drainase perkotaan

5/20/2018 Drainase Perkotaan

1/149

i

File: Dirwan/Drainase 2011

Kata Pengantar


2/149

ii


Daftar Isi

Kata Pengantar .................................................................................................................... i

Daftar Isi ............................................................................................................................ ii

1 PENDAHULUAN .......................................................................................................1-1

1.1 Umum ................................................................................................................... 1-1

1.1.1 Siklus hidrologi.............................................................................................. 1-1

1.1.2 Pemanfaatan dan pengendalian air ................................................................ 1-2

1.1.3 Maksud dan tujuan drainase .......................................................................... 1-5

1.1.4 Macam-macam pekerjaan drainase ............................................................... 1-7

1.1.5 Pola umum sistem drainase ........................................................................... 1-8

1.1.6 Komponen alam yang diperhitungkan dalam perencanaan drainase ............. 1-9

1.2 Tanah Dan Air Tanah ......................................................................................... 1-10

1.2.1 Air tanah dan perencanaan kapasitas saluran drainase ................................ 1-11

1.2.2 Klasifikasi tanah menurut sifat kelulusan airnya ......................................... 1-11

1.2.3 Profil tanah dan air dalam tanah .................................................................. 1-12

1.2.4 Sifat-sifat tanah ............................................................................................ 1-14

1.3 Terminologi ........................................................................................................ 1-16

1.4 Rangkuman ......................................................................................................... 1-21

2

ANALISA HIDROLOGI PERENCANAAN SALURAN DRAINASE ....................2-1

2.1 Debit Saluran ........................................................................................................ 2-1

2.2 Koefisien Pengaliran C ......................................................................................... 2-1

2.3 Intensitas Hujan .................................................................................................... 2-3

2.4 Curah Hujan Rencana dan Intensitas Hujan Rencana Berdasarkan Curah

Harian Maksimum (R24) .................................................................................... 2-11

2.5 Periode Ulang ..................................................................................................... 2-13

2.6 Waktu Konsentrasi (Time of Concentration, tc)................................................. 2-14

2.7 Perhitungan debit sungai .................................................................................... 2-22


3/149

iii


2.8 Rangkuman ......................................................................................................... 2-23

2.9 Soal latihan ......................................................................................................... 2-24

3

HIDROLIKA SALURAN TERBUKA ......................................................................3-1

3.1 Tipe Aliran ............................................................................................................ 3-1

3.2 Prinsip Aliran ........................................................................................................ 3-2

3.3 Kondisi Aliran ...................................................................................................... 3-2

3.4 Sifat Aliran ........................................................................................................... 3-3

3.5 Beberapa bentuk penampang saluran drainase. .................................................... 3-4

3.6 Perencanaan Saluran ............................................................................................. 3-6

3.6.1 Perumusan untuk perencanaan saluran .......................................................... 3-6

3.6.2 Koefisien Kekasaran ...................................................................................... 3-6

3.6.3 Kecepatan yang diizinkan .............................................................................. 3-7

3.6.4 Menentukan kedalaman normal dan kedalaman kritis saluran ...................... 3-8

3.6.5 Perhitungan saluran bentuk lingkaran ......................................................... 3-12

3.6.6 Saluran dengan penampang ganda .............................................................. 3-14

3.6.7 Perhitungan saluran dengan aliran tidak seragam ....................................... 3-16

3.6.8 Rangkuman : ................................................................................................ 3-22

3.6.9 Tugas : ......................................................................................................... 3-22

4 DRAINASE PERMUKIMAN/PERKOTAAN...........................................................4-1

4.1 Maksud dan Tujuan Perencanaan Drainase Permukiman/Perkotaan ................... 4-1

4.2 Daerah Pelayanan ................................................................................................. 4-1

4.3 Macam Air yang Perlu Dibuang ........................................................................... 4-3

4.4 Perhitungan Air Yang Perlu Dibuang ................................................................... 4-3

4.5 Sistem Drainase .................................................................................................... 4-7

4.5.1 Berdasarkan Fungsi Saluran .......................................................................... 4-7

4.5.2 Berdasarkan Letak Saluran ............................................................................ 4-8

4.5.3 Berdasarkan Cara Pengaliran dan Pembuangan Air. ..................................... 4-8


4/149

iv


4.6 Studi Wilayah, Survai dan Investigasi .................................................................. 4-9

4.7 Jaringan Saluran Drainase .................................................................................. 4-11

4.7.1 Macam-Macam Saluran Menurut Hirarkinya.............................................. 4-11

4.7.2 Pola Jaringan Drainase. ............................................................................... 4-12

4.8 Perencanaan Jaringan Saluran Drainase ............................................................. 4-14

4.9 Sedimen di dalam Saluran Drainase. .................................................................. 4-15

4.9.1 Konsep gerakan sedimen di saluran ............................................................ 4-15

4.9.2 Kecepatan angkut sedimen .......................................................................... 4-16

4.9.3 Perencanaan Saluran Dengan Kemampuan untuk Pembersihan

Sendiri (Self Cleansing)............................................................................... 4-18

4.10 Bangunan Perlengkapan/ Bangunan Pertolongan ............................................... 4-20

4.10.1 Manholes (lubang kontrol) .......................................................................... 4-20

4.10.2 Tikungan ...................................................................................................... 4-22

4.10.3 Street Inlet.................................................................................................... 4-23

4.11 Banjir di daerah Perkotaan.................................................................................. 4-28

4.12 Mengatasi banjir di daerah permukiman/perkotaan ........................................... 4-30

4.13 Rangkuman ......................................................................................................... 4-31

4.14 Tugas .................................................................................................................. 4-31

5 DRAINASE JALAN RAYA ......................................................................................5-1

5.1 Drainase Permukaan ............................................................................................. 5-1

5.1.1 Tujuan Pekerjaan Drainase Permukaan Untuk Jalan Raya ........................... 5-1

5.1.2 Tata Letak Saluran Drainase.......................................................................... 5-2

5.1.3 Perhitungan Debit Saluran ............................................................................. 5-4

5.1.4 Perencanaan saluran. ..................................................................................... 5-6

5.1.5 Bangunan bantu. ............................................................................................ 5-8

5.1.6 Dampak Jalan Raya Pada Morfologi Sungai ............................................... 5-14

5.2 Drainase Bawah Permukaan (Subsurface drainage) ........................................... 5-18


5/149

v


5.2.1 Tujuan Sub Surface Drainage Untuk Jalan Raya ........................................ 5-19

5.2.2 Tata Letak Sub Surface Drainage ................................................................ 5-22

5.2.3 Rumus Dasar dan Estimasi Jumlah Air yang Perlu Dibuang ...................... 5-28

5.3 Rangkuman ......................................................................................................... 5-41

5.4 Tugas .................................................................................................................. 5-42


6/149

1-1


1 PENDAHULUAN

1.1

Umum

1.1.1 Siklus hidrologi

Mari kita lihat siklus hidrologi pada gambar 1.1 berikut ini:

Gambar 1.1 Siklus hidrologi

Gambar 1.1 adalah gambar tentang siklus hidrologi, yang menunjukkan gerakan atau

perjalanan partikel air dari suatu tempat ke tempat lain yang berlangsung terus-menerus.

Mari kita lihat kaitannya dengan kepentingan drainase.

Gerakan infiltrasi atau meresapnya air dari permukaan tanah ke dalam tanah dapat

berlangsung dengan baik apabila dalam tanah cukup tersedia ruang pori. Gerakan ini

terhambat bila ruang pori sangat kecil (secara alami tergantung jenis tanahnya) atau pori

tanah berkurang akibat pemadatan tanah. Terhambatnya peresapan menyebabkan air

tertinggal di atas permukaan tanah, bergerak ke bawah sebagai aliran permukaan atau diam

di atas permukaan tanah sebagai genangan.

Air di atas permukaan tanah bergerak mengikuti kemiringan medan menuju tempat-tempat

rendah dan menuju badan air yang ada, misalnya sungai, danau atau rawa-rawa. Sepanjang

perjalanannya menuju laut air dalam sungai bertambah dari pasokan air tanah.


7/149

1-2


Aliran dalam tanah, khususnya air tanah dangkal bergerak dengan kecepatan sangat lambat

melalui ruang-ruang di antara partikel tanah. Tergantung pada kondisi geologinya, air

tanah dapat muncul ke permukaan tanah disebut mata air dan mengalir membentuk sungai.

Pada kondisi muka air tanah lebih tinggi daripada dasar sungai, air tanah akan merembes

dan masuk mengisi sungai melalui tebingnya. Dan sebaliknya, apabila muka air di sungai,

di waduk atau tampungan air lainnya lebih tinggi dari muka air tanah, maka air akan

meresap dan bersatu dengan air dalam tanah. Jadi ada hubungan antara air tanah dan air

permukaan.

Dalam kondisi ekstrim ada kemungkinan alur sungai tak mampu menampung limpasan

permukaan, sehingga terjadilah peluapan yang disebut banjir. (Catatan: dalam ilmu keairan

debit banjir diartikan sebagai debit yang lebih besar dari debit normal, dan tidak selalu

berarti meluap dari alur sungai).

Dalam perjalanan partikel air baik di atas permukaan tanah atau dalam tanah, aliran dapat

terhambat secara alami atau akibat campur tangan manusia. Sebagai contoh, aliran

permukaan terhambat karena adanya tumbuh-tumbuhan, relief permukaan bumi, bangunan,

timbunan atau cekungan di permukaan tanah. Hambatan di permukaan tanah dapat

menyebabkan genangan. Di bawah permukaan tanah aliran air tanah dapat terhambat

antara lain karena pemadatan atau peristiwa/proses geologi, sehingga aliran dapat berubah

arah. Contoh lain: pemompaan memaksa air berkumpul ke satu titik untuk dipompa keluar

dari tanah.

1.1.2 Pemanfaatan dan pengendalian air

Manusia berhubungan dengan air untuk dua kepentingan, pertama air untuk dimanfaatkan

dan kedua air yang perlu dikendalikan agar tidak merugikan kehidupan manusia. Manusia

dan makhluk hidup (selain yang hidup dalam air) membutuhkan air dengan kualitas

tertentu dalam jumlah terbatas/secukupnya.

Air tawar diperoleh dari sumber air yang ada dipermukaan tanah seperti sungai, danau dan

rawa, serta dari bawah permukaan tanah, yaitu air tanah dangkal dan air tanah dalam.

Sungai merupakan sumber air permukaan yang potensial. Sungai yang berair sepanjang

tahun disebut sungai perenial. Meskipun debitnya bervariasi dan berfluktuasi sepanjang

tahun, dapat diupayakan untuk bisa dimanfaatkan, antara lain dengan membuat bendung

untuk meninggikan muka air agar air dapat mencapai sawah, waduk untuk menyimpan air


8/149

1-3


saat hujan dan memanfaatkannya pada musim kemarau, pompa untuk mengangkat air dari

muka air yang rendah ke tempat yang lebih tinggi, dsb.

Dalam lingkup Daerah Pengaliran Sungai (DPS), kebutuhan air cukup besar untuk

berbagai kebutuhan; air untuk perkotaan, daerah pertanian, industri dlsb. Kualitas air

permukaan sangat rawan terhadap pencemaran dan masuknya hasil erosi permukaan,

sedang air dari segi kualitas lebih terlindung dari pencemaran, kecuali bila ada perembesan

polutan.

Manusia atau makhluk hidup lainnya dan tumbuh-tumbuhan, membutuhkan air dalam

jumlah secukupnya. Selain tumbuhan air, tumbuhan lain akan terganggu pertumbuhannya

(bahkan busuk lalu mati) bila air tergenang cukup lama. Air dalam tanah juga

menimbulkan masalah pada kegiatan konstruksi apabila muka airnya tinggi.

Pekerjaan drainase mencakup pekerjaan pengendalian air permukaan yang berlebih (banjir,

genangan) dan pengaturan muka air di sungai serta pengendalian air tanah.

Pekerjaan drainase di suatu wilayah dapat dikategorikan menjadi dua macam, yaitu:

Drainase basin (basin drainage)

Drainase perkotaan/permukiman (Urban drainage).

Drainase basin (Basin drainage)

Pekerjaan drainase basin menyangkut pengaturan aliran sungai meliputi pengendalian debit

dan muka air sungai dalam suatu daerah pengaliran sungai atau sub daerah pengaliran

sungai. Aliran sungai meluap dari alurnya karena kapasitas sungai tidak mampu

melewatkan debit banjir saat itu.

Dalam skala DPS, sungai-sungai yaitu sungai utama (sungai induk, main stream) dan anak-

anak sungai (tributaries) merupakan drainase alam yang berfungsi mengalirkan air dari

DPS-nya ke laut. Banjir ditimbulkan oleh sungai-sungai yang pada hujan tertentu alurnya

tidak mampu melewatkan debit banjir. Banjir suatu sungai disebabkan oleh:

Pengendapan di alur sungai mengurangi kapasitas alir sungai.

Pengaruh air balik dari sungai utama masuk ke anak-anak sungai atau dari laut

masuk ke sungai utama/induk, sehingga muka air naik melampaui tebing sungai.

Hambatan di alur sungai, misalnya penyempitan penampang sungai (alami atau

karena adanya bangunan, belokan dlsb.)

Bencana banjir yang ditimbulkan oleh sungai dapat mencakup ratusan hektar lahan dan

kerusakan yang ditimbulkan meliputi kerusakan lahan produktif, permukiman, bangunan-


9/149

1-4


bangunan di darat dan di sungai, prasarana transportasi, kerugian harta benda, hewan

ternak dsb termasuk adanya korban jiwa.

Penanggulangan banjir yang disebabkan oleh sungai banyak ragamnya, termasuk dalam

pekerjaan teknik sungai antara lain pembuatan tanggul, normalisasi sungai, pembuatan

waduk pengendali banjir dsb. yang tidak dibahas dalam matakuliah Drainase ini. Pekerjaan

penanggulangan banjir dalam hal ini disebut basin drainage.

Banjir yang terjadi dapat masuk dalam wilayah kota/permukiman karena sungai ybs.

mengalir dekat atau melalui kota tersebut, disebut sebagai banjir makro. Dalam

penanganannya, harus dipastikan kapasitas alur sungai tersebut harus dapat menampung

debit banjir dengan periode ulang tertentu.

Drainase perkotaan/permukiman

Pekerjaan drainase yang menyangkut pengaturan pembuangan air hujan dan/atau air

limbah dalam wilayah suatu kota/permukiman, disebut juga sebagai urban drainage.

Drainase lapangan terbang, daerah industri, pelabuhan dalam lingkungan perkotaan

termasuk dalam kategori ini, dengan cara penanggulangan yang tidak jauh berbeda.

Dalam lingkup perkotaan atau permukiman, air bersih (hasil olahan air sungai di instalasi

pengolahan air, water treatment plant) kita peroleh dari PAM untuk rumah tangga, 30%

yang habis terpakai, sedangkan sisanya terbuang sebagai limbah cair rumah tangga antara

lain buangan dari kamar mandi, sisa cucian dan dari dapur serta sisa lainnya. Air buangan

rumah tangga dapat mengandung deterjen/sabun, sisa-sisa minyak dari dapur dsb. Air

untuk industri, sebagian air digunakan untuk proses, sebagian untuk pendingin. Sisa proses

berupa limbah, dapat berupa limbah organik (contoh: limbah pabrik tahu, pabrik tapioka,

dsb) atau limbah yang mengandung zat-zat kimia sisa proses tersebut (limbah pabrik tekstil

dsb). Air sisa irigasi terbuang ke sungai-sungai dalam keadaan berbeda dengan air yang

disuplai, karena telah mengandung sisa-sisa pupuk dan pestisida. Air buangan yang berasal

dari rumah-tangga/permukiman, dari pabrik dan dari daerah pertanian/sawah bila

mengandung zat-zat yang berbahaya bagi kesehatan, tidak kita harapkan berada di sekitar

kita.

Dengan demikian ada beberapa macam air yang perlu dikendalikan di wilayah

perkotaan/permukiman, yaitu :


10/149

1-5


a) Air limbah (buangan) dari rumah tangga, fasilitas umum, industri dsb yang

disebut juga sebagai limbah perkotaan atau limbah domestik. Air sisa irigasi

termasuk juga sebagai air limbah.

b)

Air limpasan hujan atau disebut air berlebih (excess water)

c) Air tanah.

Pekerjaan yang berurusan dengan pembuangan air limbah dan air berlebih di suatu tempat

disebut drainase perkotaan/permukiman atau urban drainage.

Jaringan saluran drainase dalam suatu kota atau suatu wilayah kota belum tentu dalam

kondisi tertata baik yang menjamin kelancaran pengaliran air. Air hujan yang tidak dapat

mengalir dengan baik, akan meluap dari saluran dan menggenangi lahan di sekitarnya.

Orang awam menyebutnya sebagai banjir lokal.

Pengertian banjir, genangan dan drainase

Ada beberapa pengertian mengenai banjir. Suatu sungai atau saluran disebut banjir apabila

air sungai/saluran meluap dari alurnya, melimpah ke daerah rendah, meluas dan

menimbulkan gangguan pada lingkungan, kerusakan-kerusakan fisik dan menghambat

kegiatan sosial dan ekonomi. Dari pandangan hidrologi banjir yang terjadi di suatu sungai

apabila debit yang mengalir lebih besar dari debit rata-rata atau debit normal sungai

tersebut. Terjadinya banjir dikaitkan dengan frekwensi kejadiannya. Debit maksimum

(rata-rata) yang terjadi 1 dalam 1 tahun disebut debit banjir tahunan. Banjir yang terjadi

10 tahun sekali disebut banjir menengah, sedang banjir yang terjadi 50 tahun sekali disebut

banjir besar. Selama aliran banjir tetap berada dalam alur sungai tidak menjadi masalah.

Apabila kapasitas sungai tidak mampu menampung aliran banjir, sehingga terjadi peluapan

dan genangan, maka perlu segera ditangani.

Genangan, adalah air yang tertahan di suatu tempat dan tidak tersalur dengan cepat ke

pembuangan (saluran, sungai, laut). Genangan dapat terjadi beberapa saat setelah hujan

berhenti, beberapa menit, jam atau bahkan dapat berlangsung berhari-hari, tergantung pada

jenis tanah dan kondisi muka air di pembuangan akhirnya. Daerah/lahan tergenang

permanen disebut rawa-rawa.

1.1.3 Maksud dan tujuan drainase

Telah disampaikan di atas, bahwa ada dua macam air yang perlu dikendalikan pengaliran

dan pembuangannya, yaitu air limbah dan air berlebih. Air berlebih dapat berupa air hujanyang tidak meresap ke dalam tanah dan tak tertampung di sungai atau saluran sehingga


11/149

1-6


menimbulkan banjir/genangan. Air tanah yang ke luar ke permukaan menggenangi dan

merusak bangunan (misalnya menggenangi jalan raya), atau air tanah dangkal yang

permukaannya relatif tinggi, sehingga mengganggu lingkungan (sanitasi terganggu,

pertumbuhan tanaman terganggu) dan menghambat pekerjaan konstruksi bangunan.

Dampak pada lingkungan yang ditimbulkan oleh sistem drainase yang buruk :

1) Air limbah yang tertahan di saluran atau di tempat-tempat yang rendah menimbulkan

bau busuk, warna yang tidak sedap dipandang, mengandung bibit penyakit dan zat-

zat berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

2)

Genangan, selain menjadi sarang nyamuk, merusak estetika lingkungan, sarana

penyebaran penyakit (karena sanitasi terganggu), mengganggu pertumbuhan

tanaman, merangsang tumbuhnya tanaman pengganggu di saluran atau di rawa-rawa.

Genangan menimbulkan kerugian materiil, menghambat kegiatan ekonomi dan

sosial, menghambat kelancaran lalu lintas dan merusak sarana dan prasarana

perkotaan (bangunan, jalan dan sebagainya).

3) Air berlebih yang tertahan dalam badan jalan, yaitu dalam konstruksi perkerasan

jalan atau lapangan terbang dapat menurunkan stabilitas jalan.

Berkaitan dengan hal-hal tersebut di atas, maka maksud dan tujuan pembuangan air limbah

dan air berlebih (selanjutnya disebut pekerjaan drainase) adalah :

1) Mengalirkan air limbah dan/atau air berlebih secara cepat dan aman ke tempat

pengolahan air limbah (bagi air limbah) dan pembuangan akhir atau badan air

penerima bagi air berlebih (limpasan hujan) untuk menghindarkan terjadinya :

banjir

genangan air pada permukiman atau lahan produktif

erosi lapisan tanah dan endapan-endapan

kerusakan dan gangguan fisik, kimiawi dan biologi terhadap lahan atau

lingkungan aktif dan produktif, agar kesehatan lingkungan tetap terjaga, estetika

terpelihara baik, komunikasi dan lalu lintas ekonomi dan sosial tidak terhambat

2) Mengeringkan lahan yang tergenang atau yang jenuh air dalam waktu yang

sesingkat-singkatnya agar sanitasi dapat berjalan dengan baik, dan tanaman dapat

tumbuh tak terganggu.

3)

Mengusahakan agar air tidak tertahan di dalam badan jalan/perkerasan agar

kestabilan konstruksi jalan tetap terjaga.


12/149

1-7


1.1.4 Macam-macam pekerjaan drainase

Berkaitan dengan tujuannya dan obyeknya dalam mengatasi air limbah dan atau air

berlebih, pekerjaan drainase meliputi beberapa macam. Dalam mata kuliah Drainase (PS-

1379) ini, jenis pekerjaan drainase yang dibahas meliputi drainase permukiman/ perkotaan,

drainase jalan raya, drainase lapangan terbang dan drainase lahan.

1) Drainase permukiman/perkotaan.

Lingkup pekerjaannya adalah mengatur pembuangan air limbah dan air hujan di

daerah permukiman/perkotaan. Berkenaan dengan macam air yang perlu dibuang,

ada dua alternatif sistem yang dapat dipilih, yaitu:

a) Sistem terpisah, di mana air limbah (domestik, industri) dialirkan dalam suatu

jaringan saluran menuju tempat pengolahan air limbah sebelum dibuang ke

perairan umum (sungai, danau, laut), sedang air hujan dialirkan dalam jaringan

saluran lain yang terpisah dan dapat dibuang secara langsung ke perairan umum.

b) Sistem tercampur, di mana air limbah dan air hujan dialirkan bersama-sama

dalam suatu jaringan saluran drainase, dan langsung dibuang ke perairan umum.

2) Drainase jalan raya

Lingkup pekerjaannya adalah mengupayakan agar air hujan atau air tanah tidak

menggenang di atas permukaan jalan dan tidak bertahan dalam lapisan perkerasan

jalankarena dapat menurunkan kestabilan konstruksi jalan.

3) Drainase lapangan terbang

Maksud dan tujuannya serupa dengan drainase jalan raya. Ada dua cara untuk

mematus lahan lapangan terbang; yang pertama dengan membuat saluran-saluran dan

pembuangan seperti drainase permukiman, yang kedua dalam hal pembuangan tidak

dapat dilakukan secara langsung, air hujan ditampung sementara dalam kolam

penampung, untuk selanjutnya dibuang apabila kondisi muka air di saluranpembuangan akhir sudah cukup rendah.

4)

Drainase lahan

Drainase lahan, mengatur pembuangan air berlebih pada suatu lahan, baik yang

berada di atas permukaan lahan, maupun yang berada di dalam tanah, termasuk

mengatur kedalaman muka air tanah.

Drainase lahan pertanian termasuk dalam kelompok ini, namun tidak dibahas dalam

materi kuliah drainase ini. Penjelasan mengenai drainase lahan pertanian dapat

diperoleh di mata kuliah Irigasi. Dalam materi perkuliahan Drainase, lahan yang


13/149

1-8


didrain/dipatus berupa lahan di mana tidak dikehendaki adanya saluran-saluran

terbuka di permukaan tanah karena dapat mengganggu aktivitas di atasnya, seperti

lapangan sepak bola, lapangan golf dan sebagainya.

Menurut cara pengalirannya sistem drainase dapat dibedakan atas :

1) Sistem gravitasi, aliran mengandalkan perbedaan tinggi muka air di hulu dan di hilir.

Hal ini terkait dengan kemiringan medan yang menentukan kemiringan saluran serta

ketinggian muka air di pembuangan akhir.

2) Sistem pompa, dilakukan apabila pengaliran secara gravitasi tidak dapat dilakukan

sehubungan muka air di hilir (di pembuangan) lebih tinggi daripada muka air di hulu

(di saluran).

Seperti halnya dengan drainase lapangan terbang yang menggunakan kolam

penampungan sementara, pada sistem drainase permukiman hal tersebut dapat juga

dilakukan. Kolam penampungan sementara disebut dengan busem (bouzem,

retarding basin).

1.1.5 Pola umum sistem drainase

Pada dasarnya prinsip drainase mengikuti pola drainase alam, yaitu sungai. Saluran-saluran

kecil yang menerima air hujan dari luasan kecil, bersama-sama dengan saluran kecil

lainnya bergabung dalam saluran yang lebih besar, demikian seterusnya, dan selanjutnya

dibuang ke pembuangan akhir (outfall). Pembuangan akhir dapat berupa saluran drainase

dari sistem yang lebih besar, sungai, danau, rawa, atau laut. Perbedaan dengan sungai

alam, saluran drainase buatan tidak memiliki sifat yang kompleks seperti halnya dengan

sungai. Pola yang umum jaringan saluran drainase adalah sebagai berikut:

Gambar 1.2. Pola jaringan saluran drainase


14/149

1-9


Pola jaringan drainase disesuaikan dengan rencana tata ruang daerah permukiman yang

direncanakan. Lebih detail dapat dilihat pada Modul 3 (Drainase Permukiman).

1.1.6

Komponen alam yang diperhitungkan dalam perencanaan drainase

Perencanaan drainase dibuat dengan mempertimbangkan komponen alam di tempat yang

bersangkutan :

1) Tanah dan air tanah

Jenis tanah berkaitan dengan kemampuan peresapan air (menentukan koefisien

pengaliran), ketahanan terhadap gerusan air (menentukan koefisien kekasaran

saluran), dan kedalaman muka air tanah (tampungan dalam tanah, rembesan saluran).

2)

TopografiDari garis kontur pada peta topografi daerah, dapat diketahui relief permukaan

medan dan kemiringan medan. Pada perencanaan drainase perkotaan/permukiman,

drainase lahan dan drainase jalan raya/lapangan terbang, dengan bantuan peta

tersebut dapat ditentukan batas daerah pematusan suatu saluran, dan dapat dibuat

jaringan saluran drainase, dan lokasi bangunan-bangunan pelengkap. Dengan peta

topografi dapat dilihat daerah yang tergenang banjir. Dengan bantuan garis kontur

dapat diperkirakan kemiringan saluran yang memenuhi syarat pengaliran air buangan

yang aman.

3) Hidrologi

Kondisi hidrologi suatu daerah dapat berbeda dengan daerah yang lain tergantung

karakteristik iklim masing-masing. Tersedia banyak metode untuk menghitung

besarnya debit saluran berdasarkan curah hujan pada suatu periode ulang tertentu

sebagai dasar perencanaan dimensi saluran.

4)

Penggunaan lahan

Penggunaan lahan atau penutupan lahan menentukan banyaknya air yang mampu

diserap tanah. Dalam perhitungan hidrologi kondisi ini digambarkan dalam koefisien

pengaliran, C.

5) Kondisi pembuangan akhir

Pembuangan akhir merupakan faktor penting yang menentukan sistem pembuangan

air dari saluran. Muka air di sungai dipengaruhi oleh fluktuasi debit sepanjang waktu,

saat musim hujan muka air tinggi dan saat musim kemarau muka air rendah. Muka

air laut dipengaruhi oleh pola pasang surut. Saat pasang ada kemungkinan sulit


15/149

1-10


melakukan pengaliran secara gravitasi (di dataran yang landai). Muka air di danau

atau rawa relatif tidak banyak berubah.

1.2

Tanah Dan Air Tanah

Kelancaran suatu sistim drainase di suatu wilayah tidak lepas dari kondisi tanah dan

kedalaman muka air tanah. Besarnya limpasan permukaan (run-off), tergantung pada :

1) Kemiringan lahan

2) Relief permukaan lahan dan penutupan lahan atau penggunaan lahan

3) Struktur tanah

4) Kedalaman muka air tanah

5)

Penutup permukaan lahanPada permukaan yang kemiringannya besar, air permukaan mengalir lebih cepat menuju

sungai atau saluran, sebaliknya pada permukaan lahan yang landai diperlukan waktu yang

lebih panjang untuk mencapai sungai atau saluran, sehingga ada kemungkinan terjadi

genangan. Pada kemiringan lahan yang besar, sedikit kesempatan bagi air untuk meresap

ke dalam tanah, sedang pada kemiringan yang landai, peresapan lebih mudah.

Relief permukaan atau bentuk permukaan lahan menentukan kecepatan aliran dan besarnya

limpasan permukaan. Pada permukaan yang licin, misalnya pada jalan atau lapangan

terbang dari aspal, aliran lebih cepat dibanding dengan aliran di atas permukaan yang

bergelombang, di mana aliran terhambat oleh permukaan yang tidak rata untuk mencapai

tempat yang lebih rendah. Air yang mengalir di atas permukaan yang licin lebih cepat

dibanding dengan air yang mengalir di atas lapangan golf yang berumput, atau di atas

kebun jagung, apalagi di hutan yang beragam tumbuhannya.

Limpasan permukaan di atas tanah yang porus, lebih sedikit dibanding limpasan di atas

tanah yang kedap seperti tanah liat atau tanah yang mengandung tanah liat. Pada tanah

yang porus air mudah berinfiltrasi mengisi pori-pori tanah, sedang tanah liat sulit dilalui

air, sehingga lebih banyak air yang menjadi aliran permukaan. Di kota yang sudah

dipenuhi bangunan, apalagi bila banyak bangunan bertingkat berpondasi tiang pancang,

tanah menjadi lebih mampat dan padat. Hal ini mempengaruhi aliran air dalam tanah,

sehingga ruang pori dalam tanah tidak cukup menampung resapan air.

Pada kondisi muka air tanah yang dangkal, tidak banyak air yang dapat tertampung dalam

lapisan tanah di atas permukaan muka air tanah sampai kondisi jenuh tercapai. Sebaliknya

apabila muka air tanah cukup dalam, tanah dapat menyimpan air lebih banyak


16/149

1-11


Kondisi penutupan permukaan tanah sangat mempengaruhi banyaknya air yang meresap ke

dalam tanah. Air limpasan mengalir dalam jumlah besar apabila aliran tidak mendapat

hambatan yang cukup pohon-pohonan, dan tumbuhan lainnya. Tidak ada yang sebaik

hutan-hutan tropis dalam menahan laju aliran permukaan. Terasering yang dibuat untuk

memperkecil kemiringan medan, hanya sedikit mengurangi erosi permukan. Di daerah

yang sudah terbangun, permukaan tanah sudah ditutupi oleh rumah, jalan raya, lahan parkir

dll menggantikan tumbuh-tumbuhan penutup lahan. Selain menjadikan permukiman atau

kota menjadi lebih gerah (panas), air lebih sulit untuk meresap ke dalam tanah, sehingga

potensi terjadinya genangan lebih besar. Sedikit lahan berumput di tepi jalan, dapat

menghambat aliran permukaan yang membawa partikel tanah masuk ke dalam saluran

drainase. Pekarangan yang ditanami rumput dan tanaman hias akan berarti dalam

mengurangi jumlah air yang masuk ke dalam saluran drainase di depan rumah kita

dibanding dengan pekarangan yang tertutup paving.

1.2.1 Air tanah dan perencanaan kapasitas saluran drainase

Air tanah dangkal berhubungan dengan dengan muka air di sungai atau saluran. Apabila

muka air tanah lebih rendah daripada muka air di sungai atau saluran, maka terjadi aliran

dari sungai/saluran ke air tanah (influent), pada kondisi sebaliknya terjadi aliran dari muka

air tanah ke sungai atau saluran (efluent). Hal seperti ini terjadi pula pada saluran drainase.

Perhatikan saluran drainase di kampus ITS. Di beberapa saluran, di laguna atau di lahan-

lahan yang rendah terdapat genangan air meskipun tidak terjadi hujan. Kemungkinannya

adalah : muka air tanah cukup tinggi sehingga merembes ke saluran, tanah dasar adalah

lempung sehingga sulit ditembus air. Dengan demikian, pada daerah di mana muka air

tanah relatif tinggi, perlu diestimasi tambahan air tanah pada kapasitas saluran drainase.

Perhatikan laguna yang ada di kampus ITS, hampir sepanjang tahun terdapat genangan di

dalamnya, seperti halnya di saluran. Hal ini mengurangi kapasitas tampungan. Pada

musim hujan kondisi ini perlu diantisipasi dengan sistem operasional pompa, sedemikian

sehingga saat dibutuhkan ruang untuk aliran yang datang dari saluran-saluran, laguna

sudah mempunyai tempat untuk tambahan air.

1.2.2 Klasifikasi tanah menurut sifat kelulusan airnya

Menurut kemampuan tanah untuk meluluskan air, tanah diklasifikasikan menjadi:


17/149

1-12


1) Tanah pervious (lulus air)

Prosentase pori dalam tanah besar, sifat transmisi tanah ini baik, tahanan terhadap

aliran vertikal kecil, kehilangan energi disebabkan oleh aliran horizontal. Tanah jenis

ini didominasi oleh partikel berbutiran kasar. Adanya kandungan bahan organik

membuat tanah menjadi gembur dan mudah meluluskan air. Pori-pori dalam tanah

dapat terbentuk oleh akar tumbuhan atau binatang (misalnya cacing). Pori macam ini

disebut 'biopores".

2) Tanah semi pervious (semi lulus air)

Sifat transmisi relatif kurang baik. Aliran horizontal sampai dengan jarak tertentu

dapat diabaikan. Tahanan terhadap alian vertikal tak dapat diabaikan.

3)

Tanah Impervious (kedap air)

Sifat transmisi sangat buruk, tahan vertikal besar, aliran horizontal diabaikan. Dalam

istilah pertanian, tanah dengan sifat-sifat ini disebut "tanah berat", karena

pengolahannya tidak mudah. Pada musim kemarau tanah jenis ini kering dan retak-

retak. Kehilangan air besar di awal musim hujan, namun setelah hujan berlangsung,

sulit menyerap air lagi, karena pori-pori tanah yang kecil sudah dipenuhi oleh air

(jenuh). Apabila terjadi genangan, maka genangan akan bertahan cukup lama apabila

evaporasi berjalan lambat.

Dalam perhitungan hidrologi kondisi struktur tanah merupakan salah satu faktor yang

diperhitungkan dalam koefisien pengaliran (C).

1.2.3 Profil tanah dan air dalam tanah

Profil tanah menurut morfologinya tersusun menjadi beberapa lapisan tanah dengan sifat

porositas (kelulusan air) seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 1.3. Profil tanah menurut morfologinya


18/149

1-13


Tanah top soil (tanah atas), gembur, subur karena mengandung banyak bahan organik dan

bersifat erosif (mudah tererosi). Besarnya laju erosi tanah tergantung pada parameter

erodibilitas, yaitu jenis tanah, intensitas hujan, panjang dan kemiringan lereng, serta

perlakuan terhadap tanah.

Pada tanah terbuka potensi untuk tererosi lebih besar, karena tak ada yang melindungi

permukaan tanah dari pukulan air hujan, dan kecepatan aliran dipermukaan tanah menjadi

tinggi, terutama apabila kemiringan lahan besar.

Tumbuh-tumbuhan tidak memerlukan air lebih dari yang dibutuhkan untuk tumbuh dengan

subur. Kelebihan air justru membuat akar menjadi busuk sehingga tumbuhan mati.

Adanya genangan menunjukkan tanah dalam keadaan jenuh air. Tanaman berakar pendek

cepat mati karena akarnya membusuk.

Profil tanah dan kandungan air dalam tanah dapat dilihat pada gambar 1.4. Tinggi air

kapiler tergantung pada jenis tanah. Tebal tipisnya lapisan tergantung kondisi geologi

setempat. Tinggi kapiler pada tanah silt dapat mencapai 2000 mm, sedang tanah jenis pasir

kasar tinggi kapiler kurang dari 500 mm s/d 195 mm. Untuk zone jenuh dekat permukaan

tanah, pengeringan airnya menjadikan permasalahan pada konstruksi jalan atau lahan,

sehingga perlu diatasi dengan teknik drainase bawah permukaan.

Gambar 1.4 Profil tanah menurut kandungan air dalam tanah


19/149

1-14


1.2.4 Sifat-sifat tanah

Beberapa sifat tanah yang perlu diketahui dan berkaitan dengan masalah drainase adalah :

1)

Angka pori (void ratio, e)

s

v

V

Ve ........................... (1.2.1)

2) Porositas (porosity, ne)

V

Vn ve ........................... (1.2.2)

3) Hubungan antara e dan ne

n1

ne

dane1

ene

........................... (1.2.3)

Dengan,

Vv = volume pori

Vs = volume butir

V = volume tanah

4) Koefisien rembesan

Koefisien rembesan (koefisien permeabilitas, hidrolik konduktivitas, k),

didefinisikan sebagai kecepatan aliran melalui material permeabel dengan suatukemiringan hidrolik sama dengan 1.

Angka ini dapat diperoleh dari percobaan Darcy, yaitu tentang gerakan aliran bawah

tanah :

AikQ ........................... (1.2.4)

atauAi

Qk

untuk per satuan lebar : Di

qq

dengan A = luas penampang B D. Untuk per satuan lebar A = 1 D. D =

tebal lapisan tanah

Harga k tergantung pada geometri butiran, kejenuhan tanah, temperatur dan adanya

retakan-retakan di tanah. Temperatur mempengaruhi harga k karena menyebabkan

viskositas air berkurang, sehungga meningkatkan harga k. Untuk lapisan tanah yang

dalam, pengaruh temperatur diabaikan.


20/149

1-15


Tabel 1.1. Perkiraan harga k

Jenis tanah Harga k (mm/hari)

Coarse gravely sand 1050

Medium sand 15Sandy loam/fine sand 13Loam/ clay loam/clay well structured 0,52

Very fine sandy loam 0,20,5Clay loam/clay, poorly structured 0,020,2

No biopores < 0,002

5) Transmisivitas (transmisivity, T)

Didefinisikan sebagai kemampuan untuk mengalirkan air atau meneruskan air per satuan

lebar dari keseluruhan ketebalan akifer.Dikq

Harga KD = transmisivitas = q/i

Contoh : tentukan transmisivitas suatu akifer dengan ketebalan 40 m bila k = 25

m/hari

T = k D = 25 40 = 1000 m3/hari

6) Infiltrasi dan perkolasi

Laju maksimum air yang dapat berinfiltrasi ke dalam tanah kering berkurang, mulaidari harga tertinggi sampa ke harga terendah, dan selanjutnya mencapat harga

konstan 1 a 3 jam dari saat awal.

Harga yang mendekati harga konstan memberikan gambaran mengenai geometri pori

dalam top soil yang bervariasi dengan tekstur tanah dan sangat dipengaruhi oleh

struktur tanah.

Laju infiltrasi untuk beberapa jenis tanah dapat dilihat pada tabel berikut ini

Tabel 1.2.Laju infiltrasi

Jenis tanah Total infiltrasi setelah 3

jam

(mm)

Laju infiltrasi setelah 3

jam

(mm/jam)

Coarse textured soil 150300 1520Medium textured soil 30100 510

Fine textured soil 3070 15


21/149

1-16


Tanah retak lebih banyak menyerap air (100-200 mm), tetapi retakan dapat tertutup apabila

terjadi runtuhan tanah. Pada laju infiltrasi akhir, kondisi sama dengan k pada keadaan

jenuh.

Contoh 1.1

Diketahui curah hujan per tahun 1500 mm. Luas area 100 ha. Porositas 40%. Kedalaman

muka air tanah 2,0 m. Estimasilah, berapa m3 air yang menjadi limpasan ?

Penyelesaian :

Volume hujan = 100 104 1500 10-3 = 1.500.000 m3

Volume yang meresap = 100 104 2 0,4 = 800.000 m3

Contoh 1.2

Diketahui timbunan jalan di atas tanah gambut seperti pada gambar dibawah ini.

Berapa debit rembesan per hari per km panjang jalan?

Penyelesaian :

Untuk panjang 1 km, penampang aliran = 1000 2 = 2000 m2

q = k I A = 20/1000 0,04 2000 = 1,6 m3/hari.

1.3 Terminologi

Subbab ini memuat istilah/terminologi yang berkaitan dengan pekerjaan drainase.

Aliran Permukaan (limpasan permukaan, surface runoff).

Lapisan air yang mengalir di permukaan tanah yang datangnya dari curah hujan.

Aliran Permanen (Steady Flow)

Aliran dimana debit air yang mengalir pada saluran tidak berubah atau konstan selama

selang waktu tertentu


22/149

1-17


Aliran Tidak Permanen (Unsteady Flow)

Aliran dimana debit air yang mengalir pada saluran berubah dalam selang waktu tertentu.

Aliran Berubah (Varied Flow)

Aliran pada saluran dimana kedalaman air berubah sepanjang saluran.

Aliran Seragam (Uniform Flow)

Aliran pada saluran dimana kedalaman air tidak berubah sepanjang saluran.

Banjir (Flood)

Kondisi debit pada saluran/sungai atau genangan pada lahan yang melebihi kondisi normal

yang umumnya terjadi. Kondisi normal diberi batas maksimum sebagai kondisi yang tidak

sampai mengganggu kegiatan dan merugikan lingkungan.

Bantaran (Flood plain)

Bagian dari dataran banjir mulai dari tepi saluran atau sungai, sampai kaki tanggul banjir.

Bantaran termasuk bagian dari penampang saluran atau sungai yang berfungsi menambah

kapasitas saluran atau sungai untuk melewatkan debit banjir yang lebih besar.

Badan Air ( Receiving water )

Tempat terakhir dimana saluran primer drainase bermuara. Dalam hal ini bisa berupa

sungai besar atau laut.

Berm (shoulder, bahu jalan)

Jalur tanah atau tanah ditanami rumput, yang dibuat dikiri kanan perkerasan jalan, yang

tidak boleh dilewati kendaraan.

Beronjong (gabion)

Susunan atau tumpukan batu kali atau batu pecah yang dipasang tanpa spesi dengan cara

memasukkannya didalam keranjang anyaman kawat baja.

Box Culvert

Gorong-gorong yang berpenampang melintang persegi. Biasanya dibuat dari beton

bertulang.


23/149

1-18


Busem (boezem, retarding basin, pond)

Kolam penampungan sementara limpasan banjir.

Daerah Pemukiman.

Kawasan yang diatasnya terdapat sejumlah perumahan yang dipakai sebagai tempat

tinggal.

Daerah Pematusan (drainage basin, catchment area)

Luasan daerah dimana curah hujan yang jatuh diatasnya , mengalir masuk ke saluran atau

sungai.

Dataran Banjir

Lahan ditepi kiri dan kanan saluran atau sungai yang akan tergenang pada kondisi banjir.

Debit

Volume air yang melewati penampang saluran tiap detik.

Gorong-gorong

Bangunan bantu atau bangunan perlintasan yang berfungsi melintaskan air melewati

rintangan berupa jalan atau jalan kereta api.

Hidrograf

Grafik yang menggambarkan hubungan besarnya debit atau kedalaman air pada sungai

atau saluran, terhadap waktu.

Jagaan (wakking (Bld), freeboard)

Jarak vertical dari permuaan air sampai sisi atas tanggul atau tanah tepi saluran.

Limpasan

Aliran air pada alur saluran atau sungai yang datangnya berasal dari curah hujan yang jatuh

pada daerah pematusannya.

Plengsengan (Lining, revetment)

Perkuatan lereng saluran dari bahan penguat seperti aspal, pasangan batu, beton atau beton

bertulang.


24/149

1-19


Pemasukan tepi (street inlet)

Lobang aliran yang dibuat pada dinding tepi berm atau diatas saluran tepi, berfungsi

melewatkan air dari limpasan pada permukaan jalan , masuk ke saluran tepi.

Periode Ulang (return period)

Interval waktu rata-rata yang suatu peristiwa disamai atau dilampaui satu kali. Sebagai

contoh misalnya periode ulang 2 tahunan memberi arti bahwa peristiwa tersebut akan

disamai atau dilampaui sebanyak 2 kali dalam kurun waktu 4 tahun, 3 kali dalam kurun

waktu 6 tahun, 4 kali dalam kurun waktu 8 tahun, 10 kali dalam kurun waktu 20 tahun.

Mengenai waktu kapan terjadinya peristiwa tadi disamai atau dilampaui , tidak (bisa )

ditentukan atau dipastikan.

Plengsengan (revetment)

Lining yang dibuat dari bahan pasangan batu.

Saluran terbuka (open channel)

Saluran yang mempunyai permukaan air bebas atau yang permukaan airnya berhubungan

dengan atmosfir.

Saluran Drainase Kota

Saluran drainase yang menerima dan membuang air dari daerah pemukiman atau dari

daerah perkotaan ke badan air, dengan segala fasilitas drainase yang diperlukan.

Saluran Drainase Basin

Saluran drainase yang menerima air dari luar daerah pemukiman dan membuang air ke

badan air melewati perkotaan.

Sistem Drainase

Kumpulan saluran yang membentuk struktur jaringan saluran mulai dari saluran primer

sampai saluran tepi dengan segala bangunan bantu yang ada didalam daerah pematusannya

termasuk badan air dimana saluran primernya bermuara.

Saluran Tepi (side ditch)

Saluran tepi jalan yang berfungsi menerima air pematusan dari permukaan jalan dan lahan

yang berada berseberangan dengan jalan.


25/149

1-20


Saluran Kwarter

Saluran yang menerima dan menyalurkan limpasan dari saluran tepi dan air pematusan dari

lahan yang terletak di kiri kanan saluran. Luas daerah pematusan saluran kwarter,

maksimum 5 ha untuk daerah datar dan 10 ha untuk daerah miring.

Saluran Tersier

Saluran yang menerima dan menyalurkan limpasan dari saluran kwarter dan air pematusan

dari lahan yang terletak di kiri kanan saluran. Hulu saluran tersier berawal dari pertemuan

dua saluran kwarter.Luas daerah pematusan untuk saluran tersier adalah maksimum 10 ha

untuk daerah datar dan maksimum 20 ha untuk daerah miring.

Saluran Sekunder

Saluran drainase yang berawal dari pertemuan dua saluran tersier, menerima dan

menyalurkan air yang masuk dari saluran tersier, saluran kwarter, saluran tepi dan lahan

yang berada ditepi saluran bersangkutan. Luas daerah pematusan untuk saluran sekunder

adalah 20 ha untuk daerah datar, dan 40 ha untuk daerah miring.

Saluran Primer

Saluran primer berawal dari pertemuan dua saluran sekunder, menerima air pematusan darisaluran sekunder, saluran tersier, saluran kwarter dan saluran tepi serta lahan yang berada

di kiri kanan saluran.

Saluran Prismatis.

Saluran prismatis adalah saluran yang mempunyai bentuk dan dimensi sama sepanjang

saluran.

Trotoar.Jalur tanah atau perkerasan yang dibuat dikiri kanan jalan, yang diperuntukkan bagi

pejalan kaki dan tidak boleh dilewati kendaraan.

Waktu Konsentrasi

Waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan partikel air dari titik terjauh sampai

kesuatutempat yang dimaksud dengan Titik Kontrol.


26/149

1-21


1.4 Rangkuman

1)

Ada dua macam drainase, yaitu drainase basin dan drainase perkotaan/permukiman.

2)

Drainase basin berkaitan dengan pengaturan/pengendalian sungai, sedang drainase

perkotaan/permukiman berkaitan dengan pengaturan serta pembuangan air hujan dan

air buangan domestik serta air tanah.

3) Pada kondisi tertentu, alur sungai tidak mampu melewatkan suatu debit, sehingga

terjadilah banjir yang dinamakan banjir makro.

4) Pada kondisi saluran tidak mampu melewatkan limpasan hujan, terjadilah banjir yang

dinamakan banjir mikro.

5) Apabila tidak diatur pembuangannya, air limbah dan air berlebih dapat

membahayakan kesehatan lingkungan.

6) Perencanaan saluran drainase mempertimbangkan komponen alam, yaitu tanah dan

air tanah, topografi daerah dan curah hujan.

7) Air tanah tidak bisa diabaikan kalau permukaan air tanahnya relatif tinggi (dangkal).

Soal Latihan

Diskusikanlah soal berikut :

1) Beri contoh masalah drainase basin, jelaskan menurut pengetahuan anda tentang

penyebab banjir.

2) Beri contoh masalah drainase perkotaan, jelaskan menurut pengetahuan anda dan

tentang penyebabnya.

3)

Jelaskan hubungan antara muka air tanah yang dangkal di Surabaya Timur dengan

masalah drainase di wilayah tersebut.

4) Sebutkan keuntungan dan kerugian sistem saluran terpisah dan tercampur.


27/149

2-1


2 ANALISA HIDROLOGI PERENCANAAN SALURAN DRAINASE

2.1

Debit Saluran

Untuk perhitungan air hujan yang perlu dibuang, metode yang dalam kuliah Drainase

adalah Rumus Rasional :

Q = 0,278 C i A m/detik ........................... (2.1.1)

dimana :

Q = debit (m/detik)

C = koefisien pengaliran

i = intensitas hujan untuk periode ulang tertentu (mm/jam)

A = area yang akan didrain (km)

2.2 Koefisien Pengaliran C

Untuk menjadi limpasan, air hujan yang jatuh ke permukaan bumi mengalami kehilangan

air akibat :

I ntersepsioleh daun tumbuh-tumbuhan (di daerah permukiman 0,03 cm, di daerah hutan

0,13 cm).

Infiltrasi pada tanah permeabel (lulus air) tergantung pada jenis tumbuhan penutup tanah

mempengaruhi harga infiltrasi. Pada tanah terbuka besarnya kapasitas infiltrasi dapat

mencapai 3 sampai 7 kali kapasitas infiltrasi pada tanah yang tertutup rumput-rumputan.

Tabel. 2.1. Infiltrasi

Jenis Tanah Infiltrasi (cm/hari)

Permeabilitas tinggi

(tanah berpasir, struktur lepas) 1.32.5

Permeabilitas sedang(loam) 0.31.3

Permeabilitas rendah

(clay, struktur padat) 0.0030.3

Retensipada depresi permukaan,

Hujan-hujan yang pertama turun mengisi ceruk-ceruk di permukaan tanah. Besarnya

retensi tergantung pada sifat permukaan tanah. Jenis tumbuhan penutup tanah

mempengaruhi harga infiltrasi. Pada tanah terbuka besarnya kapasitas infiltrasi dapat

mencapai 3 sampai 7 kali kapasitas infiltrasi pada tanah yang tertutup rumput-rumputan.


28/149

2-2


Tabel 2.2 Besarnya retensi di permukaan tanah

No Sifat Permukaan Tanah Besarnya retensi (cm)

1 Hutan dengan permukaan penuh sisa daun-daun 0.08

2 Padang rumput 0.023 Tanah terolah baik 0.130.304 Daerah permukiman dengan permukaan impervious 0.13

5 Daerah permukiman dengan permukaan pervious normal 0.3

Pada prakteknya kehilangan air dihitung secara total, dengan kata lain koefisien C

mencakup semua cara kehilangan air. Diasumsikan, koefisien C tidak bervariasi dengan

durasi hujan. Koefisien C pada Tabel 2.3 dapat diaplikasikan untuk hujan dengan periode

ulang 510 tahun. Tabel 2.3. menyajikan harga-harga koefisien C untuk periode ulang

T: T = 5 s/d 10 th.

Tabel 2.3. Koefisien pengaliran C.

Komponen lahan Koefisien C ( %)

Jalan: - aspal 70 - 95

- beton 80 - 95

- bata/paving 70 - 85

Atap 75 - 95

Lahan berumput:- tanah berpasir, - landai (2%) 5 - 10

- curam (7%) 15 - 20- tanah berat,- landai (2%) 13 - 17

- curam (7%) 25 - 35

Untuk Amerika Utara, harga secara keseluruhan :

Koefisien pengaliran total

Lahan C (%)

Daerah perdagangan:- penting, padat 70 - 95

- kurang padat 50 - 70

Area permukiman :- perumahan tunggal 30 - 50

- perumahan kopel berjauhan 40 - 60

- perumahan kopel berdekatan 60 - 75

- perumahan pinggir kota 25 - 40

- apartemen 50 - 70

Area industri: - ringan 50 - 80

- berat 60 - 90

Taman dan makam 10 - 25

Taman bermain 20 - 35

Lahan kosong/terlantar 10 - 30Dikutip dan diterjemahkan dari Design and Contruction of Sanitary and Storm Sewers)

Intensitas hujan tinggi menyebabkan koefisien C tinggi, sebab infiltrasi dan kehilangan air

lainnya hanya berpengaruh kecil pada limpasan. Koefisien C untuk suatu wilayah


29/149

2-3


permukiman (blok, kelompok) dimana jenis permukaannya leih dari satu macam, diambil

harga rata-ratanya dengan rumus seperti dibawah ini.

A

AC

C

ii

rerata ........................... (2.1.2)

dengan,

Ci = Koefisien pengaliran untuk bagian daerah yang ditinjau dengan satu jenis

permukaan

Ai = Luas bagian daerah

2.3 Intensitas Hujan

Curah hujan jangka pendek dinyatakan dalam intensitas per jam yang disebut intensitas

curah hujan (mm/jam). Intensitas curah hujan rata-rata dalam t jam dinyatakan dengan

rumus sebagai berikut :

t

RI ti

dengan

It = Intensitas hujan (mm)

Rt = curah hujan selama t jam

Besarnya intensitas curah hujan itu berbeda-beda yang disebabkan oleh lamanya curah

hujan atau frekwensi kejadiannya Ada berbagai metode perhitungan intensitas hujan untuk

perencanaan drainase, namun pada pokoknya perhitungan intensitas hujan terdiri dari:

a)

Perhitungan tinggi hujan rencana

b) Perhitungan untuk mendapatkan hubungan antara intensitas hujan dan durasi

hujan.

Metode perhitungan tergantung pula pada data hujan yang tersedia. Yang pertama, data

hujan yang diukur dengan alat pencatat otomatis, sehingga kita dapat mengetahui data

hujan berjangka waktu pendek atau distribusi hujan hariannya. Yang kedua, data hujan

yang diukur dengan alat penakar hujan, dimana pengambilan data dilakukan setiap 24 jam,

sehingga yang diperoleh adalah curah hujan dalam sehari dimana distribusi hujan

diabaikan.

Perhitungan Tinggi Hujan Rencana

Tinggi hujan rencana atau curah hujan rencana adalah curah hujan maksimum yang terjadi1x dalam suatu periode ulang tertentu. Cara-cara perhitungan hujan rencana berdasarkan


30/149

2-4


data hujan harian maksimum yang dicatat selama beberapa tahun, sudah dijelaskan pada

matakuliah Hidrologi, diantaranya adalah metode Gumbel, Log Pearson dsb. Besaran ini

diperlukan untuk merencanakan dimensi dan analisa kestabilan saluran dan bangunan air.

Uraian mengenai analisa hujan rencana menggunakan data hujan harian maksimum (R24)

tidak diberikan pada kuliah Drainase ini. Silahkan periksa kembali catatan kuliah Hidrologi

anda.

Intensitas Hujan Untuk Suatu Data Hujan Berjangka Waktu Pendek

Di bawah ini diberikan contoh cara menghitung intensitas hujan dari bacaan data hujan

yang diperoleh dari suatu stasiun penakar hujan otomatis. Lihat Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Analisa durasi hujan dan intensitas hujan

Pencatatan hujan Hubungan waktu dan intensitas hujan

Waktu

dari

awal

hujan

(min)

Hujan

kumulatif

(mm)

Interval

waktu

(min)

Hujan

antara

interval

(mm)

Durasi

hujan

(min)

Total hujan

maksimum

(mm)

Intensitas

arithmatic

mean

(mm/jam)

1 2 3 4 5 6 7

5 8 5 8 5 14 168

10 16 5 8 10 28 168

15 22 5 6 15 40 160

20 34 5 12 20 47 141

25 41 5 7 30 64 128

30 53 5 12 45 85 113

35 67 5 14 60 97 97

40 81 5 14 80 105 79

45 86 5 5 100 112 67

50 93 5 7 120 117 59

60 97 10 4

80 105 20 8

100 112 20 7120 117 20 5

Contoh 2.1

Tabel 2.3.di atas adalah catatan suatu kejadian hujan dari stasiun hujan X. Kolom (1)

sampai dengan (4) adalah hasil bacaan alat penakar hujan otomatis.

Keterangan :

Kolom (1) waktu dari awal hujandipilih

Kolom (2) dibaca dari pencatatan alat penakar hujan otomatis untuk waktu ybs.


31/149

2-5


Kolom (3) interval waktu dari kolom (1)

Kolom (4) hujan antara interval dari kolom (2), baris bawahbaris atas.

Kolom (5) durasi hujan yang dipilih.

Kolom (6) adalah hujan maksimum dari pencatatan, dihitung dari harga-harga

pada kolom (4) yang dipilih harga maksimumnya dari suatu harga atau kombinasi

dari harga-harga yang ada menurut periode waktunya.

-

Ambil harga terbesar dari kolom (4): terbaca 14 mm

- 2 harga terbesar dari 3 harga yang berurutan: 14 + 14 = 28 mm

- 3 harga terbesar dari 4 harga yang berurutan: 14 + 14 + 12 = 40 demikian

seterusnya.

-

Hasil perhitungan dimasukkan ke dalam kolom (6) yang bersesuaian

durasinya.

Kolom (7) = 60 x Kolom (6)/Kolom (5)

Intensitas Hujan Rencana Menggunakan Data Hujan Menitan.

Data yang diperlukan adalah data jumlah kejadian hujan untuk suatu waktu/durasi tertentu

selama n tahun pengamatan yang diperoleh dari hasil pencatatan suatu stasiun hujan

(otomatis). Cara ini membutuhkan perhitungan dan pekerjaan yang banyak sepertipembacaan dan penyusunan data curah hujan untuk setiap t pada kertas-kertas pencatat

curah hujan otomatis sepanjang pengamatan yang lalu. Intensitas hujan diperoleh seperti

pada contoh 2.1 di atas.

Contoh 2.2

Perhitungan Intensitas hujan rencana dari suatu stasiun hujan selama 45 tahun. Kejadian

hujan dituliskan dalam suatu tabel (Tabel 2.5), di mana kolom vertikal di kiri merupakan

waktu/durasi hujan (dalam menit), sedang baris teratas adalah intensitas hujan (dalam

mm/jam). Harga-harga yang tercantum adalah jumlah kejadian hujan selama 45 tahun.

Sebagai contoh Untuk durasi hujan 30 menit, jumlah kejadian hujan yang intensitas

hujannya 50 mm/jam dalam 45 tahun adalah 21 kali. Ditanyakan intensitas hujan untuk

periode ulang 2 tahun, 5 tahun dan 10 tahun. Buat juga grafik hubungan antara durasi dan

intensitas hujan untuk stasiun tersebut.


32/149

2-6


Tabel 2.5. Jumlah kejadian hujan untuk suatu harga intensitas hujan

Intensitas

mm/jam 25 35 40 45 50 65 75 100 125 150 175

Durasi (min)

5 123 47 22 14 4

10 122 78 48 15 7 4 2

15 100 83 46 21 10 3 2 1

20 98 64 44 18 13 5 2 2

30 99 72 51 30 21 8 6 3 2

40 69 50 27 14 11 5 3 1

50 52 28 17 10 8 4 3

60 41 19 14 6 4 4 2

80 18 13 4 2 1 1

100 13 4 1 1

120 8 2

Penyelesaian:

Bila pencatatan dilakukan selama 45 tahun, maka hujan maksimum periode ulang 2 tahun

akan terdapat yang terjadi sebanyak 45/2 = 22,5 kali; hujan maksimum periode ulang 5

tahun sebanyak 45/5 = 9 kali dan hujan maksimum periode ulang 10 tahun sebayak 45/10

= 4,5 kali. Jumlah kejadian curah hujan menitan (jangka waktu pendek) dapat dihitung dari

Tabel di atas dengan menginterpolasi jumlah kejadian yang diminta dari harga-harga yang

ada. Untuk durasi 5 menit: intensitas hujan periode ulang 5 tahun yang jumlah kejadiannya

9, adalah : I = 150 + {(14 - 9)/10 x (175 - 150)}= 162,5 mm. Untuk 10 menit : I = 100 +

{(15 - 9)/8 x (125 - 100)}= 118,8 mm..... dst.

Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 2.6.di bawah ini.

Tabel 2.6. Intensitas hujan

Durasi

(min)

T = 2 tahun

(mm/jam)

T = 5 tahun

(mm/jam)

T= 10 tahun

(mm/jam)

5 124.5 162.5 173.8

10 94.3 118.8 145.8

15 65.9 103.6 119.6

20 50.8 87.5 104.2

30 45.8 63.8 87.5

40 40.3 55 66.7

50 35.5 47.5 63.1

60 25.8 43.1 48.8

80 25.8 37.2 39.7100 27.2 34.4


33/149

2-7


Intensitas Hujan Rencana Menggunakan Data Hujan Berjangka Waktu Pendek

Hubungan antara intensitas hujan dan durasi hujan dapat dihitung dengan beberapa

perumusan, antara lain adalah dengan rumus Talbot (1881), Sherman (1905),dan Ishiguro

(1953), dimana ketiganya untuk curah hujan jangka pendek. Satuan untuk waktu tadalah

menit dan mm/jam untuk I (intensitas). Rumus lainnya dikembangkan oleh Mononobe

yang menggunakan data hujan harian. Satuan waktu t dalam jam dan mm/jam untuk I

(intensitas) hujan.

Besarnya intensitas curah hujan itu berbeda-beda yang disebabkan oleh lamanya curah

hujan atau frekwensi kejadiannya.

Waktu td yaitu lamanya hujan, diambil sama dengan waktu konsentrasi tc dari daerah

aliran (the watershed time of concentration). Waktu konsentrasi tc didefinisikan sebagai

waktu yang diperlukan oleh titik air air untuk mengalir dari tempat yang hidrolis terjauh

di daerah alirannya ke suatu titik yang ditinjau (inlet), sehingga td= tc, dengan pengertian

pada saat itu seluruh daerah aliran memberikan kontribusi aliran di titik tersebut. Dengan

demikian curah hujan rencana adalah hujan yang mempunyai durasi sama dengan waktu

konsentrasi.

Beberapa rumus intensitas curah hujan yang dihubungkan dengan hal-hal ini, telah disusun

sebagai rumus-rumus eksperimentil.

1) Rumus Talbot (1881)

bt

aI

........................... (2.1.3)

Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dimana tetapan-tetapan a dan

b ditentukan dengan harga-harga yang diukur.

2) Rumus Sherman (1905)

nt

aI ........................... (2.1.4)

Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yang lamanya lebih dari

2 jam.

3) Rumus Ishiguro (1953)

bt

aI

........................... (2.1.5)


34/149

2-8


4) Rumus Mononobe

m

24

t

24

24

RI

........................... (2.1.6)

Dengan,

I = intensitas curah hujan (mm/jam)

t = lamanya curah hujan (menit), untuk rumus 2.1.3 s/d rumus 2.1.6.

a, b, n, m = tetapan

R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm).

Tetapan/konstanta a, b, dan n dalam rumus-rumus di atas dihitung dengan cara kwadrat

terkecil (least square) menggunakan data curah hujan menitan (jangka waktu pendek) yang

diperoleh dari stasiun penakar otomatis, sebagai berikut :

5)

Rumus Talbot

bt

aI

........................... (2.1.7)

dengan

)I)(I()I(N

)I)(t.I()I)(t.I(a

)I)(I()I(N)t.I(N)t.I)(I(b

6) Rumus Sherman

nt

aI ........................... (2.1.8)

)t)(logt(log)]t[(logN

)]t)[(logIlogt(log])t[(log)I(logalog

2

)t)(logt(log)]t[(logN

)Ilogt(logN)t)(logI(logn

7) Rumus Ishiguro

bt

aI

........................... (2.1.9)

)I)(I()I(N

)I)(tI()I)(tI(a

dan

b= )I)(I()I(N

)tI()tI)(I(


35/149

2-9


Perlu diadakan pemeriksaan untuk memilih rumus yang paling cocok digunakan. Untuk

masing-masing rumus dihitung intensitas hujan untuk setiap waktu t. Deviasi antara harga-

harga ini terhadap data intesitas hujan rencana Dengan menelaah deviasi rata-rata M

, dapat ditentukan bahwa untuk suatu rumus memberikan hasil yang optimum

sebagai rumus intensitas curah hujan.

Contoh 2.3

Hasil analisa intensitas hujan rencana seperti pada contoh 2 di atas. Ambil data intensitas

hujan dengan periode ulang 5 tahun.

Tabel 2.7. Data intensitas hujan vs durasi hujan

Lama hujan, t (menit) 5 10 15 20 30 40 50 60 80 100

Intensitas, I (mm/jam) 162.5 118.8 103.6 87.5 63.8 55 47.5 43.1 37.2 27.2

Tulis semua harga komponen dari rumus-rumus di atas dan hitung semua harga kontanta

yang tercantum untuk rumus 2.7 s/d 2.9. hasilnya dapat dilihat pada Tabel berikut:

Tabel 2.8. Perhitungan koefisien Intensitas hujan T = 5 tahun

t I I*t I2 I2*t log t log I logt*log I (log t)2 (t)0,5 I*(t)0,5 I2*(t)0,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

5 162,5 812,50 26406,25 132031,25 0,70 2,21 1,55 0,49 2,24 363,36 59046,17

10 118,8 1188,00 14113,44 141134,40 1,00 2,07 2,07 1,00 3,16 375,68 44630,62

15 103,6 1554,00 10732,96 160994,40 1,18 2,02 2,37 1,38 3,87 401,24 41568,58

20 87,5 1750,00 7656,25 153125,00 1,30 1,94 2,53 1,69 4,47 391,31 34239,79

30 63,8 1914,00 4070,44 122113,20 1,48 1,80 2,67 2,18 5,48 349,45 22294,72

40 55,0 2200,00 3025,00 121000,00 1,60 1,74 2,79 2,57 6,32 347,85 19131,78

50 47,5 2375,00 2256,25 112812,50 1,70 1,68 2,85 2,89 7,07 335,88 15954,10

60 43,1 2586,00 1857,61 111456,60 1,78 1,63 2,91 3,16 7,75 333,85 14388,99

80 37,2 2976,00 1383,84 110707,20 1,90 1,57 2,99 3,62 8,94 332,73 12377,44

100 27,2 2720,00 739,84 73984,00 2,00 1,43 2,87 4,00 10,00 272,00 7398,40

Jumlah 746,2 20075,50 72241,88 1239358,55 14,64 18,10 25,58 22,98 59,31 3503,34 271030,57

8) Rumus Talbot

bt

aI

2.7462.7468.7224110

2.74612393598.722415.20075a

3173.12

2.7462.7468.7224110

7.420.954105.200752.746

b

15,62


36/149

2-10


9) Rumus Sherman

nt

aI

6.146.140.23x10

6.146.140.231.18alog

= 2.66501 a 462

83959.11x83959.1103624.19x8

56237.20x883959.11x38476.14n

58.0

10) Rumus Ishiguro

bt

aI

2.7462.74688.7224110

2.74657.27103088.7224134.3503a

307

2.7462.74688.7224110

57.2710301034.35032.746b

58.0

Jadi rumus-rumusnya adalah sebagai berikut :

11)

Talbot

62.15t

12.3173

bt

aI

12)

Sheman

58.0t

462I

13) Ishiguro

58.0t

028.307

bt

aI

Hasil perhitungan perlu dipilih mana yang sesuai dengan data yang ada. Dilakukan

perhitungan sebagai berikut:


37/149

2-11


Tabel 2.9 Perhitungan deviasi masing-masing rumus terhadap data

t I I(1) Alpha.(1) I(2) Alpha.(2) I(3) Alpha.(3)

5.0 162.5 153.9 8.6 180.7 -18.2 185.4 -22.9

10.0 118.8 123.9 -5.1 120.5 -1.7 118.9 -0.115.0 103.6 103.6 0.0 95.1 8.5 93.2 10.4

20.0 87.5 89.1 -1.6 80.4 7.1 78.9 8.6

30.0 63.8 69.6 -5.8 63.5 0.3 62.7 1.1

40.0 55.0 57.0 -2.0 53.7 1.3 53.5 1.5

50.0 47.5 48.4 -0.9 47.1 0.4 47.3 0.2

60.0 43.1 42.0 1.1 42.3 0.8 42.8 0.3

80.0 37.2 33.2 4.0 35.8 1.4 36.7 0.5

100.0 27.2 27.4 -0.2 31.4 -4.2 32.6 -5.4

Sigma -1.8 -4.3 -5.9

M(Alpha) -0.2 -0.4 -0.6

Dari hasil perhitungan diatas nampak bahwa rumus Talbot (1) memberikan deviasi yang

terkecil, sehingga rumus tersebut dapat dipakai dalam perencanaan selanjutnya.

2.4 Curah Hujan Rencana dan Intensitas Hujan Rencana Berdasarkan Curah

Harian Maksimum (R24)

1) Intensitas Hujan Rencana

Berikut ini disajikan metode Haspers untuk mendapatkan hubungan antara I-t yang

menggunakan hujan harian rencana R24 yang diperoleh dari perhitungan

menggunakan data hujan harian.

a) Tinggi hujan antara 0-1 jam

bR

RaR

24

24

........................... (2.1.10)

dengan,

R = hujan dengan suatu jangka waktu kurang dari 60 menit (mm)

R24 = hujan harian rencana (mm)

a,b = konstanta untuk hujan dengan waktu tertentu.


38/149

2-12


Tabel 2.10. Konstanta a dan b untuk perhitungan hujan berjangka waktu kurang dari 60

menit

t (min) a b

1 5.85 21.65 29.1 116

10 73.8 254

15 138 424

20 228 636

25 351 909

30 524 1272

35 774 1781

40 1159 2544

45 1811 3816

50 3131 636055 7119 13992

59 39083 75048

Contoh 2.4

R24= 140 mm. Berapa R30? I90?.

Untuk t = 30 menit, maka konstanta a = 524 dan b = 1272

Tinggi hujan dalam waktu 30 menit mm52

1272140

140524R30

Intensitas hujan dalam waktu 30 menit dihitung dengan Rumus 2.10.

I30= jam/mm1046030

52

b) Tinggi hujan antara 1-24 jam

12.3t

t11300

R

R1002

24

........................... (2.1.11)

dengan,

R dan R24dalam mm

t dalam jam

24R

Rx100dalam prosen


39/149

2-13


Contoh 2.5

R24= 140 mm. Berapa harga R1? I1

7,274212.31

1x11300

R

Rx1002

24

%4.52R

Rx100

24

mm8.83160x524.01R

jam/mm6.831

6.83I1

Untuk selanjutnya untuk R24 = 140 mm dapat dibuat hubungan antara intensitas

hujan dan durasi hujan sebagai berikut :

t (menit) Intensitas hujan (mm)

5 191

10 157.3

15 137

30 103.9

50 80.9

60 72.3

90 56.5

120 46.5

2.5 Periode Ulang

Pada dasarnya besarnya hujan rencana dipilih berdasar pada pertimbangan nilai urgensi

dan nilai social ekonomi daerah yang diamankan. Untuk daerah permukiman umumnya

dipilih hujan rencana dengan periode ulang 5 15 tahun. Sedang untuk daerah pusat

pemerintahan yang penting, daerah komersial dan daerah padat dengan nilai ekonomi

tinggi dapat dipertimbangkan periode ulang antara 10 50 tahun. Perencanaan gorong-

gorong jalan raya, lapangan terbang antara 3 15 tahun. Perencanaan pengendalian banjir

yang berkaitan dengan sungai antara 2550 tahun.


40/149

2-14


Tabel 2.11. Periode Ulang Hujan (PUH) untuk perencanaan saluran kota dan bangunan-

bangunannya

No Distribusi PUH (tahun)

1 Saluran Mikro Pada Daerah :- Lahan rumah, taman, kebun, kuburan, lahan tak terbangun 2

- Kesibukan dan perkantoran 5

- Perindustrian :

* Ringan 5

* Menengah 10

* Berat 25

* Super berat/proteksi negara 50

2 Saluran Tersier: - Resiko kecil 2

- Resiko besar 5

3 Saluran Sekunder: - Tanda resiko 2- Resiko kecil 5

- Resiko besar 10

4 Saluran Primer (Induk): - Tanda resiko 5

- Resiko kecil 10

- Resiko besar 25

Atau : - Luas DAS (25 A 50) Ha 5

- Luas DAS (50 A 100) Ha (5-10)

- Luas DAS (100 A 1300) Ha (10-25)

- Luas DAS (1300 A 6500) Ha (25-50)

5 Pengendali Banjir Makro 100

6 Gorong-gorong: - Jalan raya biasa 10

- Jalan by pass 25

- Jalan ways 50

7 Saluran Tepian: - Jalan raya biasa (5-10)

- Jalan by pass (10-25)

- Jalan ways (25-50)Catatan : Dikategorikan sebagai resiko besar, apabila pada hujan periode ulang setingkat di bawahnya menimbulkan genangan yang

merugikan.

2.6 Waktu Konsentrasi (Time of Concentration, tc)

Waktu konsentrasi dihitung dengan rumus di bawah ini :

tc= to+ tf ........................... (2.1.12)

dimana :

to = waktu yang dibutuhkan untuk mengalir di permukaan untuk mencapai inlet

(overland flow time, inlet time)

tf = waktu yang diperlukan untuk megalir di sepanjang saluran

Perhitungan to :

1)

Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya to :

-

intensitas hujan


41/149

2-15


- jarak aliran

-

kemiringan medan

-

kapasitas infiltrasi

-

adanya cerukan di atas permukaan tanah (depression storage)

2) Diusahakan agar aliran secepatnya dapat masuk ke inlet sistem pembuangan. Untuk

daerah urban normal disarankan untuk memakai to : 4 menit dan kurang dari 5 menit

untuk daerah permukiman yang luas, dimana aliran dari atap, jalan, lapangan, jalan

beraspal untuk mencapai inlet.

3)

Perumusan yang umum untuk menghitung to :

467.0

do s

l

n44,1t

Rumus Kerby (1959) (2.1.13)

I < 400 m

di mana :

l = jarak dari titik terjauh ke inlet (m)

nd = koefisien setara koefisien kekasaran

s = kemiringan medan

Tabel 2.12 Harga koefisien hambatan, ndJenis Permukaan nd

Permukaan impervious dan licin 0.02

Tanah padat terbuka dan licin 0.10

Permukaan sedikit berumput, tanah dengan tanaman berjajar, tanah terbuka

kekasaran sedang

0.20

Padang rumput 0.40

Lahan dengan pohon-pohon musim gugur 0.60

Lahan dengan pohon-pohon berdaun, hutan lebat, lahan berumput tebal 0.80

4)

Penentuan harga todengan grafik

Ada dua grafik yang dapat dipakai untuk menentukan harga to.

Kurva pada gambar 2.1. untuk menetapkan harga waktu yang dibutuhkan mengalir di

atas permukaan beberapa jenis lahan (to), bila diketahui panjang lintasan aliran dan

kemiringan medan.

Contoh 2.6

penggunaannya adalah sebagai berikut:

Diketahui: Panjang alur/ lintasan air di atas permukaan medan = 150 m


42/149

2-16


Jenis permukaan: rumput tebal (dense grass)

Kemiringan medan : 1%

Tentukan to.

Penyelesaian :

Jarak lintasan air 150 m = 150*3,28 = 492 ft.

Tarik garis mendatar dari Distance (jarak) 492 ft, memotong kurva untuk Dense grass

pada kemiringan 1%. Terbaca Time in minutes(waktu, to) : 41 menit. Jadi to= 41 menit.

Gambar 2.2 adalah hubungan antara kecepatan aliran di atas permukaan yang ditentukan

oleh kemiringan medan. Grafik ini berlaku untuk jarak lintasan air sebesar 300 ft = 91,44

m 100 m. Untuk jarak yang lebih besar aliran sudah terpusat. Selanjutnya to= panjang

alur / kecepatan aliran

Contoh 2.7

Diketahui : Lahan di hutan dengan semak-semak lebat (kurang lebih sama dengan Forest

with heavy ground litter and hay meadow). Kemiringan medan 3%. Jarak lintasan airnya

150 m. Tentukan to.

Penyelesaian

Baca kemiringan medan (Slope): 3%. Tarik garis mendatar

memotong kurva Forest with heavy ground litter and hay meadow). Kemudian dari

perpotongan itu tarik garis vertikal ke bawah, dan terbaca di absisnya: kecepatan limpasan

air (velocity) = 0,42 ft/s = 0,42*0,3048 = 0,13 m/dt.

Maka to = 150/0,13 = 1154 detik = 19,2 menit.


43/149

2-17


Gambar 2.1. Harga to


44/149

2-18


Gambar 2.2. Harga Vo

Perhitungan tf :

saluran

saluranf

V

Lt ........................... (2.1.14)

Perhitungan tc secara langsung:

Rumus Kirpich (untuk luas lahan < 200 ha. di daerah pertanian atau pedesaan)

80.0

cs

100025.0t

(jam) ........................... (2.1.15)

di mana:

l = panjang catchment menurut alur sungai terpanjang

s = kemiringan medan = H/l, dimana H adalah beda elevasi antara titik terjauh

dengan outlet.


45/149

2-19


Beberapa Contoh Penentuan tc

Untuk memperjelas cara perhitungan, lihat contoh-contoh berikut ini.

Contoh 2.8

Suatu sub catchment area seperti pada gambar berikut. Garis lengkung putus-putus

menggambarkan batas sub DAS, panah menunjukkan arah aliran dipermukaan lahan,

sedang garis lengkung sejajar menggambarkan saluran. Hitung waktu konsentrasi di outlet.

Penyelesaian:

Data sebagai berikut :

Lahan Panjang

alur

(m)

Kemiringan Koef. Hamb

n

A L1 i1 n1

B L2 i2 n2

C L3 i3 n3

D L4 i4 n4

E L5 i5 n5

Perhitungan waktu konsentrasi:

to ditentukan menggunakan grafik atau menggunakan rumus Kerby.

Titik kontrol Lahan to tf tc tcmaks

1 A toA -- toA

2 B toB tf1-2 toB + tf1-2

C toC tf1-2 toC + tf1-2 tc2maks *)

A tcAmaks tf1-2 tc1maks + tf1-2

3 D toD tf2-3 toD + tf2-3

E toE tf2-3 toE + tf2-3 tc3maks *)

A,B,C tc2maks tf2-3 tc2maks + tf2-3Catatan : *) dipilih tc maksimum dari perhitungan di titik ybs.


46/149

2-20


Contoh 2.9

Suatu lahan dengan penutup permukaan berbeda, luas masing-masing A1 dan A2. Panjang

alur aliran l1 dan l2, kemiringan medan masing-masing s1 dan s2, koefisien hambatan n1

dan n2. Aliran lurus menuju saluran 1-2. Waktu untuk mengalir di aluran 1-2 adalah tf1-2.

Hitung waktu konsentrasi di titik 2.

Penyelesaian :

Di atas lahan limpasan hujan mengalir di atas permukaan yang berbeda, sehingga waktu

yang dibutuhkan perlu dihitung masing-masing. Harga to untuk masing-masing dapat

dihitung dengan rumus Kerby atau grafik.

to1 dan to2 masing-masing adalah waktu pengaliran di atas lahan A1 dan A2, sehingga

waktu untuk mencapai saluran adalah to= to1+ to2.

Selanjutnya tc dapat dihitung : tc= to+ tf1-2

Contoh 2.10

Lihatlah 2 lahan di kiri dan kanan saluran. Permukaan lahan kiri terdiri dari 2 macam

penutup : Luas lahan A1, panjang alur aliran l1 kemiringan medan s1,

luas lahan A2, panjang alur aliran l2 kemiringan medan s2. , Permukaan lahan kanan luas

lahan A3, panjang alur aliran l3 kemiringan medans3.

Hitung waktu konsentrasi di titik 2.


47/149

2-21


Penyelesaian :

Dari lahan kanan : tokanan = to1

tc = tokanan + tf1-2

Dari lahan kiri : tokiri = to2 + to3

tc = tokiri + tf1-2 Pilih harga tc terbesar.

Contoh 2.11

Tiga lahan A1, A2, dan A3. Arah aliran di atas lahan ditunjukkan dengan panah. Aliran

dari lahan A1 masuk kesaluran 0-1 melalui inlet 0, dari lahan A2 masuk saluran 1-2

melalui inlet 1, dan dari lahan A3 masuk saluran 2-3 melalui inlet 2. Saluran 0-1, 1-2 dan

2,3 adalah saluran tertutup. Hitung waktu konsentrasi di titik 3.

Penyelesaian :

Di titik 0 : tc0 = toA1 = tc0max

Di titik 1 : tc1 = tc0max + tf0-1

tc1 = toA2 (kiri inlet)

Pilih yang terbesar tc1max


48/149

2-22


Di titik 2 : tc2 = toA3

tc2 = tc1max + tf1-2

Pilih yang terbesar tc2max

Di titik 3 : tc3 = tc2 max + tf2-3

PERHATIKAN SOAL NO 4 :

Contoh saluran 0-1, Lahan (2) tidak masuk saluran tersebut, jadi tidak diikutkan

dalam perhitungan debit saluran 0-1.

Di pipa 1-2 tepat di kiri manhole 1, ada tambahan aliran dari lahan (2), berarti

dalam pipa 1-2 mengalir air dari lahan (1) dan (2).

2.7 Perhitungan debit sungai

Untuk menghitung debit suatu sungai yang melalui daerah perkotaan/permukiman, dapat

digunakan berbagai metode perhitungan. Diantaranya metode:

Gabungan Rasional-Weduwen untuk luas daerah aliran 100 km2

Weduwen untuk luas daerah aliran < 100 km2

Rasional untuk luas daerah aliran < 1 km2

Dalam materi kuliah Drainase digunakan rumus Bayern untuk mengestimasi waktukonsentrasi aliran dari suatu daerah aliran sebagai berikut :

6,0

L

H72W

km/jam ........................... (2.1.16)

di mana :

W = kecepatan aliran

H = beda tinggi/elevasi antara titik terjauh di daerah pengaliran dengan titik

yang ditinjau (m)L = panjang sungai

W

Ltc km/jam

Contoh 2.12

Suatu sungai melalui kota. Jarak dari titik terjauh sampai dengan titik X di kota : L = 15

km, sedang beda tinggi antara hulu dan hilir H = 10 m Luas daerah aliran sungai terhadap

titik X = 60 km

2

. Koefisien C rata-rata = 0,55. Hujan rencana R24= 120 mm. Hitung debitsungai di titik X.


49/149

2-23


Penyelesaian :

895,015000

1072

L

H72W

6,06,0

km/jam

8,16895,0

15

W

Ltc jam

342,68,16

24

24

120I

3/2

mm/jam

13,5860342,655,06,3

1Q m3/dt

2.8

Rangkuman1) Data untuk perhitungan intensitas hujan ada 2 macam, yaitu a) data hujan harian

(dari pencatatan manual) dan b) data hujan menitan (dari pencatatan otomatis).

2) Intensitas hujan dengan data a) dapat dihitung dengan rumus Mononobe dengan tc

dalam jam, sedang rumus Talbot, Sherman, Ishiguro untuk data b) dengan tc dalam

menit. Ingat !!!

3) Untuk menghitung tc, bayangkan jalannya titik air dari lahan-lahan (bila ada lebih

dari satu lahan) menuju saluran, kemudian bergerak/mengalir di sepanjang saluran

menuju titik kontrol. Dari beberapa kemungkinan harga tc = to + tf , pilih harga tc

terbesar/ maksimum. Ingat!!!

4) Rumus 2.1.15 (Kirpich) sesuai untuk menghitung tc lahan dengan penutup yang

homogen. Dalam rumus tsb. l adalah panjang alur atau saluran di area itu yang

dilalui titik air menuju titik kontrol.

5) Saluran terbuka menerima air dari lahan kiri kanannya sepanjang saluran.

6) Saluran tertutup meneruskan aliran air melalui inlet.

7) Debit dihitung dengan rumus rasional. Ingat satuan : Q (m3/dt), I (mm/jam), A

(km2). 1/3,6 adalah konversi untuk I : mm/jam m/dt, A : km2 m2.

8) Cgabungan dihitung untuk limpasan dari beberapa lahan yang masuk ke saluran yang

sama.

9) Debit rencana untuk saluran terbuka a-b pilih di hilir, Qb.

10) Untuk saluran tertutup antara titik a dan b, pilih debit rencana yang terbesar untuk

desain diameter pipa.

11)

Hitung Cgabungan (beberapa lahan) untuk suatu titik kontrol yang ditinjau.


50/149

2-24


12) Untuk basin drainage bisa dipakai rumus Bayern atau perhitungan hidrograf (ada

macam-macam metode).

2.9

Soal latihan

Soal seperti contoh perhitungan tcpada kasus No 3. Data :

Lahan Luas (km2) C L (m) nd S (%)

A1 0,040 0,5 100 0,2 0,5

A2 0,030 0,3 120 0,4 0,4

A3 0,.050 0,5 200 0,1 0,6

Ls = 400 m, kecepatan rata-rata = 0,5 m/dt, hujan rencana R24= 80 mm. Hitung debit

saluran.

Jawaban :

tomaksimum = 30,78 menit. = 0,51 jam, I = 43,3 mm/jam, Q = 0,649 m3/dt.


51/149

3-1


3 HIDROLIKA SALURAN TERBUKA

3.1

Tipe Aliran

Aliran dalam saluran dapat berupa aliran tetap (permanen), di mana debit tidak berubah

sepanjang saluran atau 0t

Q

. Pada kenyataannya aliran dalam saluran drainase tidak

tetap (unsteady), dimana debit di suatu penampang berubah terhadap waktu 0t

Q

Gambar 2.3.a. Aliran tetap, debit tidak berubah terhadap waktu.

Gambar 2.3.b. Aliran tidak tetap, debit berubah terhadap waktu

Pada saluran drainase terbuka untuk buangan air hujan, inflow yang masuk saluran di

setiap ruas saluran menerima dan aliran berbeda tergantung pada luas catchment area yang

dilayani. Dalam praktek untuk keperluan analisa hidrolik, untuk menentukan dimensi

saluran, perhitungan disederhanakan dengan menganggap aliran adalah tetap (steady)

sepanjang saluran. Namun demikian hal tersebut tidak dapat diterapkan untuk debit yang


52/149

3-2


besar, karena pengaruh gelombang banjir, atau kemungkinan terjadinya water hammer

tidak dapat diabaikan.

3.2

Prinsip Aliran

Dalam saluran drainase aliran mengikuti prinsip sebagai berikut :

1) Persamaan kontinuitas,

A1 V1 = A2 V2 ........................... (2.2.1)

2) Prinsip energi,

hg2

VPh

g2

VPh

2

222

2

111

........................... (2.2.2)

3)

Prinsip momentum :

)]V()V[(Qg

F 1x2xx

........................... (2.2.3)

dimana untuk penampang 1) dan 2) :

A = luas penampang

V = kecepatan

h = kedalaman air

p = tekanan

h = jumlah kehilangan energi

= factor koreksi = 1

= berat spesifik cairan

Q = debit aliran

3.3 Kondisi Aliran

Ada dua macam kondisi aliran di saluran drainase, yaitu aliran di saluran terbuka (open

channel flow) dan aliran di saluran tertutup (closed conduit, pipe flow). Periksa gambar

2.4.


53/149

3-3


Gambar 2.4. Perbandingan antara aliran di saluran terbuka dan dalam pipa

Dalam perencanaan diusahakan agar aliran dalam kondisi aliran di saluran terbuka dapat

mengalir secara gravitasi. Sifat aliran dalam pipa, ditemui antara pada aliran melalui

siphon, atau bila aliran yang melalui pipa/gorong-gorong memenuhi penampang pipa.

3.4 Sifat Aliran

Pada aliran tetap, dapat terjadi dua macam sifat aliran, yaitu aliran seragam (uniform flow)

dan aliran tidak seragam (non uniform flow). Secara matematis kond

drainase perkotaan

Documents