bab ii tinjauan pustaka 2.1 umum -...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai

sistem guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan merupakan komponen penting

dalam perencanaan kota (perencanaan infrastruktur khususnya).

Menurut Dr. Ir. Suripin, M. Eng. (2004; 7) drainase mempunyai arti

mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air. Secara umum, drainase

didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi

dan/ atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan

dapat difungsikan secara optimal. Drainase juga diartikan sebagai suatu cara

pembuangan kelebihan air yang tidak diinginkan pada suatu daerah, serta cara-cara

penangggulangan akibat yang ditimbulkan oleh kelebihan air tersebut.

Dari sudut pandang yang lain, drainase adalah salah satu unsur dari

prasarana umum yang dibutuhkan masyarakat kota dalam rangka menuju

kehidupan kota yang aman, nyaman, bersih, dan sehat. Prasarana drainase di sini

berfungsi untuk mengalirkan air permukaan ke badan air (sumber air permukaan

dan bawah permukaan tanah) dan atau bangunan resapan. Selain itu juga berfungsi

sebagai pengendali kebutuhan air permukaan dengan tindakan untuk memperbaiki

daerah becek, genangan air dan banjir. Kegunaan dengan adanya saluran drainase

ini adalah untuk mengeringkan daerah becek dan genangan air sehingga tidak ada

akumulasi air tanah, menurunkan permukaan air tanah pada tingkat yang ideal,

mengendalikan erosi tanah, kerusakan jalan dan bangunan yang ada,

mengendalikan air hujan yang berlebihan sehingga tidak terjadi bencana banjir.

Universitas Sumatera Utara

Sebagai salah satu sistem dalam perencanaan perkotaan, maka sistem

drainase yang ada dikenal dengan istilah sistem drainase perkotaan. Berikut

definisi drainase perkotaan :

1. Drainase perkotaan yaitu ilmu drainase yang mengkhususkan pengkajian pada

kawasan perkotaan yang erat kaitannya dengan kondisi lingkungan sosial-

budaya yang ada di kawasan kota.

2. Drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari

wilayah perkotaan yang meliputi daerah permukiman, kawasan industri dan

perdagangan, kampus dan sekolah, rumah sakit dan fasilitas umum, lapangan

olahraga, lapangan parkir, instalasi militer, listrik, telekomunikasi, pelabuhan

udara.

Sistem jaringan drainase perkotan umumnya dibagi atas 2 bagian, yaitu :

1. Sistem Drainase Makro

Sistem drainase makro yaitu sistem saluran/ badan air yang menampung dan

mengalirkan air dari suatu daerah tangkapan air hujan (Catchment Area). Pada

umumnya sistem drainase makro ini disebut juga sebagai sistem saluran

pembuangan utama (major system) atau drainase primer. Sistem jaringan ini

menampung aliran yang berskala besar dan luas seperti saluran drainase

primer, kanal-kanal atau sungai-sungai. Perencanaan drainase makro ini

umumnya dipakai dengan periode ulang antara 5 sampai 10 tahun dan

pengukuran topografi yang detail mutlak diperlukan dalam perencanaan sistem

drainase ini.

2. Sistem Drainase Mikro

Sistem drainase mikro yaitu sistem saluran dan bangunan pelengkap drainase

yang menampung dan mengalirkan air dari daerah tangkapan hujan. Secara


keseluruhan yang termasuk dalam sistem drainase mikro adalah saluran di

sepanjang sisi jalan, saluran/ selokan air hujan di sekitar bangunan, gorong-

gorong, saluran drainase kota dan lain sebagainya dimana debit air yang dapat

ditampungnya tidak terlalu besar. Pada umumnya drainase mikro ini

direncanakan untuk hujan dengan masa ulang 2, 5 atau 10 tahun tergantung

pada tata guna lahan yang ada. Sistem drainase untuk lingkungan permukiman

lebih cenderung sebagai sistem drainase mikro.

Bila ditinjau deri segi fisik (hirarki susunan saluran) sistem drainase

perkotaan diklassifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.

1. Saluran Primer

Saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. Saluran primer adalah

saluran utama yang menerima aliran dari saluran sekunder.

2. Saluran Sekunder

Saluran yang menghubungkan saluran tersier dengan saluran primer (dibangun

dengan beton/ plesteran semen).

3. Saluran Tersier

Saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke saluran sekunder, berupa

plesteran, pipa dan tanah.

4. Saluran Kwarter

Saluran kolektor jaringan drainase lokal.


Gambar 2.1 Hirarki Susunan Saluran

(Tiurma Elita Saragi, 2007, Tinjauan Manajemen Sistem Drainase Kota Pematang Siantar:11)

Keterangan:

a = Saluran primer

b = Saluran sekunder

c = Saluran tersier

d = Saluran kwarter


2.2 Analisa Hidrologi

Untuk menyelesaikan persoalan drainase sangat berhubungan dengan aspek

hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan di alirkan pada

sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem drainase

mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Disain hidrologi diperlukan untuk

mengetahui debit pengaliran.

2.2.1 Siklus Hidrologi

Siklus Hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari

atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi,

evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan

kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air

berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan

batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju

bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh

yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah

mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara

yang berbeda:

• Evaporasi / transpirasi; Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di

tanaman, dan sebagainya kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan

kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan

menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam

bentuk hujan, salju dan es.

• Infiltrasi/ perkolasi ke dalam tanah; Air bergerak ke dalam tanah melalui

celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat


bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau

horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali

sistem air permukaan.

• Air Permukaan; Air bergerak di atas permukaan tanah dekat dengan aliran

utama dan danau, makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka

aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat

biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan

membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar

daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir

maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah

permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke

laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen

siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).

Gambar 2.2 Siklus Hidrologi

(Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang berkelanjutan: 20).


2.2.2 Analisa Curah Hujan Rencana

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam analisis hidrologi.

Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam baik secara manual maupun otomatis,

dengan cara ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang terjadi selama

satu hari. Dalam analisa digunakan curah hujan rencana, hujan rencana yang

dimaksud adalah hujan harian maksimum yang akan digunakan untuk menghitung

intensitas hujan, kemudian intensitas ini digunakan untuk mengestimasi debit

rencana.

Untuk berbagai kepentingan perancangan drainase tertentu data hujan yang

diperlukan tidak hanya data hujan harian, tetapi juga distribusi jam jaman atau

menitan. Hal ini akan membawa konsekuen dalam pemilihan data, dan dianjurkan

untuk menggunakan data hujan hasil pengukuran dengan alat ukur otomatis.

Dalam perencanaan saluran drainase periode ulang (return period) yang

dipergunakan tergantung dari fungsi saluran serta daerah tangkapan hujan yang

akan dikeringkan. Menurut pengalaman, penggunaan periode ulang untuk

perencanaan:

- Saluran Kwarter : periode ulang 1 tahun

- Saluran Tersier : periode ulang 2 tahun

- Saluran Sekunder : periode ulang 5 tahun

- Saluran Primer : periode ulang 10 tahun

(Wesli, 2008, Drainase Perkotaan: 49)

Rekomendasi periode ulang untuk desain banjir dan genangan dapat dilihat

pada tabel berikut ini:


Tabel 2.1 Rekomendasi Periode Ulang (Tahun) untuk Desain Banjir dan

Genangan

Sistem

Penyaluran

*Dasar Tipe Pekerjaan (untuk pengendalian banjir di sungai)

*Dasar dari jumlah penduduk (untuk sistem drainase)

Tahap

Awal

Tahap

Akhir

Sungai

- Rencana Bahaya

- Rencana Baru

- Rencana Terbaru/ Awal

Untuk pedesaan atau perkotaan dengan jumlah penduduk < 2.000.000

Untuk perkotaan dengan jumlah penduduk > 2.000.000

5

10

25

25

10

25

50

100

Sistem

Drainase

Primer

(Catchment

Area > 500

Ha)

- Pedesaan

- Perkotaan dengan jumlah penduduk < 500.000

- Perkotaan 500.000 < jumlah penduduk < 2.000.000

- Pedesaan dengan jumlah Penduduk > 2.000.000

2

5

5

10

5

10

15

25

Sistem

Drainase

Sekunder

(Catchment

Area < 500

Ha)

- Pedesaan

- Perkotaan dengan jumlah penduduk < 500.000

- Perkotaan 500.000 < jumlah penduduk < 2.000.000

- Pedesaan dengan jumlah Penduduk > 2.000.000

1

2

2

5

2

5

5

10

Sistem

Drainase

Tersier

(Catchment

Area < 10 Ha)

Perkotaan dan Pedesaan 1 2

(Flood Control Manual, 1993, Volume I Summary of Flood Control Criteria and Guidelines: 4)

Penentuan periode ulang juga didasarkan pada pertimbangan ekonomis.

Analisis frekuensi terhadap data hujan yang tersedia dapat dilakukan dengan

beberapa metode antara lain Disrtibusi Normal, distribusi Log Normal, Distribusi

Log Person III, dan Distribusi Gumbel.


2.2.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan

Distribusi frekuensi digunakan untuk memperoleh probabilitas besaran

curah hujan rencana dalam berbagai periode ulang. Dasar perhitungan distribusi

frekuensi adalah parameter yang berkaitan dengan analisis data yang meliputi rata-

rata, simpangan baku, koefisien variasi, dan koefisien skewness (kecondongan atau

kemencengan).

Tabel 2.2 Parameter Statistik yang Penting

Parameter Sampel Populasi

Rata-rata

n

iiX

nX

1

1

dxxxfXE

Simpangan Baku

(standar deviasi)

n

ii xx

ns

1

2

1

1

1 2

12 xE

Koefisien Variasi x

sCV

CV

Koefisien Skewness

31

3

21 snn

xxnG

n

ii

3

2

xE

(Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan: 34)

Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi yang

banyak digunakan dalam bidang hidrologi. Berikut ini empat jenis distribusi

frekuensi yang paling banyak digunakan dalam bidang hidrologi:

- Distribusi Normal

- Distribusi Log Normal

- Distribusi Log Person III

- Distribusi Gumbel.


2.2.3.1 Distribusi Normal

Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss.

Perhitungan curah hujan rencana menurut metode distribusi normal, mempunyai

persamaan sebagai berikut:

SKXX TT (2.1)

di mana:

S

XXK T

T

(2.2)

di mana:

XT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan,

X = nilai rata-rata hitung variat,

S = deviasi standar nilai variat,

KT = Faktor Frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang

dan tipe model matematik disrtibusi peluang yang digunakan untuk

analisis peluang.

Untuk mempermudah perhitungan, nilai faktor frekuensi KT umumya sudah

tersedia dalam tabel, disebut sebagai tabel nilai variabel reduksi Gauss (Variable

reduced Gauss), seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.3.


Tabel 2.3 Nilai Variabel Reduksi Gauss

No. Periode ulang,T (tahun)

Peluang KT

1 1,001 0,999 -3,05 2 1,005 0,995 -2,58 3 1,010 0,990 -2,33 4 1,050 0,950 -1,64 5 1,110 0,900 -1,28 6 1,250 0,800 -0,84 7 1,330 0,750 -0,67 8 1,430 0,700 -0,52 9 1,670 0,600 -0,25 10 2,000 0,500 0 11 2,500 0,400 0,25 12 3,330 0,300 0,52 13 4,000 0,250 0,67 14 5,000 0,200 0,84 15 10,000 0,100 1,28 16 20,000 0,050 1,64 17 50,000 0,020 2,05 18 100,000 0,010 2,33 19 200,000 0,005 2,58 20 500,000 0,002 2,88 21 1000,000 0,001 3,09


2.2.3.2 Distribusi Log Normal

Dalam distribusi Log Normal data X diubah kedalam bentuk logaritmik

Y = log X. Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X

dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. Untuk distribusi Log Normal

perhitungan curah hujan rencana menggunakan persamaan berikut ini:

SKYY TT (2.3)


S

YYK T

T

(2.4)

di mana:

YT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun,

Y = nilai rata-rata hitung variat,

S = deviasi standar nilai vatiat,dan

KT = Faktor Frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan

tipe model matematik disrtibusi peluang yang digunakan untuk analisis

peluang.

2.2.3.3 Distribusi Log Person III

Perhitungan curah hujan rencana menurut metode Log Person III,

mempunyai langkah-langkah perumusan sebagai berikut:

- Ubah data dalam bentuk logaritmis, X = Log X

- Hitung harga rata-rata:

n

X

X

n

ii

1

log

log (2.5)

- Hitung Harga Simpangan Baku

5.0

1

2

1

loglog

n

XXs

n

ii

(2.6)

- Hitung Koefisien Kemencengan:

3

1

3

21

loglog

snn

XXnG

n

ii

(2.7)


- Hitung logritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus:

sKXX T .loglog (2.8)

dimana:

K = Variabel standar ( standardized variable) untuk X yang besarnya

tergantung koefisien kemencengan G (Tabel 2.4).


Tabel 2.4 Nilai K untuk distribusi Log-Person III


Interval kejadian (Recurrence interval), tahun (periode ulang)

1,0101 1,2500 2 5 10 25 50 100

Koef,G Persentase peluang terlampaui (Percent chance of being exceeded)

99 80 50 20 10 4 2 1

3,0 -0,667 -0,636 -0,396 -0,420 1,180 2,278 3,152 4,051 2,8 -0,714 -0,666 -0,384 -0,460 1,210 2,275 3,114 3,973 2,6 -0,769 -0,696 -0,368 -0,499 1,238 2,267 3,071 2,889 2,4 -0,832 -0,725 -0,351 -0,537 1,262 2,256 3,023 3,800 2,2 -0,905 -0,752 -0,330 -0,574 1,284 2,240 2,970 3,705 2,0 -0,990 -0,777 -0,307 -0,609 1,302 2,219 2,192 3,605 1,8 -1,087 -0,799 -0,282 -0,643 1,318 2,193 2,848 3,499 1,6 -1,197 -0,817 -0,254 -0,675 1,329 2,163 2,780 3,388 1,4 -1,318 -0,832 -0,225 -0,705 1,337 2,128 2,706 3,271 1,2 -1,449 -0,844 -0,195 -0,732 1,340 2,087 2,626 3,149 1,0 -1,588 -0,852 -0,164 -0,758 1,340 2,043 2,542 3,022 0,8 -1,733 -0,856 -0,132 -0,780 1,336 1,993 2,453 2,891 0,6 -1,880 -0,857 -0,099 -0,800 1,328 1,939 2,359 2,755 0,4 -2,029 -0,855 -0,066 -0,816 1,317 1,880 2,261 2,615 0,2 -2,178 -0,850 -0,033 -0,830 1,301 1,818 2,159 2,472 0,0 -2,326 -0,842 -0,000 -0,842 1,282 1,751 2,051 2,326 -0,2 -2,472 -0,830 -0,033 -0,850 1,258 1,680 1,945 2,178 -0,4 -2,615 -0,816 -0,066 -0,855 1,231 1,606 1,834 2,029 -0,6 -2,755 -0,800 -0,099 -0,857 1,200 1,528 1,720 1,880 -0,8 -2,891 -0,780 -0,132 -0,856 1,166 1,448 1,606 1,733 -1,0 -3,022 -0,758 0,164 -0,852 1,128 1,366 1,492 1,588 -1,2 -2,149 -0,732 0,195 -0,844 1,086 1,282 1,379 1,449 -1,4 -2,271 -0,705 0,225 -0,832 1,041 1,198 1,270 1,318 -1,6 -2,388 -0,675 0,254 -0,817 -0,994 1,116 1,166 1,197 -1,8 -3,499 -0,643 0,282 -0,799 -0,945 1,035 1,069 1,087 -2,0 -3,605 -0,609 0,307 -0,777 -0,895 -0,959 -0,980 -0,990 -2,2 -3,705 -0,574 0,330 -0,752 -0,844 -0,888 -0,900 -0,905 -2,4 -3,800 -0,537 0,351 -0,725 -0,795 -0,823 -0,830 -0,832 -2,6 -3,889 -0,490 0,368 -0,696 -0,747 -0,764 -0,768 -0,769 -2,8 -3,973 -0,469 0,384 -0,666 -0,702 -0,712 -0,714 -0,714 -3,0 -7,051 -0,420 0,396 -0,636 -0,660 -0,666 -0,666 -0,667


2.2.3.4 Distribusi Gumbel

Perhitungan curah hujan rencana menurut Metode Gumbel, mempunyai

perumusan sebagai berikut:

SKXX (2.9)

di mana:

X = harga rata-rata sampel

S = standar deviasi (simpangan baku)sampel

Nilai K (faktor probabilitas) untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat

dinyatakan dalam persamaan:

n

nTr

S

YYK

(2.10)

di mana:

Yn = reduced mean yang tergantung jumlah sample/ data n (Tabel 2.5)

Sn = reduced standard deviation yang juga tergantung pada jumlah sample/

Data n (Tabel 2.6)

YTr = reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan berikut ini

r

rTr T

TY

1lnln (2.11)

Table 2.7 memperlihatkan hubungan antara reduced variate dengan periode

ulang.


Tabel 2.5 Reduced Mean, Yn

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,522020 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,535330 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,8396 0,5403 0,5410 0,5418 0,5424 0,543640 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,548150 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,551860 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,554570 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,556780 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,558590 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599100 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611


Tabel 2.6 Reduced Standad Deviation, Sn

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565 20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080 30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388 40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590 50 1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734 60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930 80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001 90 1,2007 1,2013 1,2020 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,2060 100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096


Table 2.7 Reduced variate, YTr sebagai fungsi periode ulang

Periode ulang, Tr (tahun)

Reduced variate YTr

Periode ulang, Tr (tahun)

Reduced variate YTr

2 0,3668 100 4,6012 5 1,5004 200 5,2969 10 2,2510 250 5,5206 20 2,9709 500 6,2149 25 3,1993 1000 6,9087 50 3,9028 5000 8,5188 75 4,3117 10000 9,2121



2.2.4 Intensitas Hujan

Intensitas hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan persatuan waktu.

Sifat umum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung intensitasnya cenderung

makin tinggi dan makin besar periode ulangnya makin tinggi pula intensitasnya.

Intensitas hujan diperoleh dengan cara melakukan analisis data hujan baik

secara statistik maupun secara empiris. Biasanya intensitas hujan dihubungkan

dengan durasi hujan jangka pendek misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-

jaman. Data curah hujan jangka pendek ini hanya dapat diperoleh dengan

menggunakan alat pencatat hujan otomatis. Apabila data hujan jangka pendek tidak

tersedia, yang ada hanya data hujan harian, maka intensitas hujan dapat dihitung

dengan rumus Mononobe.

3

2

24 24

24

t

RI (2.12)

di mana:

I = Intensitas hujan (mm/jam)

t = lamanya hujan (jam)

R24 = curah hujan maksimum harian (selama 24 jam)(mm).


2.2.5 Debit Rencana

Debit rencana adalah debit maksimum yang akan dialirkan oleh saluran

drainase untuk mencegah terjadinya genangan. Untuk drainase perkotaan dan jalan

raya, sebagai debit rencana debit banjir maksimum periode ulang 5 tahun, yang

mempunyai makna kemugkinan banjir maksimum tersebut disamai atau dilampaui

1kali dalam 5 tahun atau 2 kali dalam 10 tahun atau 20 kali dalam 100 tahun.

Penetapan debit banjir maksimum periode 5 tahun ini berdasarkan pertimbangan:

a. Resiko akibat genangan yang ditimbulkan oleh hujan relatif kecil

dibandingkan dengan banjir yang ditimbulkan meluapnya sebuah sungai

b. Luas lahan diperkotaan relatif terbatas apabila ingin direncanakan saluran

yang melayani debit banjir maksimum periode ulang lebih besar dari 5

tahun.

c. Daerah perkotaan mengalami perubahan dalam periode tertentu sehingga

mengakibatkan perubahan pada saluran drainase.

Perencanaan debit rencana untuk drainase perkotaan dan jalan raya

dihadapi dengan persoalan tidak tersedianya data aliran. Umumnya untuk

menentukan debit aliran akibat air hujan diperoleh dari hubungan rasional antara

air hujan dengan limpasannya (Metode Rasional). Untuk debit air limbah rumah

tangga diestimasikan 25 liter perorang perhari. Adapun rumusan perhitungan debit

rencana Metode Rasional adalah sebagai berikut:

AICsCQ ....278,0 (2.13)

TdTc

TcCs

2

2 (2.14)


di mana:

Q = Debit rencana dengan periode ulang T tahun (m3/dtk)

C = Koefisien aliran permukaan

Cs = Koefisien tampungan oleh cekungan terhadap debit rencana

I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A = Luas daerah pengaliran (km2).

Tc = Waktu konsentrasi (jam)

Td = waktu aliran air mengakir di dalam saluran dari hulu hingga ke tempat

Pengukuran (jam)

Dalam perencanaan saluaran drainase dapat dipakai standar yang telah

ditetapkan, baik debit rencana (periode ulang) dan cara analisis yang dipakai,

tinggi jagaan, struktur saluran, dan lain-lain. Tabel 2.8 berikut menyajikan standar

desain saluran drainase berdasar “ Pedoman Drainase Perkotaan dan Standar

Desain Teknis”.

Tabel 2.8 Kriteria desain hidrologi sistem drainase perkotaan

Luas DAS (ha) Periode ulang

(tahun) Metode perhitungan debit banjir

< 10 2 Rasional

10 – 100 2 – 5 Rasional

101 – 500 5 – 20 Rasional

500 10 – 25 Hidrograf satuan



2.2.6 Koefisien Pengaliran ( C )

Koefisien pengaliran (runoff coefficient) adalah perbandingan antara

jumlah air hujan yang mengalir atau melimpas di atas permukaan tanah (surface

run-off) dengan jumlah air hujan yang jatuh dari atmosfir (hujan total yang terjadi).

Besaran ini dipengaruhi oleh tata guna lahan, kemiringan lahan, jenis dan kondisi

tanah. Pemilihan koefisien pengaliran harus memperhitungkan kemungkinan

adanya perubahan tata guna lahan dikemudian hari. Koefisien pengaliran

mempunyai nilai antara, dan sebaiknya nilai pengaliran untuk analisis

dipergunakan nilai terbesar atau nilai maksimum.


Tabel 2.9 Koefisien Limpasan untuk metode Rasional

Deskripsi Lahan/ karakter permukaan Koefisien Limpasan, C

Business perkotaan pinggiran

Perumahan rumah tunggal multiunit, terpisah multiunit, tergabung perkampungan apartemen

Industri ringan berat

perkerasan aspal dan beton batu bata, paving

Atap Halaman, tanah berpasir

datar 2 % rata-rata, 2- 7 % curam, 7 %

Halaman, tanah berat datar 2 % rata-rata, 2- 7 % curam, 7 %

Halaman kereta api Taman tempat bermain Taman, pekuburan Hutan

datar, 0 – 5 % bergelombang, 5 – 10 % berbukit, 10 – 30 %

0,70 – 0,95 0,50 – 0,70

0,30 – 0,50 0,40 – 0,60 0,60 – 0,75 0,25 – 0,40 0,50 – 0,70

0,50 – 0,80 0,60 – 0,90

0,70 – 0,65 0,50 – 0,70 0,75 – 0,95

0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20

0,13 – 0,17 0,18 – 0,22 0,25 – 0,35 0,10 – 0,35 0,20 – 0,35 0,10 – 0,25

0,10 – 0,40 0,25 – 0,50 0,30 – 0,60



Td= Waktu aliran dalam saluran

Titik terjauh to menuju saluran darainase

Saluran drainase

Jarak aliran

Titik pengamatan

Titik terjauh to menuju saluran darainase

to= waktu yang diperlukan air untuk mengalir melalui permukaan tanah ke saluran drainase

2.2.7 Waktu Konsentari ( Tc )

Menurut Wesli (2008; 35) pengertian waktu konsentrasi adalah waktu yang

diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke

titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran. Pada prinsipnya waktu

konsentrasi dapat dibagi menjadi:

a. Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas

permukaan tanah menuju saluran drainase

b. Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di

sepanjang saluran sampai titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir.

Gambar 2.3 Lintasan aliran waktu inlet time (to) dan conduit time (td)

Waktu konsentrasi besarnya sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor-

faktor berikut ini:

a. Luas daerah pengaliran

b. Panjang saluran drainase

to


c. Kemiringan dasar saluran

d. Debit dan kecepatan aliran

Harga Tc ditentukan dengan menggunakan rumus seperti berikut ini:

dc ttT 0 (2.15)

167.0

28.33

2

S

nxLxxto (2.16)

V

Lt s

d 60 (2.17)

di mana:

Tc = Waktu Konsentrasi (jam)

to = Inlet time ke saluran terdekat (menit)

td = Conduit time sampai ke tempat pengukuran (menit)

n = angka kekasaran manning

S = kemiringan lahan (m)

L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m)

Ls = panjang lintasan aliran di dalam saluran (m)

V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/dtk)

.


2.3 Analisa Hidrolika

Zat cair dapat diangkut dari suatu tempat lain melalui bangunan pembawa

alamiah maupun buatan manusia. Bangunan pembawa ini dapat terbuka maupun

tertutup bagian atasnya. Saluran yang tertutup bagian atasnya disebut saluran

tertutup (closed conduits), sedangkan yang terbuka bagian atasnya disebut saluran

terbuka (open channels).

Pada sistem pengaliran melalui saluran terbuka terdapat permukaan air

yang bebas (free surface) di mana permukaan bebas ini dipengaruhi oleh tekanan

udara luar secara langsung, saluran terbuka umumnya digunakan pada lahan yang

masih memungkinkan (luas), lalu lintas pejalan kakinya relatif jarang, beban kiri

dan kanan saluran relatif ringan. Pada sistem pengaliran melalui saluran tertutup

(pipa flow) seluruh pipa diisi dengan air sehingga tidak terdapat permukaan yang

bebas, oleh karena itu permukaan tidak secara langsung dipengaruhi oleh tekanan

udara luar, saluran tertutup umumnya digunakan pada daerah yang lahannya

terbatas (pasar, pertokoan), daerah yang lalu lintas pejalan kakinya relatif padat,

lahan yang dipakai untuk lapangan parkir.

Berdasarkan konsistensi bentuk penampang dan kemiringan dasarnya

saluran terbuka dapat diklasifikasikan menjadi:

a. Saluran prismatik (prismatic channel), yaitu saluran yang bentuk penampang

melintang dan kemiringan dasarnya tetap.

Contoh : saluran drainase, saluran irigasi.

b. Saluran non prismatik (non prismatic channel), yaitu saluran yang bentuk

penampang melintang dan kemiringan dasarnya berubah-ubah.

Contoh : sungai.


Aliran pada saluran terbuka terdiri dari saluran alam (natural channel),

seperti sungai-sungai kecil di daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di

muara, dan saluran buatan (artificial channel), seperti saluran drainase tepi jalan,

saluran irigasi untuk mengairi persawahan, saluran pembuangan, saluran untuk

membawa air ke pembangkit listrik tenaga air, saluran untuk supply air minum,

dan saluran banjir. Saluran buatan dapat berbentuk segitiga, trapesium, segi empat,

bulat, setengah lingkaran, dan bentuk tersusun (Gambar 2.4).

Gambar 2.4 Bentuk-bentuk Profil Saluran

Sumber: Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan ( 2003: 121)


2.3.1 Bentuk Saluran yang Paling Ekonomis

1. Penampang Berbentuk Persegi yang Paling Ekonomis

Jika B adalah lebar dasar saluran dan h adalah kedalaman air (Gambar 2.5),

luas penampang basah, A, dan keliling basah, P, dapat dituliskan sebagai berikut:

hBA . (2.18)

Gambar 2.5 Penampang Persegi Panjang

hBP 2 (2.19)

hB 2 atau 2

Bh (2.20)

Jari-jari hidraulik R :

hB

hB

P

AR

2

.

(2.21)

Bentuk penampang melintang persegi yang paling ekonomis adalah jika:

2

Bh atau

2

hR


2. Penampang Berbentuk Trapesium yang Paling Ekonomis

Saluran dengan penampang melintang bentuk trapesium dengan lebar dasar

B, kedalaman aliran h, dan kemiringan dinding 1: m (Gambar 2.6), luas

penampang melintang A dan keliling basah P, dapat dirumuskan sebagai berikut:

hmhBA (2.22)

12 2 mhBP (2.23)

12 2 mhPB (2.24)

atau

33

2hB (2.25)

32hA (2.26)

Gambar 2.6 Penampang trapesium

Penampang trapesium yang paling efisien adalah jika:

m =(1/ 3 ), atau = 60o


Tabel 2.10 Unsur-Unsur Geometris Penampang Saluran


2.3.2 Dimensi Saluran

Perhitungan dimensi saluran didasarkan pada debit harus ditampung oleh

saluran (Qs dalam m3/det) lebih besar atau sama dengan debit rencana yang

diakibatkan oleh hujan rencana (QT dalam m3/det). Kondisi demikian dapat

dirumuskan dengan persamaan berikut:

TQQs (2.27)

Debit yang mampu ditampung oleh saluran (Qs) dapat diperoleh dengan

rumus seperti di bawah ini:

VAsQs . (2.28)

Di mana:

As = luas penampang saluran (m2)

V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/det)

Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan

menggunakan rumus Manning sebagai berikut:

2

1

3

2

..1

SRn

V (2.29)

P

AsR (2.30)

Di mana:

V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/det)

n = Koefisien kekasaran Manning (Tabel 2.9)

R = Jari-jari hidrolis (m)

S = Kemiringan dasar saluran

As = luas penampang saluran (m2)

P = Keliling basah saluran (m)


Nilai koefisien kekasaran Manning n, untuk gorong-gorong dan saluran

pasangan dapat dilihat pada Tabel 2.9.

Tabel 2.11 Koefisien Kekasaran Manning

Tipe Saluran Koefisien Manning (n)

a. Baja

b. Baja permukaan Gelombang

c. Semen

d. Beton

e. Pasangan batu

f. Kayu

g. Bata

h. aspal

0,011 – 0,014

0,021 – 0,030

0,010 – 0,013

0,011 – 0,015

0,017 – 0,030

0,010 – 0,014

0,011 – 0,015

0,013

(Wesli, 2008, Drainase Perkotaan : 97)

Nilai kemiringan dinding saluran diperoleh berdasarkan bahan saluran yang

digunakan. Nilai kemiringan dinding saluran dapat dilihat pada Tabel 2.10

Tabel 2.12 Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan

Bahan Saluran Kemiringan dinding (m)

Batuan/ cadas 0

Tanah lumpur 0,25

Lempung keras/ tanah 0,5 – 1

Tanah dengan pasangan batuan 1

Lempung 1,5

Tanah berpasir lepas 2

Lumpur berpasir 3

Sumber: ISBN: 979 – 8382 – 49 – 8


bab ii tinjauan pustaka 2.1 umum -...

Documents