PERENCANAAN KOLAM RETENSI SEBAGAI USAHA MEREDUKSI DEBIT BANJIR ( STUDI KASUS : KECAMATAN MEDAN SELAYANG KELURAHAN ASAM KUMBANG )
TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk memenuhi ujian sarjana teknik sipil
DAVID PRAMONO 08 0404 096
DOSEN PEMBIMBING
Ir. Syahrizal, MT NIP. 19611231 198811 1 001
Ivan Indrawan ST, MT NIP. 19761205 200604 1 001
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: “Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir ( Studi Kasus : Kec. Medan Selayang Kel. Asam Kumbang” Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Ayahanda Richard Silalahi, SH dan Ibunda Herbi Manurung, SH tercinta, abang saya Elkana Lawren dan adik-adik saya Hebron Yustiabel dan Elisa Anastasia yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Bapak Ir. Teruna Jaya, MT selaku koordinator Teknik Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Bapak Ir. Makmur Ginting, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 10. Sahabat dan teman-teman seperjuangan angkatan 2008, Aran, Andry, Ivan, Samuel, Rahmad, Sutan, Ella, Rama, Dewi, Elis, Ibnu, Harry, Ozi, Coy, Boy, Agi, Aris, Mike, M. Hafiz, Hafiz Obama, Maulana, Arthur, abangabang angkatan 2005 dan yang lainnya, dan adik-adik angkatan 2011, Chandra, Defrin, Rio, Rizky, Mudek, Ambon, Advent, Surya, Sormin, Manimpan serta teman-teman angkatan 2008 dan adik-adik yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 11. Terkhusus buat teman sekaligus sahabatku Eka Putri Agustina dari arsitek 2008, trima kasih atas segala bantuan support dan semangatnya selama ini.
Universitas Sumatera Utara
12. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan,
April 2015
Penulis,
( David Pramono ) 08 0404 096
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK ........................................................................................................ i KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI …................................................................................................ v DAFTAR TABEL …........................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR …................................................................................... x DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1
Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2
Perumusan Masalah ............................................................................ 3
1.3
Pembatasan Masalah ........................................................................... 3
1.4
Tujuan …............................................................................................. 4
1.5
Manfaat …........................................................................................... 4
1.6
Sistematika Penulisan ......................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 6 2.1
Umum ................................................................................................. 6
2.2
Gambaran Umum Wilayah Studi ....................................................... 8 2.2.1 Letak Geografis …......................................................................... 8 2.2.2 Topografi ….................................................................................. 8 2.2.3 Klimatologi & Hidrologi ….......................................................... 8
2.3
Siklus Hidrologi …............................................................................. 9
2.3.1 Analisa Curah Hujan Kawasan …................................................ 10 2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan ….............................................. 14 2.3.2.1 Metode Normal ….............................................................. 14 2.3.2.2 Metode Log Normal …...................................................... 16 2.3.2.3 Metode Log Person III …................................................... 17 2.3.2.4 Metode Gumbel …............................................................. 19
Universitas Sumatera Utara
2.3.3 Intensitas Curah Hujan ….............................................................. 21 2.3.4 Koefisien Pengaliran …................................................................. 22 2.3.5 Debit Rencana …........................................................................... 23 2.3.6 Waktu Konsentrasi ….................................................................... 24 2.4
Analisis Hidrolika …............................................................................ 26 2.4.1 Saluran Terbuka …........................................................................ 26 2.4.2 Saluran Tertutup …........................................................................ 31 2.4.3 Dimensi Saluran …........................................................................ 31
2.5
Kolam Retensi ….................................................................................. 34 2.5.1 Jenis-Jenis Kolam Retensi …......................................................... 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 37 3.1
Tempat dan Waktu …........................................................................... 37
3.2
Metode Penelitian …............................................................................. 37
3.3
Rancangan Penelitian …....................................................................... 38
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ........................................ 43 4.1 Umum ................................................................................................... 43 4.2
Analisa Hidrologi ................................................................................. 47 4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum ....................................... 47 4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal ..................................... 49 4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal .............................. 51 4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III .......................... 53 4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel ..................................... 55
4.3
Analisa Frekuensi Curah Hujan ............................................................ 58
4.4
Pemilihan Jenis Distribusi .................................................................... 59
4.5
Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran .................................................... 60
4.6
Analisa Catchment Area dan Koefisien Run Off .................................. 63
4.7
Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas ........................................... 64
4.8
Analisa Debit Rencana ......................................................................... 68
4.9
Analisa Kapasitas Drainase .................................................................. 70
4.10 Perencanaan Kolam Retensi ................................................................. 74
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 77 5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 77 5.2 Saran ...................................................................................................... 78
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 79
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Nilai Variabel Reduksi Gauss …………………………… 15
Tabel 2.2
Nilai K untuk Distribusi Log-Person III ………………… 18
Tabel 2.3
Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel………….. 20
Tabel 2.4
Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel…. 20
Tabel 2.5
Reduksi Variat (YTR) sebagai Fungsi Periode Ulang……... 20
Tabel 2.6
Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional……………… 22
Tabel 2.7
Koefisien Kekasaran Manning…………………………….. 33
Tabel 2.8
Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan……….. 34
Tabel 4.1
Data Kecamatan Kota Medan……………………………. 43
Tabel 4.2
Jumlah Penduduk, Luas Kelurahan dan Kepadatan Penduduk Medan Selayang Tahun 2007…………………. 44
Tabel 4.3
Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Polonia…………… 47
Tabel 4.4
Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Pancur Batu……… 47
Tabel 4.5
Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Belawan………….. 48
Tabel 4.6
Data Rata-rata Curah Hujan Maksimum………………….. 48
Tabel 4.7
Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal…………. 49
Tabel 4.8
Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 49
Tabel 4.9
Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal…….. 51
Tabel 4.10
Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal……………………………………………………. 51
Tabel 4.11
Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III…. 53
Tabel 4.12
Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Person III…………………………………………………. 53
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.13
Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel…………. 55
Tabel 4.14
Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel.. 57
Tabel 4.15
Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum…. 57
Tabel 4.16
Analisa Frekuensi Curah Hujan…………………………… 59
Tabel 4.17
Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan…… 60
Tabel 4.18
Perhitungan Uji Chi-Kuadrat……………………………… 62
Tabel 4.19
Perhitungan Uji Smirnof Kolmogorof……………………. 62
Tabel 4.20
Nilai Koefisien Run Off (C)………………………………. 63
Tabel 4.21
Perhitungan Catchment Area dan Koefisien Run Off.......... 64
Tabel 4.22
Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan...................... 65
Tabel 4.23
Perhitungan Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana............................................................................... 68
Tabel 4.24
Kriteria Desain Hidrologis Sistem Drainase Perkotaan...... 69
Tabel 4.25
Perhitungan Analisa Debit Rencana.................................... 70
Tabel 4.26
Perhitungan Kapasitas Drainase.......................................... 72
Tabel 4.27
Perbandingan Dimensi Existing dengan Rencana............... 73
Tabel 4.28
Tabel Kumulatif Aliran Masuk............................................ 75
Tabel 4.29
Analisa Volume Kolam Retensi dan Keperluan Pompa...... 76
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Peta Kecamatan Medan Selayang ………………………… 2
Gambar 1.2
Peta Kawasan Area Penelitian.............................................. 3
Gambar 2.1
Siklus Hidrologi…………………………………………… 10
Gambar 2.2
Polygon Thiessen………………………………………….. 12
Gambar 2.3
Lintasan Aliran waktu Inlet Time (t0) dan Conduit Time(td)26
Gambar 2.4
Bentuk-bentuk Profil Saluran Terbuka……………………. 27
Gambar 2.5
Penampang Saluran Persegi.................................................. 29
Gambar 2.6
Penampang Saluran Trapesium..............................................30
Gambar 2.7
Kolam Retensi tipe di samping badan sungai....................... 35
Gambar 2.8
Kolam Retensi tipe di dalam badan sungai........................... 35
Gambar 2.9
Kolam Retensi tipe storage memanjang................................ 36
Gambar 3.1
Tahapan Penelitian Tugas Akhir........................................... 42
Gambar 4.1
Lokasi Rencana Perletakan Kolam Retensi.......................... 45
Gambar 4.2
Lokasi Kolam Retensi........................................................... 46
Gambar 4.3
Aliran Sungai Menuju Sungai Belawan................................ 46
Gambar 4.4
Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang............. 58
Gambar 4.5
Grafik Intensitas Curah Hujan............................................... 67
Gambar 4.6
Hidrograf Aliran Masuk........................................................ 75
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
A
= Luas daerah aliran sungai (km2)
A
= Luas penampang drainase (m2)
C
= Koefisien aliran permukaan
C
= Koefisien variasi
C
= Koefisien Chezy
Cs
= Koefisien penyimpangan
G
= Koefisien kemencengan “Skewness”
h
= Kedalaman penampang drainase (m)
H
= Beda tinggi permukaan (m)
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
K
= Faktor frekuensi dari peluang atau periode ulang dan tipe Model Matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analis peluang
L
= Panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m)
LS
= Panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m)
n
= Jumlah data pengamatan
P
= Keliling basah
Q
= Laju aliran permukaan (debit) puncak (m3/detik)
Q
= Debit banjir dengan periode ulang T tahun (m3/detik)
r
= Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)
R
= Jari-jari hidrolis (m)
R24
= Curah hujan maksimum harian selama 24 jam
Rn
= Tinggi hujan di pos pengamatan ke-n
S
= Kemiringan rata-rata saluran utama
S
= Reduksi standard deviasi “Reduced Standard Deviation”
S
= Standard deviasi
tc
= Waktu konsentrasi Universitas Sumatera Utara
to
= Inlet time ke saluran terdekat (menit)
td
= Conduit time sampai ke tempat pengukuran (menit)
T
= Lamanya hujan (jam)
V
= Kecepatan aliran sungai (m/detik)
X
= Nilai peluang yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T tahun
Xi
= Data ke-i
Y
= Harga tengah Reduced Variate “Reduced Mean”
Y
= Reduced Variate, sebagai fungsi periode ulang
Universitas Sumatera Utara
