i
ii
ABSTRAK Banjir adalah peristiwa yang terjadi ketika aliran air melampaui kapasitas saluran. Banjir sering terjadi di Kota Denpasar dan khususnya di Kampus Universitas Udayana Jl P.B. Sudirman. Banjir yang terjadi pada Kampus Universitas Udayana Sudirman adalah akibat dari kapasitas sistem drainase yang kurang memadai dan belum adanya pola aliran drainase yang dapat mengalirkan air ke saluran pembuangan primer, melihat dari permasalahan ini maka perlu adanya perencanaan drainase dan pola aliran yang mampu mengalirkan air terutama pada musim hujan menuju saluran pembuangan primer yaitu sungai, dimana sungai yang berpengaruh pada sistem drainase Kampus Universitas Udayana Sudirman adalah Tukad Rangda. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi masalah banjir yang sering terjadi di wilayah Kampus Universitas Udayana dengan studi pola aliran sistem drainase Kampus. Studi pola aliran sistem drainase kampus dalam tugas akhir ini menggunakan 3 metode yaitu metode analisis curah hujan rencana dengan Metode Log Person Type III, Metode Rasional untuk mendapat debit banjir rencana, dan untuk pola aliran air pada sistem drainase di Kampus Universitas Udayana Jalan P.B. Sudirman Denpasar direncanakan mengalir mengikuti topografi eksisting area kampus. Data – data yang digunakan dalam studi pola aliran sistem drainase ini antara lain data curah hujan maksimum harian, data kontur Kampus Universitas Udayana Sudirman dan luas seluruh wilayah kampus yang ditinjau. Hasil analisis studi pola aliran sistem drainase pada Kampus Universitas Udayana Jl. P.B. Sudirman diperoleh 4 tipe pola aliran yang sesuai yaitu Saluran Tersier Tipe I, Saluran Tersier Tipe II, Saluran Tersier Tipe III dan Saluran Tersier Tipe IV serta diperoleh dimensi kedalaman (H) dan lebar (B) dari masing – masing Saluran Sekunder, Saluran Tersier, dan Saluran Lingkungan yang sesuai dengan hasil analisis data.
Kata kunci : banjir, kapasitas saluran, pola aliran, dimensi saluran
i
UCAPAN TERIMA KASIH
Om Swastiastu, Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Studi Pola Aliran Sistem Drainase di Kampus Universitas Udayana Jalan P.B. Sudirman Denpasar”. Selama pelaksanaan penyususnan tugas akhir ini, penulis mendapatkan informasi dan bimbingan yang sangat luar biasa. Begitu pula bantuan serta motivasi dari beberapa pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Yang terhormat Ir. I Gusti Ngurah Kerta Arsana, MT. selaku Dosen Pembimbing I dan Prof. Ir. I Nyoman Norken, SU., Ph.D selaku Dosen Pembimbing II. 2. Yang saya hormati Ir. I Putu Darma Warsika, Msc., MM. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 3. Dosen penguji Proposal maupun Tugas Akhir, yang saya hormati. 4. Orang tua dan keluarga yang mendukung penuh selama proses penyelesaian studi S1. 5. Para sahabat, rekan-rekan Sipil Angkatan 2012, serta Ida Ayu Diah Mira SP yang senantiasa menemani dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Karena itu penulis mohon maaf apabila ada kesalahan atau kekurangan di dalam laporan ini. Penulis pun sangat mengharapkan saran serta kritik yang membangun untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini kedepannya. Om Santih, Santih, Santih, Om.
Denpasar, 26 Februari 2016
Penulis ii
DAFTAR ISI
JUDUL LAPORAN LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN ABSTRAK ................................................................................................................... i UCAPAN TERIMA KASIH ..................................................................................... ii DAFTAR ISI ............................................................................................................. iii DAFTAR TABEL ..................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR............................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN............................................................................................1 1.1. Latar Belakang ......................................................................................................1 1.2. Rumusan Masalah ...............................................................................................4 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................................4 1.4. Manfaat Penelitian ..............................................................................................4 1.5. Batasan Penelitian ...............................................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................6 2.1 Definisi Banjir .......................................................................................................6 2.1.1 Penyebab Banjir.......................................................................................7 2.1.2 Daerah Genangan Air ..............................................................................9 2.1.3 Kerugian Akibat Banjir .........................................................................10 2.1.4 Sistem Pengendalian Banjir (Flood Control System) ............................11 2.2 Drainase ...............................................................................................................17 2.2.1 Pemahaman Umum ...............................................................................17 2.2.2 Drainse Perkotaan..................................................................................18 2.2.3 Tujuan Utama dan Arahan Pelaksanaan Sistem Drainase.....................19 2.2.4 Pembagian Sistem Drainase ..................................................................20 2.2.5 Jenis-Jenis Sistem Drainase...................................................................22 2.2.6 Pola jaringan Drainase ...........................................................................23 2.2.7 Bangunan-Bangunan Sistem Drainase dan Pelengkapnya ....................24 2.2.8 Perencanaan Sistem Drainase ...............................................................27 2.3 Hidrologi ..............................................................................................................28 2.3.1 Hujan .....................................................................................................28 2.3.2 Perhitungan Hujan Rata-Rata ................................................................29 2.3.3 Interprestasi Data Hujan ........................................................................31 2.3.4 Perkiraan Data Hujan yang Hilang ........................................................32 2.3.4.1. Metode Perbandingan Normal 32 2.3.4.2. Metode Inversed Square Distance 33 2.3.5 Hujan Rencana.......................................................................................33 2.3.5.1. Consistency Test (Uji Kepanggahan) 33 iii
2.3.5.2. Penentuan Distribusi Frekuensi 35 2.3.6 Pengeplotan Data ...................................................................................42 2.3.7 Uji Kecocokan .......................................................................................42 2.3.8 Analisis Intensitas Hujan .......................................................................45 2.3.9 Analisis Debit Rencana .........................................................................48 2.3.10 Waktu Kosentrasi (tc) ............................................................................54 2.4 Hidraulika ............................................................................................................56 2.4.1 Penampang Saluran ...............................................................................56 2.4.2 Kekasaran Dinding Saluran ...................................................................61 2.4.3 Kapasitas Saluran ..................................................................................63 BAB III METODE PENELITIAN ..........................................................................64 3.1 Lokasi Data ..........................................................................................................64 3.2 Data Perencanaan.................................................................................................64 3.3 Teknik Pengumpulan Data ..................................................................................65 3.4 Analisis Data........................................................................................................65 3.4.1 Penentuan Distribusi Frekuensi ..................................................................65 3.4.2 Analisis Curah Hujan .................................................................................66 3.4.3 Uji Kecocokan ............................................................................................67 3.4.4 Intensitas Curah Hujan dan Waktu Kosentrasi (tc) ....................................67 3.4.5 Analisis Debit Banjir ..................................................................................67 3.4.6 Analisis Penampang Saluran ......................................................................67 3.5 Diagram Alur Perhitungan Debit Banjir dan Dimensi Saluran ...........................69 BAB IV Hasil dan Pembahasan...............................................................................70 4.1 Kondisi Umum Kampus ......................................................................................70 4.2 Kondisi Drainase Eksisting .................................................................................71 4.2.1 Tinjauan Umum Daerah Studi Pada Sistem IV ..........................................72 4.2.2 Kondisi Saluran Primer (Tukad Rangda) ...................................................74 4.2.3 Kondisi Saluran Sekunder ..........................................................................76 4.2.4 Kondisi Saluran Tersier di Kampus 76 4.2.5 Pola Aliran Eksisting 77 4.2.5.1 Saluran Primer (Tukad Rangda) 77 4.2.5.2 Saluran Sekunder 79 4.2.5.3 Saluran Tersier di Kampus 80 4.2.6 Permasalahan Drainase 81 4.2.6.1 Umum (Tukad Rangda) 81 4.2.6.2 Lokal 82 4.2.7 Kemampuan Kapasitas Saluran Makro (Tukad Rangda) 82 4.3 Rencana Jaringan dan Pola Aliran Saluran ........................................................86 4.4 Catchmen Area Saluran ......................................................................................88 4.5 Analisis Curah Hujan ..........................................................................................91 iv
95 4.5.1 Uji Konsistensi Data Hujan 4.5.2 Pemilihan Distribusi Frekuensi 101 4.5.3 Analisis Curah Hujan Rencana dengan Metode Log Person Type III 103 4.5.4 Uji Smirnov – Kolmogorov 104 4.5.5 Uji Chi Kuadrat 108 4.6 Perhitungan Intensitas Curah Hujan .................................................................109 4.7 Penentuan Panjang Saluran (L), Beda Tinggi (ΔH), Kemiringan Saluran (S), Waktu Kosentrasi (tc), dan Intensitas Curah Hujan (I) ....................................123 4.7.1 Kemiringan Saluran 125 4.7.2 Waktu Kosentrasi 126 4.7.3 Intensitas Curah Hujan Saluran 127 4.8 Perhitungan Debit Banjir Rencana (Q) .............................................................128 4.8.1 Metode Rasional 128 4.9 Perhitungan Dimensi Saluran ...........................................................................130 4.9.1 Penampang Berbentuk Persegi Panjang dan Trapesium 130 4.10 Pengaruh Sumur Resapan Terhadap Saluran Drainase Kampus .....................134 4.11 Perhitungan Tinggi Jagaan ..............................................................................135 4.12 Solusi Permasalahan ........................................................................................135
BAB V PENUTUP ..................................................................................................137 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................137 5.2 Saran ..................................................................................................................138 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................139 LAMPIRAN
v
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Q/√n dan R/√n ............................................................................. 34 Tabel 2.2 Persyaratan Pemilihan Jenis Distribusi/Sebaran Frekuensi .................. 35 Tabel 2.3 Nilai K untuk distribusi Log-Person III ................................................ 39 Tabel 2.4 Faktor Frekuensi untuk Nilai Ekstrim (K) ............................................ 40 Tabel 2.5 Simpangan Baku Tereduksi (Sn) .......................................................... 41 Tabel 2.6 Rata-rata Tereduksi (Yn) ...................................................................... 41 Tabel 2.7 Hubungan antara Kala Ulang dengan Faktor Tereduksi (Yt) ............... 41 Tabel 2.8 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-Kuadrat ............................................ 43 Tabel 2.9 Nilai Kritis untuk Uji Sminorv-Kolmogorov ....................................... 45 Tabel 2.10 Hidrograf satuan metode SCS ............................................................ 50 Tabel 2.11 Koefisien Aliran Permukaan untuk Metode Rasional ........................ 53 Tabel 2.12 Harga rata-rata n dalam Rumus Manning ........................................... 62 Tabel 2.13 Tinggi Jagaan untuk Saluran Pasangan .............................................. 63 Tabel 4.1 Daerah Genangan Air pada Sistem IV.................................................. 73 Tabel 4.2 Kodisi Banjir Pada Sistem IV ............................................................... 73 Tabel 4.3 Data Fisik Sungai Tukad Rangda ......................................................... 75 Tabel 4.4 Karekteristik Sungai Tukad Rangda ..................................................... 75 Tabel 4.5 Data Fisik Saluran Sekunder Eksisting................................................. 76 Tabel 4.6 Saluran Titik Pengamatan Segmen Tukad Rangda .............................. 84 Tabel 4.7 Debit Banjir Saluran Segmen Tukad Rangda ....................................... 84 Tabel 4.8 Dimensi Eksisting Saluran Segmen Tukad Rangda ............................. 84 Tabel 4.9 Debit Banjir Teoritis Saluran Segmen Tukad Rangda ......................... 84 Tabel 4.10 Evaluasi Debit Banjir Saluran Segmen Tukad Rangda Periode Ulang 5 Tahun .................................................................................................. 85 Tabel 4.11 Evaluasi Debit Banjir Saluran Segmen Tukad Rangda Periode Ulang 10 Tahun .................................................................................................. 85 Tabel 4.12 Catchmen Area Rencana Saluran ....................................................... 90 Tabel 4.13 Data Curah Hujan Harian Maksimum untuk Stasiun Sanglah ........... 91 Tabel 4.14 Data Curah Hujan Harian Maksimum untuk Stasiun Sumerta ........... 92 Tabel 4.15 Data Curah Hujan Harian Maksimum untuk Stasiun Sanglah dan Stasiun Sumerta................................................................................................. 93 Tabel 4.16 Perhitungan Hujan Harian maksimum Rata-Rata............................... 95 Tabel 4.17 Hasil Uji Konsistensi Data Untuk Stasiun Sanglah Dengan Metode RAPS .............................................................................................................. 99 Tabel 4.18 Hasil Uji Konsistensi Data Untuk Stasiun Sumerta Dengan Metode RAPS .............................................................................................................. 100 Tabel 4.19 Perhitungan Koefisien kemencengan (Cs) dan Koefisien Kepuncakan (Ck) .................................................................................................... 101 Tabel 4.20 Penentuan Distribusi Frekuensi .......................................................... 102 Tabel 4.21 Perhitungan Curah Hujan (X) ............................................................. 103 vi
Tabel 4.22 Perhitungan Log Person Type III ....................................................... 104 Tabel 4.23 Pengamatan Uji Smirnov-Kolmogorov .............................................. 107 Tabel 4.24 Pengujian Nilai Distribusi Frekuensi Log Person Type III dengan Metode Chi Kuadrat........................................................................... 108 Tabel 4.25 Hujan Rancangan Untuk berbagai periode ulang ............................... 109 Tabel 4.26 Perhitungan Intensitas Curah Hujan ................................................... 109 Tabel 4.27 Perhitungan a,b dengan rumus Talbot untuk periode ulang 2 tahun .. 110 Tabel 4.28 Perhitungan a,b dengan rumus Talbot untuk periode ulang 5 tahun .. 111 Tabel 4.29 Perhitungan a,b dengan rumus Talbot untuk periode ulang 10 tahun 112 Tabel 4.30 Perhitungan log a dan n dengan Rumus Sherman untuk periode ulang 2 tahun................................................................................................... 113 Tabel 4.31 Perhitungan log a dan n dengan Rumus Sherman untuk periode ulang 5 tahun................................................................................................... 114 Tabel 4.32 Perhitungan log a dan n dengan Rumus Sherman untuk periode ulang 10 tahun................................................................................................... 115 Tabel 4.33 Perhitungan a dan b dengan Rumus Ishiguro untuk periode ulang 2 tahun ............................................................................................................ 116 Tabel 4.34 Perhitungan a dan b dengan Rumus Ishiguro untuk periode ulang 5 tahun ............................................................................................................ 117 Tabel 4.35 Perhitungan a dan b dengan Rumus Ishiguro untuk periode ulang 10 tahun................................................................................................... 118 Tabel 4.36 Perbandingan kecocokan persamaan Intensitas Curah Hujan periode ulang 2 tahun ...................................................................................... 119 Tabel 4.37 Perbandingan kecocokan persamaan Intensitas Curah Hujan periode ulang 5 tahun ...................................................................................... 120 Tabel 4.38 Perbandingan kecocokan persamaan Intensitas Curah Hujan periode ulang 10 tahun.................................................................................... Tabel 4.39 Perhitungan Intensitas Curah Hujan dengan Rumus Sherman untuk berbagai periode ulang ....................................................................... Tabel 4.40 Rencana Saluran Drainase Kampus .................................................... Tabel 4.41 Kemiringan Saluran Drainase Kampus .............................................. Tabel 4.42 Waktu Kosentrasi Saluran Kampus .................................................... Tabel 4.43 Intensitas Curah Hujan Saluran Kampus ............................................ Tabel 4.44 Debit Banjir Rencana Saluran ............................................................ Tabel 4.45 Perhitungan Kapasitas Saluran Penampang Persegi Panjang dan Trapesium Untuk Saluran Kampus Tabel 4.46 Perhitungan Kapasitas Saluran Akibat Pengaruh Sumur Resapan ..... Tabel 4.47 Perhitungan Tinggi Jagaan (t).............................................................
120 121 124 125 126 127 129 132 134 135
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengendalian Banjir dengan Metode Struktur dan Non-Struktur..... 12 Gambar 2.2 Mengukur Tinggi Curah Hujan Metode Aljabar .............................. 29 Gambar 2.3 Mengukur Tinggi Curah Hujan Metode Poligon Thiesen ................ 30 Gambar 2.4 Mengukur Tinggi Curah Hujan Metode Isohyet............................... 31 Gambar 2.5 Kurva IDF untuk Daerah Halim Perdana Kusuma............................ 46 Gambar 2.6 Grafik Hidrograf Satuan Sintetis Segitiga SCS................................. 49 Gambar 2.7 Grafik Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.................................... 51 Gambar 2.8 Penampang Melintang Saluran Berbentuk Persegi Panjang................. 57 Gambar 2.9 Penampang Melintang Saluran Berbentuk Trapesium........................ 59 Gambar 2.10 Penampang Melintang Saluran Berbentuk Segitiga........................... 59 Gambar 2.11 Kombinasi Penampang Saluran.......................................................... 60 Gambar 3.1 Lokasi Kampus Universitas Udayana Jalan P.B. Sudirman................ 64 Gambar 3.2 Diagram Alur Penelitian..................................................................... 69 Gambar 4.1 Sistem Drainase Kota Denpasar........................................................ 71 Gambar 4.2 Pola Aliran Eksisting Saluran Primer................................................ 78 Gambar 4.3 Pola Aliran Eksisting Saluran Sekunder.......................................... 79 Gambar 4.4 Pola Aliran Eksisting Saluran Tersier ......................................... 80 Gambar 4.5 Titik Pengamatan Segmen Tukad Rangda......................................... 83 Gambar 4.6 Peta Rencana Pola Aliran Kampus.................................................. 86 Gambar 4.7 Skema Pola Aliran Saluran Kampus................................................. 87 Gambar 4.8 Catchment Pola Aliran Saluran Kampus......................................... 89 Gambar 4.9 Grafik Curah Hujan Harian Maksimum selama 20 tahun................ 93 Gambar 4.10 Kurva Massa Ganda Sta Sanglah...................................................... 96 Gambar 4.11 Kurva Massa Ganda Sta Sumerta..................................................... 97 Gambar 4.12 Penggambaran Data Pada Kertas Probabilitas Log Pearson III....... 106 Gambar 4.13 Kurva Intensitas Frekuensi Untuk Rumus Sherman......................... 122 Gambar 4.14 Potongan Melintang Kombinasi Persegi Panjang dan Trapesium.... 130
viii
