PERENCANAAN DRAINASE KAMPUS I UNIVERSITAS BUNG HATTA ULAK KARANG PADANG Julianda Candra, Nazwar Djali, Indra Khaidir Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang E-mail :
[email protected],
[email protected],
[email protected] Abstrak Kampus I Universitas Bung Hatta merupakan salah satu Perguruan Tinggi Swasta yang berada di Propinsi Sumatra Barat yang lebih tepatnya berada di kawasan Ulak Karang sebelah utara Kota Padang. Universitas Bung Hatta pada saat hujan sering kali terendam air akibat pengaruh drainase yang tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Kondisi drainase di Kampus I Universitas Bung Hatta Padang di mana sebagian dari saluran drainase tidak berfungsi lagi, karena disebabkan oleh daya tampung yang sudah ada lebih kecil dari debit yang ada, kurangnya perawatan maupun sistem pengaliran dan pembuangan yang tidak sesuai lagi. Drainase adalah rangkain saluran air yang berfungsi mengalirkan / membuang air yang berlebih dari suatu kawasan atau lahan. Untuk itu agar Kampus dapat bebas dari banjir, perlu dibuat saluran drainase yang baik. Kampus I yang sudah berkurang mahasiswanya, saat sekarang jika terjadi intensitas hujan yang tinggi, akan mengakibatkan banjir. Dengan menggunakan metoda Aljabar didapat curah hujan rencana. Curah hujan didapat dari pencatatan dua stasiun dan dengan menggunakan metode mononobe sehingga didapatkan curah hujan rata – rata, pada umur rencana 10 tahunan (2004-2013) didapat debit rencana adalah 0,03796 m3/dtk. Perencanaan drainase menggunakan penampang segi empat dengan lebar dasar saluran (b) adalah 1,83 meter dan tinggi saluran (h) adalah 1,22 meter Kata kunci : Drainase, saluran, banjir, pembuang, penampang
DRAINAGE PLANNING UNIVERSITY CAMPUS ONE BUNG HATTA ULAK CORAL THE FIELD Julianda Candra, Nazwar Djali, Indra Khaidir Major civil engineering, Faculty of civil engineering planning, University Bung HattaPadang E-mail :
[email protected] ,
[email protected],
[email protected] Abstrak University campus first man that was one of private universities in west sumatera province rather live in locations ulak the north of the city. The man that when the rain frequently submerged by water due to the drainage not functioning properly. Conditions of drainage hatta man in college i university in which part of the drainage channel not functioning again, and caused by existing capacity of discharge that there is little more , lack of care and pengaliran and disposal system that no more appropriate. The drainage is chain water channels function to flow water and disposing of excess of an area or land. In order to guard campus can be clean from flood will need to be made drainage channel good. The first, which has reduced his students in this case, the high intensity of rain will cause flood. By the use of algebra obtained methods rainfall plan. Precipitation obtained from posting two stations and by using centrifugal mononobe and obtained average rainfall, at the age of 10 years were the plan is 0,03796 m3 / dtk. Drainage planning use rectangular cross section with wide passage ( b ) is 1.83 meters and high passage ( h ) is 1,22 meters The keywords: drainage, channel, floods, waster, cross-section
Akhir ini adalah masalah banjir atau
PENDAHULUAN Drainase secara umum menurut Suripin (2004) adalah suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan, maupun kelebihan air
irigasi
sehingga
dari
suatu
fungsi
kawasan
kawasan/lahan, /lahan
tidak
terganggu dan sistem drainase secara umum adalah
serangkain
berfungsi
untuk
bangunan
air
yang
mengurangi/membuang
genangan air yang terjadi pada kawasan Kampus I Universitas Bung Hatta Ulak Karang Padang, yang dibatasi oleh : 1.Analisa Hidrologi : intensitas dan debit air hujan rencana, debit air buangan dan analisa periode ulang terjadinya hujan. 2.Analisa Hidrolika : kapasitas aliran pada saluran drainase dan perencanaan dimensi saluran.
kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan,
METODOLOGI
sehingga lahan dapat difungsikan secara
Metodologi
optimal.
Guna
mewujudkan
yang
digunakan
dalam
kelestarian
penulisan Tugas Akhir ini adalah studi
lingkungan khususnya lingkungan Kampus
literatur dan analisa data. Kegiatan yang
Universitas Bung Hatta Padang. Dalam hal
dilakukan secara garis besar dibedakan
ini pelestarian dimaksud adalah usaha-usaha
menjadi :
untuk mencegah terjadinya banjir atau
1.Studi Literatur
genangan yang cukup luas, tinggi dan lama.
Dalam studi literatur didapatkan teori-teori
Akibat dari permasalahan ini pengkajian
untuk menganalisa hidrologi dan analisa
dilakukan baik secara teknis maupun non
dimensi saluran.
teknis
dengan
menganalisis
kejadian
dan
sebagainya.
Adapun
Data yang dibutuhkan adalah curah hujan,
permasalahan yang akan dibahas pada Tugas
topografi, data lokasi dan data lain yang
hidrologi
2.Pengumpulan data
dianggap perlu dalam penulisan ini. Data
2004 sampai tahun 2013, seperti terlampir
ini diperoleh dari Dinas Pengelolaan
dalam tabel berikut:
Sumber Daya Air Propinsi Sumatera Barat,
Tabel 4.1 Curah Hujan Harian
Dinas Pekerjaan Umum Cipta Karya
Maksimum
Propinsi Sumatera Barat. No
Tahun Pengamatan
Tabing (mm)
Berdasarkan data-data yang diperoleh
1
2004
130.1
dilakukan perhitungan dimensi saluran
2
2005
298.5
serta
3
2006
195.1
4
2007
230
5
2008
163
6
2009
172.4
7
2010
233.6
8
2011
176.3
9
2012
247.6
10
2013
120.30
3.Perhitungan dan Analisa
analisa
perhitungan
dengan
perencanaan yang ada. HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan merupakan
debit
bagian
rencana
penting
dalam
perhitungan teknis drainase di daerah studi, karena alasan utama melakukan perencanaan saluran drainase
adalah menanggulangi
(Sumber Data : BMG Tabing 2004-2013)
terjadinya genangan air yang berlebih (banjir) saat hujan di daerah tersebut. 4.2.1 Analisa Curah Hujan Untuk
perhitungan
curah
hujan
rencana ini digunakan data curah hujan dari 2 stasiun curah hujan, dengan memakai data curah hujan selama 10 tahun yaitu dari tahun
No
Tahun Pengamatan
Simpang Alai (mm)
1
2004
87
2
2005
240
3
2006
118
4
2007
89
5
2008
112
6
2009
71
4.2.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan
7
2010
75
Untuk menganalisa frekwensi curah hujan
8
2011
65
dengan cara mengurutkan data curah hujan
9
2012
84
harian maksimum mulai dari yang terbesar
10
2013
90
sampai yang terkecil, selanjutnya dihitung
(Sumber Data : BMG Tabing 2004-2013)
deskriptor statistiknya, yaitu: Rata-rata (Xr, Yr)
Tabel 4.2 Curah Hujan Harian Maksimum Rata -rata
Standar Deviasi (S)
STASIUN
(mm)
Simpang Alai (mm)
Rata-rata (mm)
2004
130.1
87
108.5
2005
298.5
240
269.2
Tahun
Tabing
Koefisien Variant (Cv) Koefisien Skew (Ck) Koefisien Kurtosis (Ck) Setiap data pengamatan mempunyai
2006
195.1
118
156.5
2007
230
89
159.5
2008
163
112
137.5
2009
172.4
71
121.7
2010
233.6
75
154.3
2011
176.3
65
120.65
2012
247.6
84
165.8
2013
120.30
90
105.15
distribusi tertentu yang sesuai, berikut ini adalah salah satu cara untuk memilih distribusi yang sesuai yaitu dimana harus memenuhi persyaratan-persyaratan masing-
Sumber Data : Hasil Perhitungan
masing distribusi yaitu:
Distribusi Normal 0,1 dan 2,7 < Ck < 3,3
= -0,1 < Cs <
Distribusi Gumbel = Cs ≈ 1,13 dan
Koefisien Kurtosis (Ck) n
Ck ≈ 5,4
Ck
n 2 ( Xi Xr) 4 i 1
( n 1) ( n 2) ( n 3) S 4 10 2 . 159318696.5 (10 1)(10 2)(10 3) 54.49 4
Distribusi Log Person III = Ck ≈ 1,5 Cs2
Ck
+3
Ck 3.17
Dari perhitungan analisa frekwensi hujan maksimum (Xi) didapat:
Dari data diatas dapat ditentukan distribusi yang sesuai yaitu: Distribusi Log Person III= Ck ≈ 1,5 Cs2
Rata-rata (Xr) +3 in
1 xi n i 1 1 Xr 1974.3mm 197.43 mm 10 Xr
= 3.58 ≈ 1,5 (0.65)5+3 = 3,17≈ 3,20 = (sesuai)
Standar Deviasi (S)
( Xi Xr)
S
Dari
n 1 26731.70 54.49mm 10 1
S
persamaan
diatas,
maka
2
distribusi yang sesuai adalah distribusi Log Person III, sehingga perhitungan selanjutnya digunakan
Koefisien Variant (Cv)
S Xr 54.49 Cv 0.27 197.43 Cv
rumus-rumus
distribusi
Log
Person III. Perhitungan Intensitas Curah Hujan Intensitas menggunakan
curah
hujan
dihitung
rumus mononobe dimana
Koefisien Skew (Cs) adanya Cs
pengaruh
waktu
konsentrasi.
n
n ( Xi Xr) 3 i 1
(n 1) (n 2) S 10 534326.69 Cs (10 1) (10 2) 54.49 3 Cs 0.45 3
Rumusnya adalah sebagai berikut:
2
R 24 3 I 24 t c
0.87 *162,32 tc 1000 * 0,0025
0.87 * L2 tc 1000 * S H S L
0.385
0.385
=0,6204 jam
R 24 I 24 tc
Dimana : I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
I
2 3
192,90 24 0, 6204 24
2 3
tc = Waktu konsentasi (jam)
I = 122,40315 mm/jam S = Kemiringan saluran (m) Perhitungan untuk saluran drainase
Perhitungan Debit Air Hujan Perhitungan debit air hujan berdasarkan perhitungan
Sekunder ruas S1-S2
menggunakan Diketahui :
intensitas rumus
hujan
dengan
metode
rasional.
Rumus debit air hujan yaitu:
Panjang saluran (L)
= 162,3m
Kemiringan saluran (S) = 0,0025m H L 0.4 S 0,00246 162 ,3 S
Qah = 0,278.C.I.A Dimana : Qah = Debit air hujan (m3/dt) C
= Koefisien pengaliran (Coef.Run off),
dalam perhitungan ini
0.87 * L2 t Maka c 1000 * S
0.385
memakai nilai 0,75 (perumahan multi unit) I
= Intensitas curah hujan (mm/jam)
A
= Luas daerah pengaliran (km2)
Perhitungan debit air hujan untuk Saluran
pertumbuhan
Sekunder ruas S1-S2
Dalam
Intensitas air hujan (I)
=
649,1m = 0,000649Km
digunakan
Pt = Po x (1+r)n
Luas daerah pengaliran (A) 2
mahasiswa
laju
persamaan :
122,40415mm/jam
menentukan
=
Dimana :
2
Koefisien penyebaran hujan (C)
=
Pt
= Jumlah
mahasiswa
tahun
= Jumlah
mahasiswa
tahun
terakhir
0,75
Po
Maka:
sebelumnya
Qah = 0,278. C .I.A
r
= Laju pertumbuhan mahasiswa
0,000649
n
= Selisih tahun peninjauan
Qah = 0.16565m3/dt
maka :
Qah = 0,278 x 0,75 x 122,40415x
4.2.7.1 Laju Pertumbuhan Geometrik Berdasarkan data jumlah mahasiswa, dosen, karyawan yang ada, pada tahun 2005 (Ganjil)
jumlah
mahasiswa
Pt
=
Po x (1 + r)n
ln 9259
=
ln 8250 + 1 x
=
1 x ln (1+r)
ln (1 + r)
=
(ln 9259 – ln
ln (1 + r)
=
1,009
ln (1 + r)
Universitas
Bung Hatta adalah 8250 jiwa dan pada tahun
ln 9259 – ln 7777
2014 yaitu 9259 jiwa. 8250) / 1
1+r
=
2,009
r
=
1,009
Dari hasil perhitungan diatas didapat nilai laju pertumbuhan mahasiswa di Kampus Universitas Bung Hatta :
r
=
1,09 %
4.2.7.2 Laju Pertumbuhan Eksponensial Untuk
laju
pertumbuhan
Secara geometrik
=
1,09 %
Secara eksponensial
=
0,91 %
Perhitungan Debit Banjir Rencana
eksponensial digunakan persamaan : Besarnya perkiraan Debit Banjir Rencana, Pt = Po x er.n
dapat dihitung dengan menjumlahkan Debit air hujan dengan air buangan. Untuk
Maka :
perhitungan debit rencana saluran drainase r.n
Pt
=
Po x e
ln 9259
=
ln
bisa dijelaskan dibawah ini : (8250
x
QBanjir Rencana = Qah + Qak
r.n
2,7182 ) Dimana : ln 9259
=
ln 8250 + r x 1x ln 2,7182
r
=
Qah
=
Debit Air Hujan
Qak
=
Debit
(ln 9259 – ln 8250) Buangan/Kotor / (1 x ln 2,7182) Maka :
r
=
0,0914 QBanjir Rencana
r
=
= Qah + Qak
0,91 % = 0,013317256 + 0.0246474 = 0,03796 m3/dt
Air
Perhitungan Dimensi Saluran Drainase Persegi
b = 2h Luas (A) = b x h
Q= VxA 2
Q=
Luas (A) = 2h x h 1
1 R3 S 2 A n
= 2h2 Keliling basah (P)
Dimana: Q = Debit saluran (m3/dt) n = angka kekasaran saluran
= b + 2h A bxh P b 2h
Jari-jari hidrolis (R) =
2
1
1 Kecepatan aliran (V) = R 3 S 2 n
R = jari-jari hidrolis saluran (m) Debit (Q) = V x A S = kemiringan saluran 2
V = kecepatan aliran (m/det) A = luas penampang basah (m2)
Sehingga : 2
Perhitungan saluran drainse Sekunder ruas S1-S2 :
1
1 R3 S 2 A Q= n
1 h 3 2 S ( h) 2 n 3 Q= 1
2
Data : 3,936679
=
1 1 2h 2 3 2 2 0,0024645 2h 0,020 4h
3
Q = 3,936679 m /dt 2
4
=
1 2 3 h 3 2h 2 0,0024645 2 . 2 2 0,020 43 h3
=
1 23 h 3 2 .0,0024645 2 0,020 23 h3
1
n = 0,020
3,936679
5
S = 0,0024645 3,936679
10 1 2
8
3,936679= 8
h3
=
A
1
1 2 h 3 0,00246452 0,020
= 1,82 x 0,91
0,020
3,936679
2.0,0024645
= 1,67 m2
1 2
3
h
h
= bxh
P
8 3,936679 0,020 = 1 2 0,00246452 = 0,91 m
Keliling basah saluran (P) = b + 2h = 1,82 + (2 x 0,91) = 3,04 m
Jari-jari hidrolis (R) A P 1,67 R 0,55 m 3,04 R
maka : Tinggi muka air (h) = 0,91 m
Kecepatan aliran (V) 2
1
1 V R3 S 2 n 2
Penampang Saluran Drainase sekunder S1
S2
Tinggi jagaan (freeboard) diambil 0,30 m
Lebar dasar saluran (b) = 2 x h
Tinggi saluran (H)
= 2 x 0.91 m H= h+F = 1,82 m = 0,91 m + 0,3 m Dari hasil diatas diperoleh : = 1,21 m
Luas penampang basah (A)
1
1 V 0.55 3 0,002462 0,02 1 V 0.698 0,049 0,02 V 1.67 m / dt
Q = Q(E1-E2) + Q(F1-F2) +
Perhitungan Gorong-Gorong
Q(F2-F3) + Q(F4-F5) + Q(F6Perhitungan
gorong-gorong
dilakukan
F7)
dengan menggunakan formula Henderson (1966) yaitu sebagai berikut:
2 2 Q CDH gH 3 3
= 0,273695 m3/det Jadi perhitungan selanjutnya: Untuk perhitungan gorong-gorong ruas E4S13 C = 1
Dimana :
(untuk ujungnya bulat)
H = diambil 0,9 D
Q = Debit aliran melalui gorong-
Q
2 2 CDH gH 3 3
gorong (m3/dt) C = Koefisien kontraksi pada sisi-sisi pemasukan. Apabila ujungnya persegi, maka C = 0,9, sedangkan
Q D 2 2 gH C H 3 3
apabila ujungnya dibulatkan, maka C = 1 H = Tinggi permukaan air (m)
2 0,273695m / dt D 2 2 2 3 (1) 0,9 D 3 9,81 m / dt 0,9 D
D = Diameter Gorong-gorong g = Gaya grafitasi (9,81) Perhitungan gorong-gorong Data : nilai Q masing-masing ruas
Gorong-gorong ruas E4-S13
0,273695 m 2 / dt D 3 0,6 m D 2 2,4261m / dt
0,273695 D 3 1,4557 D 2
Lebar dasar saluran (b)
D = 0,47 m
Kemiringsn saluran (So)
= 0,00333
H air =0,47 x 0,9 = 0,42 m
Kekasaran saluran (n)
= 0,02
Untuk menentukan Kecepatan aliran dan
(1 : m)
= 0,7
= 50,1 m
Tinggi air normal banjir (h) = 3 m
kemiringan pada gorong-gorong ruas (E4Hasil analisa : Dengan tinggi muka air banjir S13) digunakan rumus : 3 m terjadi Air Balik (back water) sepanjang V = Q gorong-gorong / A
42,3 m dari hilir saluran Primer, tetapi air
= 0,2736 / 0,14 =1,9549 m/detik
yang balik tidak mempengaruhi muka air saluran drainase sekunder, karena jarak
rumus
saluran drainase kehilir sungai adalah 160 m 2
V xn 2 R3
2
1,9549 x 0,02 0,107 2 0,04 3
Kesimpulan Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan, yaitu mulai dari pengolahan data,
Analisa Back Water
sampai pada tahap perhitungan dimensi Analisa pengaruh aliran balik / back water saluran, maka dapat diambil kesimpulan dari sungai Muara Batang Kuranji terhadap diantaranya adalah sebagai berikut : saluran skunder. a.
Analisa Hidrologi
Data didapat dari dimensi eksisting : Besarnya curah hujan rencana Debit (Q) 975,13 m³/dt
=
maksimum yang dihitung dengan metode log pearson III untuk kala
1.
ualang 2 tahun adalah 196,78 mm,
pemerintah dan masyarakat (civitas
sedangkan untuk kala ulang 5 tahun
kampus). Untuk itu diharapkan kepada
adalah 240,43 mm
semua pihak yang terkait untuk ikut
Untuk kala ulang 5 tahun laju
membantu dalam pemeliharaan jaringan
Pertumbuhan mahasiswa, dosen,
drainase tersebut.
karyawan adalah sebesar : - Secara geometrik
2.
= 1,009
Dalam perencanaan sistim drainase harus
juga
mempertimbangkan
- Sacara exsponensial = 0,914
perkembangan lingkungan sekitar yang
2. Dari hasil perhitungan didapat Q
akan mengalami pertumbuhan ke depan
yang terbesar adalah :
baik
-
Q Sekunder = 5,214004622 m3/dt
ekonomi dan sosial.
-
Q Tersier
= 1,089540907 m3/dt
3.
bahwa
dalam
yang lebih dalam.
saluran Persegi yang di pertimbangkan 4.
Penulis mengambil data curah hujan dari dua stasiun curah hujan yang paling
dalam pemeliharaan.
dekat
Saran-saran saran-saran
merasakan
populasi,
kekurangan, untuk itu perlu peninjauan
didapatkan saluran yang dipakai adalah
Adapun
Penulis
pertumbuhan
penulisan tugas akhir ini masih banyak
b. Dari hasil perhitungan debit saluran
dapat menghemat lahan serta mudah
dalam
yang
ingin
penulis sampaikan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut :
dengan lokasi
yaitu stasiun
Tabing dan Simpang Alai, sebaiknya untuk lebih akurat pengambilan data curah hujan diambil minimal dari 3 stasiun curah hujan yang berdekatan
1.
Pemeliharaan jaringan drainase yang baik tentu tidak terlepas dari peran
dengan lokasi.
DAFTAR PUSTAKA Himpunan Dosen Kopertis. 1997. Drainase Perkotaan. Jakarta: Gunadarma. Soemarto, C. D. 1999. Hidrologi Teknik Edisi Ke Dua. Jakarta: Erlangga. Subarkah Imam, Ir. 1980. Hidrologi untuk Perencanaan Bangunan Air. Bandung: Ide Dharma. Suripin, Dr. Ir. M. Eng. 2004. Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Utama Lusi, Ir. MT. Bahan Ajar Rekayasa Hidrologi. Van Te Vhow,Ph.D,Hidrolika Saluran Terbuka.
