BAB 1
PENDAHULUAN
1. 1. Menejemen Sumber Daya Alam.
→ Pemanfaatan Air → Irigasi, PDAM, Bendungan
( PLTA ), Tanggul, dll.
→ Pengendalian Banjir → 1. Drainase → Kota. → Sawah.
→ Lap. Golp. → Lap. Terbang.
2. Normalisasi Sungai.
3. Polder ( Pond/Tampungan Air ).
4. Floodway Banjir Kanal ( Sal. Banjir )/ Sedotan.
5. Boezem/ Retarding Basin ( Parkir ait sementara ).
6. Long Storage ( Tampungan memanjang di sungai ).
7. Chech Dam ( Dam pengendali sendiman ).
1. 2. Saluran Terbuka & Sifat – sifatnya
1.2.1. Jenis Saluran Terbuka
Saluran terbuka adalah :
Saluran yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas.
Menurut asalnya saluran terbuka dapat digolongkan menjadi :
a. Saluran alam ( Natural )
b. Saluran buatan ( Artificial )
Keterangan :
1.a Saluran alam ( Natural ) :
1. Sifat hidroliknya biasanya tidak menentu.
2. Meliputi semua alur yang terjadi secara alamiah di bumi mulia dari selokan, kali,
sungai aliran air di bawah tanah.
2.b Saluran buatan ( Artificial ) :
1. Sifat hodroliknya dapat diatur / dirancang untuk memenuhi persyaratan tertentu
( dan dalam hal ini diperlukan teori hidrolika ).
2. Saluran yang dibuat oleh manusia seperti saluran irigasi, saluran pembuang
( drainase ), pelimpah, dsb.
Beberapa istilah saluran terbuka :
o Saluran ( Kanal ) adalah :
Selikan landai yang dibuat dari tanah dapat dilapisi pasangan batu atau tidak, dari
beton, semen, aspal atau kayu dan biasanya panjang.
o Talang ( Flume ) adalah :
Selokan dari kayu, logam, beton atau pasangan batu dan biasanya disangga atau
terletak diatas permukaan tanah untuk mengalirkan air berdasarkan perbedaan tinggi,
biasanya karena ada gunung, sungai, lembah, sawah.
o Got miring ( Chute ) adalah :
Saluran yang curam.
o Terjunan ( Drop ) adalah :
Hampir sama dengan got miring tetapi perubahan tinggi terjadi dalam jarak pendek.
o Gorong – gorong ( Culvert ) adalah :
Saluran tertutup yang (pendek) dipakai untuk mengalirkan air yang melewati jalan raya,
jalan kereta api, atau timbunan lainnya.
o Pintu Otomatis ( Pintu Klep ) adalah :
Daerah datar khususnya daerah pantai, kita sering menghadapi kondisi saluran drainase
mempunyai pembuangan ( Outlet ) di badan air yang muka airnya berfluktuasi.
o Terowongan air terbuka ( Open flow tunnel ) adalah :
Saluran tertutup yang cukup panjang, dipakai untuk mengalirkan air menembus bukit
atau gundukan tanah, contoh didaerah mesir atau padang pasir.
1.2.2. Geometri Saluran
Geometri saluran adalah :
Bentuk penampang melintang suatu saluran terbuka.
Geometri saluran 2 (dua) yaitu :
1. Saluran Prismatik ( Prismatic Ehannel ) yaitu :
Saluran yang penampang melintangnya dibuat tidak berubah – ubah dan kemiringan
dasarnya tetap.
2. Saluran Non Prismatik ( Non Prismatic Ehannel ) yaitu :
Saluran yang penampang melintanganya berubah – ubah begitu juga kemiringannya.
Pada unsur unsur geometri saluran diberikan tabel geometri saluran.
1.2.3. Unsur – Unsur Geometri Penampang saluran
Unsur – unsur geometri penampang saluran adalah :
Sifat – sifat suatu penampang dan kedalaman saluran.
Antara lain :
1. Kedalaman saluran ( y ) adalah :
Jarak vertikal titik terendah pada suatu penampang saluran sampai dengan
permukaan bebas atau jarak dari elevasi terendah sampai dengan muka air banjir.
2. Lebar dasar saluran ( b ) adalah :
Jarak horisontal dasar saluran.
3. Luas basah ( A ) adalah :
Luas penampang melintang aliran yang tegak lurus arah aliran ( semua luas yang
dibasahi air ).
4. Keliling basah ( P ) adalah :
Panjang garis perpotongan dari permukaan basah saluran, dengan bidang
penampang melintang yang tegak lurus arah aliran.
5. Jari – jari hidrolik ( R ) adalah :
Rasio luas basah dengan keliling basah.
6. Tinggi jagaan ( f ) adalah :
Jarak vertikal dari muka air banjir sampai dengan puncak saluran.
7. Kemiringan dinding saluran ( m ) adalah :
Besarnya sudut dinding saluran.
TABEL : UNSUR – UNSUR GEOMETRI SALURAN
Penampang Luas ( A ) Keliling basah
( P )
Jari – jari hidrolik
( R )
Lebar puncak
Persegi
Panjang
b . y b + 2y b . y / b + 2y b
Trapesium ( b + my )y b + 2y √ 1 + m2 ( b + my ) y / b + 2y √ 1 + m b + 2 m ( y – f )
Segitiga Zy 2y √ 1 + m2 A / P 2 m y
Lingkaran 1/8( θ – sin θ ) do2 1/2 θ do 1/4( 1 – sin θ/θ ) do
( sin 1/2 θ ) do
atau
2√ y ( do – y )
Analisa ulang curah hujan rancangan ( Rr ) dan debit banjir rancangan ( Qr ) perlu
dilakukan karena adanya beberapa parameter atau asumsi yang berada antara perhitungan
awal dengan kondisi saat ini, misalnya mengenai stasiun hujan yang dipakai sebagai dasar
perhitungan serta lamanya data pencatat hujan, juga dengan adanya perubahan perilaku pada
daerah tangkapan air bersangkutan.
Curah hujan rancangan dan debit banjir rancangan ini didasarkan pada kata ulang
tertentu. Dalam pemilihan kata ulang ditentukan berdasarkan pertimbangan- pertimbangan
hidroekonomis, yaitu didasarkan terutama pada :
a) Besarnya kerugian yang akan diderita jika terjadi pengrusakan bangunan – bangunan
oleh banjir atau limpasan ( akibat hujan ) dan sering tidaknya mengrusakan itu terjadi.
b) Umur ekonomi bangunan.
c) Biaya pembangunan.
1.2.4. Analisa Hidrologi
Faktor – faktor yang menentukan debit air hujan adalah :
1.2.4.a Curah hujan rancangan
Curah hujan rancangan adalah curah hujan terbesar yang mungkin terjadi dalam
suatu daerah dengan kala ulang atau periode tertentu, yang dipakai sebagai dasar untuk
perhitungan perencanaan ukuran suatu bangunan. Salah satu metode yang dapat dipakai
dalam menganalisa curah hujan rancangan antara lain Distribusi Gumbel dan Log Person
Type III.
1.2.4.b Curah hujan rancangan & periode ulang dengan metode E. J. GUMBEL
Metode Gumbel adalah suatu metode dengan cara analitis.
Adapun Rumus dari metode ini adalah sebagai berikut :
X1 =
b = X - . Yn
X =
Dimana : XT = Variete yang diekstrapolasikan yaitu besarnya curah hujan rencana untuk
periode ulang T tahun.YT = Reduced variate sebagai fungsi dari waktu ulang ( T ).σx = S = Standar Deviasi.Ty = Sn = Reduced standart deviation sebagai fungsi dari bentuk data ( n ).X = Harga rata – rata dari data. n = Banyaknya data atau jumlah data.Yn = Redced mean sebagai fungsi dari banyak data ( n ).
Sumber : C. D. Soemarto. 1993. Hidrologi Teknik, Fakultas Teknik UNIBRAW, Malang.
1.2.4.c Curah hujan rancangan & periode ulang dengan metode Log Person Type III
Tahapan untuk menghitung curah hujan rancangan dengan metode ini adalah
sebagai berikut :
1. Hujan harian maksimum diubah bentuk logaritma.
2. Menghitung harga logaritma rata – rata dengan persamaan :
3. Menghitung harga simpangan baku dengan persaman :
S =
4. Menghitung harga koefisien kemiringan dengan persamaan :
CS =
5. Menghitung logaritma curah hujan rancangan dengan kata ulang tertentu :
Log Rt = Log X + G . Si
6. Mernghitung antilog ( Rt ) untuk mendapatkan curah hujan rancangan dengan
kata ulang tertentu, atau dengan membaca grafik pengeplotan ( Rt ) dengan
peluang di kertas logaritma. Faktor Frekuensi ( G ) merupakan fungsi dari
kata ulang ( return priode ) dan nilai koefisien kemiringan logaritmis.
1.2.5. Pengukuran Hujan
Di indonesia, data hujan ditakar dan dikumpulkan oleh beberapa instansi, antara lain
Dinas Pengairan, Dinas Pertanian, dan Badan Meteologi dan Geofisika. Jenis dan tipe alat
penakar hujan yang digunakan juga berbeda – beda. Secara umum alat penakar hujan
dibedakan menjadi dua grup, yaitu penakaran hujan manual dan penakaran otomatis.
1.2.6. Distribusi Curah Hujan
Pola sebaran hujan jam – jaman diperlukan untuk mengetahui besarnya limpasan tiap
periode waktu jam. Untuk menaksir pola distribusi curah hujan jam – jaman berdasarkan data
maximum harian per tahun, dapat digunakan persamaan Mononobe ( Suyono 1981 : 35 ) :
Rt = Ro x
Dimana :
Rt = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke T ( mm / jam ).
Ro = R24/5 ( mm).
t = Waktu konsentrasi ( jam ).
T = Waktu hujan dari awal hingga ke t ( jam ).
Curah hujan Jam Ke T :
RT = t x Rt -
Dimana :
RT = Curah hujan pada jam ke T ( mm).
Rt = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke T.
t = Waktu hujan dari awal sampai dengan janm ke T.
R(t-1) = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke (t-1).
1.2.7. Koefisien Pengaliran
Koefisien pengaliran adalah koefisien yang menunjukkan perbandingan antara besarnya
jumlah air yang dialirkan oleh suatu jenis permukaan terhadap jumlah air yang ada. Koefisien
pengaliran merupakan suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan
karakteristik hujan pada suatu daerah ( Sosrodarsono S, 1989 : 38 ). Harga koefisien
pengaliran untuk tiap – tiap daerah pengaliran tidak akan sama, karena tidak ada satupun
daerah yang mempunyai daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang sama betul.
1.2.8. Daerah Pengaliran ( Catchment Area )
Luas daerah pengaliran atau daerah tangkapan hujan dalam perencanaan saluran
drainase adalah daerah pengaliran yang menerima curah hujan selama waktu tertentu
(intensitas hujan), sehingga menimbulkan debit lompasan yang harus di tampung oleh
saluran drainase untuk alirankan ke saluran pembuang atau sungai. Untuk menentukan luas
daerah pengaliran, maka harus ditentukan dahulu batas – batas daerah pengaliran dan
panjang daerah pengaliran.
1.2.9. Hujan Netto
Hujan netto adalah bagian hujan total yang menghasilkan limpasan langsung ( Direct
run – off ). Limpasan langsung ini terdiri atas limpasan permukaan ( Surface run – off ) dan
interflow ( air yang masuk ke dalam lapisan tipis di bawah permukaan tanah dengan
permeabilitas rendah, yang keluar lagi di tempat yang lebih rendah dan berubah menjadi
limpasan permukaan ). Dengan menganggap bahwa proses transformasi hujan menjadi
limpasan langsung mengikuti proses linter dan tidak berubah oleh waktu ( Linier and time
invariant process ), maka hujan netto ( Rn ) dapat dinyatakan sebagai berikut :
Rn = C x R
Dimana :
Rn = Hujan Netto.
C = Koefisien pengaliran.
R = Intensitas curah hujan.
1.2.10. Debit Banjir Rencana ( Q rencana )
Debit banjir adalah volume air yang mengalir melewati suatu penampang melintang
saluran. Untuk mendapatkan besarnya debit aliran rencana ini harus diketahui besarnya curah
hujan rencana dalam waktu konsentrasi dan faktor – faktor lain yang juga mempengaruhi.
Dalam penghitungannya, debit aliran rencana ini memasukkan nilai – nilai dari perhitungan
debit air hujan dan debit air buangan dosmetik, dari rumah tangga dan fasilitas umum.
Debit Air Hujan Metode yang paling umum dipakai dalam menghitung debit rencana
akibat air hujan adalah Metode Rasional. Metode ini telah banyak dikembangkan oleh
banyak pakar seperti oleh Deweduwen, Melchior, Hasper dan Mononobe yang memberikan
perhatian pada komponen tertentu dari Rumus Rasional :
Q = 1/3 . 6 C . I . A
Dimana :
Q = Debit banjir maksimum ( m3 / dt ).
C = Koefisien pengaliran atau limpasan.
I = Intensitas curah hujan rata – rata selama waktu tiba dari banjir ( mm / jam ).
A = Luas daerah pengaliran ( km2 ).
BAB 2
PENGOLAHAN DATA DALAM
PERENCANAAN SALURAN DRAINASE
2.1. Pengolahan Data Curah Hujan Menjadi Intensitas Hujan
Analisa hidrologi diperlukan untuk menghitung besarnya debit rancangan yang akan
dipakai dalam perhitungan kapasitas saluran drainase. Dalam studi ini dipakai data curah
hujan dari stasiun pencatat Curah Hujan Badan Meteorogi dan Geofisika, yang tercatan mulai
tahun 1984 sampai dengan tahun 2003 ( 20 tahun ).
2.2. Perhitungan Curah Hujan Rancangan Dengan Metode
Log Person Type III
Perhitungan curah hujan rencana rata – rata dengan memakai Metode Log Person
Type III. Metode ini lebih fleksibel karena mempunyai nilai CS dan CK bebas ( tidak ada
ketentuan mengenai besarnya harga parameter statistiknya ), sehingga dapat dipakai untuk
semua sebaran data hujan. Data urutkan terlebih dahulu dari dat yang paling besar sampai
pada data terkecil. Adapun langkah perhitungan dari metode ini diuraikan sebagai berikut :
1) Mengubah data curah hujan rerata harian maksimum ke dalam bentuk logaritma.
2) Menghitung harga rata – rata logaritma
Log
3) Menghitung simpangan baku
S log = = = 0,1133
4) Menghitung koefisien kemiringan atau koefisien kepencengan ( CS atau G ) dengn
rumus sebagai berikut :
CS = G = = =
CS = G = - 0,0209
Untuk mencari Curah Hujan Rancangan ( XT ) dicari dulu nilai Pr (Probabilitas kejadiannya)
= …. % ------- Pr =
Dengan di ketahui Tr ( periode ulang ) maka bisa dicari nilai Pr dan dengan mengetahui
hubungan Cs dengan Pr dapat dicari nilai K ( bisa dilihat pada lampiran tabel. Faktor
frekuensi K untuk Distribusi Log Person Type II ) dan dengan cara interpolasi linier nilai K
bisa dicari.
Misalnya : Untuk Tr = 2 tahun – Pr = = 50 %
Cs Pr K
0 50 % 0
- 0,209 50 % …….. ( 0,004 ) → nilai K dicari dengan cara interpolasi linier
- 0,1 50 % 0,017
Sumber : Hasil perhitungan
5) Menghitung logaritma curah hujan rancangan dengan kala ulangnya
X2 = 10 ^ ( log + k . s )
= 10 ^ ( 1,9568 + 0,004 + 0,1133 )
= 90,63 mm
6) Mencari Antilog dan logaritma Xt untuk mendapatkan curah hujan rancangan
selanjutnya hasil curah hujan rancangan dengan Metode Log Person Type III dapat
dilihat pada lampiran tabel.
2.3. Uji Kesesuaian Fekuensi
3.a. Uji Smirnov – Kolmogorov
Uji ini ditetapkan untuk menguji simpangan dalam arah horizontal, adapun
langkah – langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :
1. Menghitung peluang empiris dengan memasukkan nomor urut data mulai dari
terkecil sampai yang terbesar.
2. Melakukan plotting data pengamatan pada kertas probabilitas Log Person Type III,
dengan logaritma data hujan sebagai sumbu Y dan peluang empiris sumbu X.
3. Menggambarkan persamaan garis durasi pada probabilitas dan menarik garis durasi
dengan mengikuti persamaan garis Xt = anti log ( 1,902 + G . 0,117 ).
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui simpangan horisontal terbesar teoritas dan
sebaran empiris ( selisih atau Δ nya ). Adapun tahapan pengujiannya adalah sebagai berikut :
o Banyaknya dat ( n ) = 20
o Taraf siginifikan ( α ) = 5 %
o Dengan n = 20 dan α = 5 %, maka dari lampiran tabel. Hubungan antara n dan α dapat
dicari harga kritis ( Δcr ) untuk uji Smirnov Kolmogorov, yaitu ( Δcr ) = 0,29
Δcr =
= 0 + 0,29
Δcr = 0,29
Maksud dari α = 5 % ( taraf signifikan 5 % artinya ) : kira – kira lima dari 100
kesimpulan bahwa keterangan akan menolak hipontensi y yang seharusnya diterima atau kira
– kira 95 % yakin bahwa kita telah membuat suatu kesimpulan yang benar.
Baru ke lampiran tabel perhitungan perbedaan probabilitas Antara Distribusi Empiris dan
Distribusi Teoritis.
Kolom ( 5 ) = P =
=
P = 4,76
Kolom ( 6 ) bisa dilihat dari lapiran gambar. Garafik hubungan antara Percent Chance of
Sceuronce ( Pr ) atau peluang dengan XT sehingga didapat P. Dist teoritis → misal PT = 4,60
Kolom ( 7 ) ‘Δ = | Po – PT | ( % ) = | 4,76 – 4,60 | = 0,16
Kesimpulan :
Δ P maks = 13,71 % = 0,1371 = 0,14 %
Derajad signifikan ( α ) = 5 %
Tingkat kepercayaan = 95 %
Banyaknya data ( n ) = 20
Δ kritis = 0,29 %
Karena nilai Δ P maks < Δcr yaitu 0,14 < 0,29 → Hipotesisi diterima.
4. Dari data tersebut diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa hipotesa Metode Log
Person
Type III dapat diterima dan memenuhi syarat atau dengan kata lain karena nilai Δ P maks <
Δcr, maka dapat disimpulkan bahwa data curah hujan makasimum tahunan yang dianalisa
sesuai dengan distribusi Log Person Type III.
3.b. Uji Kai Kuadrat
Pengujian ini bertujuan mengetahui simpangan vertikal antara sebara empiris dengan
sebaran teoritis, apakah persamaan distribusi peluang yang akan dipilih dapat mewakili dari
distribusi sampel data yang dianalisis. Adapun langkah – langkah pengujian tersebut adalah
sebagai berikut :
Jumlah kelas distribusi ( k ) :
n = 20
k = 1 + 3,322 x log n
= 1 + 3,322 x log 20
= 5,3 ~ 6
sehingga dapat dibagi dalam 6 kelas distribusi.
Mencari batas kelas :
Pr = = 16,667
CS = G = - 0,0209 ≈ -0,021
K = 1,068 ( dari hasil interpolasi CS dan Pr lampiran tabel. Log Person Type III )
Sd = 0,1133
Log X = log Xrt + ( G x sd )
= log 1,9568 + ( 1,068 . 0,1133 )
= 2,078
X = 119,62
Untuk semua batas kelas pada nilai Pr selanjutnya dilakukan tahapan yang sama
1) Misal : perhitungan kelas 1 :
Dengan batas kelas = 0 – 69,98
Frekuensi yang diharapkan ( EF ) = = 3,333
Frekuensi yang terjadi ( QF ) = 2
(( QF – EF ))2 / EF = = 0,533
2) 69,99 – 80,16 – EF = 3,333 OF = 2
= = 0,533
3) 80,17 – 90,63 – EF = 3,333 OF = 6
= 2,13
4) 90,64 – 102,34 – EF = 3,333 OF = 4
= 0,83
5) 102,35 – 119,62 – EF = 3,333 OF = 5
= 0,83
6) 119,63 ………. – EF = 3,333 OF
= 1,63
Selanjutnya hasil perhitungan batas kelas dapat dilihat pada lampiran tabel.
Kesimpulan :
Dengan α = 5 % dan derajat bebas ( V ) = 6 – 1 = 5 dari tabel harga Uji Kai Kuadrat di
dapat nilai X2 kritis = 11,07
Karena : ΣX2 hit < X2 kritis
5,78 < 11,07 – maka persamaan distribusi Log Person Type III dapat diterima atau dapat
digunakan dalam perhitungan curah hujan rancangan.
2.4. Distribusi Hujan Jam – Jaman
Pola distribusi hujan terpusat di indonesia berkisar antara 4 – 7 jam setiap hari dan
dalam kajian ini diambil 5 jam, apabila data pengamatan sebaran hujan jam –jaman di suatu
DPS ( Daerah Pengaliran Sungai ) tidak tersedia maka untuk perhitungan distribusi hujan jam
– jaman digunakan persamaan Mononobe, adapun persamaannya adalah sebagai berikut :
Rt =
Dimana : Ro = dan
t = 5 jam
T = 0,5 jam
Rt =
R 0,5 =
R 0,5 = 0,928 . R24
sehingga didapat : R1 =
= 0,585, R24
2.5. Perhitungan Saluran Drainase Kota Dengan Metode RasionalModifikasi
Sebelum melakukan perencanaan saluran drainase dilakukan perhitungan terhadap
kapasitas saluran eksisting. Tujuannya adalah untuk membandingkan hasil antara debit
eksisting dengan debit rencana, sehingga bisa ditentukan apakah perlu dibangun lagi saluran
drainase baru atau cukup hanya merehabilitasi saluran yang lama. Adapun hasil perhitungan
kapasitas saluran eksisting dapat dilihat pada tabel, dalam perencanaan saluran drainasenya
dipakai Metode Rasional Modifikasi. Metode ini banyak digunakan dalam perencanaan
saluran drainase per segmen. Adapun pertimbangan penggunaan metode ini karena :
o Ada pembuangan atau drainase utama dari pemukiman yang direncanakan dengan T =
10 tahun.
o Dari Q drain = Q hujan + Q air domestik → dilihat Q sungai bagian hilir.