EVALUASI SISTEM DRAINASE DI KAWASAN SEKITAR STADION TELADAN KOTA MEDAN M. Farqi Khair1, Ir. Terunajaya, M.Sc2
1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email :
[email protected]
ABSTRAK Tujuan dari tulisan ini adalah untuk mengevaluasi kondisi dari saluran drainase yang terdapat di daerah sekitar Stadion Teladan, apakah saluran drainase yang ada dapat berfungsi secara optimal dalam mengurangi genangan yang terjadi pada ruas jalan tersebut, sehingga dapat diketahui kondisi jaringan drainase di sekitar stadion. Analisa distribusi frekuensi hujan dilakukan dengan menggunakan metode analisa distribusi, yaitu Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Log Pearson tipe III dan Metode Gumbel. Intensitas hujan dihitung dengan menggunakan persamaan Mononobe dan debit limpasan periodik dihitung menggunakan Metode Rasional. Kapasitas drainase dihitung menggunakan persamaan Manning, selanjutnya kapasitas drainase tersebut dievaluasi apakah mampu atau tidak menampung debit limpasan yang terjadi. Dari hasil evaluasi saluran dan jaringan drainase, diketahui bahwa penyebab banjir di depan stadion adalah tidak adanya saluran drainase yang seharusnya menampung air hujan, dan sedimentasi, serta sampah yang mengurangi kapasitas saluran lainnya. Seluruh saluran yang ditinjau memiliki luas wilayah sub drainase 2,43 Ha dengan panjang total saluran 898,1 meter kondisi baik. KATA KUNCI : Drainase eksisting, Saluran drainase, Kapasitas saluran
ABSTRACT The purpose of this paper is to evaluate the condition of the drainage system of the region around the stadium example, if the existing drainage channels can function optimally in reducing the inundation that occurred on the road, so as to know the condition of the drainage network around the stadium. Analysis of rainfall frequency distribution is done using distribution analysis methods, namely Normally Distribution Method, Log Normal, Log Pearson tipe III, and Gumbel Method. Rainfall intensity is calculated using the equation Mononobe and periodic runoff discharge is calculated using the Rational Method. Drainage capacity is calculated using the Manning equation, then the drainage capacity is evaluated whether or not able to accommodate the runoff discharge occurs. From the results of the evaluation of drainage channels and networks, it is known that the cause of flooding in front of the stadium is the lack of drainage should rainwater harvesting, and sedimentation, and waste which reduces the capacity of other channels. And all channels to be reviewed has an area of sub 2,43 Ha drainage channels with a total length of 898.1 meters good condition. KEYWORDS : Existing drainage, Drainage channels, Channels capacity
1. PENDAHULUAN Sistem Drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga tidak mengganggu aktifitas kawasan dan fungsi lahan tersebut. Pada kajian ini yang akan diangkat adalah kondisi dari keadaan di kawasan seputaran Stadion Teladan kota Medan. Dipilihnya lokasi ini karena hampir setiap tahun pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga terjadi genangan air bahkan sering terjadi banjir yang mengganggu aktivitas masyarakat. Secara sekilas kondisi eksisting saluran drainase yang terdapat dilokasi studi memang kurang cukup memadai, sehingga akan dievaluasi apakah sistem drainase pada kawasan Stadion Teladan ini sudah memadai atau tidak. Mengingat betapa pentingnya kawasan stadion Teladan sebagai tempat fasilitator olahraga, taman, rekreasi, pedagang dan sebagainya. Oleh karena itu dalam kajian ini yang akan dibahas adalah kondisi dari saluran drainase yang terdapat diseputar stadion Teladan tersebut.
1.1 Curah Hujan Kawasan Data hujan yang diperoleh oleh suatu alat penakar hujan hanya merupakan hujan yang terjadi pada suatu tempat atau titik dimana alat penakar hujan ditempatkan (point rainfall). Kejadian hujan sangat bervariasi pada suatu area, terutama pada area pengamatan yang luas, satu titik pengamatan tidak mencukupi untuk dapat menggambarkan kejadian hujan pada wilayah tertentu. a.
Cara Tinggi Rata-Rata (Arithmatic Mean) Cara mencari tinggi rata-rata curah hujan di dalam suatu daerah aliran dengan cara arithmatic mean merupakan salah satu cara yang sangat sederhana. Biasanya cara ini dipakai pada daerah yang datar dan banyak stasiun curah hujannya, dengan anggapan bahwa di daerah tersebut sifat curah hujannya adalah sama rata (uniform distribution). Tinggi rata-rata curah hujan didapatkan dengan mengambil nilai rata-rata pengukuran hujan di pos penakar hujan di dalam areal tersebut. Cara perhitungannya adalah sebagai berikut: d
Dimana: d d1, d2, d3,...dn n
d1 d 2 d3 .... d n n d1 n i 1 n
.........(1)
= tinggi curah hujan rata-rata (mm) = tinggi curah hujan di stasiun 1,2,3,...,n (mm) = banyaknya stasiun penakar hujan
Gambar 1. DAS dengan Tinggi rata-rata b. Metode Poligon Thiessen Cara ini diperoleh dengan membuat poligon yang memotong tegak lurus pada tengah-tengah garis penghubung dua stasiun hujan. Dengan demikian tiap stasiun penakar Rn akan terletak pada suatu poligon tertentu An. Dengan menghitung perbandingan luas untuk setiap stasiun yang besarnya = An , A dimana A adalah luas daerah penampungan atau jumlah luas seluruh areal yang dicari tinggi curah hujannya. Curah hujan rata-rata diperoleh dengan cara menjumlahkan pada masing-masing penakar yang mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua pos penakar. Cara perhitungannya adalah sebagai berikut: d
A1 .d 1 A2 .d 2 A3 .d 3 ..... An d n = A .d ....(2) A A
Keterangan: A = Luas areal (km2) d =Tinggi curah hujan rata- rata areal d1, d2, d3,...dn = Tinggi curah hujan di pos 1, 2, 3,...n A1, A2, A3,...An = Luas daerah pengaruh pos 1, 2, 3,...n
i
i
Gambar 2. DAS dengan Perhitungan Curah Hujan Poligon Thiessen. 1.2
Distribusi Frekuensi Curah Hujan Beberapa metode perhitungan menggunakan persamaan berikut :
a. Distribusi Gumbel Menurut Gumbel (1941) dalam buku Suripin (2004), persoalan tertua adalah berhubungan dengan nilai-nilai ekstrem datang dari persoalan banjir. Tujuan teori statistik nilai-nilai ekstrem adalah untuk menganalisis hasil pengamatan nilai-nilai ekstrem tersebut untuk memperkirakan nilai-nilai ekstrem berikutnya. Gumbel menggunakan teori nilai ekstrem untuk menunjukkan bahwa dalam deret nilai-nilai ekstrem X1, X2, X3, ......., Xn, dengan sampel-sampel yang sama besar, dan X merupakan variabel berdistribusi eksponensial, maka probabilitas kumulatifnya P, pada sebarang nilai di antara n buah nilai X n akan lebih kecil dari nilai X tertentu (dengan waktu balik Tr), mendekati ................................ (5) P( X ) e e a ( x b )
Jika diambil Y = a(X-b), maka dapat menjadi P( X ) e e
Y
...................................... (6)
Dengan ; e = bilangan alam = 2.7182818 Y = reduced variate Jika diambil nilai logaritmanya dua kali berurutan dengan bilangan dasar e terhadap rumus (6) didapat 1 X ab ln ln P( X )........................ (7) a
Waktu balik merupakan nilai rat-rat banyaknya tahun (karena Xn merupakan data debit maksimum dalam tahun), dengan suatu variate disamai atau dilampaui oleh suatu nilai, sebanyak satu kali. Jika interval antara 2 buah pengamatan konstan, maka waktu baliknya dapat dinyatakan sebagai berikut : 1 ................................... (8) T (X ) 1 P( X )
r
Ahli-ahli teknik sangat berkepentingan dengan persoalan-persoalan pengendalian banjir sehingga lebih mementingkan waktu balik Tr(X) dari pada probabilitas P(X), untuk itu rumus (7) diubah menjadi : 1 T ( X ) 1 .................. (9) X b ln ln r r
r
a
Tr ( X )
Atau T ( X ) 1 .............................. (10) Yr ln ln r Tr ( X )
Chow menyarankan agar variate X yang menggambarkan deret hidrologi acak dapat dinyatakan dengan rumus berikut ini X .K ........................ (11) Dengan = Nilai tengah (mean) populasi = Standard deviasi populasi K = Factor frekuensi
Rumus (12) dapat diketahui dengan
X X sK ................................. (12) Dengan X = nilai tengah sampel s = Standard deviasi sampel Faktor frekwensi K untuk nilai-nilai ekstrim Gumbel ditulis dengan rumus berikut ini : Y Ys .................................................. (13) K T Sn
YT ln ln(Tr 1) / Tr ..............................(14)
Dengan YT = Reduced variate Y n = Reduced mean yang tergantung dari besarnya sampel n Sn =Reduced Standard deviation yang tergantung dari besarnya sampel n Tr = periode ulang (return period). b. Distribusi Log Pearson Type III Parameter-parameter statistic yang diperlukan oleh distribusi Pearson Type III adalah: Nilai tengah Standard deviasi Koefisien skewness Untuk menghitung banjir perencanaan dalam praktek, the Hydrology Committee of the Water Resources Council, USA, menganjurkan, pertama kali mentransformasikan data ke nilai-nilai logaritma kemudian menghitung parameter-parameter statistiknya. Karena transformasi tersebut, maka cara ini disebut log Pearson type III. Dalam pemakaian Log Pearson Type III, kita harus mengkonversi rangkaian datanya menjadi logaritma. Rumus untuk metode Log Pearson : n
Log Xr=
LogX .........................................(15) i
i 1
n
Dengan:
Xr Xi n
= nilai rerata curah hujan = curah hujan ke-I (mm) = banyaknya data pengamatan n
( LogX Sx = i 1
i
LogX r ) 2
.................... (16)
n 1
dengan: Sx = Standard deviasi Nilai XT bagi setiap probabilitas dihitung dari persamaan yang telah dimodifikasikan : Log XT = log Xr + K. log Sx ..............................(17) dengan : XT = besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang pada T tahun K = faktor freluensi yang merupakan fungsi dari periode ulang dan tipe distribusi frekuensi. c. Distribusi Normal Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut : 𝑋𝑇 = 𝑋 + 𝑘. 𝑆𝑥 ..........................................(18) Dengan : XT = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun.
𝑋 = Harga rata – rata dari data = Sx = Standard Deviasi
𝑛𝑋 1 𝑖
𝑆𝑥 =
𝑛 (𝑋 𝑖 − 𝑋)2 𝑛 −1
.......................(19)
K = Variabel reduksi Gauss
1.3 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi Untuk mengetahui apakah pemilihan distribusi yang digunakan dalam perhitungan curah hujan rancangan diterima atau ditolak, maka perlu dilakukan uji kesesuaian distribusi. Uji ini digunakan untuk menguji simpangan secara vertikal apakah distribusi pengamatan dapat diterima secara teoritis. Uji ChiSquare menguji penyimpangan distribusi data pengamatan dengan mengukur secara metematis kedekatan antara data pengamatan dan seluruh bagian garis persamaan distribusi teoritisnya. Uji Chi-Square dapat diturunkan menjadi persamaan sebagai berikut (Suripin, 2004): ..............…….(20) Dengan : X2 Ef Of
= Chi-Square. = frekuensi (banyaknya pengamatan) yang diharapkan = frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama.
Nilai X2 yang terhitung ini harus lebih kecil dari harga X2cr (yang didapat dari tabel Chi-Square). Derajat kebebasan ini secara umum dapat dihitung dengan : DK = K –(P+1).......................................... (21) Dengan : DK K P
= derajat kebebasan. = banyaknya kelas. = banyaknya keterikatan atau sama dengan banyaknya parameter, yang untuk sebaran ChiSquare adalah sama dengan 2 (dua).
Berdasarkan literatur di atas, pada uji Chi-Square menguji penyimpangan distribusi data pengamatan dengan mengukur secara metematis kedekatan antara data pengamatan dan seluruh bagian garis persamaan distribusi teoritisnya dengan niliai X2cr. Nilai X2cr untuk uji Chi Square dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini. 1.4 Intensitas Curah Hujan Rencana Intensitas hujan didefinisikan sebagai tinggi curah hujan persatuan waktu. Jika data hujan jam-jaman tidak ter-sedia, maka pola distribusi hujan jam-jaman dapat dilakukan dengan menggu-nakan pendekatan sebaran dan nisbah hujan jam-jaman dengan menggunakan Rumus Mononobe sebagai berikut : I = ( R24 ) x ( T )2/3 ..................................(22) t Tc Dengan : I = intensitas hujan rata-rata dalam t jam (mm/jam) R24 = curah hujan efektif dalam satu hari (mm); t = lama waktu hujan (jam); T = waktu mulai hujan (jam); Tc = waktu konsentrasi hujan (jam).
L Tc 0,0195 s s
0, 77
menit ..............(23)
dengan L = panjang saluran (m); S = kemiringan rerata saluran.
1.5 Debit Air Hujan Metode yang digunakan untuk menghitung debit air hujan pada saluran-saluran drainase dalam studi ini adalah metode rasional USSCS (1973). Rumus ini banyak digunakan untuk sungai-sungai biasa dengan daerah pengaliran yang luas dan juga untuk perencanaan drainase daerah pengaliran yang sempit.Pada 1889, Kuichling (USA) memperkenalkan bentuk umum persamaan metrik sebagai berikut (Subarkah, 1980) : Qah = I( mm ).A(km2) jam 3 = ( 10 m )(1000000m2) 3600 s
= 0,2778 m3/det Qah Dimana: Q C I A
= 0,2778 C I A.................................................................. (24) = debit banjir rencana (m3/det), = koefisien run off, =intensitas hujan untuk waktu konstan (mm/jam) = luas catchment area (km2).
1.6 Kapasitas Saluran Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung berdasarkan rumus Manning: Q sal= Vsal x Asal ........................................(25) Vsal = 1 R2/3 S1/2 .........................................(26) n Qsal = 1 .R2/3 S1/2.Asal n
..................................................
(27)
Dimana:Vsal = kecepatan aliran rata- rata dalam saluran (m/det), Qsal= debit aliran dalam saluran (m3/det), n = koefisien kekasaran Manning, R = jari jari hidraulik (m), R = A , dimana: P Asal =luas penampang saluran (m2) P = keliling basah (m).
2. METODOLOGI Kecamatan Medan Area mempunyai jumlah penduduk 82.982 jiwa. Untuk mencapai lokasi Kecamatan Medan Kota sangat mudah, karena Kecamatan Medan Kota terletak dipinggiran jalan Lintas. Biasanya untuk mencapai lokasi Kecamatan Medan Kota dapat menggunakan kendaraan roda empat, sebagian juga menggunakan roda dua. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2012 di kawasan Stadion Teladan Kota Medan. 2.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah data curah hujan dari stasiun pencatat curah hujan di wilayah DAS Deli (tahun 2002 sampai dengan tahun 2011), peta topografi sekitar Stadion Teladan, peta jaringan drainase Stadion Teladan, komputer dan alat tulis lainnya, serta rol meter. 2.2 Pengumpulan Data Studi pustaka dilakukan dengan mengumpulkan dan mempelajari buku, laporan proyek atau literatur lain yang berhubungan dengan judul yang dibahas dan mengumpulkan data-data yang diperlukan sebagai referensi.
a. Data Primer
Data primer yang digunakan dalam penelitian ini adalah data drainase eksisting di beberapa tempat. Data geometri saluran merupakan hasil pengukuran secara langsung di lapangan dengan menggunakan roll meter yaitu lebar, tinggi, dan beda tinggi dasar saluran (slope). b. Data Sekunder Kegiatan yang akan dilakukan dalam tahap pengambilan data sekunder adalah pengumpulan semua data yang akan digunakan dalam analisis data dari berbagai instansi di Kota Medan (data curah hujan, data sistem jaringan drainase alami, data tentang elevasi tanah/topografi Stadion Teladan). 2.3 Metode Analisis dan Pengolahan Data Dari data-data yang didapatkan akan dilakukan beberapa analisis data untuk perencanaan drainase wilayah yaitu dari segi hidrologi dan hidraulika. 2.4 Analisis Hidrologi Maksud dan tujuan dari analisis hidrologi ini adalah untuk menyajikan data-data dalam analisis hidrologi, serta parameter-parameter dasar perencanaan yang dipakai dalam mendesain penampang sungai Besar. Hal ini nantinya akan digunakan sebagai pedoman dalam pelaksanaan fisik konstruksi. Adapun sasaran analisis ini antara lain: • Mengetahui besarnya curah hujan rancangan di lokasi tinjauan studi. • Melakukan perkiraan debit rencana pada kala ulang 5 tahun, yang mempunyai makna kemungkinan banjir maksimum tersebut disamai atau dilampaui 1 kali dalam 5 tahun atau 2 kali dalam 10 tahun atau 20 kali dalam 100 tahun. Penetapan debit banjir maksimum periode ulang 5 tahun ini berdasarkan pertimbangan : 1. Resiko akibat genangan yang ditimbulkan oleh hujan relatif kecil dibandingkan dengan banjir yang ditimbulkan meluapnya sebuah sungai 2. Luas lahan di perkotaan relatif terbatas apabila ingin direncanakan saluran yang melayani debit banjir maksimum periode ulang lebih besar dari 5 tahun 3. Daerah perkotaan mengalami perubahan dalam periode tertentu sehingga mengakibatkan perubahan pada saluran drainase. 2.5 Analisis Sistem Drainase Metode analisis yang digunakan adalah metode Analisa Frekuensi. Metode ini menganalisa empat jenis distribusi yaitu distribusi Normal, distribusi Log Normal, distribusi Log Person III dan distribusi Gumbel. Untuk menentukan Intensitas curah hujan ada beberapa rumus yaitu, rumus Sherman, rumus Ishiguro, dan rumus Mononobe. Debit rencana dihitung berdasarkan metode Rasional kemudian dilakukan evaluasi penampang saluran. Analisis sistem drainase dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas saluran terhadap debit banjir dengan suatu kala ulang tertentu. Dalam kaitannya dengan pekerjaan ini, analisis drainase digunakan untuk mengetahui profil muka air pada jaringan drainase yang direncanakan.
Secara keseluruhan pengerjaan dapat dilihat pada diagram alir berikut:
Gambar 3. Bagan Alir Pengerjaan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari proses evaluasi yang telah dilakukan, didapat bahwa: 1. Diperlukan adanya penambahan saluran 2. Tingkat sedimentasi dan sampah yang tinggi 3. Daerah genangan air hujan, di kawasan sekitar Stadion Teladan memiliki daerah genangan pada lokasi disebabkan saluran penghubung ke saluran drainase terhambat sampah. Semua indikator di atas perlu di evaluasi kinerjanya, dan melakukan monitoring guna terpenuhinya biaya OP dari masyarakat di sekitar Stadion Teladan yang membayar iuran dan anggaran pemerintah. Sehingga organisasi yang menangani EM ini dengan personil yang memiliki kemampuan teknis dan partisipasi masyarakat Kelurahan Teladan Barat untuk menciptakan lingkungan yang berkualitas dan sehat. Berikut perbandingan kapasitas saluran dengan debit yang direncanakan. Tabel 2.1
Debit Saluran Eksisting di Kawasan Sekitar Stadion Teladan
Tabel 2.2 Debit Rencana Total 5 Tahun (Q 5thn) di Kawasan Sekitar Stadion Teladan
Perhitungan desain untuk saluran baru : Qr = Qah +Qak Qah = 0,2778 C I A C = 0,4 I5 = 86,08 mm/jam A = 0,06015 km2 Qah = 0,2778.0,4.86,08.0,06015 = 0,575 m3/s Qak = 0,0001 m3/s Maka, Qr = 0,575 + 0,0001 = 0,5751 m3/s Saluran direncanakan berbentuk trapesium. 1 Qr = (R)2/3 S1/2 A 𝑛
0,5751 0,5751 h b
1
= 0.022 (0,5h)2/3 (0.0016)1/2 (h2√3) = 1,984 h8/3 = 0,6 m = 2/3h√3 = 0,7 m
4. KESIMPULAN Akhir dari penulisan tugas akhir yang berjudul Evaluasi Sistem Drainase di kawasan sekitar Stadion Teladan Kelurahan Teladan Barat Kota Medan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Tidak adanya saluran di depan stadion, menyebabkan banjir pada kawasan sekitar stadion Teladan. 2. Kapasitas saluran yang kurang optimal akibat sedimentasi, sampah, rumput dan lain sebagainya dapat dibersihkan dengan mengadakan pembersihan oleh pemerintah setempat dan masyarakat . 3. Penambahan 1 (satu) saluran baru, dimana debit rencana = 0,5751 m3/det., saluran berbentuk trapesium, dengan dimensi saluran : b = 0,7 m dan h = 0,6 m, mengarah ke bagian kiri stadion, dengan total panjang saluran adalah 198 meter. 4. Ada sebanyak 7(tujuh) saluran yang terpenuhi sampah, dan 1 (satu) saluran yang dipenuhi sedimentasi sehingga dapat menyebabkan terjadinya genangan akibat drainase kelebihan kapasitas dari debit total saluran. 5. Seluruh saluran yang ditinjau memiliki luas wilayah sub drainase 2.43 Ha dengan panjang total saluran 898.1 meter kondisi baik.
5. SARAN 1. Hasil penelitian tugas akhir ini dapat diharapkan menjadi masukan yang berguna dalam proses pengambilan keputusan untuk kepentingan perencanaan sistem saluran drainase yang berkelanjutan khususnya pada kawasan sekitar Stadion Teladan Kelurahan Teladan Barat Kecamatan Medan Kota Kota Medan. 2. Jika permasalahan drainase tidak biasa terjadi, seperti meluapnya sungai akibat intensitas hujan terlalu tinggi atau faktor alam yang tidak terduga, maka dapat dipertimbangkan untuk menggunakan sistem Polder. 3.Sangat diperlukannya operation and maintenance (OP) dan Evaluation and Monitoring (EM) dengan komitmen bersama seluruh stakeholder untuk mewujudkan good goverment.
DAFTAR PUSTAKA CD Soemarto, 1997, Hidrologi Teknik, Penerbit Usaha Nasional, Surabaya. Hasmar, Halim, 2011, Drainasi Terapan, Penerbit UII Press, Yogyakarta. Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Bagian Saluran (KP-03), CV. Galang Persada. Bandung. Soewarno, 1995, Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data, Penerbit Nova. Subarkah, Iman, 1980, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air, Penerbit Idea Dharma, Bandung. Sunggono, 1995, Buku Teknik Sipil, Penarbit Nova, Bandung. Suripin, 2004, Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan, Penerbit Andi, Yogyakarta. Triatmodjo, Bambang, 2006, Hidrologi Terapan, Beta Offset, Yogyakarta. Ven Te Chow, 1997, Hidrolika Saluran Terbuka, Penerbit Erlangga, Jakarta. Wesli, 2008, Drainase Perkotaan, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta. http://www.pemkomedan.go.id/mdnkot.php
