analisis arus balik air pada saluran drainase - … · gayam primary drainage channels included the...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE
PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO
BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM
KULON PROGO REGENCY
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun Oleh :
FENDIKA TITOK KURNIAWAN
NIM I 0111041
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE
PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO
BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM
KULON PROGO REGENCY
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun Oleh :
FENDIKA TITOK KURNIAWAN
NIM I 0111041
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
LEMBAR PENGESAHAN SEMENTARA
ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE
PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO
BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM
KULON PROGO REGENCY
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun Oleh :
FENDIKA TITOK KURIAWAN
NIM I 0111041
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T
NIP. 195811271988031001 NIP. 196301201988032002
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
MOTTO
“Learn from the past, live for today, and plan for tomorrow”
“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi orang lain”
(HR. Ahmad)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERSEMBAHAN
Allah SWT yang memberikan nikmat jasmani dan rohani sehingga
tersusun sebuah karyaku ini.
Sebuah karya ini aku persembahkan untuk Bapak dan Ibu yang tidak
pernah berhenti menginspirasiku setiap penyusunanya.
Adikku Donny Ghoffaruly Itok Prabawa. Thanks to support.
Bapak Ir. Adi Yusuf Muttaqien MT. dan Ibu Dr. Ir. RR Rintis
Hadiani, M.T yang telah dengan sabar membimbing, mengarahkan
dan membagikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis.
Chandra Wibisono “Cawib” I0111021 CIVIL ENGINEERING’11 yang
sudah menjadi partner skripsi saya. Patner yang perfectionist yang
selalu memberi masukan dan ide-ide cemerlang. Terimakasih sudah
mau bersusah payah untuk menyelesaikan karya ini.
Amining Rahmasiwi yang selalu memberi motivasi dan dukungan.
Anak-anak kontrakan “kentang” (Mawid, Hadio, Azmi, Irson, Desta,
Krisna dan Chandra) yang sudah mau berbagi kisah senang maupun
sedih, menjadi tempat berbagi tawa dan tangis.
Anak-anak Anugerah (Fandi, Yudhis, Kemal, Anjar, Vikri, Edwin,
Fhaisal, Haris, Agel, Okto, Riski, Safan, Agung, dan Labib) terimakasih
atas semua kebaikan kalian.
CIVIL ENGINEERING UNS 11 Sumber motovasi dan inspirasi !! Kalian
luar biasa !!!
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PRAKATA
Segala puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa yang
masih melimpahkan rahmat dan berkah-Nya, sehingga penyusun dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Arus Balik Air pada Saluran
Drainase Primer Gayam Kabupaten Kulon Progo” guna memenuhi salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di program studi Teknik Sipil
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam kesempatan ini tidak lupa penyusun menyampaikan terima kasih kepada
pihak-pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam menyelesaikan
Skripsi ini, yaitu kepada:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff.
2. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret beserta staff.
3. Wibowo, ST, DEA selaku Ketua Program S1 Regular Prodi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff
4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T., selaku dosen pembimbing I.
5. Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T, selaku dosen pembimbing II.
6. Orang tua yang telah memberi dukungan baik moral atau material.
7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Regular Angkatan 2011.
8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu
kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Penulis
berharap laporan Skripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis
pada khususnya.
Surakarta, November 2015
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRAK
Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani.
2015. Analisis Arus Balik Air pada Saluran Drainase Primer Gayam
Kabupaten Kulon Progo. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
Sungai memiliki banyak manfaat untuk manusia namun jika tidak ada penanganan
dan pemeliharaan secara berkelanjutan sungai juga dapat mendatangkan bencana
banjir. Tujuan dari penelitian ini adalah salah satu upaya mencegah terjadinya
bencana banjir yang diakibatkan oleh arus balik air. Pencegahan ini dilakukan
dengan menganalisis profil aliran dari saluran drainase primer Gayam akibat
ketinggian muka air maksimum Sungai Serang. Profil aliran yang diketahui dapat
digunakan untuk pengambilan tindakan lebih lanjut untuk perbaikan infrastruktur
bangunan air.
Penelitian ini akan dilakukan pada salah satu saluran drainase di Kabupaten Kulon
Progo yang terletak di Kecamatan Wates. Saluran ini berada pada daerah dengan
kelandaian yang cenderung datar dan padat penduduk. Analisis profi aliran
saluran drainase primer Gayam akan dilakukan menggunakan metode integrasi
numerik dan menggunakan program Hydrologic Engineering Center-River
Analysis System (HEC-RAS). Data yang digunakan pada saluran drainase primer
Gayam menggunakan data hujan dari tiga stasiun hujan pada DAS Serang pada
tahun 2004-2013 yang selanjutnya digunakan untuk perhitungan perhitungan debit
saluran drainase primer Gayam. Data debit yang digunakan pada Sungai Serang
antara tahun 2011-2013.
Saluran drainase primer Gayam termasuk jenis profil aliran permukaan landai atau
profil M (Mild) karena kemiringan dasar saluran lebih kecil dari kemiringan kritis.
Nilai maksimum terjadi pada bulan November yaitu sebesar 1,78 m dan nilai
sebesar 1,43 m. Arus balik air terdeteksi pada perhitungan menggunakan
integrasi numerik maupun menggunakan software HEC-RAS. Panjangnya arus
balik air berbeda-beda tiap bulan tergantung debit saluran drainase primer Gayam.
Arus balik air terpanjang terjadi pada bulan Desember yaitu sepanjang 432 m.
Hasil analisis menunjukkan ketinggian profil aliran lebih tinggi dari tanggul dan
dimensi box culvert.
Kata Kunci: arus balik air, banjir, profil aliran sungai, integrasi numerik, HEC-
RAS.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
ABSTRAK
Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani.
2015. Back Water Analysis On Primary Drainage Channel Gayam Kulon
Progo Regency. Thesis. Civil Engineering Department. Engineering Faculty.
Sebelas Maret University. Surakarta
The river has many benefits for humans, but if there is no handling and
maintenance of the river continuously, it can also bring floods. The aim of this
study is one of an effort to prevent the occurrence of floods caused by back water.
It is done by analyzing the flow profile of the Gayam primary drainage channel
due to the maximum height of Serang River. It can be used for taking further
action to repair the building water infrastructure.
The research applied in one of the drainage channels of Kulon Progo Regency, it
was located in District Wates. This channel was on a flat area and densely
populated. Analysis of flow profile Gayam primary drainage channel was
performed by using numerical integration methods and hydrologic program of
Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS). The data was used in the
Gayam primary drainage channel by using rainfall data from three stations in the
DAS of Serang in 2004-2013. It was used for the calculation of the drainage
channel discharge calculation Gayam between 2011-2013 in Serang River.
Gayam primary drainage channels included the type of surface flow profile ramps
or profile M (Mild) for basic slope of the channel is smaller than the critical slope.
Value of maximum is 1.78 m in November whereas value of is 1.43 m.
Back water is detected on calculation by using numerical integration and HEC-
RAS software. The length of the reverse flow of water differents depend on the
discharge of Gayam primary drainage channels. The longest back water occurs in
December that along 432 m. The analysis shows that a height flow profile heigher
than the embankment and the dimension of box culvert.
Keywords: back water, flood, flow profile of river, numerical integration, HEC-
RAS.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................... iii
HALAMAN MOTTO .................................................................... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................... v
PRAKATA ................................................................................ vi
ABSTRAK ................................................................................ vii
DAFTAR ISI ................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ..................................................................... xii
DAFTAR TABEL ......................................................................... xiii
DAFTAR GRAFIK ....................................................................... xiv
DAFTAR NOTASI ........................................................................ xv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................. xvi
DAFTAR PUSTAKA .................................................................... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ................................................................ 4
1.3. Batasan Masalah ..................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian .................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian .................................................................. 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................... 6
2.1.1 Saluran Terbuka ............................................................. 6
2.1.2 Kalsifikasi Saluran Terbuka .......................................... 6
2.1.3 Pola Aliran ..................................................................... 7
2.1.4 Koefisien Kekasaran Saluran......................................... 8
2.1.5 Metode Analisis Pola Aliran ......................................... 8
2.2 Landasan Teori ....................................................................... 9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2.2.1 Kualitas Data Hujan ...................................................... 9
2.2.2 Hujan Wilayah .............................................................. 9
2.2.3 Analisis Debit dengan Metode Rasional ....................... 10
2.2.4 Prinsip Dasar Aliran ...................................................... 12
2.2.5 Koefisien Kekasaran Manning ...................................... 14
2.2.6 Steady Gradually Varied Flow ...................................... 15
2.2.7 Kedalaman Air Normal ................................................. 19
2.2.8 Kedalaman Air Kritis..................................................... 19
2.2.9 Klasifikasi Profil Muka Air ........................................... 23
2.2.10 Analisis Profil Aliran ................................................... 26
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Umum ..................................................................................... 30
3.2 Lokasi Penelitian .................................................................... 30
3.3 Data Penelitian ........................................................................ 31
3.4 Perhitungan Debit Aliran Sungai ............................................ 31
3.5 Metode Perhitungan Pola Aliran ............................................ 31
3.5.1 HEC-RAS ...................................................................... 31
3.5.2 Metode Integrasi Numerik ............................................. 33
3.6 Alur Penelitian ........................................................................ 35
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengumpulan Data .................................................................. 37
4.2 Data Hujan .............................................................................. 37
4.3 Uji Kepanggahan .................................................................... 39
4.4 Analisis Hujan Wilayah .......................................................... 42
4.5 Analisis Debit Saluran Drainase ............................................. 44
4.6 Analisis Data Eksisting ............................................................ 46
4.7 Penentuan Tipe Aliran ............................................................. 47
4.8 Analisis Profil Aliran dan Arus Balik Air .............................. 50
4.8.1 Metode Integrasi Numerik ............................................ 50
4.8.2 Software HEC-RAS 4.1.0 .............................................. 57
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4.9 Pembahasan ............................................................................ 65
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ............................................................................. 67
5.2 Saran ................................................................................ 67
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penurunan Persamaan Aliran Berubah Beraturan ........................ 16
Gambar 2.2 Profil Muka Air ............................................................................. 18
Gambar 2.3 Lengkung Energi Spesifik ............................................................. 20
Gambar 2.4 Hubungan Q-Y untuk Energi Spesifik Konstan ........................... 22
Gambar 2.5 Kondisi pada Saat Terjadi Arus Balik Air ..................................... 22
Gambar 3.1 Lokasi Penelitian ........................................................................... 30
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 35
Gambar 4.1 Sebaran Wilayah Hujan Tiap Stasiun Hujan Das Serang .............. 42
Gambar 4.2 Profil Aliran pada Saluran Drainase Primer Gayam Bulan
Januari ............................................................................................ 56
Gambar 4.3 Pengaturan Sistem Satuan .............................................................. 58
Gambar 4.4 Pembuatan File Project ................................................................. 58
Gambar 4.5 Pembuatan Skema Saluaran Drainase Gayam ............................... 59
Gambar 4.6 Memasukkan Data Penampang Melintang .................................... 59
Gambar 4.7 Memasukkan Data Hidrolika ......................................................... 60
Gambar 4.8 Steady Flow Analisis-Palan Gayam Januari (Profil Aliran Gayam)
....................................................................................................... 61
Gambar 4.9 Steady Flow Analisis-Plan Bw Januari (Profil Arus Balik Air) .... 61
Gambar 4.10 Penampang Menlintang ............................................................... 62
Gambar 4.11 Output Penampang Melintang ..................................................... 63
Gambar 4.12 Penampang Memanjang Saluran ................................................. 63
Gambar 4.13 Profile Output Table .................................................................... 64
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien Limpasan Untuk Metode Rasional .................................. 11
Tabel 2.2 Koefisien Kekasaran ....................................................................... 15
Tabel 2.3 Jenis Profil Aliran pada Saluran Prismatis ...................................... 25
Tabel 4.1 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Borrow Area Tahun 2004-2013
.......................................................................................................... 38
Tabel 4.2 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Plaosan Tahun 2004-2013 ....... 38
Tabel 4.3 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Hargorejo Tahun 2004-2013 ... 39
Tabel 4.4 Data Kumulatif Hujan Tahunan Pada Stasiun Hujan Borrow Area,
Plaosan, dan Hargorejo .................................................................... 40
Tabel 4.5 Nilai R2 ......................................................................................... 41
Tabel 4.6 Data Hujan Harian Maksimum Tiap Bulan ..................................... 42
Tabel 4.7 Nilai Koefisien Polygon Theissen (Ct)............................................. 43
Tabel 4.8 Hujan Harian Wilayah DAS Serang................................................. 43
Tabel 4.9 Intensitas Hujan Maksimal Harian ................................................... 45
Tabel 4.10 Perhitungan Debit Saluran Drainase Gayam .................................... 56
Tabel 4.11 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0.00339 ....... 48
Tabel 4.12 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0.0048 ......... 48
Tabel 4.13 Perhitungan Kedalaman Kritis dan Kemiringan Kritis .................... 49
Tabel 4.14 Rekapitulasi Kedalaman Normal, Kedalaman Kritis dan
Kemiringan Kritis ............................................................................. 50
Tabel 4.15 Ketinggian Muka Air Maksimum Bulan Januari-Desember ............ 52
Tabel 4.16 Penentuan Profil Aliran Bulan Januari ............................................. 53
Tabel 4.17 Elevasi Tanggul kanan Dan Kiri ...................................................... 55
Tabel 4.18 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan Integrasi Numerik .................. 57
Tabel 4.19 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan HEC-RAS .............................. 65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Nilai uji kepanggahan.................................................................... 41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam
Menggunakan Metode Integrasi Numerik.
Lampiran B Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam
Menggunakan Software HEC-RAS.
Lampiran C Surat-Surat Skripsi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
L-HEC-RAS 1
DAFTAR ISI LAMPIRAN B (HEC-RAS)
Lampiran Gambar B-1. Gambar Skema Saluran Drainase Primer Gayam . Lampiran B-1
Lampiran Gambar B-2. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Februari................................................................................. Lampiran B-2
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Februari .................................... Lampiran B-3
Lampiran Gambar B-3. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Maret..................................................................................... Lampiran B-8
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Maret ........................................ Lampiran B-9
Lampiran Gambar B-4. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan April ...................................................................................... Lampiran B-14
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan April ......................................... Lampiran B-15
Lampiran Gambar B-5. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Mei ........................................................................................ Lampiran B-20
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Mei ........................................... Lampiran B-21
Lampiran Gambar B-6. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Juni ....................................................................................... Lampiran B-26
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juni ........................................... Lampiran B-27
Lampiran Gambar B-7. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Juli ........................................................................................ Lampiran B-32
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juli ............................................ Lampiran B-33
Lampiran Gambar B-8. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Agustus ................................................................................. Lampiran B-38
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Agustus ..................................... Lampiran B-39
Lampiran Gambar B-9. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan September ............................................................................. Lampiran B-44
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan September ................................. Lampiran B-45
Lampiran Gambar B-10. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Oktober ................................................................................. Lampiran B-50
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Oktober ..................................... Lampiran B-51
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
L-HEC-RAS 2
Lampiran Gambar B-11. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan November ............................................................................. Lampiran B-56
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan November ................................. Lampiran B-57
Lampiran Gambar B-12. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer
Gayam Bulan Desember .............................................................................. Lampiran B-62
Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Desember.................................. Lampiran B-63
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR NOTASI
A Luas Tampang Basah (m2)
C Koefisien aliran permukaan
D Kedalaman Hidrolik (m)
Es Energi spesifik
Fr Angka Froude
g Gravitasi, g = 9,81 m/dtk2
H Tinggi tekan total
I Intensitas hujan (mm/jam)
If Kemiringan gesek
I0 Kemiringan dasar saluran
L Panjang Saluran (km)
n Koefisien Manning
P Keliling basah
Q Debit (m3/dtk)
R Jari-jari hidrolik (m)
Re Angka Reynold
R24 Curah hujan rencana 24 jam
T Lebar penampang permukaan bebas (m)
t durasi hujan (jam)
tc Waktu konsentrasi (jam)
V kecepatan aliran
y Tinggi muka air (m)
yc Kedalaman kritis (m)
yn Kedalaman Normal (m)
Koefisien energi
Panjang tinjauan saluran (m)