makalah pik final 21 desember 2012
Post on 26-Dec-2015
253 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAKALAHPERANCANGAN INFRASTRUKTUR KEAIRAN-1
KELOMPOK 1 KELAS PAGI
AHMAD SYIHAN 1006659621FEBRINAL 1006659685MAULANA ICHSAN GITURI 1006659735MOHAMMAD BAGUS PRASETYO 1006659741RAHMAN RAEYANI KALELE 1006659760ALFONSUS ADRIAN 1006673986
DEPARTEMEN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIADEPOK 2012
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah akhir ini dengan
lancar. Penulisan makalah akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat
untuk kelulusan mata kuliah Perancangan Infrastruktur Keairan-1 pada Program
Studi Teknik Sipil Universitas Indonesia. Adapun makalah akhir ini disusun
sebagai pelaporan berdasarkan presentasi akhir yang dilaksanakan pada hari
Kamis, tanggal 20 Desember 2012.
Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak,
dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan makalah ini, sangatlah sulit
bagi penulis untuk menyelesaikan makalah ini. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dian Kurnia S.T., M.T., selaku dosen mata kuliah Perancangan Infrastruktur
Keairan 1 .
2. Dr. Ing. Ir. Dwita Sutjiningsih Dipl. HE., selaku dosen mata kuliah
Perancangan Infrastruktur Keairan 1.
3. Dr. Nyoman Suwartha ST., MT., MAgr., selaku dosen mata kuliah
Perancangan Infrastruktur Keairan 1.
4. Ir. Herr Soeryantono M.Sc., Ph.D., selaku dosen mata kuliah Perancangan
Infrastruktur Keairan 1.
5. Pihak-pihak baik yang secara langsung maupun tak langsung telah
memberikan bantuan dukungan.
Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan
makalah ini. Akhir kata, penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat
bagi pengembangan ilmu.
Depok, Desember 2012
Penyusun
i Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................iDAFTAR ISI...........................................................................................................ii
1. BAB 1 PENDAHULUAN...............................................................................11.1.Latar Belakang............................................................................................11.2.Tujuan.........................................................................................................11.3.Rumusan Masalah.......................................................................................2
2. BAB 2 LANDASAN TEORI.........................................................................32.1.Pengertian DAS..........................................................................................32.2.Delineasi DAS.............................................................................................52.3.Curah Hujan Rata-rata Wilayah..................................................................72.4.Hidrograf Satuan.........................................................................................92.5.Persamaan Aliran Saluran Terbuka...........................................................122.6.Potongan Melintang Saluran.....................................................................132.7.Grafik RRSim09.......................................................................................15
3. BAB 3 PEMBAHASAN...............................................................................173.1.Letak dan Karakteristik Umum.................................................................17
3.1.1. DAS Sungai Cigeuntis...................................................................173.1.2. Data Umum DAS Sungai Cigeuntis...............................................19
3.2.Hubungan Hujan Aliran............................................................................193.2.1. Curah Hujan Wilayah DAS Sungai Cigeuntis...............................193.2.2. Data Curah Hujan...........................................................................213.2.3. Perhitungan Hujan Rencana ..........................................................223.2.4. IDF-Curve......................................................................................263.2.5. Perhitungan Banjir Rencana Metode Rasional...............................283.2.6. Rencana Pemanfaatan DAS...........................................................333.2.7. Perhitungan Penampang Saluran....................................................333.2.8. Perbandingan dengan Aplikasi RRSim09......................................36
3.3.Neraca Air.................................................................................................403.3.1. Aliran Andalan...............................................................................403.3.2. Analisis Kebutuhan Air..................................................................44
4. BAB 4 PENUTUP..........................................................................................484.1 Kesimpulan............................................................................................484.2 Saran......................................................................................................49
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................50
ii Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sebagai salah satu cabang ilmu tertua di dunia, ilmu teknik sipil merupakan
salah satu ilmu pengetahuan yang luas cakupan ruang lingkupnya, namun
memiliki tujuan utama yang selalu sama, yaitu untuk memberikan kemudahan
bagi umat manusia dalam menjalani kehidupan ini. Berbagai infrastuktur
yang telah dibagun oleh insinyur-insinyur teknik sipil ini telah banyak
memberikan kemudahan serta manfaat yang besar bagi dunia.
Adapun salah satu cabang ilmu dari ilmu teknik sipil adalah ilmu keairan.
Bagian ilmu ini mempelajari mengenai masalah air beserta infrastrukturnya,
mulai dari perhitungan mengenai air limpasan yang terjadi hingga pemodelan
infrastruktur untuk menangani permasalahan yang terjadi di suatu daerah,
dalam hal ini daerah yang kami tinjau adalah DAS sungai Cigeuntis.
Salah satu yang menjadi perhatian pada permasalahan ini adalah mengenai air
limpasan yang terjadi pada daerah tersebut. Sebagai salah satu calon sarjana
teknik sipil, maka dibutuhkan analisis yang tepat melalui penelitian dan
perhitungan terhadap daerah tersebut agar dihasilkan solusi infrastruktur
keairan yang dapat menangani permasalahan yang terdapat di daerah DAS
sungai Cigeuntis tersebut. Berdasarkan hal terkait di atas, maka kami
merancang penulisan makalah ini yaitu untuk menganalisis permasalahan
yang terjadi di lokasi tersebut dan kemudian memberikan solusi yang tepat.
1.2. Tujuan
Tujuan utama dari penulisan makalah ini adalah sebagai berkikut:
1. Untuk melakukan perhitungan terhadap infrastruktur keairan yang berada
pada DAS Sungai Cigeuntis secara sistematis, yang dimulai dari
1 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
penentuan delineasi DAS hingga penentuan dimensi infrastruktur kearian
yang akan dibangun.
2. Untuk melakukan perhitungan neraca air yang digunakan dalam
menganalisis kebutuhan air masyarakat yang tinggal di lokasi DAS
sungai Cigeuntis
3. Untuk melatih mahasiswa dalam menganalisis suatu permasalahan
keairan suatu daerah menggunakan perhitungan rumus dan aplikasi-
aplikasi yang tersedia.
4. Untuk melatih mahasiswa dalam memecahkan suatu permasalahan secara
riil dan mampu memberikan analisa lebih lanjut.
1.3. Rumusan Masalah
Berikut adalah rumusan masalah yang menjadi acuan dalam pembahasan
makalah ini:
1. Bagaimana karakteristik umum dan kondisi Daerah Aliran Sungai
(DAS) sungai Cigeuntis yang berada di daerah Cariu, Kabupaten
Karawang.
2. Bagaimana dimensi saluran dan bentuk penampangnya sesuai dengan
yang dibutuhkan di DAS tersebut, berdasarkan perhitungan
menggunakan rumus-rumus dan juga aplikasi yang tersedia.
3. Bagaimana pemecahan solusi yang tepat yang harus diberikan agar pada
lokasi DAS sungai Cigeuntis tidak terjadi limpasan.
2 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian DAS
Daerah Aliran Sungai atau disingkat DAS merupakan istilah geografi untuk
menunjukkan suatu daerah sekitar aliran sungai atau sekelilingnya, dimana
apabila terjadi hujan, airnya akan mengalir ke sungai tersebut. Biasanya
merupakan sebuah daerah yang secara spesifik memiliki luas antara 1 – 10
mile persegi. Batas DAS adalah titik-titik berlevel tinggi dimana air hujan
yang turun di luar dari batas DAS akan mengalir ke aliran berbeda. Di daerah
perkotaan, jaringan drainase hujan dapat memperpanjang batas DAS. Selain
itu, hidrologi air tanah dapat mempengaruhi batas DAS.
Daerah aliran sungai (DAS) dapat diartikan sebagai kawasan yang dibatasi
oleh pemisah topografis yang menampung, menyimpan dan mengalirkan air
hujan yang jatuh di atasnya ke sungai yang akhirnya bermuara ke danau/laut
(Manan, 1979).
DAS merupakan ekosistem yang terdiri dari unsur utama vegetasi, tanah, air
dan manusia dengan segala upaya yang dilakukan di dalamnya (Soeryono,
1979). Sebagai suatu ekosistem, di DAS terjadi interaksi antara faktor biotik
dan fisik yang menggambarkan keseimbangan masukan dan keluran berupa
erosi dan sedimentasi. Secara singkat dapat disimpulkan bahwa pengertian
DAS adalah sebagai berikut :
a) Suatu wilayah daratan yang menampung, menyimpan kemudian
mengalirkanair hujan ke laut atau danau melalui satu sungai utama.
b) Suatu daerah aliran sungai yang dipisahkan dengan daerah lain oleh
pemisah topografis sehingga dapat dikatakan seluruh wilayah daratan
terbagi atas beberapa DAS.
3 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
c) Unsur-unsur utama di dalam suatu DAS adalah sumberdaya alam (tanah,
vegetasi dan air) yang merupakan sasaran dan manusia yang merupakan
pengguna sumberdaya yang ada.
d) Unsur utama (sumberdaya alam dan manusia) di DAS membentuk suatu
ekosistem dimana peristiwa yang terjadi pada suatu unsur akan
mempengaruhi unsur lainnya.
Menurut UU Sumber Daya Air No. 7 Tahun 2004, DAS ialah suatu wilayah
daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak sungai, yang
berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari
curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat
merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah
perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan.
Gambar 2.1. Contoh DAS
Batas DAS membagi daerah menjadi daerah geografis secara hidrologi dan
merupakan integrator efektif untuk proses lingkungan. Kondisi yang tidak
dapat dipisahkan (seperti: faktor fisika, kimia, dan biologi) dan penggunaan
air oleh manusia dalam DAS menunjukkan kualitas air dan kondisi aliran air
yang esensial untuk kelangsungan hidup biota dan manusia.
4 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Setiap DAS memiliki kombinasi yang unik dari segi kondisi kimia-fisik-
biologi, penggunaan dan manajemen, dan respon terhadap aliran. DAS
melayani sebagai unit natural yang efektif untuk mengawasi proses-proses
yang mempengaruhi integritas fungsi ekosistem.
Fungsi DAS dapat ditinjau dari dua sisi :
1. Sisi Ketersediaan (Supply) : mencakup kuantitas aliran sungai (debit),
waktu, kualitas aliran sungai.
2. Sisi Permintaan (Demand) : mencakup tersedianya air bersih, tidak
terjadinya bencana banjir, tanah longsor, serta gangguan lumpur.
Untuk membuat batas DAS, maka diperlukan langkah membuat delineasi
DAS menggunakan program softwaretertentu untuk melihat bentuk DAS dari
peta.
2.2. Delineasi DAS
Fungsi dari delineasi DAS adalah :
1. Pengaruh penutup lahan dapat diketahui dengan mudah (tampak jelas).
Mengurangi kesempatan polutan untuk berbaur dengan lingkungan yang
lebih luas.
2. Memberikan tahapan penilaian daerah DAS dapat dilakukan dengan
singkat.
3. Membantu membangun otoritas peraturan yang jelas.
Cara membuat delineasi DAS :
1. Menentukan letak titik origin. Letak titik origin didasarkan pada letak
titik dimana akan dianalisis besar debit di titik tersebut. Biasanya titik
origin terletak di pertemuan antara 2 order sungai.
2. Mengevaluasi topografi sekitar. Memilih topografi yang memiliki level
yang tertinggi di sekitar sungai. Elevasi daerah yang tinggi ditandai
dengan adanya beberapa garis yang menyudut pada peta topografi.
5 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
3. Menghubungkan titik-titik elevasi yang dipilih sehingga membentuk
garis batas DAS.
4. Double Check.
5. Mengukur area DAS dengan cara manual (kertas planimeter) atau dengan
program GIS (Geographic Information System)
Gambar 2.2. Langkah-langkah pembuatan delineasi DAS
Keterangan :
a. Subwatershed size
b. Jurisdictional boundaries
c. Homogenous land use
d. Ponds/lakes/reservoirs
e. Existing monitoring stations
f. Road crossings
6 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
2.3. Curah Hujan Rata-rata Wilayah
Penentuan curah hujan rata-rata pada suatu wilayah dapat dilakukan dengan
melihat data-data curah hujan pada stasiun curah hujan terdekat. Berikut
penentuannya:
Hanya satu stasiun hujan : menggunakan faktor reduksi
Lebih dari satu stasiun hujan : menggunakan cara rata-rata Aritmatik,
Poligon Thiessen, dan Isohyet
a. Faktor Reduksi
Tabel 2.1. Faktor Reduksi dalam menentukan curah hujan pada suatu daerah
b. Rata-Rata Curah Hujan
Cara ini sesuai untuk wilayah dataran dengan stasion hujan yang tersebar
merata dan hasil penakaran masing-masing stasion tidak menyimpang
jauh (< 10%) dari nilai rata-rata seluruh stasion
d=∑i=1
nd in
d = tinggi curah hujan rata-rata wilayah
di = tinggi curah hujan di stasion-i
n = banyaknya stasion hujan
c. Poligon Thiessen
Rata-rata terbobot (weighted average), masing-masing stasiun hujan
ditentukan luas daerah pengaruhnya berdasarkan poligon yang dibentuk
(menggambarkan garis-garis sumbu pada garis-garis penghubung antara
dua stasion hujan yang berdekatan).
7 Universitas Indonesia
Waktu Hujan
(menit)
Luas Daerah Hujan A dalam Ha
0 500 1000 2000 3000
10 1 0.95 0.87 0.82 0.79
30 1 0.93 0.91 0.84 0.80
60 1 0.9 0.85 0.81 0.78
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Gambar 2.3. Metode Poligon Thiessen dalam mencari curah hujan suatu daerah
d=∑i=1
nA i d i
A=∑
i=1
n
p i di
d = tinggi curah hujan rata-rata wilayah
di = tinggi curah hujan di stasion-i
A = luas wilayah
Ai = luas daerah pengaruh stasion-i
n = banyaknya stasion hujan
pi = bobot luas pengaruh stasion-i (jumlah persentase luas = 100 %)
d. Isohyet
Kontur tinggi hujan yang sama (isohyet) dengan interval tertentu,
digambarkan berdasarkan data dari masing-masing stasion hujan.
Selanjutnya luas bagian di antara dua isohyet yang berdekatan diukur dan
nilai rata-rata tinggi hujan di antara dua isohyet dihitung sebagai rata-rata
kedua isohyet yang bersangkutan.
d=∑i=1
ndi−1+di
2. Ai
∑i=1
n
Ai
=∑i=1
ndi−1+di
2. Ai
A
8 Universitas Indonesia
n
iii
n
i
ii dpA
dAd
11
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
d = tinggi curah hujan rata-rata wilayah
di = tinggi curah hujan pada isohyet ke-i
A = jumlah luas wilayah
Ai = luas bagian wilayah ke-i yang dibatasi oleh dua isohyet yang
berdekatan
n = banyaknya isohyet
2.4. Hidrograf Satuan
Hidrograf adalah suatu grafik yang menggambarkan hubungan antara debit
dengan waktu. Hasil yang diperoleh dari grafik tersebut nantinya adalah
sebuah lengkung hidrograf. Komponen-komponen yang merupakan sumber-
sumber penyebab pengaliran di dalam sungai terdiri dari :
1. aliran permukaan (surface runoff);
2. aliran bawah tanah (sub surface flow);
3. aliran air tanah (groundwater flow),
4. air yang berasal langsung dari hujan (channel precipitation).
Hidrograf satuan pengamatan meru-pakan hidrograf yang menggambarkan
rangkaian kejadian curah hujan yang hanya menghasilkan satu curah hujan
efektif dalam satuan waktu, yang dapat diturunkan dari data hujan terpisah
dengan intensitas merata atau hujan periode tunggal. Namun demikian, hal
tersebut sangat jarang terjadi, yang banyak terjadi adalah hujan dengan
periode kompleks, yaitu curah hujan yang dihasilkan lebih dari satu
periode Hidrograf pengamatan yang dimaksud adalah hidrograf banjir yang
merupakan hidrograf debit (discharge hidrograf), yaitu grafik hubungan
antara debit terhadap waktu, yang didapat dari konversi hidrograf muka air.
Parameter DAS yang dipakai dalam Hidrograf Satuan antara lain :
1. Luas DAS (A)
2. Panjang sungai utama (L)
3. Kemiringan sungai (S);
9 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
4. Koefisien penutup lahan (Cn).
5. Perkiraan waktu konsentrasi hujan (Tc)
a. Koefisien Aliran Permukaan (CN)
Koefisien aliran permukaan (Runoff Curve Number) adalah rasio jumlah
limpasan terhadap jumlah curah hujan, dimana nilainya tergantung pada
tekstur tanah, kemiringan lahan, dan jenis penutup lahan.
Bila variasi tata guna lahan bervariasi maka dapat pula dilakukan
perhitungan CN menggunakan rumus weighted CN atau Composite
Custom CN sebagai berikut:
b. Waktu Konsentrasi (Tc)
Waktu konsentrasi (Time of Concentration) adalah waktu yang
diperlukan limpasan permukaan untuk menempuh titik terjauh hidrolik
dari DAS ke titik pengamatan pada DAS tersebut. Faktor yang
mempengaruhi waktu konsentrasi adalah kekasaran permukaan, bentuk
saluran, pola aliran, dan kemiringan DAS.
Waktu konsentrasi (Tc) digunakan dalam berbagai persamaan untuk
menghitung discharge, terutama dengan metode yang rasional, WINTR-
55, dan WINTR-20. Di sebagian besar daerah aliran sungai, penting
untuk menambahkan banyak waktu yang berbeda dari konsentrasi yang
dihasilkan dari kondisi lapangan yang berbeda limpasan mengalir melalui
untuk mencapai titik penyelidikan. Air bergerak melalui daerah aliran
sungai sebagai sheet flow, dangkal aliran terkonsentrasi, Swales, open
channel, jalan selokan-selokan, badai selokan, atau beberapa kombinasi
dari ini. Bagian ini menjelaskan tentang berbagai kondisi dan sesuai
solusi yang perlu dipertimbangkan ketika memperkirakan total waktu
konsentrasi (Tc) (jumlah waktu perjalanan limpasan).
10 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Adapun Faktor-faktor yang mempengaruhi waktu konsentrasi ilaha
sebagai berikut:
Kekasaran permukaan.
Salah satu dampak yang paling signifikan dari pembangunan
perkotaan pada kecepatan aliran adalah penurunan retardance
mengalir.
Bentuk saluran dan pola aliran.
Dalam daerah aliran sungai non-perkotaan yang kecil, sebagian besar
waktu perjalananmerupakan Hasil dari aliran darat di daerah hulu.
Biasanya, urbanisasi mengurangi panjang aliran darat oleh limpasan
ke saluran secepat mungkin. Karena desain saluran memiliki
karakteristik hidrolik yang efisien, maka kecepatan aliran air hujan
waktu perjalanan bertambah dan berkurang.
Lereng.
Lereng dapat ditingkatkan atau dikurangi dengan urbanisasi,
tergantung pada sejauh mana daerah tanjakan atau selokan dan parit-
parit jalan yang digunakan dalam mendesain sistem pengelolaan air.
Lereng akan cenderung meningkat ketika saluran menegakkan dan
penurunan ketika aliran darat diarahkan melalui badai selokan, jalan
selokan, dan pengalihan.
Perhitungan waktu konsentrasi dihitung menggunakan Kirpich solution.
Dimana waktu konsentrasi dihitung dengan :
Dimana:
tc = waktu tempuh terjauh (menit)
L = panjang sungai (ft)
S = slope (ft/ft)
2.5. Persamaan Aliran Saluran Terbuka
Persamaan aliran saluran terbuka berdasarkan pada kondisi aliran seragam.
Beberapa persamaan diturunkan menggunakan dasar hukum kekekalan
dimana yang lainnya merupakan penurunan dengan pendekatan empiris :
11 Universitas Indonesia
t c=0 ,0078⋅L0 ,77⋅S−0,385
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
1. Persamaan Kontinuitas
Konsep dasar yang cukup meyakinkan pada semua masalah aliran adalah
aliran kontinuitas. Persamaan kontinuitas menyatakan bahwa massa per
satuan waktu yang melalui luasan tertentu adalah konstan. Berikut
persamaanya :
Q=A1× V 1=A2 ×V 2=…=An ×V n
Dimana Q adalah debit, A potongan melintang aliran, V kecepatan
aliran.
2. Persamaan Bernoulli
Aliran air pada saluran terbuka memiliki dua jenis energi. (1) energi
potensial dan (2) energi kinetik. Energi potensial disebabkan karena
posisi permukaan air di atas datum. Energi kinetik disebabkan karena
pergerakan air. Total energi pada bagian tertentu dinyatakan oleh
persamaan bernoulli :
H=z+d+ V 2
2 g
Dimana :
H = ketinggian total, dalam meter
Z = jarak di atas datum, dalam meter
D = kedalaman aliran, dalam meter
V 2
2 g= kecepatan aliran, dalam meter
G = percepatan gravitasi = 9.81 m/s2
3. Persamaan Energi
Prinsip dasar yang sering digunakan dalam analisis hidrolika adalah
kekekalan energi atau persamaan energi. Untuk kondisi seragam,
persamaan energi menyatakan bahwa energi pada setiap bagian saluran
adalah sama dengan energi dibawahnya ditambah kehilangan energi.
Persamaan energi menyatakan keadaan tersebut sebagai berikut :
12 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
z1+d1+V 1
2
2 g=z2+d2+
V 22
2 g+hL
Dimana hL = kehilangan energi, dalam meter
4. Persamaan Manning
Beberapa persaman diturunkan secara empiris untuk perhitungan
kecepatan aliran rata-rata pada saluran terbuka. Salah satunya adalah
persamaan manning. Keadaan aliran diasumsikan seragam dan turbulen,
berarti kecepatan aliran dapat dihitung dengan :
V=R
23 S
12
n
Dimana :
V = kecepatan, dalam meter per detik
N = koefisien kekasaran manning
S = kemiringan saluran, meter per meter
R = jari-jari hidrolika, dalam meter = A/WP
A = luas area pada bagian tertentu, meter persegi
WP = keliling basah, meter
Umumnya nilai koefisien kekasaran manning (n) tergantung bahan yang
digunakan. Persamaan manning bisa digunakan untuk penyelesaian
saluran trapezoid, persegi panjang dan melingkar.
2.6. Potongan Melintang Saluran
Terdapat beberapa jenis saluran apabila dipotong secara melintang, yang
digunakan sebagai acuan untuk menentukan luas permukaan dari saluran
yang akan dibangun. Jenis-jenis saluran tersebut akan dijelaskan sebagai
berikut.
1. Saluran alam
13 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Saluran alam adalah pengangkut air seperti sungai, kali, dan anak sungai
dibentuk oleh kekuatan alam. Desain drainase yang bagus termasuk
kemampuan saluran alam yang memelihara karakteristik aliran seperti
ukuran dan bentuk saluran, kecepatan aliran, dan distribusi aliran.Ini
harus diakui oleh engineer bahwa sungai memiliki sifat yang terus
berubah di posisi sungai dan bentuk. Perubahan ini bisa lambat atau
cepat, tetapi semua sungai ialah subjek gaya yang menyebabkan
perubahan terjadi.
2. Segitiga atau bentuk V
Bentuk saluran umumnya ditentukan dengan tujuan tertentu, daerah,
kecepatan aliran dan kuantitas aliran yang dibawa. Saluran segitiga atau
bentuk V dimaksudkan untuk kondisi aliran lambat seperti median jalan.
Bentuk V mudah terkena erosi dan akan menggerus lapisan ketika
kecepatan aliran melebihi kecepatan yang diijinkan.
3. Trapezoid
Bentuk saluran yang umum digunakan untuk aliran luas adalah trapezoid.
Saluran trapezoid mudah dibangun dengan mesin dan lebih ekonomis.
Ketika trapezoid diusulkan, keduanya keamanan dan estetika dapat
ditambahkan di sekeliling sudut saluran. Untuk aliran besar,
pertimbangan harus diberikan dengan nilai minimum lebar bawah yaitu 4
meter untuk konstruksi dan pemeliharaan, tetapi kedalaman kurang dari
0.3 meter tidak direkomendasikan.
4. Persegi panjang
Saluran persegi panjang sering digunakan untuk membawa aliran besar di
area yang terbatas. Pada lokasi yang sama, pagar atau bentuk lain palang
mungkin dibutuhkan diantara jalan dan saluran. Meski saluran persegi
panjang relatif mahal, dinding harus didesain tahan terhadap beban
struktur.
2.7. Grafik RRSim09
14 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Grafik hidrograf dari program RRSim09 menunjukkan debit hujan tertinggi,
volume aliran limpasan. Berdasarkan hasil grafik RRSim09, maka kita dapat
mengetahui besar nilai koefisien C berdasarkan ragam penutup lahan. Selain
itu kita juga akan mendapatkan gambaran mengenai hubungan antara waktu
konsentrasi, laju aliran, dan aliran permukaan dengan bentuk DAS dan tata
guna lahan dari DAS tersebut.
1. Bentuk DAS
Bentuk DAS yang memanjang dan sempit cenderung menghasilkan laju
aliran permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan DAS yang
berbentuk melebar atau melingkar. Hal ini terjadi karena waktu
konsentrasi DAS yang memanjang lebih lama dibandingkan dengan DAS
yang melebar, sehingga terjadinya konsentrasi air dititik kontrol lebih
lambat yang berpengaruh pada laju dan volume aliran permukaan. Faktor
bentuk juga dapat berpengaruh pada aliran permukaan apabila hujan yang
terjadi tidak serentak diseluruh DAS, tetapi bergerak dari ujung yang satu
ke ujung lainnya. Pada DAS memanjang laju aliran akan lebih kecil
karena aliran permukaan akibat hujan di hulu belum memberikan
kontribusi pada titik kontrol ketika aliran permukaan dari hujan di hilir
telah habis, atau mengecil. Sebaliknya pada DAS melebar, datangnya
aliran permukaan dari semua titik di DAS tidak terpaut banyak, artinya
air dari hulu sudah tiba sebelum aliran dari mengecil/habis.
Topografi
Tampakan rupa muka bumi atau topografi seperti kemiringan lahan,
keadaan dan kerapatan parit dan/atau saluran, dan bentuk-bentuk
cekungan lainnya mempunyai pengaruh pada laju dan volume aliran
permukaan. DAS dengan kemiringan curam disertai parit/saluran yang
rapat akan menghasilkan laju dan volume aliran permukaan yang lebih
tinggi dibandingkan dengan DAS yang landai dengan parit yang jarang
dan adanya cekungan-cekungan. Pengaruh kerapatan parit, yaitu panjang
parit per satuan luas DAS, pada aliran permukaan adalah memperpendek
waktu konsentrasi, sehingga memperbesar laju aliran permukaan.
15 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
2. Tata Guna Lahan
Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam
koefisien aliran permukaan (C), yaitu bilangan yang menunjukkan
perbandingan antara besarnya aliran permukaan dan besarnya curah
hujan. Angka koefisien aliran permukan ini merupakan salah satu
indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar
antara 0 sampai 1.
Nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua air hujan terintersepsi dan
terinfiltrasi ke dalam tanah, sebaliknya untuk nilai C = 1 menunjukkkan
bahwa semua air hujan mengalir sebagai aliran permukaan.
16 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
BAB 3
PEMBAHASAN
3.1. Letak dan Karakteristik Umum
3.1.1.DAS Sungai Cigeuntis
Kami dari kelompok 1 bertugas mengkaji aliran sungai Cigeuntis di
Kecamatan Tegal Waru, Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Setelah
mendapat peta kontur berikut aliran sungainya, kami menentukan terlebih
dahulu point of origin nya, dimana point of origin merupakan titik sungai
dimana kita ingin mengetahui berapa debit air yang melewati titik
tersebut dengan menghitung curah hujan rata-rata dikalikan luas daerah
delineasi. Biasanya, point of origin diletakkan di tempat:
a. Subwatershed ukuran
b. Batas yurisdiksi
c. Penggunaan lahan yang homogen
d. Kolam / danau / waduk
e. Ada stasiun pemantauan
f. Jalan penyeberangan
Point of Origin yang kami tentukan yaitu, berada di dekat jembatan pada
awal cabang anak sungai. Titik tersebut kami pilih sebagai point of origin
sebagai data untuk menjadi acuan dalam mendesain saluran drainase
yang ada di jalan yang dekat dengan sungai Cigeuntis tersebut sehingga
mampu menampung dan menahan tekanan air yang berasal dari sungai
dan persawahan di dekatnya. Informasi kontur yang ditunjukkan pada
peta Cariu membantu dalam pembuatan delineasi DAS sungai Cigeuntis.
Garis delianasi dibuat dengan mengikuti ketinggian tertentu pada suatu
daerah dan berpatokan pada sifat dasar air yaitu mengalir ke tempat
dengan elevasi yang lebih rendah. Setelah itu, kami memulai untuk
menentukan batasan DAS (delineasi DAS). Dalam menentukan batasan
DAS, ada beberapa tahapan yang harus dilakukan, yaitu sebagai berikut:
17 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Penelusuran sungai Cigeuntis dan anak-anak sungainya
Penelusuran sungai tersebut harus dari hulu sampai hilir, dengan
melihat kontur yang tertera pada peta. Delineasi DAS tidak boleh
memotong aliran sungai.
Pengamatan topografi di daerah sungai Cigeuntis
Dalam menentukan batasan DAS, harus ditentukan terlebih dahulu
titik-titik elevasi tertinggi di sekitaran sungai Ciomas. Setelah itu,
memperhatikan punggung-punggung bukitnya, karena biasanya DAS
itu dibatasi oleh punngung bukit.
Penghubungan titik-titik elevasi tertinggi
Titik-titik elevasi tertinggi di sekitaran sungai Cigeuntis,
dihubungkan satu per satu yang bermula dari point of origin lalu
memotong punggung bukit yang ada dan berakhir di point of origin.
Dengan memperhatikan hal-hal di atas, maka didapatlah delineasi DAS
Cigeuntis seperti di bawah ini :
Gambar 3.1. Delianasi DAS Cigeuntis
18 Universitas Indonesia
Point of Origin
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
3.1.2.Data Umum DAS Sungai Cigeuntis
Jika melihat dari peta daerah sungai Cigeuntis, sungai ini berada di
Kecamatan Tegal Waru, Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Berdasarkan
perhitungan kami, luas DAS Cigeuntis apabila point of origin-nya yaitu
jembatan ialah sebesar 14.24 km2 sedangkan luas Kabupaten Karawang
sebesar 1753,27 km2. Jumlah penduduk yang berada di Kabupaten
Karawang menurut data penduduk tahun 2011 sebanyak 2.165.996 jiwa,
sedangkan jumlah penduduk yang mendiami kawasan DAS Cigeuntis
sebanyak 17.592 jiwa.
3.2. Hubungan Hujan Aliran
3.2.1.Curah Hujan Wilayah DAS Sungai Cigeuntis
Dalam menentukan curah hujan wilayah DTA kasus untuk sungai
Cigeuntis terdapat beberapa metode yang bisa digunakan, salah satunya
dengan menggunakan metode Poligon-Thiessen. Metode ini dimulai
dengan mengidentifikasi delineasi DAS sungai, setelah itu menentukan
stasiun terdekat dari DAS tersebut. Stasiun hujan yang telah ditentukan
kemudian diambil data curah hujan tahunan untuk dimasukkan ke dalam
perhitungan. Letak dari stasiun hujan tersebut juga dijadikan sebagai
titik sudut dalam pembuatan olygon yang melalui delineasi DAS.
19 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Berikut hasil metode Poligon-Thiessen pada DAS sungai Cigeuntis :
Gambar 3.2. Metode Poligon-Thiessen pada DAS Sungai Cigeuntis
Pada gambar dapat dilihat bahwa 3 stasiun hujan terdekat dengan DAS
sungai Cigeuntis ialah Stasiun Cariu, Stasiun Cibert dan Stasiun Gadog.
Data curah hujan yang akan dijadikan beban limpasan air permukaan
untuk DAS Cigeuntis diambil dari data Departemen Teknik Sipil
Universitas Indonesia. Dari poligon yang telah terbentuk tersebut
kemudian dapat dihitung luas daerah yang dipengaruhi oleh ketiga
stasiun hujan terdekat. Berikut hasil dari identifikasi luas daerah
pengaruh berdasarkan metode Poligon-Thiessen:
Tabel 3.1. Luas daerah pengaruh stasiun hujan berdasarkan metode Poligon-Thiessen
20 Universitas Indonesia
Stasiun Luas Bobot
St. A Cariu 0.14 km2 0 %
St. B Cibeet 12.3 km2 87.4%
St. C Gadog 1.8 km2 12.6%
Luas Total 14,24 km2 100%
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
3.2.2.Data Curah Hujan
Data curah hujan yang akan dijadikan beban limpasan air permukaan
untuk DAS Cigeuntis diambil dari data Departemen Teknik Sipil
Universitas Indonesia. Data curah hujan yang digunakan berasal dari 3
stasiun yang terdapat di dalam DAS Cigeuntis yaitu Stasiun A-Cariu,
Stasiun B-Cibeet, dan Stasiun C-Gadog. Data curah hujan yang diambil
merupakan hasil pencatatan data curah hujan selama 10 tahun dari tahun
1998-2007.
Tabel 3.2. Data Curah Hujan Stasiun Cariu
Tabel 3.3. Data Curah Hujan Stasiun Cibeet
21 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Tabel 3.3. Data Curah Hujan Stasiun Gadog
3.2.3.Perhitungan Hujan Rencana
Berdasarkan data-data pada masing – masing stasiun hujan yang berada
dekat dengan DAS sungai Cigeuntis, ditentukan nilai curah hujan
tertingginya pada setiap tahunnya. Data ini merupakan komponen
masukan penting dalam proses hidrologi. Karakteristik hujan diantaranya
adalah intensitas, durasi, kedalaman, dan frekuensi. Untuk DAS sungai
Cigeuntis, periode ulang yang digunakan adalah periode ulang dua puluh
lima tahunan (25 tahunan). Periode ini dipakai dikarenakan pada DAS
sungai Cigeuntis tersebut akan dibangun sebuah saluran perkotaan kecil
(storm sewer in small cities) sebagai penampung limpasan air sungai dari
hulu pengunungan.
Data hujan yang maksimal diambil guna untuk mendapatkan suatu
keadaan kritis saluran, serta sebagai kapasitas maksimal yang harus
dimiliki saluran air dalam menampung debit hujan. Data curah hujan
maksimum juga diambil untuk mencegah kemungkinan terjadinya
limpasan ketika curah hujan mencapai maksimum. Kemudian data curah
hujan maksimum ini dijadikan landasan perhitungan hujan maksimum
22 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
rencana. Curah hujan maksimum di masing-masing stasiun di DAS
Cigeuntis adalah sebagai berikut:
Tabel 3.4. Data Curah Hujan maksimum di 3 Stasiun dari tahun 1998-2007
Dari data curah hujan harian sepanjang tahun tersebut, dicari curah hujan
maksimum harian tiap tahunnya. Selanjutnya ialah dicari nilai rata-rata
dari masing-masing stasiun dan simpangan bakunya sesuai dengan
metode pengolahan statistik. Berikut ini adalah rumus dan perhitungan
curah hujan tahunan DAS Sungai Cigeuntis.
Curah hujan untuk periode ulang (P) dapat dihitung dengan
menggunakan rumus:
Pn=X̄+K Tr⋅S X
Dimana: X̄ : nilai rata-rata hujan maksimum rencana
Ktr : faktor frekuensi pengulangan
Sx : simpangan baku hujan maksimum rencana
Dan Ktr dapat dihitung dengan rumus:
KTr=Y Tr−Y N
SN
23 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Dimana: Ytr : reduced variate
Yn : reduced mean
SN : reduced standard deviation
Tr : masa ulang
Dalam menentukan nilai intensitas hujan rencana digunakan metode
“Gumbel Extreme Value Distribution” , dengan menggunakan metode
tersebut kita akan mendapatkan hujan harian maksimum rencana untuk 5,
10, 25, 50, dan 100 tahunan pada setiap stasiun yang kemudian hujan
harian maksimum rencana tersebut akan dikalikan bobot untuk masing –
masing stasiun kemudian dijumlahkan yang kemudian angka tersebut
merupakan angka curah hujan maksimum harian rencana yang mewakili
DAS. Berikut hasil perhitungan hujan harian maksimum rencana untuk 5,
10, 25, 50, dan 100 tahunan :
Tabel 3.5. Perhitungan curah hujan maksimum Stasiun Cariu
24 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Tabel 3.6. Perhitungan curah hujan maksimum Stasiun Cibeet
Tabel 3.7. Perhitungan curah hujan maksimum Stasiun Gadog
25 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Berdasarkan perhitungan curah hujan maksimum rencana pada keriga
stasiun tersebut, maka dapat dihitung curah hujan maksimum rencana
pada DAS sungai Cigeuntis, berdasarkan dari penjumlahan nilai Xtr
terboboti. Adapun nilai curah hujan maksimum rencana untuk DAS ini
disajikan pada table berikut ini.
Tabel 3.8. Perhitungan curah hujan maksimum rencana pada DAS sungai Cigeuntis
R24 5 tahun 10 tahun 25 tahun 50 tahun 100 tahun
ΣXtr 102.1117 mm 105.3841 mm 117.4845 mm 126.4619 mm 135.3741 mm
3.2.4. IDF-Curve
Kurva IDF adalah kurva yang menyatakan hubungan dua parameter
hujan yang penting, yaitu intensitas dan durasi yang dihubungkan secara
statisktik dengan suatu frekuensi kejadiannya (Loebis, 1992). Intensitas
curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun
waktu dimana air tersebut terkonsentrasi (Joesron Loebis, 1987).
Sedangkan durasi hujan adalah lamanya suatu kejadian hujan (Joesron
Loebis, 1992).
Penurunan kurva IDF dilakukan dengan menggunakan metode rasional
yaitu dengan menggunakan persamaan “mononobe” sebagai berikut :
I t=P
24 (24t )
23
Dimana: P : curah hujan tahunan 24jam (mm)
t : waktu (jam)
26 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Lengkung IDF 5 th
R24 15 30 45 60 75 90 105 120
102.1117 89.20279 56.19423 42.88423 35.40015 30.50692 27.01537 24.37697 22.3007
Lengkung IDF 10 th
R24 15 30 45 60 75 90 105 120
105.3841 92.06148 57.9951 44.25854 36.53462 31.48458 27.88113 25.15818 23.01537
Lengkung IDF 25th
R24 15 30 45 60 75 90 105 120
117.4845 102.6322 64.65422 49.3404 40.7296 35.09971 31.0825 28.0469 25.65804
Lengkung IDF 50 th
R24 15 30 45 60 75 90 105 120
126.4619 110.4746 69.59465 53.11066 43.84188 37.78179 33.45762 30.19005 27.61865
Lengkung IDF 100th
R24 15 30 45 60 75 90 105 120
135.3741 118.2602 74.49926 56.85358 46.93159 40.44442 35.81551 32.31766 29.56505
Tabel 3.9 Perhitungan intensitas menggunakan rumus Mononobe
Berdasarkan data-data tersebut diperoleh grafik kurva IDF (IDF-Curve)
sebagai berikut.
Gambar 3.3. Lengkung IDF (IDF Curve) untuk DAS Sungai Cigeuntis
3.2.5.Perhitungan Banjir Rencana Metode Rasional
Penghitungan debit banjir rencana dari DAS rencana yang telah
ditentukan diawal menggunakan metode rasional. Secara garis besar,
dalam menghitung besar debit banjir rencana yang terjadi, setidaknya
terdapat 4 hal yang harus diketahui. Keempat hal tersebut adalah:
1. Waktu periode ulang banjir
2. Koefisien limpasan DAS
3. Intensitas curah hujan (mm/jam)
27 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
4. Luas DAS (m2)
Besarnya debit rencana merupakan hasil perkalian koefisien limpasan
(C), Intensitas curah hujan (I), dan luas DAS (A). Secara matematis,
hubungan ketiga variabel tersebut adalah sebagai berikut:
Q=C . I . A
Q = Debit banjir rencana (m3/detik)
C = Koefisien limpasan DAS
I = Intensitas curah hujan (m/detik)
A = Luas DAS (m2)
Berikut perhitungan debit banjir rencana dari DTA kasus
Penentuan periode ulang banjir rencana
Periode ulang banjir rencana disesuaikan dengan bangunan rencana
yang akan didirikan. Pada kasus ini, kami berencana untuk membuat
saluran perkotaan pada kota dengan luasan kecil. Berdasarkan
literatur yang diperoleh, untuk bangunan berupa saluran perkotaan
pada kota kecil, periode ulang yang digunakan adalah 25 tahun. Oleh
karena itu, kami memakai periode ulang 25 tahun untuk
penghitungan debit banjir rencana pada kasus ini.
Menghitung koefisien limpasan (C)
Koefisien limpasan merupakan besaran nilai yang mewakili tata
guna lahan dari Daerah Aliran Sungai (DAS). Dalam menghitung
koefisien limpasan das, terlebih dahulu mengetahui tata guna lahan
dari DAS tersebut dan mengetahui luasannya. Berikut tata guna
lahan dan bobot luasannya dari DAS kasus:
Kebun = 0,1209%
Sawah = 0,2906%
Hutan = 0,5884%
28 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Setelah mengetahui tata guna lahan dari DAS tersebut, dengan
menggunakan periode ulang banjir rencana yang telah diketahui, tim
penyusun membandingkannya dengan Runoff Coefficient untuk
mengetahui besar koefisien limpasan dari masing-masing bagian
(kebun, sawah, dan hutan). Runoff Coeficient ditunjukkan pada tabel
dibawah ini :
Tabel 3.10. Koefisien Limpasan
Ketika telah mendapatkan besar koefisien limpasan dari tiap-tiap
baguan, langkah selanjutnya adalah mengalikan besar koefisien
limpasan yang diperoleh dari runoff coefficient dengan bobot luas
dari setiap bagian tata guna lahan. Secara matematis dapat dituliskan
sebagai berikut:
C= ∑(c x A)
∑ A
C = Koefisien limpasan DAS
C = koefisien limpasan dari runoff coefficient
A = Luas setiap bagian (kebun, sawah, hutan) (Km2)
Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 3.11. Koefisien limpasan DAS Sungai Cigeuntis periode ulang 25 tahunan
Menghitung Intensitas curah hujan
29 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Intensitas curah hujan yang digunakan adalah intensitas curah hujan
dengan periode ulang 25 tahunan. Terdapat dua cara dalam
menentukan besar intensitas curah hujan periode ulang 25 tahunan:
menggunakan persamaan Mononobe dan menggunakan lengkung
kurva IDF. Kedua persamaan tersebut akan menghasilkan sebuah
hasil yang relatif sama besar. Pada perhitungan kali ini, tim
menggunakan metode pertama (persamaan mononobe) dan
membandingkan hasil perhitungan yang diperoleh dengan lengkung
kurva IDF. Persamaan mononobe yang digunakan:
I 25=R24
24 ( 24t )
23
I25 = Intensitas curah hujan (mm/jam)
T = waktu (jam)
R24 = Curah hujan harian
Pada perhitungannya, waktu yang digunakan dalam persamaan
mononobe diatas adalah waktu yang diperlukan oleh aliran hujan
dari hulu hingga hilir sungai (waktu konsentrasi). Waktu konsentrasi
diperoleh dari persamaan:
T c=0,01947(L)0.77(S)−0,385
Tc = Waktu konsentrasi yang dibutuhkan
L = Panjang sungai induk (m)
S = Kemiringan sungai
Kemiringan sungai diperoleh dari:
S= elevasi hulu−elevasi hilirpanjang sungai
S=720−2503800
S=0,124
30 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Dan panjang sungai induk = 3,8 km = 3800 m
Berdasarkan data-data tersebut, dapat dihitung waktu konsentrasi
menggunakan persamaan diatas. Adapun waktu konsentrasi pada
daerah DAS sungai Cigeuntis ini:
T c=0,01947(L)0,77(S)−0,385
T c=0,01947(3800)0,77(0.124)−0,385
T c=24,8217 menit=0,4137 jam
Menghitung Intensitas curah hujan maksimum pada periode
ulang 25 tahun
Didapatkan sebelumnya data-data curah hujan maksimum harian
(R24 = 117.4845 mm) dan juga waktu konsentrasi untuk DAS sungai
Cigeuntis (Tc = 0.4137 jam). Dari kedua data tersebut dapat
diperoleh intensitas hujan maksimum pada periode ulang 25 tahunan
menggunakan rumus mononobe:
I 25=R24
24 ( 24t )
23
I 25=117.4845
24 ( 240.4317 )
23
I 25=73.36 mm /jam
Dibandingkan dengan menggunakan lengkung kurva IDF berikut ini:
31 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Gambar 3.4. Intensitas hujan maksimum menggunakan lengkung IDF (IDF Curve)
untuk DAS Sungai Cigeuntis
Menghitung Debit Banjir Rencana
Berdasarkan hasil perhitungan sebelumnya, didapatkan nilai
koefisien limpasan C, intensitas hujan maksimum 25 tahunan I, dan
juga luas DAS sungai Cigeuntis seperti yang tertera berikut, dapat
dihitung debit banjir rencana Q, menggunakan metode rasional.
C = 0.4313
I = 73.36 mm/jam
A = 14,24 Km2
Untuk menghitung debit banjir rencana (Q), digunakan metode
rasional menggunakan persamaan:
Q=C . I . A
Sehingga diperoleh nilai debit banjir rencana sebagai berikut:
Q=0.4313 x 73.36 . 10−3 mjam
x14.24 .106 m2
Q=450549.72m3
jam
Q=125.1527m3
detik
32 Universitas Indonesia
73.36
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
3.1.6. Rencana Pemanfaatan DAS
Telah dijelaskan di atas bahwa pemilihan periode ulang (payback
periods) untuk DAS sungai Cigeuntis ini menggunakan periode ulang 25
tahunan. Rencana pemanfaatan DAS yang mendasari periode ulang 25
tahunan ialah untuk membangun saluran perkotaan pada kota kecil yang
berfungsi sebagai saluran penampungan air sungai yang mengalir pada
sungai Cigeuntis dari hulu.
3.1.7.Perhitungan Penampang Saluran
Untuk menghitung dimensi penampang saluran, terlebih dahulu kita
mengidentifikasikan data-data yang harus diperlukan. Saluran yang ingin
dibuat, seperti yang telah dijelaskan, ialah saluran drainase dengan
bentuk trapezoid (trapesium) yang terbuat dari material alam (natural
stream channel). Adapun data-data yang telah diketahui ialah sebagai
berikut:
Nilai koefisien kekasaran material (n) = 0.03
Debit Rencana (Metode Rasional, Q) = 125 m3/detik
Metode yang digunakan untuk menghitung dimensi saluran adalah
metode rasional yaitu dengan menggunakan rumus – rumus yang sudah
tersedia yang merupakan hasil penelitian yang sudah akurat. Berikut
rumus yang digunakan untuk menghitung perancangan saluran:
Q = A . v
Q = debit aliran (m3/s)
A = Luas Penampang (m2)
v = Kecepatan Aliran (m/s)
Kecepatan aliran dicari dengan menggunakan persamaan “manning”
sebagai berikut:
v=R
23 S
12
n
33 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Dimana :
v = kecepatan, dalam m/s
n = koefisien kekasaran manning
S = kemiringan saluran
R = jari-jari hidrolika, m, = A/WP
A = luas area pada bagian tertentu, m2
WP = keliling basah, m
Berikut perhitungan dimensi saluranya:
Q=A × v
A=12
(b+x ) h
Apabila diasumsikan b=1.5 h
A=12
(1.5 h+1.5 h+2 h ) h
tan60 °= h
x '→ x '=0.58h
sin 60 °= hy
→ y=1.154 h
v=1n ( A
℘ )23 √s .
1n
v=1n ( A
℘ )23 √s .
10.03
W P=b+2 (1.154 h )=1.5 h+2.308 h=3.8 h
v= 10.03 ( 2.5 h2
3.8 h )23 √0.124
v=11.74 (0.697 h)2 /3=11.74 ×0.73 h2/3
v=8.58 h2 /3
Q=A × v
125=2.6 h2× 8.58 h23
125=21.45 h8 /3
h8/3=5.3 →h=2 m b=2.89 →3m x=4.009→ 4 m
34 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Gambar 3.5. Desain Saluran drainase yang dirancang pada DAS Sungai Cigeuntis
Dari gambar 3.5. dapat disimpulkan bahwa dimensi saluran ialah lebar b
= 3 meter, tinggi (serta jagaan) h = 2,7 meter, dan lebar (b+x) = 9 meter.
Namun apabila dilakukan pengecekan kecepatan diperoleh:
v = Q/A
Q=125 m3/detik
A=1/2 (3+6) x 2,7
A=12,15 m2
v = 10 m/detik
Adapun kecepatan ini lebih besar daripada kecepaatan maksimum
literature yaitu sebesar 2 m/s yang dapat menyebabkan ketidakstabilan
saluran yang dibangun dengan kecepatan arus sungai, sehingga kami
melakukan desain ulang dan mendapatkan dimensi-dimensi sebagai
berikut:
35 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Gambar 3.6. Desain Saluran drainase yang dirancang pada DAS Sungai Cigeuntis
setelah dilakukan pengecekan kecepatan
Dengan pengecekan ulang kecepatan aliran sungainya:
v = Q/A
Q = 125 m3/detik
A = 1/2 (15+6) x 8
A = 84 m2
v = 1,5 m/detik
Dengan demikian didapatkan nilai v = 1,5 m/detik dan telah memenuhi
kecepatan aliran yang diizinkan yaitu 2 m/detik. Oleh karena itu, dimensi
saluran inilah yang digunakan sebagai saluran yang dirancang untuk
menampung aliran sungai dari hulu pada DAS sungai Cigeuntis.
3.1.8.Perbandingan dengan Aplikasi RRSim09
Software RRSim09 merupakan software yang mensimulasikan DAS jika
dihujani yang kemudian menghitung aliran limpasan yang terjadi pada
DAS serta besaran infiltrasi yang terjadi jika di hujani selama waktu yang
ditentukan oleh pengguna software, kemudian hasil dari limpasan
tersebut dan infiltrasi tersebut disajikan dalam sebuah grafik.
36 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Pada peta DAS Sungai Cigentis, terdapat beberapa legenda yang
merepresentasikan tataguna lahan tersebut , seperti perkebunan , hutan,
pemukiman dan rawa. Tata guna lahan tersebut kemudian dikonversikan
dalam betuk tabulasi microsoft excel dengan warna tertentu, dimana satu
warna merepresentasikan 1 tata lahan. Pada program ini akan
disimulasikan berbagai variasi data yaitu tunggi hujan dan durasi hujan
pada DAS Sungai Cigeuntis. Hasil dari simulasi ini diinformasikan
melalui grafik garis, dimana kita dapat menganalisis kapan banjir atau
limpasan terjadi
Gambar 3.7. Tata guna lahan DAS Sungai Cigeuntis setelah dikonversikan ke program
RRSim09
Berikut penggunaan aplikasi RRSim09:
- Tinggi hujan 1 satuan , Durasi hujan 1DT
37 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
- Tinggi hujan 1 satuan , Durasi hujan 5DT
- Tinggi hujan 1 satuan , Durasi hujan 10DT
- Durasi hujan 4 DT, Tinggi hujan: 1,1,1,1 satuan
38 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
- Durasi hujan 4 DT ,Tinggi hujan: 2,2,2,2 satuan
- Durasi hujan 4 DT,Tinggi hujan: 2,4,3,1 satuan
Untuk tata guna lahan diputar 90 derajat searah jarum jam dilakukan hal
yang sama seperti sebelumnya, namun yangmembedakan ialah tata guna
lahan yang digunakan diputar sebesar 90 derajat searah jarum jam. Hal
ini dimaksudkan untuk mencari kesamaan data apabila lokasi hulu dan
hilirnya dipindahkan. Adapun tata-guna lahan setelah diputar 90 derajat
ialah sebagai berikut:
39 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Gambar 3.8. Tata guna lahan DAS Sungai Cigeuntis setelah dikonversikan ke program
RRSim09, yang diputar 90 derajat
Dapat disimpulkan bahwa dari penggunaan simulasi program ini hujan
yang terjadi tidak seluruhnya dialirkan diatas permukaan (runoff). Pada
suatu debit dan durasi hujan tertentu terdapat sebagian yang menyerap
ke dalam tanah. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tata
guna lahan, durasi hujan, dan tinggi hujan. Oleh karena itu, kami dapat
menyimpulkan bahwa pada DAS membutuhkan saluran drainase untuk
menyalurkan air limpasan yang terjadi pada DAS, selain bermanfaat
untuk mencegahnya air meluap ke pemukiman dan perkebunan pada
DAS.
3.1.3. Neraca Air
3.2.1.Aliran Andalan
Aliran andalan dibutuhkan dalam menentukan ketersediaan air di DAS
sungai Cigeuntis. Untuk menentukan aliran andalan pada DAS tersebut
diperlukan data intensitas curah hujan bulanan dari DAS sungai
Cigeuntis setiap tahunnya. Pada perhitungan kali ini, digunakan data
intensitas curah hujan bulanan dari tahun 1998-2007. Intensitas curah
hujan bulanan diperoleh dengan menjumlahkan intensitas curah hujan
terboboti dari setiap stasiun curah hujan yang mempengaruhi DAS sungai
Cigeuntis. Intensitas curah hujan bulanan terboboti merupakan hasil
perkalian intensitas curah hujan bulanan dari setiap stasiun hujan yang
40 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
mempengaruhi DAS dengan bobot luas setiap stasiun tersebut. Setelah
dilakukan perhitungan, diperoleh intensitas curah hujan bulanan DAS
sungai Cigeuntis adalah sebagai berikut:
Tabel 3.12. Data curah hujan bulanan DAS sungai Cigeuntis yang sudah terboboti
Tahun Jan Feb Mar AprMe
iJun Jul
Ag
sSep Okt Nov Des
1998 418 126 136 215 218 115 85 102 106 122 198 145
1999 118 450 358 180 111 187 113 79 214 326 110 284
2000 259 240 211 187 87 100 42 16 59 341 364 395
2001 408 125 396 207 89 56 30 85 153 408 535 54
2002 780 620 192 339 125 93 150 30 46 134 427 199
2003 671 676 434 204 139 83 151 38 42 40 98 119
2004 104 508 41 83 192 17 17 3.4 175 191 177 217
2005 259 551 414 192 238 57 29 6.9 14 176 267 202
2006 419 439 502 207 133 120 93 35 20 263 218 196
2007 682 490 204 132 142 63 38 23 37 57 138 153
2008 90 61 48.2 36 0 22 43 13 6 17 55 26
Setelah memperoleh data intensitas curah hujan bulan DTA kasus dari
tahun 1997-2008, langkah selanjutnya adalah mencari Intensitas curah
hujan bulanan rata-rata setiap tahunnya, Kemudian mengurutkannya atau
merangking intensitas curah hujan bulanan rata-rata pada setiap
tahunnya. Ketika telah diperoleh besar rata-rata intensitas curah hujan
bulanan rata-rata dari setiap bulannya, langkah berikutnya adalah
menentukan peluang terjadinya intensitas curah hujan rata-rata tersebut
dengan rumus:
P= Mn+1
Dimana :
P = Peluang munculnya (%)
M = rangking
N = jumlah data
41 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 3.13. Data curah hujan bulanan DAS sungai Cigeuntis berdasarkan peluangnya
Tahun
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
JulAgs
Sep
Okt
Nov
Des
Rata-rata
Tahunan
Ranking m
Peluang P (%)
1998418
126
136
215
218
115
84.7
102
106
122
198
145
166 9 75
1999118
450
358
180
111
187
113
78.6
214
326
110
284
211 5 42
2000259
240
211
187
87.4
100
42.4
15.8
58.8
341
364
395
192 7 58
2001408
125
396
207
88.9
5629.5
85.1
153
408
535
53.8
212 4 33
2002780
620
192
339
125
93150
29.6
46.2
134
427
199
261 1 8
2003671
676
434
204
139
84151
37.7
41.6
39.7
98.1
119
225 2 17
2004104
508
41 83192
172
17.2
3.38
175
191
177
217
144 10 83
2005259
551
414
192
238
5729.4
6.89
14.3
176
267
202
201 6 50
2006419
439
502
207
133
120
93.2
35.4
19.7
263
218
196
221 3 25
2007682
490
204
132
142
6338.3
2337.3
57.2
138
153
180 8 67
200890.4
61.1
48 36 0 2242.9
135.98
17.3
55.3
25.7
35 11 92
Ketika sudah diperoleh peluang dari curah hujan rata-rata bulanan di
setiap tahunnya, diambil 5 tahun dengan peluang keluarnya mendekati
80%. Penentuan angka 80% adalah anjuran dari dosen pembimbing
tugas. Setelah memisahkan 5 tahun yang memiliki peluang mendekati
80%, kami menghitung kembali intensitas curah hujan bulanan rata-rata
dari kelima tahun tersebut pada bulan yang sama. Setelah mengetahui
intensitas curah hujan bulanan rata-rata disetiap bulannya, kemudian
menentukan intensitas andalan. Intensitas andalan adalah intensitas curah
hujan bulanan yang mendekati intensitas curah hujan bulanan rata-rata.
42 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 3.13. Data intensitas curah hujan andalan
Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov Des TahunanRata-rata tahunan
1998 418 126 136 215 218115
85 102 106 122 198 145 1986 166
2000 259 240 211 187 87100
42 16 59 341 364 395 2301 192
2004 104 508 41 83 192 17 17 3 175 191 177 217 1725 144
2007 682 490 204 132 142 63 38 23 37 57 138 153 2161 180
2008 90 61 48 36 0 22 43 13 6 17 55 26 418 35
I-rata-rata
311 285 128 131 128 63 45 31 77 146 186 187 143
I-andalan
259 240 285 209 103 60 72 51 73 177 212 290 178
Dengan menggunakan metode rasional, diperoleh debit aliran andalan
seperti pada tabel berikut:
Tabel 3.14. Debit aliran andalan DAS sungai Cigeuntis
Sehingga berdasarkan data debit andalan pada bulan-bulan di atas, dapat
diplot suatu histogram yang kemudian menyatakan jumlah ketersediaan
air yang ada di DAS sungai Cigeuntis. Adapun histogram ketersediaan
air diplot pada grafik di bawah ini.
43 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov Des0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
15907031474011
835273810706872123
386928264094
141259
362361
749289
1087083
1332752
Histogram Ketersediaan Air
Series1
Bulan
Debt
Alir
an (m
^3/b
ulan
)
Gambar 3.9. Histogramketersediaan air DAS sungai Cigeuntis
3.2.2.Analisis Kebutuhan Air
Kebutuhan air di DTA Kasus adalah jumlah air yang dibutuhkan oleh
DTA kasus setiap bulannya. Dalam menentukan kebutuhan air DTA
kasus, terlebih dahulu mencari beberapa data yang terkait seputar DTA
kasus yaitu jumlah penduduk DTA kasus dan pendapatan perkapita di
DTA kasus tersebut. Dengan menggunakan data yang berasal dari situs
pemerintahan daerah setempat, diperoleh data bahwa jumlah penduduk di
DTA kasus pada tahun 2011 diperkirakan sebanyak 17.592 Jiwa dengan
pendapatan perkapita Rp. Rp2.436.783/bln.
Proyeksi kebutuhan air DTA kasus diperoleh dengan menggunakan
sebuah persamaan regresi umum :
y = M1.x1 + M2.x2 + M3.x3
dimana :
M1,M2,M3 merupakan bilangan konstanta
44 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
X1= Jumlah penduduk (juta jiwa)
X2= Pendapatan penduduk (juta)
X3= Luas wilayah (m2)
Besar bilangan M1,M2, dan M3 didapat dari persamaan regresi linear
proyeksi kebutuhan air mahasiswa mata kuliah Perancangan Infrastruktur
Keairan. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh besar dari ketiga nilai
berikut adalah sebagai berikut:
M1= 130.053
M2= 19.38
M3=0.269
Ketika ketiga bilangan tersebut telah diketahui besarannya, tahapan
selanjutnya adalah menentukan proyeksi jumlah penduduk dan
pendapatan perkapita pada tahun rencana. Tahun rencana pada kasus ini
adalah 2025. Berikut perhitungan proyeksi jumlah penduduk dan
pendapatan perkapita dari DTA kasus.
a. Proyeksi Jumlah Penduduk DTA Kasus
Proyeksi jumlah penduduk DTA kasus menggunakan metode Trend
Oriented:
Pt = Po . ert
Keterangan:
Pt= Jumlah penduduk pada tahun yang direncanakan (2025)
Po= Jumlah penduduk pada tahun dasar
e = bilangan eksponensial (2.718)
r = angka pertumbuhan penduduk (jiwa)
t = jangka waktu (tahun)
Sehingga menggunakan rumus tersebut diperoleh jumlah penduduk
pada tahun 2025 pada DAS sungai Cigeuntis ialah sebagai berikut:
45 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Pt = Po . ert
Pt = 17592 x 2.710.018x14
Pt = 22634 jiwa
b. Proyeksi Pendapatan Perkapita di DTA kasus
Proyeksi pendapatan perkapita di DTA kasus menggunakan metode
Future Worth Analysis:
F = P (1+i)n
Keterangan:
F = Nilai proyeksi pendapatan
P = Nilai pendapatan per kapita awal
I = laju pertumbuhan ekonomi
N= selisih tahun yang akan diproyeksi
Sehingga menggunakan rumus tersebut diperoleh pendapatan per
kapitan pada tahun 2025 pada masyarakat yang mendiami DAS
sungai Cigeuntis ialah sebagai berikut:
F = P (1+i)n
F = Rp. 2,436,784 (1+0.612)14
F = Rp. 5,597297
F = Rp. 5,6 juta
c. Proyeksi kebutuhan air pada DTA Kasus
Berdasarkan kedua data tersebut, yaitu data jumlah penduduk dan
pendapatan per kapita pada tahun rencana (2025), dengan
ditambahkan dengan variable ketiga yaitu luas wilayah yang tetap
(14,24 km2, menghasilkan nilai pada persamaan regresi linear yaitu
sebagai berikut:
y = M1.x1 + M2.x2 + M3.x3
y = 130.053 (22634) + 19.38 (5,6) + 0.269 (14.24)
y = 6,774,262 liter/hari
y = 203,227.86 m3/bulan
46 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
Jika dibandingkan dengan histogram ketersedian air diperoleh
kesimpulan bahwa pada bulan agustus DTA kasus mengalami
kekurangan air seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini
Gambar 3.10. Perbandingan antara proyeksi kebutuhan air pada tahun 2025 di DAS
sungai Cigeuntis dengan ketersediaan air pada DAS sungai Cigeuntis
47 Universitas Indonesia
203227,86
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
BAB 4
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Beberapa poin penting dalam penulisan laporan ini salah satu diantaranya
adalah untuk mengetahui hubungan hujan dan aliran dan dalam hal ini
berkaitan dengan perhitungan banjir rencana banjir rencana daerah aliran
sungai (DAS) kasus yang diberikan serta desain saluran sebagai salah satu
upaya preventif yang dapat dilakuakan. Dengan menggunakan data curah
hujan dari beberapa stasiun yang ada di sekitar daerah aliran sungai (DAS)
maka bisa didapatkan intensitas hujan harian, tahunan ataupun dalam periode
ulang yang diinginkan, dan dalam hal ini diambil intensitas hujan periode
ulang 25 tahunan.
Dari curah hujan yang ada bisa didapat debit limpasan yang ada dengan
menggunakan persamaan rasional dan dipresentasikan kedalam periode
ulang 25 tahunan. Adanya debit limpasan ini karena Hujan yang terjadi tidak
seluruhnya dialirkan diatas permukaan (runoff), melainkan terdapat sebagian
yang menyerap kedalam tanah. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor
seperti tata guna lahan, durasi hujan, dan tinggi hujan sesuai dengan kondisi
DAS kasus. Dan dari limpasan ini bisa tergambar banjir rencana untuk
periode ulang 25 tahunan. Dengan mengetahui debit banjir rencana maka
akan ada langkah preventif yang bisa dilakukan yaitu dengan mendisain
saluran yang dapat menampung air limpasan sesuai debit banjir rencana yang
telah dihitung sebelumnya.
Selain hal diatas akan dihitung juga debit andalan yang merupakan
banyaknya debit yang bisa dimanfaatkan untuk lokasi DAS kasus berdasarkan
kondisi curah hujan di salah satu stasiun hujan. Adanya debit andalan ini bisa
dibandingkan dengan kebutuhan air masyarakat daerah setempat. Sehingga
48 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
dapat diketahui apakah terjadi kekeringan atau kelebihan air untuk suatu
periode waktu.
Berikut data-data terkait kondisi DAS pada sepanjang sungai Cigeuntis pada
peta Cariu:
Luas DAS ( polygon-Thiessen ) 14.24 km2
Debit banjir rencana (periode ulang 25
tahunan)125 m3/detik
Desain saluran
Lebar saluran(bawah) : 6 m
Lebar saluran(atas) : 15m
Tinggi saluran : 8 m
Kemiringan : 60
Kebutuhan air DAS Cariu ( per bulan ) 203.227,86 m3/bulan
4.2. Saran
Secara umum, DAS Cariu telah memiliki resapan air yang cukup karena lebih
dari 1/3 lahannya terdiri dari hutan yang dapat menyerap air untuk disimpan
didalam tanah, sedangkan sisanya terdiri dari kebun dan sawah. Dengan
koefisien limpasan sekitar 0.43 berarti kira-kira lebih dari setengah debit air
yang ada bisa diserap dalam tata guna lahan, dan sisanya akan ada dalam
bentuk limpasan. Dengan adanya limpasan maka perlu dibuat saluran, waduk
ataupun bentuk penyimpan air lainnya sehingga air limpasan dapat
dimanfaatkan semestinya dalam kondisi kekurangan air pada masa-masa
kemarau, sehingga kebutuhan masyarakat masih bisa terpenuhi.
49 Universitas Indonesia
Makalah Perancangan Infrastruktur Keairan-1
DAFTAR PUSTAKA
Bahan kuliah Perencanaan Infrastruktur Keairan 1. Universitas Indonesia. Depok,
2012.
Chow, Ven. 1988. Applied Hydrology. USA: The McGraw-Hill Company.
Daerah Aliran Sungai. 2009. www. acehpedia.org/Daerah_Aliran_Sungai . Diakses
pada tanggal 21 Desember 2012.
Pemerintah Kabupaten Karawang. 2012. www.KarawangKab.go.id. Diakses pada
tanggal 27 November 2012.
Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional.
Wilson, E.M. 1993. Hidrologi Teknik. Edisi Keempat. Bandung: Penerbit ITB.
50 Universitas Indonesia
top related