STUDI PERENCANAAN SALURAN BANJIR (FLOODWAY) DI AVOUR SARANGAN KECAMATAN WONOASRI KABUPATEN MADIUN Habib M. Izzam G. S, Very Dermawan2, Endang Purwati2 Mahasiswa Teknik Pengairan, 2 Dosen Teknik Pengairan
1
[email protected] ABSTRAK Daerah Kecamatan Wonoasri, Kabupaten Madiun hampir setiap tahunnya mengalami banjir. Pada saat musim hujan, air akan menggenangi daerah persawahan dan pemukiman, terutama di Desa Betek. Desa tersebut dilewati saluran Avour Sarangan, yang merupakan saluran pembuang air dari Waduk Dawuhan. Avour Sarangan mempunyai panjang 9,87 km dengan tinggi dan lebar yang variatif antara 4-6 m. Kajian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan pengaliran Avour Sarangan untuk kondisi debit dominan (Q2) sebesar 350,477 m3/dt, ditambah debit keluaran dari Waduk Dawuhan sebesar 250 m3/dt. Perencanaan floodway dilakukan sebagai sarana pengendali banjir di daerah tersebut. Untuk rencana pengendali banjir, analisa profil aliran dilakukan dengan menggunakan paket program HEC-RAS 4.1.0. Berdasarkan analisa hidrologi dan hidrolika dapat diketahui bahwa sepanjang saluran Avour Sarangan (patok 1-35), hampir semua patok mengalami banjir. Oleh sebab itu pusat kajian dilakukan di sepanjang Avour Sarangan terutama daerah hilir yang akan direncanakan saluran banjir (floodway) dengan menggunakan bangunan pelimpah samping (side weir). Pembuatan saluran banjir direncanakan pada patok 7 Avour Sarangan yang langsung mengalir ke Kanal Madiun sebagai sungai utama, karena penampang sungainya cukup besar sehingga masih mampu menampung debit banjir (Q25). Dengan adanya upaya pengendalian banjir berupa pembuatan saluran floodway sepanjang 512 meter dengan Qrencana 372,36 m3/dt, maka dari hasil running program HEC-RAS dapat diketahui saluran Avour Sarangan dan saluran buatan (floodway) mampu menampung debit banjir maksimum dengan kala ulang 25 tahun sebesar 744,714 m3/dt, dengan dimensi floodway setinggi 5,7 meter, lebar 6,5 meter dan tinggi jagaan 1,9 meter. Kata Kunci: Banjir, Avour, Floodway. ABSTRACT Wonoasri regency in Madiun district is an area flooded every year. In rainy season the water will drown the rice fields and residential areas in Wonoasri especially the Betek Village throughed by Avour Sarangan flume, which there is drainage chanel from the Dawuhan reservoir with 9.87 km length, with the height and width varied between 4-6 metres. This study purposed to know the capacity of Avour Sarangan to accommodate dominan discharge (Q2) 350.477 m3/sec, with outflow from reservoirs is 250 m3/sec. For design of flood control, flow profile analysis performed using HEC-RAS 4.1.0 program package. Based on the analysis of the hydrology and hydraulics can be seen that the channel Avour Sarangan (sections 1-35), almost all of the section was flooded. Therefore research center are along of Avour Sarangan especially downstream areas will be planned new floodway, will design at section 7 Avour Sarangan directly flow into Madiun canal as main river channel, because cross rivers is too large, so is enough to still be able to accommodate the flood discharge (Q25). With control effort such as construction floodway along 512 m lenght Qdesign with 372,36 m3/sec, then based form HEC-RAS result program running is known Sarangan Avour channels and artificial channel (floodway) can accommodate a maximum flood discharge with a period of 25 years probability of 744.714 m3/sec, with the dimensions of the channel cross-section 5.7 m hight, 6.5 m width and 1.9 m hight of safety. Keywords: Flood, Avour, Floodway.
n
1. PENDAHULUAN Banjir yang hampir setiap tahun terjadi di sepanjang Avour Sarangan menyebabkan kerugian kepada penduduk yang tinggal di sekitar Avour Sarangan. Ada beberapa faktor penyebab terjadinya banjir, diantaranya adalah: lokasi daerah yang berada di dataran rendah dan hampir rata dengan elevasi permukaan air laut, lokasi daerah yang merupakan dataran banjir dari pertemuan beberapa sungai, pengaruh pasang air laut, terjadinya sedimentasi menyebabkan naiknya muka air sungai pada waktu banjir. Berkaitan dengan upaya untuk mengendalikan masalah banjir di Avour Sarangan, sebagai salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan pembangunan saluran banjir (floodway) yang bertujuan untuk mengalirkan debit banjir dari Avour Sarangan sehingga muka air sungai pada saat terjadi debit banjir tidak meluap dan menimbulkan kerugian bagi masyarakat di sekitar sungai. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Analisa Hidrologi Dalam analisis data hujan sering dijumpai adanya data yang tidak sesuai dengan yang diharapkan dan atau tidak lengkapnya data. Hal ini disebabkan oleh berbagai sebab, yaitu kerusakan alat, kelalaian petugas, data rusak sehingga tidak dapat terbaca dan data hilang. Bila hilangnya seri data hujan tersebut hanya satu atau dua hari kemungkinan tidak akan berpengaruh pada analisis. Tetapi sebaliknya bila data yang hilang tersebut panjang maka akan banyak menimbulkan kesulitan dalam analisis. Selanjutnya uji konsistensi dilakukan menggunakan analisa kurva massa ganda. Setelah pengujian konsistensi dilakukan, maka perhitungaan selanjutnya adalah menghitung rerata curah hujan. Persa maan yang digunakan adalah metode rata-rata aljabar (Sosrodarsono, 2003):
R
R1 R2 ...................Rn n
R
i
1
n
dengan: R
= curah hujan rerata daerah (mm) n = jumlah titik-titik (pospos) pengamatan R1,R2,...,Rn = curah hujan di tiap titik pengamatan (mm) Perhitungan rerata curah hujan untuk mendapatkan nilai koefisien kepencengan (Cs), koefisien kepuncakan (Ck), dan koefisien keseragaman (Cv). Penentuan curah hujan rancangan dengan periode ulang tertentu dihitung dengan menggunakan analisis frekuensi dalam hal ini dengan menggunakan metode Log Pearson Type III. Untuk menguji diterima atau tidaknya distribusi, maka dilakukan pengujian simpangan horizontal yakni uji Smirnov Kolmogorov dan pengujian simpangan vertikal, yakni Chi-Square. 2.2 Analisa Debit Banjir Rancangan Berdasarkan hasil pengamatan data sebaran hujan di Indonesia, hujan terpusat di Indonesia berkisar antara 4-7 jam, maka dalam perhitungan ini diasumsikan hujan terpusat maksimum adalah 6 (enam) jam sehari. Untuk mengetahui sebaran hujan jam-jaman digunakan Kurva IDF (Intensitas Durasi Frekuensi) dengan metode Mononobe (Triatmodjo, 2010):
It= intensitas hujan jam-jaman (mm/jam) R= curah hujan rancangan (mm/hari) T= waktu hujan efektif (menit) a. Hidrograf Banjir Rancangan Satuan Sintetik Nakayasu
Untuk memperkirakan debit banjir yang akan terjadi dapat dilakukan analisis Rainfall (Runoff Model) dengan metode Nakayasu. Persamaan umum hidrograf satuan sintetik Nakayasu adalah sebagai berikut (Soemarto,1987): QP
A * Ro 3,6 * (0,3 * TP T0.3 )
dengan: QP = debit puncak banjir (m3/det), R0 = hujan satuan (mm), TP = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak. Bagian lengkung naik (rising limb) hidrograf satuan mempunyai persamaan:
t Qa QP TP
2.4
dengan: Qa = limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/dtk), T = waktu, Qp = debit puncak (m3/dtk) Bagian lengkung turun (decreasing limb) Untuk, Qd > Qp t TP
Qd QP T0.3 Untuk,Qp > Qd > Qp t TP 0,5T0.3
Qd QP 1,5T0.3 Untuk, Qp > Qd
t TP 1.5T0.3
Qd QP 2T0.3 T0.3 = . Tg dengan ketentuan: - untuk daerah pengaliran biasa = 2, - untuk bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat = 1,5
-
untuk bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat = 3. Tenggang waktu, Tp = tg + 0,8 tr Untuk: L < 15 km tg = 0,21 L0.7 L > 15 km tg = 0,4 + 0,058 L dengan: L = panjang sungai (km), Tg = waktu konsentrasi (jam), tr = 0,5 tg sampai tg. b. Koefisien Pengaliran Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah:
Keadaan hujan Luas dan daerah aliran Kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai Daya infiltrasi dan perkolasi tanah Kelembaban tanah Suhu udara, angin dan evaporasi Tata guna lahan
c. Hidrograf Banjir Rancangan Dari hasil perhitungan hidrograf satuan akan didapat suatu bentuk satuan hidrograf yang mendekati dengan sifat aliran banjir sungai yang ada, yang selanjutnya hidrograf banjir untuk berbagai kala ulang dapat dihitung dengan mempergunakan persamaan-persamaan yang ada pada salah satu metode yang sesuai tersebut di atas. Hidrograf banjir untuk berbagai kala ulang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Harto,1993). Qk = U1Ri + U2Ri-1 + U3Ri-2 + ….. + UnRi-n+1 + Bf
dengan: Qk = Ordinat hidrograf banjir pada jam ke k Un = Ordinat hidrograf satuan Ri = Hujan netto (efektif) pada jam ke I Bf = Aliran dasar (base flow) 2.3 Analisa Profil Aliran Elevasi muka air pada alur sungai perlu dianalisis untuk mengetahui pada bagian manakah terjadi luapan pada alur sungai,sehingga dapat ditentukan dimensi untuk rancangan perbaikan sungai.Dalam menganalisis kondisi sungai digunakan program HEC-RAS 4.1.0. Program HECRAS sendiri dikembangkan oleh The Hydrologic Engineer Centre (HEC), yang merupakan bagian dari oleh U.S. Army Corps of Engineers. Pada program HEC-RAS 4.1.0 menggunakan pengaturan data dimana dengan data geometri yang sama bisa dilakukan kalkulasi data aliran yang berbeda-beda. Data geometri terdiri dari layout permodelan disertai cross section untuk saluran-saluran yang dijadikan model. Data aliran ditempatkan terpisah dari data geometri. Data aliran bisa dipakai salah satu antara data aliran tunak (steady) atau data aliran tak tunak (unsteady). Dalam masing-masing data aliran tersebut harus terdapat boundary condition dan initial condition yang sesuai agar permodelan dapat dijalankan. Selanjutnya dilakukan kalkulasi dengan membuat skenario simulasi. Skenario harus terdiri dari satu data geometri dan satu data aliran. Pada software HEC-RAS ini, dapat ditelusuri kondisi air sungai dalam pengaruh hidrologi dan hidrolikanya, serta penanganan sungai lebih lanjut sesuai kebutuhan. Dari hasil analisa tersebut dapat diketahui ketinggian muka air dan kapasitas tampungan sungai tidak mencukupi.
2. 4 Sistem Pengendalian Banjir Banjir merupakan suatu peristiwa meluapnya air dari badan sungai yang diakibatkan karena adanya kelebihan limpasan sehingga sungai tidak dapat lagi menampung seluruh air yang datang. Pengurangan kerugian akibat banjir dapat dilakukan jika penyebab banjir telah diketahui. Faktor-faktor penyebab banjir antara lain: Intensitas curah hujan yang tinggi, sehingga kapasitas sungai tidak mampu lagi menampung debit dari air hujan tersebut. Adanya pertemuan anak sungai dengan sungai utama. Dan faktor kerusakan lingkungan, sebagai contoh misalnya penggundulan yang terjadi di hutan di daerah hulu sungai, yang berfungsi sebagai daerah resapan air. Upaya pengendalian banjir (flood control) untuk mengurangi pengaruh air yang berlebihan pada sungai tersebut dapat dilakukan dengan beberapa metode di bawah ini: Pengurangan puncak banjir dengan waduk (retarding basin). Pengurangan aliran dalam suatu alur yang ditetapkan dengan tanggul, dinding penahan (parafet) banjir, atau suatu aliran tertutup. Penurunan muka air banjir dengan perbaikan alur sungai. Pengaliran melalui saluran banjir (floodway) ke dalam alur sungai lain atau bahkan DAS lain. Namun, untuk menentukan suatu metode yang sesuai untuk suatu jenis pengendalian banjir harus disesuaikan dengan lokasi dan sifat dari banjir yang terjadi. Sebagaimana halnya dengan banjir di bagian hulu biasanya arus banjirnya deras, daya gerusnya besar, tetapi durasinya pendek. Sedangkan di bagian hilir arusnya tidak deras (karena landai) tetapi durasi banjirnya panjang (Sosrodarsono, 1985:384). Agar penanggulangan bajir dapat dilaksanakan secara efektif maka penyebab banjir dan kondisi di sepanjang sungai harus dipelajari dengan seksama supaya metode yang diterapkan sesuai.
2. 5 Pelimpah Samping (Side weir) Bendung samping ialah suatu cara yang umum digunakan dalam penuangan kelebihan debit dari suatu sistem aliran dan dalam skala yang lebih luas lagi untuk pengelak hujan deras. Umumnya dalam teknik irigasi, bendung samping dengan puncak lebar digunakan sebagai bangunan sadap utama dari saluran sekunder dan pembuang (Raju, 1986). Dengan menggunakan rumus De Marchi lebar pelimpah dapat dihitung dengan langkah-langkah seperti berikut: Pada bagian hilir pelimpah kedalaman aliran h0 dan Q0 sama dengan kedalaman dan debit pada bagian hulu pelimpah. Dengan H0 = h0 + v02/2g tinggi energi di ujung pelimpah dapat dihitung.
Gambar 1. Sketsa definisi untuk pelimpah samping Sumber: Anonim (1986:116) Pada jarak Δx di ujung hulu dan hilir pelimpah tinggi energi adalah tetap (H0) karena tinggi energi adalah konstan. Hx = hx + vx2/ 2g = hx + Qx2/2g Ax2 Dengan Qx adalah debit Q0 pada potongan hilir ditambah debit qx, yang mengalir pada potongan pelimpah dengan panjang Δx. qx = x 2 g h0 c h x c
3
2
2
dimisalkan h0 = hx, sehingga
qx = x 2 g ho c 2 dan Qx = Q0 + q dengan Qx ini kedalaman hx dapat dihitung dari hx = Hx – Qx2/2g A 3
Setelah hx dan Qx ditentukan, kedalaman air h2x dan debit Q2x akan dihitung untuk suatu potongan pada jarak 2x di depan ujung pelimpah dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan pada no (2). Qo dan ho harus digantikan dengan Qx dan hx dalam langkah kedua ini Qx dan hx menjadi Q2x, q2x dan h2x. Perhitungan ini harus diteruskan sampai Qnx sama dengan debit banjir rencana potongan saluran dibagian hulu bangunan pelimpah samping. Panjang rencana pelimpah adalah nx dan jumlah air lebih yang akan dilimpahkan adalah Qnx – Qo. 3. METODOLOGI 3.1 Lokasi Daerah Studi Kabupaten Madiun dengan luas 1010,86 km2 merupakan salah satu kabupaten yang berada di Propinsi Jawa Timur yang secara geografis terletak pada 111°29’45’’ 111°33’30’’ Bujur Timur dan 7°35’45’’ - 7°40’ Lintang Selatan. Batas-batas wilayah sebelah utara Kabupaten Bojonegoro, sebelah timur Kabupaten Nganjuk, sebelah selatan Kabupaten Ponorogo, dan sebelah barat Kabupaten Magetan dan Kabupaten Ngawi. Kabupaten Madiun memiliki lembah Sungai Madiun yaitu sekitar 30 km di sebelah selatan pertemuan Sungai Madiun dengan Sungai Bengawan Solo dengan beberapa sungai-sungai kecil yang kesemuanya bermuara di Sungai Madiun dan berada pada ketinggian rata-rata 65 m diatas permukaan laut. Kemiringan wilayah rata-rata 0-2% (relatif datar). Oleh karenanya, kondisi seperti itu merupakan potensi besar untuk pe-ngembangan fisik wilayah Kabupaten Madiun.
Gambar 2. Peta Lokasi Studi
Gambar 3. Skema Sistem Avour Sarangan 3.2.Data Pendukung Kajian Dalam penanganan masalah banjir diperlukan data-data sekunder yang meliputi: Peta Daerah Avour Sarangan dan peta lokasi pengukuran yang digunakan dalam kajian ini diperoleh proyek pengukuran Avour Sarangan, Data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan mulai tahun 2003-2012. Stasiun hujan yang digunakan dalam kajian ini adalah 4 stasiun hujan, Data penampang memanjang dan melintang Avour Sarangan.
3.3.Langkah-langkah Pengerjaan Studi Adapun langkah-langkah dalam studi ini secara garis besar adalah: 1. Perhitungan curah hujan rerata daerah maksimum dengan metode rerata aritmatik. 2. Menghitung curah hujan rancangan dengan menggunakan distribusi Log Pearson Tipe III. 3. Untuk mengetahui kebenaran hipotesa distribusi frekuensi yang digunakan maka dilakukan uji kesesuaian distribusi frekuensi dengan metode ChiSquare dan Smirnov-Kolmogorov. 4. Menghitung hujan efektif jan-jaman dengan rumus Mononobe. 5. Menghitung debit banjir rancangan dengan metode HSS Nakayasu 6. Melakukan analisa profil aliran sungai dengan bantuan program HEC-RAS 4.1.0 Dari program ini dapat diketahui kapasitas tampungan sungai serta titiktitik kritis dimana terjadi luapan sehingga mengakibatkan banjir. 7. Merencanakan bangunan pengendali banjir berupa Floodway di muka daerah yang terjadi banjir di hilir Avour Sarangan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Curah Hujan Setelah dilakukan pengujian serta penghitungan data curah hujan maka diperoleh menggunakan Metode Poligon Thiessen, metode polygon thiessen ini menggunakan empat stasiun hujan yaitu stasiun hujan Kertobanyon, Dawuhan, Babadan, dan Dungus.
Tabel 1. Rekapitulasi Curah Hujan Rerata Daerah Harian Maksimum Tahunan Tinggi Curah Hujan (mm/hari) 1 2003 68.33 2 2004 81.14 3 2005 110.64 4 2006 56.09 5 2007 168.40 6 2008 118.30 7 2009 94.68 8 2010 62.75 9 2011 75.63 10 2012 56.81 Sumber: Hasil Perhitungan
No.
Tahun
Data hidrologi berupa data curah hujan daerah maksimum tahunan yang telah dihitung sebelumnya akan digunakan untuk memperkirakan berapa besarnya debit banjir rancangan Avour Sarangan. Tabel 2. Perhitungan Curah Hujan Rancangan Metode Log Pearson Type III X rancangan P Log Tr G (mm/hari (%) X ) (1) (2) (3) (4) (5) 1.01 99.01 -1.785 1.647 44.409 2 50 -0.154 1.900 79.514 5 20 0.787 2.046 111.263 10 10 1.334 2.131 135.243 20 5 1.761 2.197 157.515 25 4 1.974 2.230 169.991 50 2 2.420 2.300 199.308 100 1 2.843 2.365 231.793 1000 0.1 4.146 2.567 369.096 Sumber: Hasil Perhitungan
4.2 Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Pemeriksaan uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk mengetahui suatu kebenaran hipotesa distribusi frekuensi. Dengan pemeriksaan uji ini akan diketahui: a. Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharapkan atau diperoleh secara teoritis. b. Kebenaran hipotesa (diterima/ditolak). a. Uji Smirnov Kolmogorof Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh nilai ΔPmax = 8, 4 % . Untuk α 5 % dan n = 10, pada tabel nilai kritis untuk uji Smirnov Kolmogorov diperoleh ΔPcr = 0,409 = 41%. Karena ΔPmax<ΔPcr, maka distribusinya diterima. b. Uji Chi-Square Dari perhitungan yang telah 2 dilakukan, diperoleh nilai X hitung = 0,400. Untuk α = 5 % dan DK = 1, pada tabel nilai kritis untuk uji Chi-Square diperoleh X2cr = 3,940. Karena X2 hitung < X2 cr, maka hipotesanya diterima. 4.3 Distribusi Hujan dan Kurva IDF dengan Metode Mononobe Berdasarkan hasil pengamatan data sebaran hujan di Indonesia, hujan terpusat di Indonesia berkisar antara 4 - 7 jam, maka dalam perhitungan ini diasumsikan hujan terpusat maksimum adalah 6 (enam) jam sehari. Untuk mengetahui sebaran hujan jam-jaman digunakan Kurva IDF (Intensitas Durasi Frekuensi) dengan Metode Mononobe (Triatmojo, 2010).
Tabel 3. Hujan Jam-jaman Kurva IDF dengan Metode Mononobe Durasi (menit) 60 120 180 240 300 360
1.01 35.53 12.32 7.76 5.92 4.89 4.21 3.73
2 63.61 22.05 13.89 10.60 8.75 7.54 6.68
Periode Kala Ulang (tahun)/(mm) 5 10 20 25 89.01 108.19 126.01 135.99 30.86 37.51 43.69 47.15 19.44 23.63 27.52 29.70 14.84 18.03 21.00 22.67 12.25 14.89 17.34 18.71 10.55 12.83 14.94 16.12 9.35 11.36 13.23 14.28
50 159.45 55.28 34.82 26.57 21.94 18.90 16.74
100 185.43 64.29 40.50 30.91 25.51 21.99 19.47
Gambar 4. Profil Aliran Pada Cross 7 (Hilir) Sumber : Analisis HEC-RAS
Sumber : Hasil Perhitungan 4.4 Perhitungan Debit Banjir Rancangan Untuk menentukan besarnya debit banjir rancangan yang akan dijadikan masukan pada software HEC-RAS digunakan metode Nakayasu, Berikut Rekapitulasi Debit Banjir Rancangan HSS Nakayasu. Q Tr (m /detik) 197.851 1.01 350.477 2 488.514 5 592.771 10 689.603 20 744.714 25 872.176 50 100 1013.413 Sumber : Hasil Perhitungan
Dari hasil running program HECRAS dapat diketahui bahwa dengan debit kala ulang 25 tahun hampir di sepanjang penampang aliran Avour Sarangan terjadi luapan. Hal tersebut ditunjukkan oleh Gambar 4 yaitu mengenai kondisi lapangan dengan kapasitas tampungan pengaliran Avour (Eksisting) sudah tidak mampu lagi menampung debit banjir maksimum.
3
4.5 Analisis Hidrolika Analisis mengenai hidrolika digunakan untuk mengetahui profil aliran sungai dan merencanakan dimensi saluran banjir. Pada studi ini analisis profil aliran sungai me-nggunakan software HEC-RAS 4.1.0 4.6 Hasil Running HEC-RAS Dari hasil running HEC-RAS dapat diketahui ketinggian muka air Avour Sarangan dan tinggi limpasan muka air pada sungai jika kapasitas tampungan sungai tersebut tidak mencukupi.
Avour Sarangan 1 AVOER SARANGAN 1 175
Legend WS PF 2 WS Q total Ground LOB
170
ROB
Elevation (m)
165
160
155
150
145
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Main Channel Distance (m)
Gambar 5. Kondisi Eksisting Avour Sarangan Patok 35-1 dengan Qrelease Sumber : Analisis HEC-RAS 4.7 Perencanaan Pelimpah Samping (Side weir) Dengan debit banjir rancangan sebesar 744,714 m3/dt me-ngakibatkan banjir di sepanjang Avour Sarangan terutama di bagian hilir. Debit 372,36 m3/dt harus dibuang dan dialirkan ke saluran banjir baru (floodway), dengan asumsi bahwa Q banjir dibagi menjadi 2: 50% ke floodway dan 50% ke hilir Avour Sarangan sampai ke muarannya.
Hulu Avour Sarangan: Qhulu = 744,714 m3/dt B =8m V = 6,7 m/dt N = 1:1 k = 50 n = 0,007 A=Q/V= 111,15 m2 A=(b+n.h)h=(8+h)h= 111,15 m2 h2+8h–111,15=0 h = (-b±√(b2-4ac)) /2a h = (-8±(64-444,6)) /2= 7,28 m V=KxR0.667xS0.5 6,7=50x(1,1135)0.667xS0.5 S0.5= S=
0,036 0,0013
P = (8+2√2 x 0,03) = 8,09 m R = A/P = 4,43 m R0.667 = 2,67 m Untuk Avour Sarangan Q = 744,714 m3/dt B= 8m V = 6,7 m/dt h = 7,28 m n= 1 k = 50 S = 0,007 hc = 3,155 m Untuk mencari Hc Avour Sarangan (Q hilir) = 372,36 m3/dt Persamaan =(512hc3+192hc5+24hc5+hc6) / (8+2hc) = 8260,93
A=(8+0,051)x 7,28= 58,58 m2 P= (8+2√2 x 0,051)= 8,14 m R=A/P=7,193 m R0.667 = 3,73 m Hilir Avour Sarangan: Q = 372,36 m3/dt B= 8 m V= 6,7 m/dt N= 1:1 k= 50 n = 0,007 A = Q/V = 55,58 m2 A = (b+nh)h = (8+h)h = 55,58 m2 h2+8h – 55,58 = 0 h ={-b±√(b2-4ac)}/2a h ={-8±(64-111,2)}/2 = 4,46 m V = KxR0.667xS0.5 6,7 =50x(1,1135)0.667xS0.5 S0.5= S=
0,0497 0,0025
A = (8+0,03)x 4,46 = 35,83 m2
Tabel 4. Perhitungan tinggi Side weir Hc 4.00 4.05 4.10 4.15 4.20 4.25 4.30 4.35 4.40 4.45 4.50 4.55 4.60 4.65 4.70 4.75 4.80 4.85 4.90 4.95 5.00 5.05 5.10 5.15
512Hc3 13824.0 14348.9 14886.9 15438.2 16003.0 16581.4 17173.5 17779.6 18399.7 19034.2 19683.0 20346.4 21024.6 21717.6 22425.8 23149.1 23887.9 24642.2 25412.2 26198.1 27000.0 27818.1 28652.6 29503.6
192Hc4 27648.0 29056.5 30518.2 32034.4 33606.3 35235.4 36923.1 38670.6 40479.4 42351.0 44286.8 46288.1 48356.5 50493.5 52700.6 54979.2 57330.9 59757.3 62259.9 64840.2 67500.0 70240.8 73064.2 75971.8
24Hc5 18432.0 19613.2 20854.1 22157.1 23524.4 24958.4 26461.5 28036.2 29684.9 31410.3 33215.1 35101.8 37073.3 39132.5 41282.1 43525.2 45864.7 48303.8 50845.5 53493.2 56250.0 59119.3 62104.5 65209.2
Tinggi Side weir Tinggi cress Side weir : c Tinggi air pada hulu : h Tinggi air pada hilir : h Maka disebut aliran kritis.
Hc6 4096.0 4413.0 4750.1 5108.4 5489.0 5893.0 6321.4 6775.4 7256.3 7765.3 8303.8 8873.0 9474.3 10109.2 10779.2 11485.8 12230.6 13015.2 13841.3 14710.6 15625.0 16586.3 17596.3 18657.1
8+2Hc 17.3 17.5 17.6 17.7 17.9 18.0 18.2 18.3 18.4 18.6 18.7 18.9 19.0 19.2 19.3 19.4 19.6 19.7 19.9 20.0 20.1 20.3 20.4 20.6
Persamaan 3696.9 3863.5 4035.8 4213.9 4397.8 4587.8 4784.0 4986.5 5195.4 5411.0 5633.3 5862.5 6098.7 6342.1 6592.9 6851.2 7117.2 7390.9 7672.7 7962.7 8260.9 8567.7 8883.1 9207.3
=5m = 3,15 m = 7,28 m = 4,46 m
Tabel 5. Perhitungan Lebar Pelimpah Samping Potongan Hx1 Hx1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.51 4.52 4.53 4.54 4.55 5 5.25
Hx13 0.001 0.027 0.125 0.343 0.729 1 1.953 3.375 5.360 8 11.3906 15.625 27 34.328 42.875 52.734 64 76.766 91.125 91.734 92.345 92.96 93.58 94.196 125 144.703
359Hx12 3.59 32.31 89.75 175.91 290.79 359 560.938 807.75 1099.438 1436 1817.438 2243.75 3231 3791.938 4397.75 5048.438 5744 6484.438 7269.75 7302.096 7334.514 7367.003 7399.564 7432.198 8975 9894.938
Konstanta 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321 7321
Persamaan 7317.411 7288.717 7231.375 7145.433 7030.939 6963 6762.0156 6516.625 6226.922 5893 5514.953 5092.875 4117 3563.391 2966.125 2325.297 1641 913.328 142.375 110.638 78.832 46.956 15.012 -17.001 -1529 -2429.234
Sumber: Hasil Perhitungan Perhitungan lebar pelimpah samping (Side weir) per potongan 1 meter ∆x1 = 1 m, dari titik tinggi air 4,46 (hilir) sampai titik tinggi air 7,28 (hulu): Jarak Per Potongan (m) Tinggi Air (m) Potongan 1 4.460 Potongan 2 4.550 Potongan 3 5.534 Potongan 4 5.952 Potongan 5 6.297 Potongan 6 6.595 Potongan 7 6.857 Potongan 7.8 7.047 Potongan 7.9 7.286
Gambar 6. Grafik Tinggi dan Lebar Side Weir Sehingga dapat diketahui bahwa lebar pelimpah samping (Side weir) adalah 7,9 meter.
Gambar 7. Pelimpah Samping (Side weir) 4.8
Perencanaan Floodway Avour Sarangan Setelah lokasi banjir dapat diketahui, berikutnya adalah melakukan perencanaan saluran floodway. Dari hasil analisis sebelumnya didapatkan lokasi banjir terjadi pada patok 35 hingga patok 1. Perencanaan floodway direncanakan pada patok 7 Avour Sarangan (hilir), dengan panjang saluran (floodway) 512 m dan terdapat 21 patok yang direncanakan. Dimensinya seperti gambar berikut. Kali Kunci .025
Plan:
1) Plan 02 1/19/2014 .025
.025
168.0
Legend Ground Bank Sta
167.5
167.0
Elevation (m)
Untuk mencari lebar pelimpah samping Avour Sarangan (Q hilir) = 372,36 m3/dt, dapat digunakan rumus: L = 1,16. B. V. H10,13 [(1/h20,5 – 1/h10,5)] (Weber, NB., 1978) Maka: L = 1,16. 8. 6,7. 7,280,13 [(1/4,460,5 – 0,5 1/7,28 )] = 7,7925 ~ 7,8 meter. Maka, lebar pelimpah samping (Side weir) yang direncanakan sebesar 7,8 m.
166.5
166.0
165.5
165.0
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Station (m)
Gambar 8. Dimensi Rencana Floodway
Jika diketahui: Lebar Saluran Tinggi Kedalaman Tinggi Jagaan
: 6,5 m : 5,7 m : 1,9 m
Setelah dilakukan perencanaan saluran banjir (floodway) dilakukan simulasi kembali untuk dapat mengetahui keadaan aliran setelah dilakukan normalisasi, hasil simulasi dapat dilihat pada gambar berikut. floodway sarangan RS = 21 64
.025
.025
.025 Legend WS Q25 Ground Bank Sta
Elevation (m)
62
60
58
56 0
5
10
15
20
25
Station (m)
Gambar 9. Kondisi Patok 21 Saluran Floodway Dari gambar di atas membuktikan bahwa pada patok 21 saluran floodway atau pada bagian hulu, sudah tidak terjadi limpasan atau dalam keadaan banjir (running HEC-RAS). floodway sarangan
Plan: Plan 02
side weir 2 Legend
66
EG Q25 Crit Q25 WS Q25 64
Ground LOB ROB
62
Elevation (m)
60
58
56
54
52 0
100
200
300
400
500
600
Main Channel Distance (m)
Gambar 10. Kondisi Saluran Floodway Patok 21-1 5. Kesimpulan Berdasarkan analisa perhitungan yang telah dilakukan, dapat ditarik dengan beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Berdasarkan perhitungan hidrologi diperoleh hasil curah hujan rancangan 169,991 mm/hari dan debit maksimum untuk kala ulang 25 tahun adalah 744,714 m3/detik.
2. Kondisi morfologi Avour Sarangan yang cenderung berkelok-kelok dan landai dengan rata-rata slope 0,007, Avour Sarangan memanjang dari hulu ke hilir dengan jarak 9,87 km dan lebar saluran antara 4-6 m, dengan debit keluaran(Qrelease) sebesar 250 m3/detik. Dengan perbandingan antara besarnya debit keluaran dari waduk Dawuhan sebagai sumber air dengan kondisi geometri Avour Sarangan dapat dipastikan terjadi banjir atau limpasan sepanjang Avour Sarangan, maka direncanakan saluran banjir (floodway) di daerah hilir Avour Sarangan tepatnya pada patok 7. 3. Salah satu upaya mengatasi banjir pada kawasan hilir Avour Sarangan adalah dengan pembangunan saluran banjir (floodway). Untuk perencanaan floodway sendiri direncanakan dengan pertimbangan lokasi tersebut jauh dari pemukiman dan profil sungainya yang memang cenderung lurus, untuk debit rencana digunakan debit Q25 sebesar 744,714 m3/det dan Qpelimpah yang merupakan debit rencana yang akan melewati saluran floodway adalah 372,36 m3/det. 4. Merencanakan pelimpah samping (Side weir) setinggi 5 meter dan mempunyai lebar 7,9 meter, sementara saluran banjir (Floodway) dengan penampang tunggal trapesium dengan dimensi penampang lebar saluran 6,5 meter, kedalaman air 5,7 meter, tinggi jagaan 1,9 meter sepanjang 512 meter (21 Patok).
6. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2010. Hydraulic Reference Manual HEC-RAS 4.1.0. California : U.S. Army Corps of Engineers. Raju, 1986. Saluran Sekunder dan Pembuang. Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional. Sosrodarsono, S. dan M. Tominaga. 1985. Perbaikan dan Pengaturan Sungai. Jakarta: PT. PradnyaParamita. Triatmodjo, Bambang. 2010. Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset. Weber, NB. 1978. Fluid Mechanics and Hydraulics for Civil Engineering
LEMBAR PERSETUJUAN STUDI PERENCANAAN SALURAN BANJIR (FLOODWAY) DI AVOUR SARANGAN KECAMATAN WONOASRI KABUPATEN MADIUN JURNAL ILMIAH Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T)
Disusun Oleh :
HABIB M. IZZAM G.S NIM. 0710643032 Menyetujui :
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Very Dermawan, ST., MT. NIP. 19730217 198603 1 001
Dr. Ir. Endang Purwati, MP. NIP. 19521117 198103 2 001
