perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENELUSURAN BANJIR DI SUNGAI TEMON SUB DAS BENGAWAN SOLO HULU III DENGAN METODE MUSKINGUM-CUNGE
TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A. Md) pada Program Diploma III Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
OLEH :
VIRDYA NURLAILY ANDROMEDA NIM : I 8710042
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
MOTTO ü Awali suatu Tanggung-Jawab dengansa i kail s “n lao ir h
” dan akhiri
dengan “ ”اﻟﺤﻤﺪ ﷲ ü KEGAGALAN adalah suatu Awal dari KESUKSESAN…Namun itupun jika kita terus berusaha dengan memiliki niat dan tekat yang kuat ü Landasi kehidupan dengan pondasi ke-iman-an dan lengkapi kerangka dengan wawasan. Maka jika “roda berputar” kau akan lebih siap untuk menghadapinya. ü
Di dunia ini tidak ada Tanggung-Jawab yang tak bisa untuk ditanggung, hal ini hanya butuh kesiapan dan usaha kita untuk menanggapinya
ü Selalu ingatlah ilmu padi: “Padi, Kian Berisi Kian Merunduk” artinya: semakin tinggi ilmunya, semakin rendah hatinya (Janganlah sombong, karena diatas langit, masih ada lagit).
iv
PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT yang telah menuntun perjalananku kuliah di D3 Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan tahun 2010-2013 yang ditandai SELESAINYA penyusunan Tugas Akhir ini. Dengan ini saya mempersembahkan Karya ini kepada : 1. KEDUA ORANG TUAKU, Ayah Sigit Dewantoro dan Mama Anis Sunafiah yang sangat kucintai, kuhormati, dan kubanggakan. Terima kasih atas semua curahan doa, dukungan, dan harapan baik rohani maupun materi. Mbak Aya ucapkan Terima kasih untuk semuanya, Love You (^.^) 2. MY REAL BROTHER, Agitya Maulasidky Antariksa (Sam Unta), M. Yusron Syauqi Dirgantara (Nining) and The last my little brother Dimas Syafi’ Bimasakti (Abim). Satu-satunya Saudari kalian ini akan membanggakan kalian 3. KAKEK DAN NENEK Q, (Alm) Mbah Ti, (Alm) Mbah Kung, (Alm) Kakek, dan Mbah Put (kertosono) yang telah mendoakan Q dari JAUH. Terimakasih atas nasehatnya, cucu mu ini akan berusaha sebaik-baiknya ^^ 4. SAHABAT Q YANG JAUH DISANA, “Mbendon” yang rela menjadi korban curhat Q sejak SMA & “Mumun” teman sejak zaman ‘orok’. Semoga Kedepan Ngga’ ada masalah persahabatan kita… I Hope … 5. KUMPULAN SANG “MLENUK”, Eppek, Mbak Ayu, Intun, Diuz, Elsa, Si-Put. Buat semuanya Thank to the You à Thank You buat pemecah ke”boring”an 6. MY AS-KOST (ASISTEN KOST), Mbak Tati Makasih atas bimbingan penulisan TA Q ini disaat Q frustasi maju dosen. Hahaaa (^.^)v 7. PARA PENELUSUR AIR, Moel-Moel (Prema), Sintut (Sinta), Nabilun (Nabila), Merry, Sigit, Ngapak (Ryan), Jupe (Julian), Hanif, Nuansah, Dody, & Riky yang sama-sama berusaha untuk “menaklukan” air J 8. TEMAN- TEMAN “CREMONA” INFRAS 2010, Yang Kompak & “Gila”. Semangat buat kalian yang Luaar biasaa dan Semoga sukses untuk kedepannya. 9. UNTUK SEMUA PIHAK, Yang Telah Memberi Q “Semangat” -- Makasih --
v
ABSTRAK Virdya Nurlaily Andromeda. 2013. Penelusuran Banjir di Sungai Temon Sub DAS Bengawan Solo Hulu 3 dengan Metode Muskingum-Cunge.Tugas Akhir, Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tata guna lahan wilayah DAS Temon yang semula adalah lahan terbuka yang berupa kawasan hutan, telah banyak dialih fungsikan sebagai lahan pemukiman, tegalan, dan persawahan. Dampak dari perubahan tata guna lahan adalah terjadinya penurunan kemampuan tanah untuk meresap air (infiltrasi). Selain itu jika terjadi intensitas hujan yang cukup tinggi, maka volume aliran permukaan (run off) juga akan meningkat. Hal inilah yang dapat menyebabkan terjadinya potensi banjir. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Mengetahui nilai konstanta waktu penyimpanan (k) dan nilai faktor berat relatif/penimbang (x), sehingga kita dapat menghitung koefisien Muskingum-Cunge yang diperlukan untuk perhitungan penelusuran banjir, (2) Mengetahui debit masukan (inflow) maksimum di sepanjang daerah Sungai Temon dengan menggunakan Metode Muskingum-Cunge, (3) mengetahui debit maksimum di titik uji pada Sungai Temon dengan panjang total 10,62 km yang dibagi beberapa pias sungai. Penelitian ini menggunakan metode Muskingum-Cunge, karena data yang didapat adalah data hujan harian sehingga hanya dapat digunakan untuk menghitung hidrograf inflow.
Berdasarkan analisis data, dapat disimpulkan bahwa: (1) nilai konstanta waktu penyimpanan (k) sebesar 428,3317 detik, faktor berat relatif (x) sebesar 0,1439, dan konstanta Muskingum-Cunge masing-masing sebesar C1= 0,8592, C2= 0,8023, C3= -0,6615, C4= 0, (2) untuk debit inflow maksimum periode ulang 2,5,10, dan 20 tahun masing-masing adalah 91,231 m3/dt, 120,007 m3/dt, 146,201 m3/dt, dan 173,330 m3/dt, (3) untuk Q2, Q5, Q10, dan Q20, diperoleh nilai debit maksimumnya masing-masing sebesar 92,049 m3/dt pada titik uji kilometer 8,50 jam ke-4, 121,116 m3/dt pada titik uji kilometer 8,50 jam ke-4, 147,573 m3/dt pada titik uji kilometer 8,50 jam ke-4, dan 174,974 m3/dt pada titik uji kilometer 8,50 jam ke-4.
Kata kunci: Debit, Muskingum-Cunge, Penelusuran Banjir.
vi
ABSTRACT
Virdya Nurlaily Andromeda. 2013. A Flood Investigation in Temon River Sub DAS (River Flow Area) of Bengawan Solo Upstream Watershed 3 with Muskingum-Cunge Method. Final Assignment, Diploma Program, Urban Infrastructure Civil Engineering, Civil Engineering Program, Engineering Faculty, Sebelas Maret University Surakarta. Land use watershed area that initially Temon is open land in the form of a forest area, has been widely dubbed enable the settlement of land, moor, and rice fields. The impact of changes in land use is the reduction of the ability of soil to seep water (infiltration). In addition, in case of rain intensity is high enough, then the volume of surface flow (run off) will also increase. This can lead to the occurrence of potential flooding. This study aims to: (1) find out the storage time constants (k) and the relative weight factor rating scale/(x), so we can calculate the coefficient of MuskingumCunge needed for calculation of flood search, (2) Determine the input discharge (inflow) maximum along the River area by using the Muskingum Method TemonCunge, (3) determine the maximum flowrate at the test points on the River with a total length of Temon 10.62 miles that divided some partial River. This research uses the Muskingum-Cunge method, because the data obtained is the daily rainfall data so that it can be used only to calculate the hidrograf inflow. Based on the analysis of the data, it can be concluded that: (1) the storage time constants (k) amounted to 428,3317 seconds, relative weight factor (x) by 0,1439, Muskingum-Cunge constants and each of C1= 0,8592, C2= 0,8023, C3= -0,6615, C4= 0, (2) to the maximum inflow discharge period 1, 5, 10, and 20 years respectively are 91,231 m3/dt, 120,007 m3/dt, 146,201 m3/dt, and 173,330 m3/dt, (3) for Q2, Q5, Q10, and Q20, obtained the maximum discharge values each of 92,049 m3/s at the point of test kilometers 8,50 at the 4th, 121,116 m3/s at the point of test kilometers 8,50 at the 4th, 147,573 m3/s at the point of test kilometers 8,50 at the 4th, and 174,974 m3/s at the point of test kilometers 8,50 at the 4th.
Keywords: Debit, Muskingum Cunge, Flood Investigation.
vii
PRAKATA Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat dan karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Dengan adanya laporan Tugas Akhir ini, penyusun berharap semoga laporan ini berguna bagi para pembaca dalam mempelajari penelusuran banjir, serta dapat menambah pengetahuan secara teori Penyusunan laporan Tugas Akhir ini tidak dapat terwujud tanpa adanya bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak maka dari itu dalam kesempatan ini pula penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada yang terhormat : 1. Bapak Achmad Basuki, ST, MT selaku Ketua Program Diploma III Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak Ir. Adi Yusuf Muttaqin, MT selaku Sekretaris Program D III Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Bapak Ir. Sudarto, M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah berkenan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan Tugas Akhir. 4. Ibu Dr. Ir. Rr. Rintis Handiani, MT dan Ibu Ir. Susilowati, M.Si yang telah memberikan bantuan dan arahan selama penyusunan laporan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Ir. Solichin selaku Pembimbing Akademik. 6. Rekan – rekan di Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan 2010. Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa masih terdapat kekurangan dan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman serta masih kurangnya pemahaman yang penyusun miliki sehingga dalam penyusunan laporan ini banyak kekurangan, maka penyusun berharap dengan segala kerendahan hati untuk kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini berguna dan bermanfaat bagi yang tertarik dengan perencanaan perumahan atau bagi siapa yang memerlukannya.
Surakarta, Juli 2013
Penyusun
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...............................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ...............................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................
iii
HALAMAN MOTTO .............................................................................
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................
v
ABSTRAK ...............................................................................................
vi
PRAKATA ...............................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ...................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................
xiv
DAFTAR NOTASI .................................................................................
xvi
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang ..............................................................
1
1.2.
Rumusan Masalah .........................................................
2
1.3.
Batasan Masalah ...........................................................
3
1.4.
Tujuan ...........................................................................
3
1.5
Manfaat ........................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1.
Tinjauan Pustaka ...........................................................
5
2.2.
Landasan Teori .............................................................
7
2.2.1.
Data Hujan ......................................................
8
2.2.2
Uji Kepanggahan (Konsistensi) ......................
8
2.2.3.
Curah Hujan Wilayah ......................................
10
2.2.3.1 Metode Rata-rata Aljabar…………….
10
2.2.3.2 Metode Poligon Thiessen………………
10
2.2.3.3 Metode Isohyet………………………
11
ix
2.2.4.
Penentuan Dispersi ........................................
12
2.2.4.1 Standart Deviasi (S) ...........................
12
2.2.4.2 Koefisien Variasi (Cv) .......................
12
2.2.4.3 Koefisien Skewness (Cs) ....................
12
2.2.4.4 Koefisien Kurtosis (Ck) .....................
13
Pemilihan Jenis Distribusi Sebaran ................
14
2.2.5.1 Distribusi Normal ...............................
14
2.2.5.2 Distribusi Log-normal …………….…
14
2.2.5.3 Distribusi Gumbell …………..………
15
2.2.5.4 Distribusi Log Pearson Type III
15
2.2.6.
Koefisien Limpasan (Run-Off).........................
15
2.2.7.
Uji Kecocokan Sebaran ...................................
16
2.2.8.
Analisis Frekuensi Hujan.................................
17
2.2.9.
Pola Curah Hujan ……....................................
18
2.2.5.
.
2.2.10. Perhitungan Debit Banjir Rencana dengan HSS GAMA 1 ………………...................................
18
2.2.11. Metode Muskingum …………...................................22 2.2.11.1 Penelusuran Banjir dengan Metode Muskingum-Cunge …........................................
BAB 3
22
LOKASI PENELITIAN 3.1.
Jenis Penelitian………………………………………...
26
3.2
Lokasi Penelitian ..........................................................
26
3.3.
Tahapan Penelitian .......................................................
27
3.3.1.
Persiapan .......................................................
27
3.3.2.
Pengumpulan Data ….....................................
27
3.3.3.
Pengolahan Data……………………………..
28
3.3.4.
Penyusunan Laporan ....................................
30
x
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1.
Analisis Data Penelitian ...........................................
31
4.2
Uji Kepanggahan Data Hujan .......................................
31
4.3.
Poligon Thiessen ………….........................................
34
4.3.1. Plotting Poligon Thiessen .....................................
35
4.3.2. Perhitungan Poligon Thiessen ..............................
35
4.4.
Hujan Wilayah .............................................................
36
4.5.
Perhitungan Parameter Statistik .....................................
39
4.6.
Perhitungan Koefisien Pengaliran (C) ..........................
41
4.7.
Uji Kecocokan Sebaran Smirnov-Kolmogrov ...............
41
4.8.
Hujan Kala Ulang .........................................................
42
4.9.
Pola Hujan ...................................................................
43
4.10. Data Fisik Daerah Aliran Sungai Temon .......................
44
4.11. Perhitungan Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) Gama I ..
46
4.12. Perhitungan Penelusuran Banjir Metode MuskingumCunge …..................................................................
BAB 5
57
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan ...................................................................
71
5.2.
Saran .............................................................................
72
.............................................................................................
xviii
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
xix
LAMPIRAN ............................................................................................
xxi
PENUTUP
xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.
Nilai Kritik Q untuk Uji Kepanggahan …………………
9
Tabel 2.2.
Parameter Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi …
14
Tabel 2.3.
Tabel Nilai Koefisien Limpasan (run-off) ……………….
15
Tabel 2.4.
Tabel Nilai ∆kritis Uji Kecocokan Smirnov-Kolmogrov
16
Tabel 2.5.
Faktor Hujan 4 jam ………………………………………
18
Tabel 2.6.
Parameter-Parameter Geometris Penampang Saluran……
23
Tabel 2.7.
Estimasi Kecepatan untuk Berbagai Bentuk Penampang Sungai ……………………………………………………
23
Tabel 4.1.
Data Hujan Tahunan Stasiun Hujan DAS Temon ……..
32
Tabel 4.2.
Uji Kepanggahan Pada Stasiun Pencatat Hujan Baturetno.
32
Tabel 4.3.
Uji
Kepanggahan
Pada
Stasiun
Pencatat
Hujan
Batuwarno………………………………………………...
33
Tabel 4.4.
Uji Kepanggahan Pada Stasiun Pencatat Hujan Ngancar...
34
Tabel 4.5.
Koefisien Thiessen Stasiun Hujan ……………………….
36
Tabel 4.6.
Hujan Wilayah pada Stasiun Hujan DAS Temon………...
38
Tabel 4.7.
Uji Parameter Statistik …………………………………...
39
Tabel 4.8.
Perhitungan Uji Validitas ………………………………...
40
Tabel 4.9.
Hasil Pemilihan Jenis Distribusi Hujan ………..………...
41
Tabel 4.10.
Parameter Uji Smirnov Kolmogrov ………………………
42
Tabel 4.11.
Parameter Logaritma Data Hujan Wilayah……………….
43
Tabel 4.12.
Hasil Perhitungan Hujan Rancangan ……………………
44
Tabel 4.13.
Hasil Perhitungan Pola Hujan Periode Ulang 2, 5, 10, dan 20 Tahun………………………………………………….
43
Tabel 4.14
Unit Hidrograf Satuan Gama 1 …………………………..
49
Tabel 4.15
Hasil Perkalian Pola Hujan 4 Jam dengan Koefisien Limpasan …………………………………………………
51
Tabel 4.16.
Hasil Perhitungan untuk Debit Kala Ulang 2 Tahun……..
53
Tabel 4.17.
Hasil Perhitungan untuk Debit Kala Ulang 5 Tahun …….
54
xii
Tabel 4.18.
Hasil Perhitungan untuk Debit Kala Ulang 10 Tahun……
55
Tabel 4.19.
Hasil Perhitungan untuk Debit Kala Ulang 20 Tahun……
56
Tabel 4.20.
Data Debit Inflow Muskingum-Cunge Tiap Periode Ulang dengan Gama 1 …………………………………………..
Tabel 4.21.
Hasil Perhitungan Penelusuran Banjir Pada Pias Sungai Temon Periode Ulang 2 Tahun …………………………..
Tabel 4.22.
65
Hasil Perhitungan Penelusuran Banjir Pada Pias Sungai Temon Periode Ulang 10 Tahun …………………………
Tabel 4.24.
63
Hasil Perhitungan Penelusuran Banjir Pada Pias Sungai Temon Periode Ulang 5 Tahun …………………………..
Tabel 4.23.
61
67
Hasil Perhitungan Penelusuran Banjir Pada Pias Sungai Temon Periode Ulang 20 Tahun………………………….
xiii
69
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.
Pembagian Daerah dengan Cara Poligon Thiessen ………...
11
Gambar 2.2.
Koefisien Kurtosis …………………………………………
13
Gambar 2.3.
Penentuan Nilai Wu, Wl, dan Au…………………………..
19
Gambar 2.4.
Pembuatan Grid pada DAS Temon ………………………..
20
Gambar 2.5.
Grafik HSS Gama 1…………………………………..…………
22
Gambar 2.6.
Kurva Hubungan ∆箰 . ∆ dengan
…………….……....
24
Peta Lokasi Penelitian ……………………..………………
26
Gambar 3.2.
Diagram Alur Analisis Data …………………………….....
29
Gambar 4.1.
Lokasi Stasiiun Baturetno, Batuwarno,dan Ngancar pada
Gambar 3.1.
DAS Temon ……………………………………………… Gambar 4.2.
Poligon Thiessen DAS Temon Pada Stasiun Hujan Baturetno, Batuwarno, dan Ngancar………………………..
Gambar 4.3.
45
Pengukuran Luas AU DAS Temon dengan Progam Autocad …………………………………………………….
Gambar 4.5.
35
Pengukuran WU dan WL DAS Temon dengan Progam Autocad …………………………………………………….
Gambar 4.4.
31
45
Perhitungan Jumlah Pangsa, Panjang, dan Pertemuan Sungai Temon dengan Progam Autocad …………………..
46
Gambar 4.6
Hidrograf Satuan Sintesis (HSS) Gama 1………….....……
50
Gambar 4.7.
Kurva hubungan ∆箰 . ∆ dengan
59
Gambar 4.8.
…………..………….
Grafik Hubungan Waktu Dengan Debit Tiap Pias Pada Periode Ulang 2 Tahun ………………………………….....
Gambar 4.9.
Grafik Hubungan Jarak dengan Debit Maksimum Periode Ulang 2 Tahun…………………………..……………….....
Gambar 4.6.
64
Grafik Hubungan Waktu Dengan Debit Tiap Pias Pada Periode Ulang 5 Tahun ………………………………….....
Gambar 4.7.
64
66
Grafik Hubungan Jarak dengan Debit Maksimum Periode Ulang 5 Tahun ……………………………………...……...
xiv
66
Gambar 4.8.
Grafik Hubungan Waktu Dengan Debit Tiap Pias Pada Periode Ulang 10 Tahun …………………………………...
Gambar 4.9.
68
Grafik Hubungan Jarak dengan Debit Maksimum Periode Ulang 10 Tahun …………………………………………....
68
Gambar 4.10. Grafik Hubungan Waktu Dengan Debit Tiap Pias Pada Periode Ulang 20 Tahun …………………………………...
70
Gambar 4.11. Grafik Hubungan Jarak dengan Debit Maksimum Periode Ulang 20 Tahun ……………………………………………
xv
70
DAFTAR NOTASI
= luas daerah pengaruh dari stasiun pengamatan i (km2), = luas wilayah (km2), ,
,
,
= parameter penelusuran banjir,
= koefisien skewness/kemiringan, = koefisien variasi, = simpangan baku, ∗
箰̅
= nilai komulatif penyimpangan, = kemiringan dasar saluran, = rata-rata, = curah hujan rerata maksimum (mm/hari), = curah hujan rerata (mm/hari),
∆t
= interval waktu penelusuran (detik),
∆箰
= panjang jangkauan titik uji (m),
Au
= luas DAS yang diukur di hulu garis yang ditarik tegak lurus garis hubung antara titik kontrol (outlet) dengan titik di sungai yang terdekat, dengan titik berat DAS melewati titik tersebut,
c
= kecepatan sebuah gelombang kinematis (m3/dt),
Ci
= parameter
Ck
= koefisien kurtosis,
Ct
= koefisien thiessen,
D
= kerapatan jaringan kuras, dengan jumlah panjang sungai semua tingkat,
penelusuran,
dengan luas DAS sebelah hulu (RUA), e
= indeks-infiltrasi menunjukkan laju kehilangan air hujan,
G
= titik berat,
K
= konstanta waktu penyimpan (detik),
L
= panjang sungai utama (km),
Lc
= panjang aliran utama dari titik berat DAS ke outlet (km),
xvi
m
= kemiringan penampang,
Q
= debit (m3/dt),
Qb
= aliran dasar (m3dt),
Qp
= debit puncak hidrograf (m3dt),
Qt
= debit resesi hidrograf (m3dt),
RUA = luas DAS sebelah hulu, S
= standart deviasi,
SF
= faktor sumber,
SIM = faktor simetri , SN
= frekuensi sumber,
TB
= waktu dasar hidrograf (jam),
TR
= waktu naik hidrograf (jam),
W
= faktor bobot masing-masing stasiun yaitu % daerah pengaruh terhadap luas keseluruhan, W1,2,3,…, n
WF
= faktor lebar,
Wl
= lebar DAS dari titik sungai yang berjarak ¼ L ke titik kontrol (outlet),
Wu
= lebar DAS dari titik sungai yang berjarak ¾ L ke titik kontrol (outlet),
X
= faktor berat relatif/penimbang, = luas DAS (km2), = lebar penampang sungai (m), = koefisien limpasan, = jumlah data curah hujan, n= 1,2,3, …, n = waktu (jam), = curah hujan harian maksimum (mm/hari).
xvii
