PERENCANAAN SISTEM DRAINASE SEGOROMADU 2 GRESIK VIRDA ILLYINAWATI 3110100028 DOSEN PEMBIMBING: PROF. Dr. Ir. NADJAJI ANWAR, Msc YANG RATRI SAVITRI ST, MT
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014
Latar Belakang • Pertumbuhan industri yang semakin pesat • Perlunya pertambahan sarana dan prasarana khususnya dalam bidang drainase. • Kondisi eksisting saluran yang kurang berfungsi maksimal • Adanya pengaruh pasang surut Kali Lamong
Rumusan Masalah Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah perencanaan sistem drainase. Detail permasalahannya adalah : • Bagaimana kondisi sistem drainase eksisting ? • Apakah banjir yang terjadi di Jalan Mayjend Sungkono disebabkan oleh dimensi saluran yang kurang memadai ? • Dengan perubahan arah aliran sistem drainase Segoromadu, bagaimana pengaruhnya terhadap elevasi dasar muara (outlet) saluran sistem drainase Segoromadu 2 ? • Apakah ada pengaruh pasang surut Kali Lamong ?
Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah : • Data yang dipakai hanya data sekunder. • Hanya menyertakan perhitungan hidrologi dan hidrolika. • Tidak menyertakan perhitungan biaya.
Tujuan Penelitian Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : • Mengetahui kondisi saluran drainase eksisting. • Menganalisa kapasitas dimensi saluran eksisting dan kapasitas rencana. • Mengetahui posisi dimensi saluran Segoromadu 2 di muara. • Mengetahui pengaruh pasang surut Kali Lamong terhadap sistem drainase Segoromadu 2.
Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diberikan dari Tugas Akhir ini adalah : • Memberikan gambaran tentang perhitungan ulang saluran drainase kota yang nantinya akan mempermudah bagi pihak terkait dalam melakukan pengembangannya. • Sebagai referensi bagi masyarakat umum, mahasiswa, pemerintah ataupun instansi lain yang akan melaksanakan proyek serupa.
Metodologi Bagan Alir
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pengerjaan
Penentuan Hujan Kawasan Memiliki 1 stasiun hujan 1. Analisa Distribusi Frekuensi : - Distribusi normal - Distribusi Pearson Tipe III
•Distribusi Normal mempunyai harga Cs = 0 dan Ck = 3 •Distribusi Pearson Type III mempunyai harga Cs dan Ck yang fleksibel
Parameter Statistik
Distribusi Normal
Kesimpulan Analisa Distribusi • Dari semua distribusi yang telah dianalisa, distribusi yang memungkinkan untuk digunakan dalam perhitungan distribusi frekuensi dan perhitungan uji sebaran data adalah : - Distribusi Pearson Tipe III
Uji Kecocokan Distribusi • 1. Uji Chi-Square • 2. Uji Smirnov Kolmogorof
Uji Chi –Kuadrat Dist. Pearson Tipe III
• Dari Tabel 1 di atas diketahui nilai batas dalam setiap sub-kelompok dan jumlah data yang termasuk dalam sub-kelompok tersebut yang disajikan dalam Tabel 2 berikut ini :
• Untuk menghitung Chi-kuadrat (2), perlu dilakukan selisih antara data Xi teoritis dan Xi teramati dalam sub-kelompok yang nantinya nilai kuadrat dari perhitungan tersebut dibagikan dengan jumlah Xi teoritis yang sudah dikalikan dengan standar devisiasi. Perhitungan untuk setiap sub-kelompok disajikan dalam Tabel 3ini :
Langkah berikutnya adalah dengan membandingkan nilai Chi-kuadrat terhitung dengan nilai Chi-kuadrat teoritis yang nantinya nilai tersebut dibandingkan dengan derajat kebebasan (dk) = G – R – 1, dk = 6 – 2 – 1 = 3 dan derajat kepercayaan (α) = 5%, maka didapatkan Chi-kuadrat teoritis (r2) = 7,815.
Jika nilai 2 lebih besar dari derajat kepercayaan (α) = 7,815 , maka dapat disimpulkan bahwa distribusi teoritis yang dipakai tidak dapat diterima. Namun sebaliknya, bila nilai 2 lebih kecil dari derajat kepercayaan (α) = 7,815, maka dapat disimpulkan bahwa distribusi teoritis tersebut dapat diterima. Nilai 2 = 7,33, maka Distribusi Pearson Tipe III ini dapat diterima untuk perhitungan hujan rencana.
Uji Smirnov – Kolmogorof Dist. Dari Tabel disamping Pearson Tipe III
dapat diketahui nilai Dmax untuk Distribusi Pearson Tipe III. Nilai Dmax tersebut dibandingkan dengan Nilai Do kritis yang didapat dari Tabel 2.5 pada Bab II sebelumnya dan memakai derajat kebebasan sebesar 5%. Apabila nilai Dmax lebih besar dari Do , maka distribusi ini tidak dapat diterima. Sebaliknya, apabila Dmax lebih kecil daripada Do, maka distribusi ini dapat diterima. Distribusi Pearson Tipe III ini memiliki nilai kritis Do = 0,310 dan Dmax = 0,101. Nilai Dmax lebih kecil dari Do , sehingga distribusi ini dapat diterima.
Perhitungan Tinggi Hujan Rencana • Distribusi Pearson Tipe III :
T 2 5 10 25
k
X
S
-0.116 0.790 72.72 18.11 1.333 1.967
XT 71 88 97 109
Skema Aliran Drainase Segoromadu 2
Nilai To (Waktu aliran Lahan) Menurut peta topografi, daerah studi untuk Tugas Akhir ini berada pada daerah pertanian dengan dataran yang tidak begitu curam serta termasuk dalam kelas tekstur tanah lempung berdebu dan liat dengan kemiringan lereng sebesar 2 %. Sehingga dalam perhitungan nilai t0 pada Tugas akhir ini menggunakan rumus kerby. Contoh perhitungan dengan menggunakan rumus kerby pada B 1.1.6 adalah : L0 0.467 t 0 = 1.44 x nd x S 702 0.467 t 0 = 1.44 x 0.50 x 0.02 = 55.43 menit
Tabel 4.9 Perhitungan To pada Tiap Titik Kontrol
Titik Kontrol
nd
s
B 1.1.6 B 1.1.5 B 1.1.4 B 1.1.3 B 1.1.1 B 1.1 B 1.2.3 B 1.2.2 B 1.2.1 B 1.2 B 1.3.1 B 1.3
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
L0 m 702 159 140 50 229 567 740 279 261 336 169 126
t0 menit 55,43 27,70 26,11 16,14 32,85 50,17 56,81 36,02 34,92 39,29 28,50 24,85
Perhitungan Nilai Tf (Waktu Aliran air pada Saluran) Untuk perhitungan nilai tf saluran pada saluran primer Segoromadu 2 digunakan rumus : ; dimana Dengan : V = kecepatan aliran (m/det)
Ls = Panjang Saluran (m)
Diketahui data : Ls = 5m V = 0,5 m/dt
Nilai Tc Perhitungan waktu konsentrasi atau tc dihitung dengan menambahkan waktu pengaliran pada lahan (T0) dan waktu aliran air pada saluran (Tf). Contoh perhitungan waktu konsentrasi (Tc) di titik B 1.1.6 adalah :
Koefisien Gabungan Koefisien pengaliran ( C ) adalah perkiraan limpasan air hujan yang melintasi suatu kawasan. Setiap kawasan memiliki nilai koefisien yang berbeda – beda, sehingga perlu dilakukan untuk perhitungan C gabungan. Data yang diperoleh sebagai berikut :
Tabel 4.11 Koefisien Gabungan
Debit Banjir Rencana Debit banjir rencana dilakukan dengan menggunakan metode rasional. Dalam Tugas Akhir ini digunakan debit banjir rencana 10 tahun karena saluran ini termasuk saluran primer dengan luas area seluas 1.94 km2. Sedangkan untuk menghitung intensitas hujan menggunakan rumus mononobe. Perhitungan metode rasional sebagai berikut ini :
Dengan intensitas hujan (I) menggunakan rumus mononobe seperti berikut ini :
Tabel 4.10 Perhitungan Debit
Skema Aliran Drainase Segoromadu 3
Koefisien Gabungan
Nilai To pada lahan Contoh perhitungan dengan menggunakan kerby pada C 1.1.4 adalah : L0 0.467 t 0 = 1.44 x nd x S 228 0.467 t 0 = 1.44 x 0.50 x 0.02 = 32,78 menit
rumus
Tabel 4.12 Perhitungan To pada Tiap Titik Kontrol
Tabel 4.13 Koefisien Gabungan
Perhitungan Debit Banjir Tabel 4.14 Perhitungan Debit
• Debit banjir rencana dilakukan dengan menggunakan metode rasional. Dalam Tugas Akhir ini digunakan debit banjir rencana 10 tahun karena saluran ini termasuk saluran primer dengan luas area seluas 0,34 km2.
Analisa Profil Muka Air Analisa muka air dilakukan untuk mengetahui elevasi muka air pada hulu dan hilir saluran. Dalam Tugas Akhir ini pembuangan akhirnya berupa Kali Lamong yang mempunyai peran terjadinya pasang dan surut. Berdasarkan data yang diperoleh dari perhitungan sebelumnya dengan kemiringan saluran untuk saluran primer (s) = 0.003 adalah : Q = 4,94 m3/dt b = 5,84 m n = 0,017 s = 0,003 Lsaluran = 205 m Luas Penampang = b x h = 5,84 x 0 = 0 m2 Penampang Basah saluran (P) = h + (2 x b) = 0 + (2 x 5,84) = 11,68 m
Jari – jari hidrolis penampang saluran (R) =
Tabel 4.16 Perhitungan hc dengan Cara Coba – Coba
A p 0
= =0m 11,68 T=b = 5,84 m
Perhitungan kedalaman normal (hn) : Rumus manning : 1 2 1 𝑄 =𝑉𝑥𝐴 →𝑄 = 𝑥𝑅 3𝑥𝑆 2𝑥𝐴 𝑛 𝑄𝑥𝑛 𝑄𝑥𝑛 2 2 3 → 3 = 𝐴 𝑥 𝑅 = 𝐴 𝑥 𝑅 1 1 2 2 𝑆 𝑆 𝑄𝑥𝑛 4,94 𝑥 0.017 = = 1,53 1 1 2 2 𝑆 0.0030
Tabel 4.15 Perhitungan hn dengan Cara Coba – Coba
Dari Tabel 4.15 dan Tabel 4.16 dapat diambil kesimpulan bahwa nilai hn = 0,48 m dan nilai hc = 0,41 m
A P R 4
𝑅 V
3
𝑉2 2𝑥𝑔
= b x h = 5,84 m x 1,04 = 6,073 m2 = b + (2 x h) = 5,84 + (2 x 1,04) = 12,72 m = A P = 6,073 12,72 = 0,4775 m 4 = 0,4775 3 = 0,3732 𝑚 𝑄 8,702 = 𝐴 = 6,073 = 1,43276 𝑚/𝑑𝑡 1,432762 = = 0,1046 𝑚 2 𝑥 9,81
𝑉2
+ ℎ=
1,43276 2
E
=
ΔE
= selisih nilai E= 0
2𝑥𝑔
𝑉2 𝑥 𝑛2
=
2 𝑥 9,81
1,43276 2 𝑥 0,015 2
Se
=
Sert
=
ΔX
= (𝑆
∑ΔX
= penjumlahan Δx = 0
4
𝑅 3 𝑆𝑒1 +𝑆𝑒2 2 𝛥𝐸
0 + 𝑆𝑒𝑟𝑡
0,3732
=0 )
Tabel 4.17 Perhitungan Profil Air Balik
+ 1,04 = 1,1446 𝑚
=0
= 0,0012
Dari perhitungan sebelumnya dapat disimpulkan bahwa terjadi air balik (backwater) pada saluran primer Segoromadu 2. Untuk pengukuran muka air di dapatkan elevasi + 1,829 dengan elevasi dasar saluran + 0,789 pada daerah hilir dan elevasi muka air +2,044 dengan elevasi dasar saluran +1,404 pada daerah hulu.
Tabel Perhitungan Analisa Muka Air Tabel 4.18 Perhitungan hn dengan Cara Coba – Coba
Tabel 4.19 Perhitungan hc dengan Cara Coba – Coba
Tabel 4.20 Perhitungan Profil Air Balik
• Dari perhitungan sebelumnya dapat disimpulkan bahwa terjadi air balik (backwater) pada saluran primer Segoromadu 3. Untuk pengukuran muka air di dapatkan elevasi + 4,410 dengan elevasi dasar saluran + 2,370 pada daerah hilir dan elevasi muka air +4,855 dengan elevasi dasar saluran +3,455 pada daerah hulu • Dapat disimpulkan bahwa saluran primer Segoromadu 2 dan saluran primer Segoromadu 3 terjadi back water. Sehingga diperlukannya untuk menambah kapasitas saluran. Akan tetapi, dalam kondisi lapangan yang ada saluran primer Segoromadu 3 tidak memungkinkan untuk penambahan kapasitas tersebut. Dikarenakan adanya keterbatasn lahan. Oleh sebab itu, dalam Tugas Akhir ini saya merencanakan pengalihan buangan dari Segoromadu 3 ke arah Segoromadu 2. • Saluran yang direncanakan pengalihan buangannya adalah saluran tersier Varia Usaha Beton Selatan.
Perhitungan Elevasi Saluran Tersier Varia Usaha Beton Selatan Tugas Akhir ini arah aliran tersebut dirubah ke saluran primer Segoromadu 2, sehingga mempunyai elevasi baru yang perlu direncanakan. Perhitungan elevasi saluran tersier Varia Usaha Beton selatan ini ditinjau dari hulu saluran primer Segoromadu 2, maka didapatkan data eksisting sebagai berikut : Elevasi dasar saluran = + 4,146 Direncanakan kemiringin saluran (i) = 0,0034 Panjang saluran tersier = 250 m Dari data tersebut didapatkan selisih tinggi :
. Sehingga elevasi dasar = + 4,146 + 0,85 = +4,996
Perhitungan Debit Rencana Luas Area : 0,17 km2 Tc : 1,13 jam Hujan Efektif = 71 mm (periode 2 tahun)
Dari perhitungan sebelumnya telah didapatkan Qhidrologi sebesar = 2,15 m3/dt. Debit tersebut digunakan untuk merencanakan dimensi saluran dengan ketentuan Qhidrologi = Qhidrolika. Perencanaan ini digunakan dengan rumus manning dan saluran berbentuk segiempat dan menggunakan parameter rencana sebagai berikut : B=2h Kecepatan aliran pada saluran menggunakan rumus :
a. Koefisien manning = 0,017 b. Kemiringan saluran = 0,0034 Berikut contoh perhitungan dimensi saluran tersier Varia Usaha Beton Selatan : Qhidrologi = 2,15 m3/dt 2 A P
=bxh = 2h x h = 2 h2 = b + (2xh) = 2h + 2h = 4h
R=
𝐴 2ℎ = = 0,5 h 𝑃 4ℎ
V
=
1 0,017
2
𝑥( 0,5 𝑥 0,8)
3
𝑥 0,0034
1
2
= 1,74 m/dt Qhidrolika = V x A = 1,74 x (2 x (0,8)2) = 2,23 m3/dt Didapatkan bahwa Q hidrolika > Qhidrologi, maka rencana b = 2 h dapat dipakai. Sehingga : b=2h = 2 x 0,8 = 1,6 m
Kapasitas Saluran Segoromadu 2 • Perhitungan kapasitas saluran dilakukan dengan perhitungan rating curve untuk mengetahui besarnya debit yang dapat ditampung oleh saluran primer. • Diketahui data : h = 0,25 m 1 2 1 3 V= xR xS 2 A = 1,49 m2 n P = 11,94 m R = 0,12 m
V=
1 2 1 x 0,12 3 x 0,003 2 0.017
= 0,8 m/dt Q = V. A = 0,8 x 1,49 = 1,2 m3/dt
Tabel 4.24 Rating Curve
Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh debit banjir (Q) dari saluran tersier varia usaha beton sebesar 2,15 m3/dt dan saluran primer Segoromadu 2 sebesar 4,94 m3/dt. Sehingga debit yang mengalir pada saluran primer Segoromadu 2 dengan tambahan catchment area menjadi 2,1 km2 sebesar dan dapat dilihat pada Tabel 4.25 dibawah ini:
Tabel 4.25 Perhitungan Debit Gabungan
Kapasitas Saluran Segoromadu 3 Contoh perhitungan sebagai berikut : h = 1,24 m A = 1,09 m2 P = 3,26 m R = 0,32 m 1 2 1 V= x 0,12 3 x 0,003 2 0.017 = 0,8 m/dt Q = V. A = 0,8 x 1,49 = 1,2 m3/dt
Tabel 4.26 Rating Curve
Tabel 4.27 Perhitungan Debit setelah Pengurangan
Kesimpulan Dari hasil analisa dan pembahasan yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya dapat disimpulkan : elevasi + 4,410 dengan elevasi dasar saluran + 2,370 pada daerah hilir dan elevasi muka air +4,855 dengan elevasi dasar saluran +3,455 • Bahwa saluran drainase primer Segoromadu 2 dan saluran drainase primer Segoromadu 3 dipengaruhi juga dengan pasang surut dari kali lamong, yang diketahui tinggi muka air di hilir 1,04 m dari dasar saluran. Sehingga elevasi muka air di hilir + 1,829 dengan elevasi dasar saluran +0,789 dan elevasi muka air di hulu +2,044 dengan elevasi dasar saluran +1,404. Pada saluran drainase primer Segoromadu 3 tinggi muka air 2,04 m dari dasar saluran. Elevasi muka air yang terjadi di hilir saluran berada pada +4,410 dengan dasar saluran +2,370 dan pada hulu saluran elevasi muka air berada +4,855 dengan dasar saluran +3,455.
• Perlu adanya penambahan kapasitas saluran pada saluran drainase primer Segoromadu 3. Namun kondisi dilapangan tidak memungkinkan, dikarenakan adanya keterbatasan lahan. Sehingga direncanakan pengalihan buangan dari saluran primer segoromadu 3 ke saluran primer Segoromadu 2. Saluran yang direncanakan pengalihannya adalah saluran tersier Varia Usaha Beton Selatan. • Dimensi yang direncanakan untuk saluran Varia Usaha Beton Selatan menggunakan periode ulang 2 tahun. Sehingga didapat Q = 2,15 m3/dt dengan dimensi b x h sebesar 0,8 m x 1,6 m • Dengan penambahan debit sebesar 2,15 m3/dt dari saluran tersier Varia Usaha Beton Selatan dan catchment area sebsar 2,1 km2, kapasitas saluran dari saluran primer Segoromadu 2 masih memenuhi. • Kapasitas saluran Segoromadu 3 dengan adanya pengurangan debit setelah di kontrol telah memenuhi.
Terima Kasih
