KAJIAN ULANG KEAMANAN BENDUNGAN GONGGANG

KABUPATEN MAGETAN TERHADAP BANJIR RANCANGAN

Disusun Guna Melengkapi Salah Satu Syarat

Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

disusun oleh :

EKO SUWARNO

NIM : D100 010 127

NIRM : 01 6 106 03010 5 0127

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

KATA PENGANTAR

Subhanallah Walhamdulillah La ilaha illallah Penulis panjatkan ke hadirat Allah

SWT atas segala rahmat, kemudahan dan karunia yang selalu dilimpahkan kepada

Penulis sehingga mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan lancar dan baik.

Penulis menyampaikan terimakasih atas segala ilmu, bantuan dan bimbingan

yang diberikan selama ini dan utamanya dalam penyelesaian Tugas Akhir kepada:

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Dr. Muchammad Solikin, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Gurawan Djati W. S.T., M.Eng., selaku Pembimbing Utama.

4. Bapak Ir. H. A. Karim Fatchan, M.T., selaku Dosen Penguji.

5. Bapak Kuswartomo, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji.

6. Bapak Budi Setiawan, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik.

7. Bapak-bapak dan Ibu-ibu Dosen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

8. Bapak Ma’ruf H.S, S.T., M.T., Bapak Darto, S.T., Bapak Anton Tri Asmoro,

S.T., M.T., Bapak Hariyanto, S.T., Balai sungai Bengawan Solo.

9. Bapak Endrianto, S.T., Fachrudin S. S.T., Agus Widi R.S.T, dan Teman-teman

lainnya.

10. Seluruh pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.

Semoga Tugas akhir Penulis ini dapat bermanfaat dan jika ada kekurangan

mohon lakukan perbaikan pada penulisan berikutnya.

Surakarta, Desember 2017

Penulis

iv

v

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ ii

KATA PENGANTAR ................................................................................ iii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ........................................ iv

DAFTAR TABEL ...................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. x

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xi

DAFTAR NOTASI ..................................................................................... xii

ABSTRAKSI .............................................................................................. xv

BAB 1 PENDAHULUAN

A. Latar belakang .............................................................................. 1

B. Rumusan masalah ......................................................................... 1

C. Batasan masalah ........................................................................... 2

D. Tujuan penelitian .......................................................................... 2

E. Manfaat penelitian ........................................................................ 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian sejenis sebelumnya ....................................................... 3

BAB III LANDASAN TEORI

A. Analisa data hujan ........................................................................ 5

1. Pengisian data hujan yang hilang............................................. 5

2. Analisis konsistensi data hujan ................................................ 5

3. Perataan hujan ........................................................................ 6

4. Analisa frekuensi ................................................................... 7

5. Analisa hujan rancangan ........................................................ 8

6. Uji keselarasan/Sebaran ......................................................... 10

7. Harga C (Koefisien limpasan) ................................................ 12

8. Intensitas hujan Mononobe ..................................................... 13

vi

9. Analisa banjir rancangan ........................................................ 14

B. Analisa kapasitas waduk ............................................................... 17

C. Penelusuran banjir pada waduk ..................................................... 17

BAB IV METODE PENELITIAN

A. Lokasi penelitian .......................................................................... 19

B. Alat penelitian .............................................................................. 19

C. Langkah-langkah penelitian .......................................................... 19

D. Bagan alir penelitian ..................................................................... 21

BAB V PEMBAHASAN

A. Analisis data hujan ....................................................................... 22

1. Pengisian data hujan yang hilang ............................................ 22

2. Analisis konsistensi data hujan ................................................ 24

3. Perataan hujan ........................................................................ 27

4. Analisa frekuensi ................................................................... 30

5. Analisa hujan rancangan ........................................................ 31

6. Uji keselarasan/Sebaran ......................................................... 33

7. Harga C (Koefisien limpasan) ................................................ 36

8. Intensitas hujan Mononobe ..................................................... 36

9. Analisa banjir rancangan ........................................................ 39

B. Analisa kapasitas waduk ............................................................... 47

C. Penelusuran banjir metode Newton Raphson ................................. 49

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan .................................................................................. 56

B. Saran ............................................................................................ 56

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

A. Lampiran data hujan hilang Stasiun Poncol .................................. L-1

B. Lampiran perataan hujan .............................................................. L-13

vii

C. Lampiran tabel nilai k Smirnov Kolmogorov ................................. L-145

D. Lampiran intensitas hujan Mononobe ........................................... L-148

E. Lampiran banjir rancangan Nakayasu ........................................... L-157

F. Lampiran penelusuran banjir Newton Raphson ............................. L-206

G. Lampiran tambahan ...................................................................... L-287

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel III.1, Tabel Q maks dan Rmaks .......................................................... 6

Tabel III.2, Kriteria jenis distribusi .............................................................. 9

Tabel III.3, Harga K distribusi Log Pearson tipe III ...................................... 10

Tabel III.4, Nilai Chi Kuadrat kritik ............................................................. 11

Tabel III.5, Nilai kritis Smirnov Kolmogorov ............................................... 12

Tabel III.6, Koefisien Limpasan ................................................................... 13

Tabel V.1, Data hujan yang hilang Stasiun Poncol ....................................... 24

Tabel V.2, Nilai statistik Q dan R ................................................................. 25

Tabel V.3, Uji konsistensi Stasiun Sarangan ................................................ 26

Tabel V.4, Uji konsistensi Stasiun Poncol .................................................... 27

Tabel V.5, Faktor pembobot ......................................................................... 29

Tabel V.6, Perataan hujan harian tahun 2000 ................................................ 30

Tabel V.7, Data 25 curah hujan terbesar ....................................................... 31

Tabel V.8, Parameter statistik curah hujan ................................................... 32

Tabel V.9, Pemilihan distribusi menurut Sriharto (1981) .............................. 33

Tabel V.10, Perhitungan Log Pearson III ..................................................... 34

Tabel V.11, Nilai G ...................................................................................... 35

Tabel V.12, Hasil hujan rancangan Log Pearson III ...................................... 35

Tabel V.13, Data curah hujan dan Probabilitas Log Pearson III .................... 36

Tabel V.14, Uji sebaran Chi kuadrat ............................................................ 37

Tabel V.15, Uji sebaran Smirnov Kolmogorov ............................................. 38

Tabel V.16, Koefisien limpasan ................................................................... 39

ix

Tabel V.17, Distribusi hujan satuan periode 50 tahun ................................... 40

Tabel V.18, Hujan efektif ............................................................................. 41

Tabel V.19, Ordinat hidrograf satuan sintetik Nakayasu ............................... 44

Tabel V.20, Volume genangan ..................................................................... 52

Tabel V.21, Freeboard dan persentase Inflow Outflow ................................. 56

Tabel V.22, Tinggi banjir ............................................................................. 56

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar III.1, Sketsa hidrograf sintetik Nakayasu ......................................... 15

Gambar V.1, Grafik hujan efektif periode 50 tahun ...................................... 40

Gambar V.2, Sketsa hidrograf sintetik Nakayasu .......................................... 42

Gambar V.3, Grafik hubungan t dan Q2 ....................................................... 50

Gambar V.4, Grafik hubungan t dan Q total 50 tahun ................................... 51

Gambar V.5, Grafik hubungan elevasi dan volume genangan ....................... 53

Gambar V.6, Grafik perbandingan Inflow dan Outflow kala ulang 50 tahun .. 55

Gambar V.7, Grafik perbandingan elevasi puncak banjir tiap kala ulang ...... 57

Gambar V.8, Grafik perbandingan elevasi puncak banjir tiap kala ulang ...... 57

Gambar V.9, Grafik perbandingan persentase Inflow dan Outflow ................ 58

Gambar V.10, Grafik perbandingan persentase Inflow dan Outflow .............. 58

Gambar V.11, Grafik perbandingan Freeboard tiap kala ulang .................... 59

Gambar V.12, Grafik perbandingan Freeboard tiap kala ulang .................... 59

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A. Data hujan hilang Stasiun Poncol .............................. L-1 s/d L-12

Lampiran B. Perataan hujan ........................................................... L-13 s/d L-144

Lampiran C. Tabel nilai k Smirnov Kolmogorov ............................ L-145 s/d L-147

Lampiran D. Intensitas hujan Mononobe ........................................ L-148 s/d L-156

Lampiran E. Banjir rancangan Nakayasu ........................................ L-157 s/d L-205

Lampiran F. Penelusuran banjir Newton Raphson .......................... L-206 s/d L-286

Lampiran G. Tambahan ................................................................. L-287

xii

DAFTAR NOTASI

α = Koefisien pengaliran

횫t = Periode (waktu) sebagai interval untuk diskritisasi hitungan

A = Luas daerah pengaliran sungai (km²)

A1, A2, …An = Bagian daerah yang mewakili titik pengamatan

B = Lebar puncak bendungan

C = Koefisien pengaliran

Cd = Koefisien debit bangunan pelimpah

Ck = Koefisien kurtosis

Cs = Koefisien skewness

Cv = Koefisien varian

d = Tinggi curah hujan rata-rata (mm)

D = Distribusi (%)

dXA = Jarak antara stasiun X dan stasiun acuan A

dXB = Jarak antara stasiun X dan stasiun acuan B

Ef = Frekuensi yang diharapkan dari pembagian kelas

Fx, Fy = Luas kontur per elevasi

G = Faktor frekuensi

H = Tinggi bendungan (m)

h1 = Tinggi muka air awal (m)

h2 = Tinggi muka air hasil trial (m)

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

I = Inflow (debit masuk)

L = Panjang alur sungai (km)

La = Luas kontur a

xiii

Lb = Luas kontur b

n = Jumlah data

O = Debit yang keluar dari waduk (m³/detik)

Of = Frekuensi yang dibaca pada kelas yang sama

PA = Hujan di stasiun A yang diketahui

PB = Hujan di stasiun B yang diketahui

PC = Hujan di stasiun C yang diketahui

Px = Hujan di stasiun x yang diperkirakan

P = Peluang

Qa = Limpasan setelah terjadi debit puncak (m³/detik)

Qp = Debit puncak banjir (m³/detik)

R = Hujan satuan (mm)

R₅ = Hujan maksimum dalam 5 jam (mm)

Rt = Intensitas hujan satuan untuk jam ke-n (mm)

Rt1000 = Hujan rancangan 1000 tahun

Ri = Hujan efektif

S2-S1 = Tambahan air yang tertampung diwaduk (m)

t = lamanya hujan dalam sehari, diambil 5 jam

t = Waktu jam ke-n

Tp = Jeda waktu antara mulai hujan sampai puncak hujan (jam)

T0,3 = Waktu yang dibutuhkan debit turun menjadi 30% (jam)

tg = Waktu konsentrasi (jam)

V = Volume waduk cara rerata luas kontur

Vx = Volume waduk cara prisma terpancung

Zx = Beda jarak antar kontur

xiv

ABSTRAKSI

KAJIAN ULANG KEAMANAN BENDUNGAN GONGGANG KABUPATEN

MAGETAN TERHADAP BANJIR RANCANGAN

Waduk Gonggang terletak pada aliran Sungai Gonggang yang merupakan anak Sungai Kali Madiun dengan daerah tangkapan air 12.8698 km2. Waduk tersebut dibangun untuk mengatasi kekurangan air irigasi dan air baku bagi masyarakat di daerah layanan serta diharapkan dapat menjadi salah satu tujuan wisata di Kabupaten Magetan. Dalam penelitian keamanan bendungan Gonggang terhadap banjir, terlebih dahulu dilakukan analisa data hujan kemudian dilakukan penelusuran banjir. Dari hasil perhitungan diketahui bahwa bendungan Gonggang aman terhadap banjir rancangan dengan persentase redaman banjir untuk kala ulang, yaitu; 53,815 % untuk kala ulang 2 tahun, 52,261 % untuk kala ulang 5 tahun, 51,307 % untuk kala ulang 10 tahun, 49,226 % untuk kala ulang 25 tahun, 49,451 % untuk kala ulang 50 tahun, 48,808 % untuk kala ulang 100 tahun, 48,103 % untuk kala ulang 200 tahun, 46,607 % untuk kala ulang 1000 tahun.

Kata kunci : Bendungan Gonggang, Keamanan Bendungan dan Persentase Redaman Banjir.

ABSTRACT The Gonggang Reservoir is located in Gonggang River which is a tributary of

Madiun River with a catchment area of 12,8698 km². The reservoir was built to overcome the lack of irrigation water and water supply and is expected to become one of the Tourist destinations in Magetan regency. In the study of Gonggang dam security against floods, rainfall data was analyze and then flood routing. The result of the calculation shows that Gonggang dam is safe for flood design with percentage of flood attenuation for return period, namely; 53,815% for 2 years period, 52,261% for 5 years period, 51.307% for 10 years period, 49.26% for 25 years period, 49.451% for 50 years period , 48.808% for 100 years period, 48.103% for 200 years period, 46.607% for 1000 years period.

Keywords: Gonggang Dam, Dam Security and Percentage of Flooding.