 2

He2 = I2 – ø (mm/jam)

t2 – t 3

He3 = 0

t3 – t 4

He4 = I4 – ø (mm/jam)

t4 – t 5

He5 = 0

b. Hidrograf satuan Sintetik Snyder Hidrograf satuan Sintetik Snyder ini menghubungkan unsur-unsur hidrograf satuan dengan karakteristik daerah pengaliran. Hidrograf satuan tersebut ditentukan dengan baik pada tinggi d = 1 mm dan dengan ketiga unsur yang lain yaitu QP (m3/det), Tb serta tr (jam). Unsur-unsur hidrograf tersebut dihubungkan dengan : A

=

Luas daerah pengaliran (km2)

L

=

Panjang aliran utama (km)

Lc =

Jarak antar titik berat daerah pengaliran dengan pelepasan (outlet) di saluran utama.

Dengan menggunakan rumus-rumus :

Dimana :

tp

= Ct * (L * Lc)0,3...................................... ( 3.23 )

Tp

= tp + 0,5

qp

= 0,278 .

Qp

= qp * A untuk 1 mm/jam

Cp Tp

qp = Puncak hidrograf satuan (m3/det/mm/km) Qp = Debit puncak (m3/det/mm). tp = Waktu antara titik berat curah hujan hingga puncak dalam jam.


L2A 302102 L2A 302148


III-25

TUGAS AKHIR


Tp = Waktu yang diperlukan antar permulaan hujan hingga mencapai puncak hidrograf. Ct = Koefisien limpasan ( run off ) air hujan

Q (m3/det)

Qp = Debit Puncak

Tp = Waktu puncak

T (jam)

Tb = Waktu dasar

Gambar 3.8. Hidrograf banjir

3.3.7 Penelusuran Banjir (Flood Routing) Penelusuran banjir adalah merupakan prakiraan hidrograf di suatu titik pada aliran atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan hidrograf di titik lain. I – Q = ∆ S ................................................................ ( 3.24 )

⎞ ⎛ I + I2 t1 – t 2 ⎜ 1 * ∆t ⎟ = ∆S ⎠ ⎝ 2 Dimana :


t

= Waktu ke (jam)

I

= Inflow (m3/det).

O

= Outflow (m3/det).

∆t

= Interval waktu (det)

∆S

= Perubahan Storage (m3)

L2A 302102 L2A 302148


III-26

TUGAS AKHIR


3.4 ANALISIS HIDROLIKA Analisis hidrolika dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas alur sungai pada kondisi sekarang terhadap banjir rencana dan studi terdahulu serta pengamatan yang diperoleh. Analisis hidrolika dilakukan pada seluruh saluran untuk mendapatkan dimensi saluran yang diinginkan, pada ketinggian muka air sepanjang saluran yang dituju. 3.4.1. Perencanaan Dimensi Saluran Untuk menentukan dimensi saluran maka diasumsikan kondisi aliran pada saluran adalah aliran tetap seragam (Steady Uniform Flow), dimana aliran mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak dan waktu. Rumus yang digunakan adalah rumus Manning dengan persamaan sebagai berikut :

Q = 1 *R n Dimana : Q = n

=

2 3

1

* S 2 * A ............................................................. ( 3.25 )

debit banjir rencana (m3/det) koefisien kekasaran Manning

R =

Jari-jari hidrolis (m)

S

=

Kemiringan dasar saluran

A =

Luas tampang basah (m2) Tabel 3.7. Koefisien Kekasaran (n) Manning

Saluran

Beton

Tanah, lurus dan seragam


Keterangan

Harga n

Gorong-gorong lurus dan bebas kotoran

0.011

Gorong-gorong dengan lengkungan dan sedikit kotoran/gangguan Beton dipoles

0.013 0.012

Saluran pembuang dengan bak kontrol

0.015

Bersih baru

0.018

Bersih telah melapuk

0.022

Berkerikil

0.025

Berkumpul pendek, sedikit tanaman pengganggu

0.027

L2A 302102 L2A 302148


III-27

TUGAS AKHIR


Saluran Alam

Bersih lurus

0.030

Bersih, berkelok-kelok

0.040

Banyak tanaman pengganggu

0.070

Dataran Banjir berumput pendek-tinggi

0.030-0.035

Saluran di belukar

0.050-0.100 (Sumber : Dr. Ir. Suripin M.Eng, Diktat Hidrolika )

Dalam drainase perkotaan sebaiknya digunakan dimensi penampang dan bentuk penampang yang efektif, yaitu penampang bentuk persegi. Dengan pertimbangan luas lahan yang terbatas dan pembebasan lahan yang mahal. Rumus yang digunakan •

Luas Saluran

A=B*H •

H

Keliling Basah B

P=B+2*H •

Jari-jari Hidrolis

A R= P

Gambar 3.9. Penampang Tunggal Berbentuk Persegi Empat

Dimana : A = P

=

Luas saluran (m2) Keliling Basah (m)

B =

Lebar Dasar Saluran (m)

H =

Kedalaman aliran (m)

3.4.2. Perhitungan Muka Air Saluran Ada beberapa cara yang dapat dipakai untuk menghitung profil muka air pada aliran tidak beraturan Yaitu : a. Metode tahapan langsung (Direct Step Method) Proses perhitungannya dimulai dengan kedalaman yang diketahui h1, kemudian diambil (asumsikan) kedalaman h2, baik dihulu maupun di hilir dan hitung jarak ∆X antara kedua kedalaman. Untuk mendapatkan hasil yang akurat, maka mengambil harga h2 sedekat mungkin dengan h1, sehingga harga ∆X yang diperoleh tidak terlalu jauh. Metode ini pengembangan dari persamaan Energi. Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-28

TUGAS AKHIR


2

2

V V Z1 + h1 + 1 = Z 2 + h2 + 2 + hf ............................................................. ( 3.26 ) 2g 2g Dimana : z

=

ketinggian dasar saluran dari garis referensi.

h

=

kedalaman air dari dasar saluran.

V

=

kecepatan rata-rata

g

=

Percepatan gravitasi

hf

=

Kehilangan energi karena gesekan dasar saluran.

b. Metode Tahapan standard (Standard step method) Metode ini dikembangkan dari persamaan energi total dari aliran pada saluran terbuka. Perhitungannya dimulai dengan mengetahui tinggi h1, sehingga tinggi energi total pada titik awal H1 dapat diketahui. Selanjutnya ditentukan jarak titik ke hulu atau ke hilir ∆ X. Parameter sebelah kanan yang dapat dihitung adalah z2, yaitu perkalian antara kemiringan dasar saluran dan selisih jarak kedua titik yang akan dihitung (z = So * ∆ X), kemudian mengasumsikan kedalaman air di titik lain dengan cara coba-coba sampai terpenuhinya persamaan di bawah ini. 2

2

Z1 + h1 +

V1 V = Z 2 + h2 + 2 + hf ........................................... ( 3.27 ) 2g 2g

H1

=

1*

H2 + hf Sf

V²2 2g

Hf = Sf *

2*

M.A. Saluran H1

X

V²2 2g

h1 H2 h2 Z= So . AX datum

Z1

Z2

AX

Gambar 3.10. Profil Muka Air di Saluran Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-29

TUGAS AKHIR


Rumus kekekalan energi : H1 = H2 + Hf ...................................................... ( 3.28 ) h1 + Z1 +

∆X =

α 1 * V1 2 2* g

= h2 + Z 2 +

α * V2 2 2* g

+ Sf * ∆X

H1 − H 2 So − Sf

Sf =

Sf 1 − Sf 2 2

Sf =

Q2 * n2 n2 * R4/3

Dimana : H1

= tinggi energi di titik 1 (m)

H2

= tinggi energi di titik 2 (m) 2

V α1* 1 2g

= tinggi kecepatan di titik 1 (m)

2

V α2* 1 2g

= tinggi kecepatan di titik 2 (m)

h1

= tinggi muka air dari dasar saluran di titik 1 (m)

h2

= tinggi muka air dari dasar saluran di titik 2 (m)

Z1

= elevasi dasar sungai dari datum di titik 1 (m)

Z2

= elevasi dasar sungai dari datum di titik 2 (m)

Sf

= kemiringan garis hidrolik

So

= kemiringan dasar sungai

n

= koefisien manning

3.5.3. Pintu Air Pintu air (gate,sluice) yang biasanya dibangun memotong tanggul sungai atau antara sungai utama dengan saluran drainase berfungsi sebagai pengatur aliran air untuk pembuang (drainage), penyadap dan pengatur lalu lintas air. Sebagai pembuang yang dibangun dimuara system drainase biasanya senantiasa dalam keadaan terbuka dan penutupannya dilakukan manakala elevasi muka air yang terdapat di dalam saluran induk lebih tinggi dari elevasi air saluran drainase. Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-30

TUGAS AKHIR


Pada daerah datar, khususnya daerah pantai sering menghadapi kondisi saluran drainase mempunyai pembuangan (outlet) di badan air yang muka airnya berfluktuasi. Saluran drainase yang membuang langsung ke laut dipengaruhi oleh pasang surut, sedangkan drainase yang membuang ke banjir kanal dipengaruhi oleh tinggi banjir. Pada kondisi air di hilir tinggi, baik akibat air pasang maupun air banjir maka air dari drainase tidak dapat mengalir ke pembuang bahkan dimungkinkan terjadi aliran balik (back water). Pada ujung saluran drainase perlu dilengkapi dengan bangunan pengatur berupa pintu pengatur untuk menghindari terjadinya aliran balik. Ada dua kelompok pintu pengatur, yaitu pintu manual dan pintu

otomatis.

Penggunaan

pintu

manual

untuk

sistem

drainase

atau

pengendalian banjir tidak populer, karena banyak kekurangannya seperti berikut : •

Air pasang atau banjir dapat terjadi kapan saja dan sering terjadi tengah malam, pada saat itu operator pintu sering ketiduran.

•

Pada pintu ukuran besar, pembukaan secara manual sangat memakan waktu dan bisa jadi kalah cepat dengan datangnya banjir.

Oleh karena itu sekarang banyak dipakai pintu otomatis, baik yang bekerja secara mekanis maupun elektris. Pintu klep (pintu otomatis) berfungsi untuk membatasi masuknya air pasang dari hilir sungai yang melewati kapasitas saluran, dan pintu klep ini dibuka apabila muka air di hilir sudah berada di bawah ambang kapasitas, sehingga air di saluran dapat mengalir kembali. Gerakan membuka dan menutup pintu klep (pintu otomatis) mengandalkan keseimbangan momen yang ditimbulkan oleh pemberat pintu dan/atau pelampung dan tekanan air. Pintu klep sederhana terbuka karena desakan aliran air dibantu oleh momen dari pemberat pintu, yaitu pada saat air di hilir naik (akibat pasang surut atau banjir), maka tekanan air di hilir lebih tinggi dari tekanan air di hulu, sehingga mendorong pintu untuk menutup. Sedangkan rumus yang digunakan untuk pintu klep sederhana itu sendiri adalah sebagai berikut :


L2A 302102 L2A 302148


III-31

TUGAS AKHIR


Q = µ (Hw -

∆H )B 2gH ...................................................... ( 3.29 ) 3

(Ir Sugiyanto,M.Eng,2001,Diklat kuliah Pengendali Banjir,UNDIP Semarang )

dimana : Q

= debit banjir (m3/detik)

µ

= koefisien pengaliran

Hw = tinggi air sungai normal (m)

∆ H = perbedaan tinggi muka air hulu dan hilir (m) g

= gravitasi bumi (9,81 m/detik2)

B

= lebar pintu (m)

H

= tinggi pintu klep (m)

Darat

Laut

Sungai

Gambar 3.11 Sketsa Pintu Klep Ardhian Prahananto Sugiyanto

L2A 302102 L2A 302148


III-32

TUGAS AKHIR


3.5.4. Stasiun Pompa Banjir atau genangan yang terjadi di daerah perkotaan, khususnya daerah yang terletak di dataran rendah dekat pantai dapat berasal dari tiga sumber yaitu : air kiriman dari hulu yang meluap dari sungai utama, hujan setempat, dan genangan akibat air pasang. Begitu sungai utama diperbaiki maka genangan akibat meluapnya sungai tersebut dapat dicegah, namun karena durasi air tinggi di sungai utama tambah panjang di daerah rendah yang dikelilingi tanggul sungai utama susah untuk mengalirkan

air masuk ke sungai dan lama genangan tambah panjang, maka

kerusakanpun/kerugian bertambah besar. Daerah yang tidak dapat dilayani oleh drainase sistem gravitasi dinamakan daerah drainase interior, sistem drainase yang tidak dapat sepenuhnya mengandalkan gravitasi sebagai faktor pendorong maka perlu dilengkapi dengan stasiun pompa. Pompa ini berfungsi untuk membantu mengeluarkan air dari kolam penampung banjir maupun langsung dari saluran drainase pada saat air tidak dapat mengalir secara gravitasi karena air di muaranya/pengurasnya lebih tinggi baik akibat pasang surut maupun banjir. Anggap bahwa kerusakan akibat air drainase interior adalah kecil dibandingkan dengan bencana akibat tanggul jebol, namun kondisi daerah drainase interior tetap perlu diperbaiki dalam hal ini diperlukan sistem drainase pompa. Dalam perencanaan hidrolika sistem pompa, perlu diketahui hal-hal sebagai berikut : • Aliran masuk (inflow) ke kolam penampung • Tinggi muka air sungai pada titik keluar (outlet) • Kolam penampung dan volume tampungan • Ketinggian air maksimum dan kapasitas pompa yang diperlukan • Dimensi pompa • Pola operasi pompa Stasiun pompa air berfungsi untuk mengalirkan air genangan dari daerah yang mempunyai elevasi lebih rendah dari elevasi pembuangan, dimana air banjir dilakukan dengan menggunakan sistem pompanisasi. Untuk mencegah terjadinya genangan


L2A 302102 L2A 302148


III-33

TUGAS AKHIR


yang lama, maka pada daerah tersebut dibangun pompa air drainase sebagai pompa pengangkat air dari elevasi yang rendah ke elevasi yang lebih tinggi. Pompa air drainase umumnya beroperasi pada saat banjir, dan tinggi tekanan serta debitnya berubah-ubah sepanjang waktu. Terdapat berbagai jenis pompa tergantung dari konstruksinya, kapasitas dan spesifikasinya. Untuk pompa drainase umumnya digunakan jenis pompa turbin seperti pompa aliran aksial (axial flow) dimana tinggi pompa terutama ditimbulkan oleh gaya sudut pada air, jenis pompa ini banyak digunakan untuk debit yang cukup besar dengan ketinggian rendah (head kecil). Selain pompa aliran aksial (axial flow) juga pompa aliran semi aksial (mixed

flow) dimana tinggi pompa sebagian ditentukan oleh gaya dorong putaran sudut sudut, pompa ini banyak digunakan untuk debit yang cukup besar dengan ketinggian sedang (head sedang), termasuk dalam tipe ini adalah pompa ulir (screw pumps). Untuk pompa dengan kapasitas debit yang cukup besar dengan ketinggian besar (head besar), tinggi pompa terutama ditimbulkan oleh gaya dorong sentrifugal putaran sudut - sudut (impeller) pompa ini termasuk tipe pompa sentrifugal. Sedangkan rumus yang digunakan untuk menghitung daya pompa (Dp) tersebut adalah sebagai berikut :

Hp . Q . γ w ............................................................................. ( 3.30 ) η

Dp =

dimana : Dp

= daya pompa (HP)

∑ hf

Hp

= Hs +

γw

= berat jenis air (ton/m3)

η

= efisiensi pompa (%)

∑ hf

= kehilangan tinggi energi (m)

Hs

= beda tinggi antara saluran yang ditinjau (m)

EGL

= Energy Grade Line

HGL

= Hydraulic Grade Line


L2A 302102 L2A 302148


III-34

TUGAS AKHIR


Untuk mencari Hp dihitung EGL dan HGL

hf6 hf7 hf8 b hf9 V² / 2g hf10 v Pompa

HS v

hf1 hf2 hf3

a

hf4

V² / 2g

hf5 V² / 2g

Gambar 3.12. Sketsa EGL dan HGL a

= hf1 + hf2 + hf3 + hf4

b

= hf5 + hf6 + hf7 + hf8 + hf9 + hf10

Hp = Hs + a + b Hp = Hs + hf1 + hf2 + hf3 + hf4 + hf5 + hf6 + hf7 + hf8 + hf9 + hf10 Hp = Hs +


∑ hf

L2A 302102 L2A 302148


III-35

BAB III STUDI PUSTAKA

Recommend Documents