PERENCANAAN DAN DESAIN SALURAN DRAINASE PERMUKAAN JALAN (Saluran Drainase Jalan Tanjung 21 B Kampus IPB)

Oleh :Reskiana (F451120011)

Mahasiswa Pascasarjana Teknik Sipil dan Lingkungan, IPB Email : r e z q ch a n @ gma il. c om

a. Pendahuluan

Pembangunan suatu gedung atau infrastruktur sebaiknya perlu memperhatikan infrastruktur

pendukung seperti saluran drainase agar tidak mengganggu aktivitas dan kenyamanan pengguna dan

menyebabkan kerusakan pada gedung/infrastruktur itu sendiri. Kelebihan air hujan pada suatu daerah

dapat menimbulkan suatu masalah yaitu banjir atau genangan air, sehingga diperlukan adanya saluran

drainase yang berfungsi menampung air hujan dan kemudian mengalirkannya ke kolam penampungan

atau ke sungai.

Saluran drainase jalan di dalam kampus IPB masih belum diperhatikan, terbukti masih

adanya jalan-jalan tergenang pada saat hujan dengan intensitas yang tinggi dan dalam durasi

yang singkat. Salah satu ruas jalan yang sering tergenang adalah jalan Tanjung 21 B kampus

IPB Dramaga tepatnya depan SMA Kornita dan jalan menuju Asrama Putra. Beberapa factor yang

menyebabkan tergenangnya air di ruas jalan seperti tersumbatnya screening saluran drainase akibat

sampah dedaunan atau plastic, desain saluran jalan yang tidak memperhatikan aspek hidrologi dan

saluran drainase yang sudah rusak.

Gambar 1. Ruas Jalan Tanjung 21 B tergenang dan Saluran Draianse yang meluap

b. Kondisi Saluran Drainase Permukaan Jalan di Wilayah Kampus IPB

Kondisi saluran drainase permukaan jalan di sekitar kampus IPB tepatnya pada titik

pengamatan Jalan Tanjung 21 B Kampus IPB Dramaga dapat dilihat pada Gambar berikut :

Gambar 2. Dimensi Saluran Drainase Jalan Tanjung 21 B Kampus IPB Dramaga

Gambar 3. Lokasi Pengamatan Saluran Drainase Jalan Tanjung 21 B Kampus IPB Dramaga

c. Analisa Saluran Drainase

Selokan (saluran) samping merupakan saluran yang dibuat pada sisi kanan dan kiri jalan yang

berfungsi untuk menampung dan mebuang air yang berasal dari permukaan jalan dan daerah

pengaliran sekitar jalan. Dalam merancang saluran samping jalan harus diperhatikan pengaruh

material untuk saluran tersebut dengan kecepatan rencana aliran yang ditentukan oleh sifat hidrolis

penampang saluran (kemiringan saluran). Dalam merancang saluran samping pada suatu jalan

harus sesuai dengan kriteria dalam merancang suatu infrastruktur keairan dari segi analisis

hidrologi dan hidrolika.

Saluran drainase dapat dibedakan menjadi dua yaitu saluran drainase permukaan dan

saluran drainase bawah permukaan. Pada studi kasus ini, saluran drainase yang diamati adalah

saluran drainase permukaan dengan bentuk penampang trapesium. Adapun fungsi saluran drainase

permukaan berdasarkan Petunjuk Desain Drainase Permukaan Jalan NO. 008/T/BNKT/1990

DIREKTORAT JENDERAL BINA MARGA DIREKTORAT PEMBINAAN JALAN KOTA, yaitu

1. Mengalirkan air hujan/air secepat mungkin keluar dari permukaan jalan dan

selanjutnya dialirkan lewat saluran samping; menuju saluran pembuang akhir.

22/ 3

2. Mencegah aliran air yang berasal dari daerah pengaliran disekitar jalan masuk ke daerah

perkerasan jalan.

3. Mencegah kerusakan lingkungan di sekitar jalan akibat aliran air.

Dalam garis besar, perencanaan selokan atau saluran drainase samping mencakup 3 (tiga) tahap proses sebagai berikut:

a. Analisis hidrologi

b. Perhitungan hidrolika c.

Gambar Rencana

Analisis hidrologis dilakukan atas dasar data curah hujan, topografi daerah, karakteristik

daerah pengaliran serta frekuensi banjir rencana.

Hasil analisis hidrologi adalah besarnya debit air yang h arus ditampung oleh selokan

samping. Selanjutnya atas dasar debit yang kita peroleh maka dimensi selokan samping dapat kita

rencanakan berdasarkan analisa/perhitungan hidrolika.

Beberapa tahapan yang perlu dilakukan untuk analisis hidrologi sbb:

1. Analisa Data curah hujan selama beberapa tahun dari stasiun pencatat curah hujan.

a. Penentuan series data

Data maksimum tahunan (maximum annual series).

Data parsial (partial annual series)

b. Analisa frekuensi dengan kala ulang 2, 5, 10 tahun dst.

Distribusi Normal

Distribusi Log Normal

Distribusi Gumbel

Distribusi Log Pearson III

Frekuensi banjir rencana ditetapkan berdasarkan pertimbangan kemungkinan-

kemungkinan kerusakan terhadap bangunan-bangunan di sekitar jalan akibat banjir.

Dengan asumsi "tingkat kerusakan sedang" masih dianggap wajar, maka frekuensi banjir

rencana untuk selokan samping dipilih 5 tahun.

2. Analisa intensitas hujan

Data curah hujan harian (Mononobe)

I R24 4

24 tc…………………………pers. 1

Keterangan :

I = Intensitas Hujan (mm/jam)

R24 = curah Hujan Maksimum dalam 24 jam (mm) Tc

= lamanya curah hujan (menit)

3. Perhitungan debit banjir

t

Analisa hidrologi untuk mengetahui besar debit puncak aliran genangan air banjir

dihitung dengan menggunakan metode Rasional.

Q Cs CIA ….……………………..Pers 2.

Dimana : Q = Debit puncak aliran (m3/detik)

Cs 2 tc

2 tc d………………..Pers 3.

C = Koefisien Limpasan (Tabel 1)

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

= Luas Daerah Genangan air/banjir (m2)

4. Koefiesien Run Off/Limpasan (C)

Kocfisien pengaliran adalah kocfisicn yang besarnya tergantung pada kondisi permukaan

tanah, kemiringan medan, jenis tanah, lamanya hujan di daerah pengaliran.

Table 1. Koefisien Pengaliran (C)

Sumber : Petunjuk Desain Drainase Permukaan Jalan NO. 008/T/BNKT/1990 DIREKTORAT

JENDERAL BINA MARGA DIREKTORAT PEMBINAAN JALAN KOTA.

5. Luas daerah Aliran (A)

Batas-batas daerah pengaliran ditetapkan berdasarkan peta topografi, pada umumnya

dalam skala 1 :50.000-1 : 25.000. Jika luas daerah pengaliran relatip kecil diperlukan peta

dalam skala yang lebih besar. Dalam praktek sehari-hari, sering terjadi, tidak tersedia peta

topography ataupun peta pengukuran lainnya yang memadai sehingga menetapkan batas

daerah pengaliran merupakan suatu pekejaan yang sulit. Jika tidak memungkinkan

memperoleh peta topography yang memadai, asumsi. Berikut dapat dipakai sebagai bahan

pembanding

0

0

1

S

L = Batasdaerah pengaliran yang diperhitungkan

6. Waktu Konsentrasi

Penentuan waktu konsentrasi dengan menggunakan rumus empiris dari Kirpich

sebagai berikut :

tc .0195 L

S

.77

………………………….pers. 4

Dimana : tc = waktu konsentrasi (menit) L

= Panjang Saluran (m)

S = Kemiringan saluran (m)

Kemiringan saluran (S) diperoleh dari data elevasi pada peta kontur ataupun perangkat lunak

Google Aearth dan jarak horizontal yang didapatkan dari hasil observasi di lapangan.

Kemirigan saluran dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini :

S X

00% Y

Slope (S)∆x

Dimana :

∆X = beda elevasi (m)

Y = Jarak Horizontal Y

S = Kemiringan Saluran Gambar 4. Kemiringan saluran

Analisis Dimensi Saluran dapat dilakukan dengan memperhitungkan hidrolika

saluran.

beberapa tahap yang dilakukan :

1. Perhitungan kapasitas saluran drainase eksisting dan rencana

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan rumus Manning yang merupakan dasar

dalam menentukan saluran.

V

Q

R

Dimana :

2 / 3

nV A

AP

1 / 2 ....................................P. ers.5.

....................................P. ers 6.

....................................P. ers 7.

V = kecepatan aliran dalam saluran (m/detik)

K = Koefisien Kehalusan

R = Radius Hidrolis (m) S

= Kemiringan saluran

A = Luas Penampang Basah saluran (m2)

P = Keliling basah saluran (m) Q

= Debit aliran (m3/detik)

N = Koefisien kekasaran manning

Gambar 5. Penampang hidrolik saluran terbuka bentuk trapezium

Tabel 2. Elemen Geometri Penampang Hidrolik

Table 3. Nilai Koefisien Kekasaran Manning (n)

2. Perhitungan luas penampang basah saluran rencana

Tahapan perhitungan luas penampang basah saluran rencana sama seperti dengan perhitungan

kapasitas saluran drainase eksisting. Namun yang membedakannya adalah dimensi

saluran tersebut.

d. Desain Saluran Drainase Jalan

1. Perhitungan Curah Hujan dan Rencana

Data curah hujan yang digunakan yaitu data curah hujan Bogor tahun 2003 – 2012 dengan

stasiun pengamatan di Lapangan Udara Atang Sanjaya, Kabupaten Bogor. Data curah hujan tersebut

cukup representatif karena jarak dari stasiun pengamatan ke Jalan Tanjung 21 B Kampus Dramaga

sekitar 29 km.

Curah hujan rencana dan curah hujan berdasarkan periode ulang tertentu diperoleh dari

perhitungan analisis frekuensi. Perhitungan analisis frekunsi yang dilakukan menggunakan lima

distribusi berbeda. Kelima jenis distribusi tersebut yaitu distribusi normal, distribusi log normal,

distribusi Pearson III, distribusi Log Pearson III dan distribusi Gumbel. Hasil analisis dari kelima jenis

distribusi tersebut disajikan pada Tabel 5 berikut :

Tabel 5. Rekapitulasi perhitungan curah hujan rencana dari analisis frekuensi

Sumber : Data Sekunder, 2013

Dari beberapa curah hujan rencana, hanya satu yang digunakan untuk dijadikan input

perhitungan berikutnya. Pada perhitungan ini, digunakan periode ulang 5 tahun. Periode ulang 5

tahun dianggap wajar untuk menghindari kemungkinan kerusakan jalan akibat genangan. Selanjutnya

dipilih satu jenis distribusi yang memiliki rata-rata error dan deviasi yang terkecil. Distribusi yang

memiliki kedua nilai terkecil tersebut dianggap sebagai distribusi yang mewakili di daerah

Kabupaten Bogor. Nilai dari rata-rata error dan deviasi dari masing-masing distribusi disajikan pada

6 berikut :

Gambar 6. Grafik yang menunjukkan rata-rata persentase error dan deviasi dari masing- masing distribusi.

Berdasarkan Gambar 6, terlihat bahwa distribusi Gumbel memiliki nilai rata-rata

persentase error dan deviasi yang lebih kecil. Berdasarkan data tersebut, distribusi Gumbel merupakan

distribusi yang representatif terhadap penyebaran curah hujan di Kabupaten Bogor. Oleh karena itu,

curah hujan rencana periode ulang 5 tahun yang digunakan yaitu curah hujan distribusi Gumbel

dengan nilai 44.60 mm/hari.

2. Perhitungan Kapasitas Saluran Drainase Eksisting

Berdasarkan hasil pengukuran saluran drainase di lapangan di dapat data

penampang saluran drainase seperti terlihat pada Gambar berikut :

Gambar. 7. Penampang Saluran Eksisting Drainase di Jalan

Kapasitas saluran eksisting daerah sekitar Jalan Tanjung 21 B Kampus Dramaga IPB

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Manning yang merupakan dasar dalam

menentukan dimensi saluran.

0

6

(

0

0y1

00SR1

011x

V

0

0

0

0

0

512

2

0

42

24R

Q A Sy

00% 2

3000% .067

V 2 / 3

n1 / 2 dim a na

A.161m2 , da n

n .011

R2

R .153m

dim a na y

.305m

ja di V 1

0.011x(0.153) 2 /

30.067)1 / 2

V .69 m / det ik

Q V A 6.69 m / det ik

.161 m2

Q 1.077 m3 / det ik

Berdasarkan hasil perhitungan, maka diperoleh debit saluran drainase yang ada sebesar

1.077 m3/detik.

3. Perhitungan Debit Banjir Rencana

Perhitungan waktu aliran air di atas permukaan tanah sampai ujung saluran (td)

t L

d V

30 m

6.69 m / det ik

4.48 det ik1

menit60

0.075 menit

Perhitungan waktu konsentrasi (tc)

tc 0.0195 L

S

.77

0.019530

0.067

.77

0.76 menit

perhitungan Koefisien Cs

Cs 2tc

2tc td2

(2 .76)

.76

.0750.95

Perhitungan Intensitas Hujan (I)

/ 3

/ 3

I 24

24 tc4.60 mm

24 ja m

24

.76 menit1

ja m60

287 mm / ja m

I 87 mm / ja m

1

1000meter

1

3600det ik 7.97 0 m / det ik

Perhitungan Debit Banjir Rencana (Qp)

Luas tangkapan air pada daerah saluran drainase sekitar 31.300m2 diperoleh dengan

menggunakan perangkat lunak Google Earth kemudian dihitung luasnya menggunakan

website penghitung luas dengan alamat w w w . e a rt h p o i nt . u s .

1

31700

CC5

0

2(0

z(h

1

220

z2b

00

Qp s

Qp .95

IA

.70 .97 0 m / det ik

1.300 m2

Qp .66 m3 / det ik

Dari hasil perhitungan di atas diperoleh debit puncak (Qp) sebesar 1.66 m3/detik sedangkan

debit yang bisa ditampung oleh saluran drainase (Q) adalah 1.077 m3/detik, berarti ada debit sebesar

0.583 m3/detik yang meluap dan menggenangi jalan pada saat intensitas hujan tinggi. Oleh karena itu

diperlukan desain saluran drainase yang bisa menampung debit banjir puncak sebesar 1.66 m3./detik

4. Perhitungan Luas Penampang basah Saluran Rencana

Kapasitas saluran drainase rencana di Jalan Tanjung 21 B kampus IPB Dramaga dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan manning (5, 6 dan 7) yang merupakan dasar dalam

menentukan dimensi saluran.

Luas penampang basah saluran berbentuk trapezium (A) dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan :

A 2 b h

A .352

)

0.15 )

0.35A .29 m2

Keterrangan :

b = lebar saluran drainase (cm)

h = kedalaman saluran (cm)

keliling basah saluran berbentuk trapezium (P) dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

P h( 1 2 )

P .15

P .71 m

(0.35)( 1 2

Berdasarkan perhitungan di atas, maka perhitungan radius hidrolis (R) dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan :

A .29 m2

RP 1.71 m

.169 m

Berdasarkan uraian persamaan 5 di atas maka perhitungan kecepatan aliran rata- rata

dalam saluran (V) adalah :

7

1

2

07

V R2 / 3 S1 / 2

n

V 1

0.011(0.169) 2 / 3 (0.067)1 / 2

V .09 m / det ik

Perhitungan debit saluran rencana (Q) daerah sekitar jalan Tanjung Kampus IPB

Dramaga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 6 :

Q V A

Q .09 m / det ik

Q .05 m3 / det ik

.29 m2

Berdasarkan hasil perhitungan dimensi saluran drainase dengan luas penampang basah saluran

adalah 0.29 m2 sehingga debit maksimum yang bisa ditampung oleh saluran drainase yang didesain

adalah 2.05 m3/detik sedangkan debit puncak banjir periode 5 tahun

adalah 1.66 m3/detik. Dengan demikian dimensi ini bisa digunakan untuk saluran drainase.

Dimensi Desain Saluran Drainase (m)

A b y h Θ

0.5 0.15 0.35 0.50 53˚

Gambar 8. Penampang Melintang Desain Saluran Drainase Jalan

Kesimpulan

Banjir atau genangan yang terjadi di jalan Tanjung 21 B Kampus Dramaga IPB disebabkan

karena aliran permukaan pada saat intensitas hujan tinggi tidak tertampung oleh saluran drainase yang

ada dimana saluran tersebut hanya bisa menampung debit 1.077 m3/ detik sedangkan debit puncak

pada periode ulang banjir 5 tahun adalah 1.66 m3/detik. Oleh karena didesain saluran drainase yang

memenuhi criteria debit banjir puncak dengan dimensi tinggi saluran 50 cm atau 0.5 m dan lebar

saluran bawah 15 cm atau 0.15 m serta

lebar saluran bagian atas 50 cm atau 0.5 m. Dengan dimensi tersebut maka debit yang bisa ditampung

saluran adalah 2.05 m3/detik. Hal ini sesuai dengan criteria drainase jalan yang direkomendasikan oleh

Direktorat Jenderal Bina Marga Direktorat Pembinaan Jalan Kota yang merekomendasikan saluran

drainase dengan panjang saluran 100 m, maka kedalaman saluran 50 cm.

DAFTAR PUSTAKA

Direktorat Bina Marga . 1990. Petunjuk Disain Drainase Permukaan Jalan. Departemen

Pekerjaan Umum. Jakarta.