ANALISIS PENELUSURAN DEBIT BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) PERCUT DENGAN HSS DAN MUSKINGUM
PROPOSAL TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil
Rizky Utama 09 0404 019
Dosen Pembimbing
Ir. Makmur Ginting, M.Sc NIP. 19551201 198103 1 005
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
ABSTRAK Banjir merupakan salah satu peristiwa alam yang seringkali terjadi. Banjir dapat terjadi karena curah hujan yang tinggi, intensitas, atau kerusakan akibat penggunaan lahan yang salah. Sungai Percut merupakan salah satu dari beberapa sungai yang ada di kota Medan yang termasuk daerah rawan banjir pada saat musim penghujan dating, salah menyebabkan perubahan tata guna lahan di sekitar aliran sungai precut. Banjir yang akan terjadi dapat dicegah maupun diantisipasi dengan cara normalisasi sungai atau dengan membangun struktur pengendali banjir dan lain sebagainya. Namun, selain dapat dicegah banjir juga dapat diprediksi menggunakan teknik penelusuran secara hidrologis meliputi keseimbangan aliran masuk (inflow), aliran keluar (outflow) dan volume penyimpanan (storage) dengan melakukan proses penelusuran banjir Metode Muskingum dimana perhitungan debit banjir menggunakan hidrograf satuan HSS Nakayasu. Berdasarkan hasil perhitungan didapat debit masuk (inflow) maksimum yang terbesar adalah 1029,795 m3/s, sementara debit keluar (outflow) maksimum yang terbesar adalah 843,006 m3/s dengan storage yang dihasilkan dari analisis pada waktu t = 2 jam adalah sebesar 2268,290 m3/detik. Hasil analisis metode Muskingum tersebut adalah untuk mengetahui berapa debit keluar yang akan terjadi setelah ditelusuri sepanjang sungai dimulai dari Hulu sampai dengan hilir yang dimana nantinya debit keluar tersebut dapat dijadikan prakiraan debit banjir yang kemungkinan akan terjadi dalam jangka waktu tertentu yang dapat dijadikan dasar untuk mengantisipasi banjir jangka pendek sesuai dengan tujuan dilakukannya analisa ini. Kata kunci: Banjir, Muskingum, HSS Nakayasu
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat karunia-Nya, serta dukungan dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Sholawat dan Salam tidak lupa pula saya curahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang telah membawa kita menuju alam yang terang benderang akan ilmu pengetahuan seperti saat ini. Tugas Akhir ini berjudul “ANALISIS PENELUSURAN DEBIT BANJIR PADA
DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) PERCUT DENGAN HSS DAN MUSKINGUM” Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menempuh jenjang pendidikan Strata Satu (S-1) pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, tentunya tidak dapat terlepas dari segala hambatan dan rintangan, namun berkat bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak serta dukungan dan saran dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk tidak berlebihan kiranya dalam kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Makmur Ginting,M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan begitu banyak ilmu yang tak ternilai harganya serta masukan-masukan, tenaga, pikiran yang dapat membimbing saya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat selama saya menempuh pendidikan di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Bapak/Ibu Staf TU Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang telah
memberikan
bantuan
dalam
proses administrasi selama saya menempuh pendidikan di
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Teristimewa di hati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ibu Fauziah, Ba. dan Bapak Ir. Masri yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya. Terima kasih yang tak terhingga atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang, dan doa yang tiada batas untuk saya. Adikku Kharisma Putra yang banyak membantu dan mendukung saya selama ini terima kasih atas doanya. 7. Teman mahasiswa seperjuangan 2009, terutama buat Yusuf Aulia Lubis, Muhammad Nur Irsyad, Khibran Samudra, Hafiz Maulana Lida, Muhammad Rizky Tamba, Muhammad Fakhru Rozi, Muhammad Fandhu al addiat, Bawar Aboma, Teuku Diputra Kerliansyah, Bambang Kennedy, Gustara Iqbal, Muhammad Reza, Aulia Rahman Hutasuhut, Fatahur Rahman, Irwan Sakti Lubis, Perkasa Damanik, Willy BJS, Muhammad Taufik, Ryan Pramana, Muhammad Junaidi, Posma Nikholas, Hans Fredrik, Sandy Prawira Sinaga, makasih ya dan buat stambuk 2009 yang tidak bisa di ketik satu-satu. 8.
Abang dan Kakak mahasiswa stambuk 2006, 2007, 2008 yang telah banyak membantu memberikan informasi maupun memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Adik-adik mahasiswa stambuk 2010, 2011, 2012 yang telah banyak membantu memberikan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah pengetahuan dan wawasan saya di masa depan. Akhirnya saya berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi saya dan rekan-rekan serta adik-adik di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Medan,
2015
Rizky Utama (09 0404 019)
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...............................................................................
ii
DAFTAR ISI ..............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
viii
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xi
BAB I
PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1
Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2
Identifikasi Masalah ..................................................................
4
1.3
Pembatasan Masalah .................................................................
4
1.4
Tujuan Penelitian .......................................................................
5
1.5
Sistematika Penulisan ...............................................................
5
TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................
7
2.1
Umum .......................................................................................
7
2.2
Hubungan Antara Curah Hujan dan Limpasan ..........................
8
BAB II
2.2.1 ................................................................................. Curah Hujan Pada Suatu Daerah .................................................................
9
2.2.2 ................................................................................. Komponen Limpasan ........................................................................................ 10
2.3
Cara Menghitung Debit Banjir Rencana ...................................
10
2.3.1 ................................................................................. Cara Rasional ........................................................................................ 10 2.3.2 ................................................................................. Cara Empiris ........................................................................................ 12 2.3.3 ................................................................................. Hidrograf Satuan dan
2.4
Analisi Distribusi Hujan ...............................................
13
Hujan Periode Ulang dan Uji Kecocokan .................................
16
2.4.1 ................................................................................. Uji Chi-Kuadrat ........................................................................................ 17 2.4.2 ................................................................................. Uji Smirnov
2.5
Kolmogorof ...................................................................
18
Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) ...............................................
19
2.5.1 ................................................................................. HSS Nakayasu ........................................................................................ 20 2.5.2 ................................................................................. HSS Snyder ..... ........................................................................................ 23 2.5.3 ................................................................................. HSS SCS ........................................................................................ 24 2.5.4 ................................................................................. HSS Gama 1 ........................................................................................ 25 2.6
Penelusuran Banjir (flood routing) ...........................................
28
2.6.1 ................................................................................. Metode Muskingum ........................................................................................ 29 2.6.2 ................................................................................. Penentuan Konstanta Penelusuran ...................................................................
32
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN ............................................
36
3.1
Metodologi dan Tahapan Penelitian .........................................
36
3.1.1 ................................................................................. Rancangan Penelitian ........................................................................................ 37 3.1.2 ................................................................................. Pelaksanaan Penelitian ........................................................................................ 38 3.1.3 ................................................................................. Prosedur Penelitian ........................................................................................ 38 3.2
Tempat dan Waktu ....................................................................
40
3.3
Deskripsi dan Kondisi DAS Percut ...........................................
43
3.3.1 ................................................................................. Letak Geografis dan Luas Watershed Sei Percut ...........................................
43
3.3.2 ................................................................................. Kondisi Topografi Watershed Sei Percut ....................................................
44
3.3.3 ................................................................................. Kondisi Tata Guna
3.4
Lahan .............................................................................
45
Kondisi Hidrologi Sei Percut ....................................................
48
3.4.1 ................................................................................. Keadaan Iklim ........................................................................................ 48
3.4.2 ................................................................................. Curah Hujan ........................................................................................ 49 BAB IV
ANALISIS DAN PERHITUNGAN .......................................
54
4.1 Analisa Distribusi Frekuensi .....................................................
55
4.2 Uji Distribusi Probabilitas .........................................................
72
4.2.1 ................................................................................. Metode Chi-Kuadrat ( ) ................................................................................
72
4.3 Intensitas Hujan Rencana Metode Log Pearson Type III .........
75
4.4 Menghitung Debit Puncak Metode Nakayasu ..........................
75
4.5 Perhitungan Inflow-Outflow DAS Percut dengan Metode Muskingum ..............................................................................
112
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................
125
5.1 Kesimpulan ...............................................................................
125
5.2 Saran .........................................................................................
126
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
xiv
BAB V
LAMPIRAN ...............................................................................................
DAFTAR GAMBAR
HAL Gambar 2.1.
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu
21
Gambar 2.2.
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis SCS
25
Gambar 2.3.
Penentuan nilai WF
26
Gambar 2.4.
Penentuan RUA (Relative Upstream Area)
27
Gambar 2.5.
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetis Gama I
28
Gambar 2.6.
Hubungan antara inflow (I) dan outflow (D)
32
Gambar 2.7.
Hubungan antara air memasuki dan meninggalkan storage
33
Gambar 2.8.
Hubungan antara akumulasi storage dengan waktu
33
Gambar 2.9
Nilai storage x = 0,1 sampai x = 0,3
34
Gambar 3.1
Diagram Alir Metode Penelitian
39
Gambar 3.2.
Banjir Sungai Percut
41
Gambar 3.3.
Banjir Di Pemukiman Sei Percut
41
Gambar 3.4.
Banjir Di Pemukiman Waraga Sei Percut Kab. Deli Serdang
42
Gambar 3.5.
Kondisi Sungai Percut
42
Gambar 3.6.
Lokasi DAS percut medan
44
Gambar 3.7.
Peta penggunaan Lahan DAS Percut
47
DAFTAR GRAFIK
HAL Grafik 4.1
Periode Ulang 2 Tahun
84
Grafik 4.2
Periode Ulang 5 Tahun
88
Grafik 4.3
Periode Ulang 10 Tahun
92
Grafik 4.4
Periode Ulang 20 Tahun
96
Grafik 4.5
Periode Ulang 25 Tahun
100
Grafik 4.6
Periode Ulang 50 Tahun
104
Grafik 4.7
Periode Ulang 100 Tahun
108
Grafik 4.8
Hidrograf Nakayasu Berbagai Kala Ulang
109
Grafik 4.9.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 2 Tahun
112
Grafik 4.10.
Hydrograf Storage T = 2 Tahun
113
Grafik 4.11.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 5 Tahun
113
Grafik 4.12.
Hydrograf Storage T = 5 Tahun
113
Grafik 4.13.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 10 Tahun
114
Grafik 4.14.
Hydrograf Storage T = 10 Tahun
114
Grafik 4.15.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 20 Tahun
115
Grafik 4.16.
Hydrograf Storage T = 20 Tahun
115
Grafik 4.17.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 50 Tahun
115
Grafik 4.18.
Hydrograf Storage T = 50 Tahun
116
Grafik 4.19.
Hydrograf Inflow-Outflow T = 100 Tahun
116
Grafik 4.20.
Hydrograf Storage T = 100 Tahun
116
Grafik 4.21.
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 2 Tahun
Grafik 4.22.
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 5 Tahun
Grafik 4.23.
122
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 50 Tahun
Grafik 4.26.
121
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 20 Tahun
Grafik 4.25.
118
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 10 Tahun
Grafik 4.24.
117
123
Grafik hubungan S dan xI + (1-x)O untuk x = 0 sampai x = 0.5 T = 100 Tahun
124
DAFTAR TABEL
HAL Tabel 2.1
Persyaratan parameter statistik suatu distribusi
14
Tabel 3.1
Data Kondisi DAS Percut
45
Tabel 3.2
Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut
46
Tabel 3.3
Data curah hujan harian Sampali kab. Deli serdang
51
Tabel 3.4
Data curah hujan harian Polonia. Kota Medan
52
Tabel 3.5.
Data curah hujan harian Tanjung Morawa Kab. Deli Serdang
Tabel 4.1
53
Data curah hujan harian Sampali Kab. Deli Serdang dalam millimeter
55
Tabel 4.2
Data Harian curah Hujan Stasiun Polonia Dalam Milimeter 56
Tabel 4.3
Data Harian curah Hujan Stasiun Tj. Morawa Dalam Milimeter
57
Tabel 4.4
Data Tahun 2004
58
Tabel 4.5
Data Tahun 2005
59
Tabel 4.6
Data Tahun 2006
60
Tabel 4.7
Data Tahun 2007
61
Tabel 4.8
Data Tahun 2008
62
Tabel 4.9
Data Tahun 2009
63
Tabel 4.10
Data Tahun 2010
64
Tabel 4.11
Data Tahun 2011
65
Tabel 4.12
Data Tahun 2012
66
Tabel 4.13
Data Tahun 2013
67
Tabel 4.14
Curah Hujan Harian Stasiun I, II, dan III
68
Tabel 4.15
Perhitungan Curah Hujan
69
Tabel 4.16
Persyaratan Distribusi
71
Tabel 4.17
Pengurutan Curah Hujan
72
Tabel 4.18
Distribusi Log Pearson Type III Pada Berbagai Periode
74
Tabel 4.19
Perhitungan nilai
Tabel 4.20
Perhitungan Intensitas Hujan Rencana Metode Log Pearson
untuk distribusi Log Pearson Type III 74
Type III
75
Tabel 4.21
Tabel Koefesien Pengaliran DAS Percut (Cw DAS)
76
Tabel 4.22
Input Unit Hidrograf sub DAS Sei Percut
77
Tabel 4.23
Distribusi Curah Hujan Rencana (Log Pearson Type III)
78
Tabel 4.24
HSS Nakayasu Debit Unit Hidrograf
78
Tabel 4.25
Hidrograf Nakayasu T = 2 tahun
81
Tabel 4.26
Hidrograf Nakayasu T = 5 tahun
85
Tabel 4.27
Hidrograf Nakayasu T = 10 tahun
89
Tabel 4.28
Hidrograf Nakayasu T = 20 tahun
93
Tabel 4.29
Hidrograf Nakayasu T = 25 tahun
97
Tabel 4.30
Hidrograf Nakayasu T = 50 tahun
101
Tabel 4.31
Hidrograf Nakayasu T = 100 tahun
105
Tabel 4.32
Debit Banjir Rencana Metode Nakayashu
111
