PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP KARAKTERISTIK BANJIR DI KAMPUS II UMS DENGAN HEC-HMS
TUGAS AKHIR
untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh: LAILA ULINUHA NIM : D 100 120 027
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
i
ii
iii
iv
MOTTO “Sesungguhnya bersama kesusahan itu ada kemudahan maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap”. (QS AL-INSYIRAH 6-8) “Sungguh, pada siang hari engkau sangat sibuk dengan urusan-urusan yang panjang, dan sebutlah nama Tuhanmu dan beribadahlah kepada-Nya dengan sepenuh hati (Dialah) Tuhan timur dan barat, tidak ada Tuhan selain Dia, maka jadikanlah Dia sebagai Pelindung. (QS AL-MUZZAMMIL 7-9) “Ilmu pengetahuan tanpa agama lumpuh, agama tanpa ilmu pengetahuan buta” (Albert Einstein) “Ilmu lebih utama daripada harta. Sebab ilmu warisan para nabi adapun harta adalah warisan Qorun, Firaun, dan lainnya. Ilmu lebih utama dari harta karna ilmu itu menjaga kamu, sedangkan harta kamu yang menjaganya”. (Ali bin Abi Thalib)
v
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini Kupersembahkan Untuk : Kedua orang tua yakni bapak SURATMAN dan Ibu SUMIYATI, Kakak tercinta mas fatah, mas adi, mbak putri, mbak weni dan dua keponakan tante Zhafran dan Rania terima kasih atas segala doa, perhatian, cinta dan kasih sayangnya yang tak pernah terbalas oleh apapun. Sahabat hangat Beauty Boarding House (Astria, Ulya, Inah, Bundo, Wulan, Mbak Umi, Ita) sahabat seperjuangan (Aik, Desi, Erwin, Eko, Eno, Anas, Lana, Yogik, Ichwan, Fibrian). Kawan Kerja Praktek (Puput dan Heru), Mami gank (endah, eni, ika), kawan satu kelompok tugas kuliah (Arif dan Nanda), wasiti and gank, hakiki and gank, dan teman-teman kelas A yang selalu menemani dan memberi semangat setiap perjalanan kuliah ini, Terima kasih atas kekonyolan, kejailan, keseruan dan kebahagian selama di UMS. Kawan-kawan angkatan 2012, Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil (KMTS) , yang
selalu membantu dalam berbagai hal, terima kasih atas kenangan, cerita, dan pengalaman yang menginspirasi.
vi
PRAKATA
Assaalammualaikum Wr. Wb Alhamdulillah, segala puji syukur kepada Allah SWT Tuhan semesta alam yang telah memberikan segala karunia, hidayah, dan rahmat-Nya sehingga penyusunan dapat menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir berupa studi kasus yang berjudul “Perubahan Tata Guna Lahan Terhadap Karakteristik Banjir di Kampus II UMS dengan HEC-HMS”. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian dengan selesainya Tugas Akhir ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1)
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2)
Bapak Mochamad Solikhin, S.T.,M.T.,Ph.D., Selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3)
Ibu Yenny Nurchsanah, S.T.,M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik SIpil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4)
Bapak Ir. A. Karim Fatchan, M.T. selaku Pembimbing Utama.
5)
Bapak Gurawan Djati Wibowo S.T., M.Eng. selaku Pembimbing Pendamping sekaligus sebagai Anggota Dewan Penguji Tugas Akhir yang telah memberikan dorongan, arahan serta bimbingan dan nasehatnya.
6)
Bapak Kuswartomo S.T, M.T. selaku anggota tim Penguji.
7)
Bapak Muhammad Sugiyanto S.T. selaku dosen pembimbing akademik.
vii
8)
Bapak-bapak dan ibu-ibu dosen Jurusan Fakultas Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta terima kasih atas bimbingan dan ilmu yang telah diberikan.
9)
Teman-teman Teknik Sipil angkatan 2012 yang telah membantu penelitian
10) Mbak Sari, Mas Shodig dan pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dengan segala kerendahan, kritik dan saran yang membangun sengat penyusun harapkan guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang, dan semoga laporan Tugas Akhir Ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamu’alaikum Wr Wb.
Surakarta, Oktober 2016 Penyusun
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................
iii
LEMBAR PERNYATAAN ...............................................................................
iv
MOTTO ..............................................................................................................
v
PERSEMBAHAN ...............................................................................................
vi
PRAKATA ..........................................................................................................
vii
DAFTAR ISI .......................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
xiii
DAFTAR ISTILAH ............................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................
xv
ABSTRAKSI ......................................................................................................
xvi
BAB I
PENDAHULUAN ..............................................................................
1
A. Latar Belakang ...............................................................................
2
B. Rumusan Masalah ..........................................................................
2
C. Tujuan Penelitian ...........................................................................
2
D. Batasan Penelitian ..........................................................................
2
E. Manfaat Masalah............................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................
4
BAB III LANDASAN TEORI .........................................................................
7
A. Hujan dan Analisis Data Hujan ....................................................
7
1. Pengisian Data Hujan...............................................................
7
2. Konsistensi Data Hujan ...........................................................
8
3. Curah Hujan Rerata .................................................................
10
4. Analisis Frekuensi Data Hujan ................................................
12
B. Hidrograf Banjir .............................................................................
15
C. Banjir dan Genangan .....................................................................
17
D. Drainase Berwawasan Lingkungan ...............................................
19
BAB II
ix
E. Program HEC-HMS ......................................................................
19
1. Metode Perhitungan Volume Limpasan Dengan HEC-HMS ...
21
2. Teori Routing Banjir .................................................................
23
BAB IV METODE PENELITIAN....................................................................
24
A. Teknik Pengumpulan Data ............................................................
24
B. Lokasi Penelitian............................................................................
24
C. Tahapan penelitian .........................................................................
24
D. Diagram Alir Penelitian .................................................................
26
HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN .......................................
27
A. Analisa Data Hujan ........................................................................
27
1. Konsistensi Hujan ....................................................................
27
2. Analisis Frekuensi Data Hujan ................................................
30
3. Pemilihan Jenis Distribusi .......................................................
31
4. Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran........................................
32
5. Perhitungan Curah Hujan Rencana ..........................................
36
B. Hidrograf Banjir .............................................................................
37
1. Analisa Intensitas Curah Hujan ...............................................
38
2. Analisis Debit Rencana ............................................................
39
C. Pemodelan HEC-HMS ...................................................................
46
1. Parameter Masukan Model HEC-HMS ...................................
46
a. Hidrograf Satuan SCS ........................................................
46
b. Analisis Hidrologi .............................................................
46
D. Kapasitas Tampungan Saluran.......................................................
52
BAB V
E. Upaya Mereduksi Puncak Banjir dan Usaha Konservasi air dengan Sumur Resapan ..............................................................................
53
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................
58
A. Kesimpulan ...................................................................................
58
B. Saran ..............................................................................................
58
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Tabel Nilai Kritik Q dan R.................................................................. 10 Tabel 3.2 Tabel Nilai Koefisien Aliran untuk Berbagai Penggunaan Lahan ...... 16 Tabel 5.1 Tabel Perhitungan Uji Konsistensi Data Hujan Stasiun Pabelan ........ 27 Tabel 5.2 Tabel Perhitungan Uji Konsistensi Data Hujan Stasiun Hujan Waduk Cengklik ....................................................................................... 29 Tabel 5.3 Tabel Analisis Frekuensi Curah Hujan ............................................... 30 Tabel 5.4 Tabel Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan ............ 32 Tabel 5.5 Tabel Perhitungan Uji Chi-Kuadrat .................................................... 34 Tabel 5.6 Tabel Uji Smirnov-Kolmogorov ......................................................... 35 Tabel 5.7 Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana ........................................... 37 Tabel 5.8 Tabel Perhitungan Intensitas Hujan dengan Modifikasi Mononobe ... 38 Tabel 5.9 Tabel Nilai ABM Periode Ulang 2 Tahun .......................................... 39 Tabel 5.10 Tabel Debit Rencana Sebelum Diadakan Pembangunan Masjid ...... 40 Tabel 5.11 Tabel Debit Rencana Setelah Diadakan Pembangunan Masjid ........ 43 Tabel 5.12 Tabel Perbandingan Debit Puncak Sebelum dan Sesudah Diadakan Pembangunan Masjid.......................................................................... 45 Tabel 5.13 Tabel Curah Hujan Jam-jaman ......................................................... 46 Tabel 5.14 Input Data Sebelum Diadakan Pembangunan Masjid....................... 47 Tabel 5.15 Nilai Debit Puncak Model HEC-HMS dengan SCS Unit Hydrograph Sebelum Diadakan Pembangunan Masjid ...................................... 47 Tabel 5.16 Input Data Setelah Diadakan Pembangunan Masjid ......................... 48 Tabel 5.17 Nilai Debit Puncak Model HEC-HMS dengan SCS Unit Hydrograph Setelah Diadakan Pembangunan Masjid......................................... 49 Tabel 5.18 Nilai Debit Puncak Model HEC-HMS dengan SCS Unit Hydrograph Sebelum Dan Sesudah Diadakan Pembangunan Masjid. .................................... 50 Tabel 5.19 Perbandingan Debit Puncak Rasional dan HEC-HMS Sebelum Diadakan Pembangunan Masjid.......................................................................... 50 Tabel 5.20 Perbandingan Debit Puncak Rasional dan HEC-HMS Setelah Diadakan Pembangunan Masjid.......................................................................... 51 xi
Tabel 5.21 Tabel Debit Puncak Berdasarkan Periode Ulang dengan Rasional . 52 Tabel 5.22 Tabel Debit Puncak Berdasarkan Periode Ulang dengan HEC-HMS 52 Tabel 5.23 Tabel Kapasitas Tampungan Saluran ................................................ 53 Tabel 5.24 Tabel Perhitungan Sumur Resapan Berdasarkan Periode Ulang ...... 56 Tabel 5.25 Tabel Debit yang Teredam oleh Sumur Resapan ............................. 57
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 5.1 Gambar Pemodelan Sub Cathmen Area .......................................... 37 Gambar 5.2 Gambar Grafik ABM Periode 2 Tahunan ....................................... 39 Gambar 5.3 Gambar Hidrograf Banjir Rasional Daerah 5 Periode 2 Tahunan .. 41 Gambar 5.4 Gambar Grafik Routing Debit Puncak Periode 2 Tahunan ............. 42 Gambar 5.5 Gambar Grafik Hidrograf Banjir Rancangan 2 Tahunan ................ 43 Gambar 5.6 Gambar Grafik Banjir Rancangan dan Hasil Routing Banjir Daerah 5 ................................................................................................... 44 Gambar 5.7 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Sebelum dan Setelah Pembangunan Masjid Periode 2 Tahunan .............................................. 45 Gambar 5.8 Grafik Debit Puncak Daerah 5 Model SCS Unit Hydrograph ........ 48 Gambar 5.9 Grafik Debit Puncak Daerah 5 Model SCS Unit Hydrograph ........ 49 Gambar 5.10 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak HEC-HMS Sebelum dan Setelah Pembangunan Masjid Periode 2 Tahunan ........................ 50 Gambar 5.11 Gambar Debit Puncak Metode Rasional dan SCS Unit Hidrograf Sebelum Pembangunan Masjid ........................................................................... 51 Gambar 5.12 Gambar Debit Puncak Metode Rasional dan SCS Unit Hidrograf Sesudah Pembangunan Masjid............................................................................ 51 Gambar 5.13 Gambar Diameter Inlet ................................................................. 53 Gambar 5.14 Gambar Sedimentasi Saluran Drainase ........................................ 54 Gambar 5.15 Gambar Debit yang Teredam Sumur Resapan ............................. 57
xiii
DAFTAR ISTILAH
A
: Luas Penampang Aliran (km2)
B
: Lebar Saluran (m)
Ck
: Koefisien Kurtosis
CN
: Curve Number
Cs
: Koefisien Kemencengan
Cv
: Koefisien Variasi
HEC-HMS : Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modelling System I
: Intensitas Hujan (mm/jam)
K
: Koefisien Routing
L
: Lebar Saluran (m)
O
: Outflow (m3/dt)
Q
: Debit Aliran (m3/dt)
Rt
: Rata-rata Hujan pada Jam ke-n (mm)
R24
: Curah Hujan Efektif dalam Satu Hari (mm)
SCS
: Soil Conservation Servise
Sd
: Standar Deviasi
Sn
: Standard Deviation of The Reduce Variate
So
: Kemiringan dasar saluran
Tc
: Waktu Kosentrasi
V
: kecepatan aliran (m/dt)
Yn
: Mean of Reduced Variate
Yt
: Reduced Variate
c
: Koefisien Aliran
dt
: Detik
h
: Kedalaman Air (m)
m
: Koefisien Waktu
n
: Banyaknya Jumlah Data
Δt
: Interval Waktu Routing (dt)
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Tabel Uji Chi-Kuadrat ..................................................................... L1 Lampiran 2 Tabel Uji Smirnov-Kolmogorov ..................................................... L2 Lampiran 3 Nilai CN untuk Beberapa Tataguna Lahan...................................... L3 Lampiran 4 Tabel Reduce Variate (Yt) Berdasarkan periode Ulang .................. L4 Lampitan 5 Hubungan Reduksi Variate Rata-rata (Yn) dengan Jumlah Data (n) L5 Lampiran 6 Tabel Reduced Standard Deviation ................................................. L6 Lampiran 7 Tabel Perbandingan Debit Puncak Periode 5 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid ............. L7 Lampiran 8 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Periode 5 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid L8 Lampiran 9 Tabel Perbandingan Debit Puncak Periode 10 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid ............. L9 Lampiran 10 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Periode 10 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid L10 Lampiran 11 Tabel Perbandingan Debit Puncak Periode 20 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid ............. L11 Lampiran 12 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Periode 20 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid L12 Lampiran 13 Tabel Perbandingan Debit Puncak Periode 25 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid ............. L13 Lampiran 14 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Periode 25 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid L14 Lampiran 15 Tabel Perbandingan Debit Puncak Periode 50 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid ............. L15 Lampiran 16 Gambar Grafik Perbandingan Debit Puncak Periode 50 Tahunan Metode Rasional dan HEC-HMS Sebelum dan Sesudah Pembangunan Masjid L16
xv
PERUBAHAN TATA GUNA LAHAN TERHADAP KARAKTERISTIK BANJIR DI KAMPUS II UMS DENGAN HEC-HMS
Abstraksi Perubahan tata guna lahan yang terjadi di Kampus II UMS akan mempengaruhi debit puncak. Hal ini dapat terjadi karna penggunaan lahan tersebut dapat merubah nilai C (koefisien penggunaan lahan) dan nilai CN. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perubahan tata guna lahan dan karakteristik banjir di kampus II UMS dengan HEC-HMS dan rumus rasional. HEC-HMS dan rumus rasional tersebut menjadi parameter untuk mengetahui reduksi maupun penambahan puncak banjir dari outflow banjir kampus II sebelum dan setelah pembangunan Masjid Kampus II UMS. Penelitian ini menggunakan sejumlah data primer dan sekunder. Data primer diperoleh dari pengamatan langsung dilapangan untuk mengetahui kemiringan dasar saluran. Data sekunder diperoleh dari studi literatur dari instansi terkait seperti data hujan, data topografi dan luasan kampus II UMS. Dengan menghitung parameter-parameter berdasarkan data yang ada, dapat disimpulkan untuk periode ulang 2 tahunan sebagai berikut. Pertama Banjir dan genangan yang terjadi di Kampus II UMS terjadi karena inlet yang masuk keselokan kapasitasnya kurang besar sehingga air meresapnya tidak maksimal dan kapasitas saluran yang kurang mencukupi karena adanya sedimentasi. Kedua perhitungan debit puncak dengan perhitungan rasional terjadi kenaikan debit sebesar 0,093 m3/dt atau 5,7%. Sedangkan perhitungan debit puncak dengan model SCS Unit Hidrograf didapatkan kenaikan debit sebesar 0,004 m3/dt atau 2,4%.
Kata kunci: HEC-HMS, rumus rasional, debit puncak dan sumur resapan.
xvi
CHANGES TO LAND MANAGEMENT OF CHARACTERISTIC FLOOD ON CAMPUS II UMS WITH HEC-HMS Abstracts Changes to land of what happened on 2nd campus of UMS will affect the discharge. This can happen because the use of the land can change a value of C ( coefficient of land use ) and value CN.The study is done with a view to change to know of land and characteristic flood on 2nd campus of UMS with HEC-HMS and rational formula. HEC-HMS and rational formula the parameters to be aware of the addition of the reduction and the flood from the peak outflow ii flood campus before and after the mosque construction campus ii ums .This research using a number of primary and secondary data. The primary data obtained from direct observation in court to know basic channels slope. Secondary data obtained from literature study of related agencies such as data rain, topography data and space ii ums campus . Counting parameters based on existing data, can be concluded for a period of 2 annual rematch as follows. First floods and inundation on 2nd campus of UMS happened because of an inlet who enters keselokan less great intensity so water meresapnya and not a maximum capacity of a channel that lacking sufficient the presence of sedimentation cos. Both calculation discharge summits with rational calculation increase occurs worth 0,093 m3/s or 5.7 %. While the peak calculation discharge with a model unit hidrograf SCS been gained the rise in debit worth 0,004 m3 / s or 2.4 % .
Keywords: hec-hms , the formula rational , the peak of debit and well absorption
xvii
