BAB 1

PENDAHULUAN

1. 1. Menejemen Sumber Daya Alam.

→ Pemanfaatan Air → Irigasi, PDAM, Bendungan

( PLTA ), Tanggul, dll.

→ Pengendalian Banjir → 1. Drainase → Kota. → Sawah.

→ Lap. Golp. → Lap. Terbang.

2. Normalisasi Sungai.

3. Polder ( Pond/Tampungan Air ).

4. Floodway Banjir Kanal ( Sal. Banjir )/ Sedotan.

5. Boezem/ Retarding Basin ( Parkir ait sementara ).

6. Long Storage ( Tampungan memanjang di sungai ).

7. Chech Dam ( Dam pengendali sendiman ).

1. 2. Saluran Terbuka & Sifat – sifatnya

1.2.1. Jenis Saluran Terbuka

Saluran terbuka adalah :

Saluran yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas.

Menurut asalnya saluran terbuka dapat digolongkan menjadi :

a. Saluran alam ( Natural )

b. Saluran buatan ( Artificial )

Keterangan :

1.a Saluran alam ( Natural ) :

1. Sifat hidroliknya biasanya tidak menentu.

2. Meliputi semua alur yang terjadi secara alamiah di bumi mulia dari selokan, kali,

sungai aliran air di bawah tanah.

2.b Saluran buatan ( Artificial ) :

1. Sifat hodroliknya dapat diatur / dirancang untuk memenuhi persyaratan tertentu

( dan dalam hal ini diperlukan teori hidrolika ).

2. Saluran yang dibuat oleh manusia seperti saluran irigasi, saluran pembuang

( drainase ), pelimpah, dsb.

Beberapa istilah saluran terbuka :

o Saluran ( Kanal ) adalah :

Selikan landai yang dibuat dari tanah dapat dilapisi pasangan batu atau tidak, dari

beton, semen, aspal atau kayu dan biasanya panjang.

o Talang ( Flume ) adalah :

Selokan dari kayu, logam, beton atau pasangan batu dan biasanya disangga atau

terletak diatas permukaan tanah untuk mengalirkan air berdasarkan perbedaan tinggi,

biasanya karena ada gunung, sungai, lembah, sawah.

o Got miring ( Chute ) adalah :

Saluran yang curam.

o Terjunan ( Drop ) adalah :

Hampir sama dengan got miring tetapi perubahan tinggi terjadi dalam jarak pendek.

o Gorong – gorong ( Culvert ) adalah :

Saluran tertutup yang (pendek) dipakai untuk mengalirkan air yang melewati jalan raya,

jalan kereta api, atau timbunan lainnya.

o Pintu Otomatis ( Pintu Klep ) adalah :

Daerah datar khususnya daerah pantai, kita sering menghadapi kondisi saluran drainase

mempunyai pembuangan ( Outlet ) di badan air yang muka airnya berfluktuasi.

o Terowongan air terbuka ( Open flow tunnel ) adalah :

Saluran tertutup yang cukup panjang, dipakai untuk mengalirkan air menembus bukit

atau gundukan tanah, contoh didaerah mesir atau padang pasir.

1.2.2. Geometri Saluran

Geometri saluran adalah :

Bentuk penampang melintang suatu saluran terbuka.

Geometri saluran 2 (dua) yaitu :

1. Saluran Prismatik ( Prismatic Ehannel ) yaitu :

Saluran yang penampang melintangnya dibuat tidak berubah – ubah dan kemiringan

dasarnya tetap.

2. Saluran Non Prismatik ( Non Prismatic Ehannel ) yaitu :

Saluran yang penampang melintanganya berubah – ubah begitu juga kemiringannya.

Pada unsur unsur geometri saluran diberikan tabel geometri saluran.

1.2.3. Unsur – Unsur Geometri Penampang saluran

Unsur – unsur geometri penampang saluran adalah :

Sifat – sifat suatu penampang dan kedalaman saluran.

Antara lain :

1. Kedalaman saluran ( y ) adalah :

Jarak vertikal titik terendah pada suatu penampang saluran sampai dengan

permukaan bebas atau jarak dari elevasi terendah sampai dengan muka air banjir.

2. Lebar dasar saluran ( b ) adalah :

Jarak horisontal dasar saluran.

3. Luas basah ( A ) adalah :

Luas penampang melintang aliran yang tegak lurus arah aliran ( semua luas yang

dibasahi air ).

4. Keliling basah ( P ) adalah :

Panjang garis perpotongan dari permukaan basah saluran, dengan bidang

penampang melintang yang tegak lurus arah aliran.

5. Jari – jari hidrolik ( R ) adalah :

Rasio luas basah dengan keliling basah.

6. Tinggi jagaan ( f ) adalah :

Jarak vertikal dari muka air banjir sampai dengan puncak saluran.

7. Kemiringan dinding saluran ( m ) adalah :

Besarnya sudut dinding saluran.

TABEL : UNSUR – UNSUR GEOMETRI SALURAN

Penampang Luas ( A ) Keliling basah

( P )

Jari – jari hidrolik

( R )

Lebar puncak

Persegi

Panjang

b . y b + 2y b . y / b + 2y b

Trapesium ( b + my )y b + 2y √ 1 + m2 ( b + my ) y / b + 2y √ 1 + m b + 2 m ( y – f )

Segitiga Zy 2y √ 1 + m2 A / P 2 m y

Lingkaran 1/8( θ – sin θ ) do2 1/2 θ do 1/4( 1 – sin θ/θ ) do

( sin 1/2 θ ) do

atau

2√ y ( do – y )

Analisa ulang curah hujan rancangan ( Rr ) dan debit banjir rancangan ( Qr ) perlu

dilakukan karena adanya beberapa parameter atau asumsi yang berada antara perhitungan

awal dengan kondisi saat ini, misalnya mengenai stasiun hujan yang dipakai sebagai dasar

perhitungan serta lamanya data pencatat hujan, juga dengan adanya perubahan perilaku pada

daerah tangkapan air bersangkutan.

Curah hujan rancangan dan debit banjir rancangan ini didasarkan pada kata ulang

tertentu. Dalam pemilihan kata ulang ditentukan berdasarkan pertimbangan- pertimbangan

hidroekonomis, yaitu didasarkan terutama pada :

a) Besarnya kerugian yang akan diderita jika terjadi pengrusakan bangunan – bangunan

oleh banjir atau limpasan ( akibat hujan ) dan sering tidaknya mengrusakan itu terjadi.

b) Umur ekonomi bangunan.

c) Biaya pembangunan.

1.2.4. Analisa Hidrologi

Faktor – faktor yang menentukan debit air hujan adalah :

1.2.4.a Curah hujan rancangan

Curah hujan rancangan adalah curah hujan terbesar yang mungkin terjadi dalam

suatu daerah dengan kala ulang atau periode tertentu, yang dipakai sebagai dasar untuk

perhitungan perencanaan ukuran suatu bangunan. Salah satu metode yang dapat dipakai

dalam menganalisa curah hujan rancangan antara lain Distribusi Gumbel dan Log Person

Type III.

1.2.4.b Curah hujan rancangan & periode ulang dengan metode E. J. GUMBEL

Metode Gumbel adalah suatu metode dengan cara analitis.

Adapun Rumus dari metode ini adalah sebagai berikut :

X1 =

b = X - . Yn

X =

Dimana : XT = Variete yang diekstrapolasikan yaitu besarnya curah hujan rencana untuk

periode ulang T tahun.YT = Reduced variate sebagai fungsi dari waktu ulang ( T ).σx = S = Standar Deviasi.Ty = Sn = Reduced standart deviation sebagai fungsi dari bentuk data ( n ).X = Harga rata – rata dari data. n = Banyaknya data atau jumlah data.Yn = Redced mean sebagai fungsi dari banyak data ( n ).

Sumber : C. D. Soemarto. 1993. Hidrologi Teknik, Fakultas Teknik UNIBRAW, Malang.

1.2.4.c Curah hujan rancangan & periode ulang dengan metode Log Person Type III

Tahapan untuk menghitung curah hujan rancangan dengan metode ini adalah

sebagai berikut :

1. Hujan harian maksimum diubah bentuk logaritma.

2. Menghitung harga logaritma rata – rata dengan persamaan :

3. Menghitung harga simpangan baku dengan persaman :

S =

4. Menghitung harga koefisien kemiringan dengan persamaan :

CS =

5. Menghitung logaritma curah hujan rancangan dengan kata ulang tertentu :

Log Rt = Log X + G . Si

6. Mernghitung antilog ( Rt ) untuk mendapatkan curah hujan rancangan dengan

kata ulang tertentu, atau dengan membaca grafik pengeplotan ( Rt ) dengan

peluang di kertas logaritma. Faktor Frekuensi ( G ) merupakan fungsi dari

kata ulang ( return priode ) dan nilai koefisien kemiringan logaritmis.

1.2.5. Pengukuran Hujan

Di indonesia, data hujan ditakar dan dikumpulkan oleh beberapa instansi, antara lain

Dinas Pengairan, Dinas Pertanian, dan Badan Meteologi dan Geofisika. Jenis dan tipe alat

penakar hujan yang digunakan juga berbeda – beda. Secara umum alat penakar hujan

dibedakan menjadi dua grup, yaitu penakaran hujan manual dan penakaran otomatis.

1.2.6. Distribusi Curah Hujan

Pola sebaran hujan jam – jaman diperlukan untuk mengetahui besarnya limpasan tiap

periode waktu jam. Untuk menaksir pola distribusi curah hujan jam – jaman berdasarkan data

maximum harian per tahun, dapat digunakan persamaan Mononobe ( Suyono 1981 : 35 ) :

Rt = Ro x

Dimana :

Rt = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke T ( mm / jam ).

Ro = R24/5 ( mm).

t = Waktu konsentrasi ( jam ).

T = Waktu hujan dari awal hingga ke t ( jam ).

Curah hujan Jam Ke T :

RT = t x Rt -

Dimana :

RT = Curah hujan pada jam ke T ( mm).

Rt = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke T.

t = Waktu hujan dari awal sampai dengan janm ke T.

R(t-1) = Rata – rata hujan dari awal sampai dengan jam ke (t-1).

1.2.7. Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran adalah koefisien yang menunjukkan perbandingan antara besarnya

jumlah air yang dialirkan oleh suatu jenis permukaan terhadap jumlah air yang ada. Koefisien

pengaliran merupakan suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan

karakteristik hujan pada suatu daerah ( Sosrodarsono S, 1989 : 38 ). Harga koefisien

pengaliran untuk tiap – tiap daerah pengaliran tidak akan sama, karena tidak ada satupun

daerah yang mempunyai daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang sama betul.

1.2.8. Daerah Pengaliran ( Catchment Area )

Luas daerah pengaliran atau daerah tangkapan hujan dalam perencanaan saluran

drainase adalah daerah pengaliran yang menerima curah hujan selama waktu tertentu

(intensitas hujan), sehingga menimbulkan debit lompasan yang harus di tampung oleh

saluran drainase untuk alirankan ke saluran pembuang atau sungai. Untuk menentukan luas

daerah pengaliran, maka harus ditentukan dahulu batas – batas daerah pengaliran dan

panjang daerah pengaliran.

1.2.9. Hujan Netto

Hujan netto adalah bagian hujan total yang menghasilkan limpasan langsung ( Direct

run – off ). Limpasan langsung ini terdiri atas limpasan permukaan ( Surface run – off ) dan

interflow ( air yang masuk ke dalam lapisan tipis di bawah permukaan tanah dengan

permeabilitas rendah, yang keluar lagi di tempat yang lebih rendah dan berubah menjadi

limpasan permukaan ). Dengan menganggap bahwa proses transformasi hujan menjadi

limpasan langsung mengikuti proses linter dan tidak berubah oleh waktu ( Linier and time

invariant process ), maka hujan netto ( Rn ) dapat dinyatakan sebagai berikut :

Rn = C x R

Dimana :

Rn = Hujan Netto.

C = Koefisien pengaliran.

R = Intensitas curah hujan.

1.2.10. Debit Banjir Rencana ( Q rencana )

Debit banjir adalah volume air yang mengalir melewati suatu penampang melintang

saluran. Untuk mendapatkan besarnya debit aliran rencana ini harus diketahui besarnya curah

hujan rencana dalam waktu konsentrasi dan faktor – faktor lain yang juga mempengaruhi.

Dalam penghitungannya, debit aliran rencana ini memasukkan nilai – nilai dari perhitungan

debit air hujan dan debit air buangan dosmetik, dari rumah tangga dan fasilitas umum.

Debit Air Hujan Metode yang paling umum dipakai dalam menghitung debit rencana

akibat air hujan adalah Metode Rasional. Metode ini telah banyak dikembangkan oleh

banyak pakar seperti oleh Deweduwen, Melchior, Hasper dan Mononobe yang memberikan

perhatian pada komponen tertentu dari Rumus Rasional :

Q = 1/3 . 6 C . I . A

Dimana :

Q = Debit banjir maksimum ( m3 / dt ).

C = Koefisien pengaliran atau limpasan.

I = Intensitas curah hujan rata – rata selama waktu tiba dari banjir ( mm / jam ).

A = Luas daerah pengaliran ( km2 ).

BAB 2

PENGOLAHAN DATA DALAM

PERENCANAAN SALURAN DRAINASE

2.1. Pengolahan Data Curah Hujan Menjadi Intensitas Hujan

Analisa hidrologi diperlukan untuk menghitung besarnya debit rancangan yang akan

dipakai dalam perhitungan kapasitas saluran drainase. Dalam studi ini dipakai data curah

hujan dari stasiun pencatat Curah Hujan Badan Meteorogi dan Geofisika, yang tercatan mulai

tahun 1984 sampai dengan tahun 2003 ( 20 tahun ).

2.2. Perhitungan Curah Hujan Rancangan Dengan Metode

Log Person Type III

Perhitungan curah hujan rencana rata – rata dengan memakai Metode Log Person

Type III. Metode ini lebih fleksibel karena mempunyai nilai CS dan CK bebas ( tidak ada

ketentuan mengenai besarnya harga parameter statistiknya ), sehingga dapat dipakai untuk

semua sebaran data hujan. Data urutkan terlebih dahulu dari dat yang paling besar sampai

pada data terkecil. Adapun langkah perhitungan dari metode ini diuraikan sebagai berikut :

1) Mengubah data curah hujan rerata harian maksimum ke dalam bentuk logaritma.

2) Menghitung harga rata – rata logaritma

Log

3) Menghitung simpangan baku

S log = = = 0,1133

4) Menghitung koefisien kemiringan atau koefisien kepencengan ( CS atau G ) dengn

rumus sebagai berikut :

CS = G = = =

CS = G = - 0,0209

Untuk mencari Curah Hujan Rancangan ( XT ) dicari dulu nilai Pr (Probabilitas kejadiannya)

= …. % ------- Pr =

Dengan di ketahui Tr ( periode ulang ) maka bisa dicari nilai Pr dan dengan mengetahui

hubungan Cs dengan Pr dapat dicari nilai K ( bisa dilihat pada lampiran tabel. Faktor

frekuensi K untuk Distribusi Log Person Type II ) dan dengan cara interpolasi linier nilai K

bisa dicari.

Misalnya : Untuk Tr = 2 tahun – Pr = = 50 %

Cs Pr K

0 50 % 0

- 0,209 50 % …….. ( 0,004 ) → nilai K dicari dengan cara interpolasi linier

- 0,1 50 % 0,017

Sumber : Hasil perhitungan

5) Menghitung logaritma curah hujan rancangan dengan kala ulangnya

X2 = 10 ^ ( log + k . s )

= 10 ^ ( 1,9568 + 0,004 + 0,1133 )

= 90,63 mm

6) Mencari Antilog dan logaritma Xt untuk mendapatkan curah hujan rancangan

selanjutnya hasil curah hujan rancangan dengan Metode Log Person Type III dapat

dilihat pada lampiran tabel.

2.3. Uji Kesesuaian Fekuensi

3.a. Uji Smirnov – Kolmogorov

Uji ini ditetapkan untuk menguji simpangan dalam arah horizontal, adapun

langkah – langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :

1. Menghitung peluang empiris dengan memasukkan nomor urut data mulai dari

terkecil sampai yang terbesar.

2. Melakukan plotting data pengamatan pada kertas probabilitas Log Person Type III,

dengan logaritma data hujan sebagai sumbu Y dan peluang empiris sumbu X.

3. Menggambarkan persamaan garis durasi pada probabilitas dan menarik garis durasi

dengan mengikuti persamaan garis Xt = anti log ( 1,902 + G . 0,117 ).

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui simpangan horisontal terbesar teoritas dan

sebaran empiris ( selisih atau Δ nya ). Adapun tahapan pengujiannya adalah sebagai berikut :

o Banyaknya dat ( n ) = 20

o Taraf siginifikan ( α ) = 5 %

o Dengan n = 20 dan α = 5 %, maka dari lampiran tabel. Hubungan antara n dan α dapat

dicari harga kritis ( Δcr ) untuk uji Smirnov Kolmogorov, yaitu ( Δcr ) = 0,29

Δcr =

= 0 + 0,29

Δcr = 0,29

Maksud dari α = 5 % ( taraf signifikan 5 % artinya ) : kira – kira lima dari 100

kesimpulan bahwa keterangan akan menolak hipontensi y yang seharusnya diterima atau kira

– kira 95 % yakin bahwa kita telah membuat suatu kesimpulan yang benar.

Baru ke lampiran tabel perhitungan perbedaan probabilitas Antara Distribusi Empiris dan

Distribusi Teoritis.

Kolom ( 5 ) = P =

=

P = 4,76

Kolom ( 6 ) bisa dilihat dari lapiran gambar. Garafik hubungan antara Percent Chance of

Sceuronce ( Pr ) atau peluang dengan XT sehingga didapat P. Dist teoritis → misal PT = 4,60

Kolom ( 7 ) ‘Δ = | Po – PT | ( % ) = | 4,76 – 4,60 | = 0,16

Kesimpulan :

Δ P maks = 13,71 % = 0,1371 = 0,14 %

Derajad signifikan ( α ) = 5 %

Tingkat kepercayaan = 95 %

Banyaknya data ( n ) = 20

Δ kritis = 0,29 %

Karena nilai Δ P maks < Δcr yaitu 0,14 < 0,29 → Hipotesisi diterima.

4. Dari data tersebut diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa hipotesa Metode Log

Person

Type III dapat diterima dan memenuhi syarat atau dengan kata lain karena nilai Δ P maks <

Δcr, maka dapat disimpulkan bahwa data curah hujan makasimum tahunan yang dianalisa

sesuai dengan distribusi Log Person Type III.

3.b. Uji Kai Kuadrat

Pengujian ini bertujuan mengetahui simpangan vertikal antara sebara empiris dengan

sebaran teoritis, apakah persamaan distribusi peluang yang akan dipilih dapat mewakili dari

distribusi sampel data yang dianalisis. Adapun langkah – langkah pengujian tersebut adalah

sebagai berikut :

Jumlah kelas distribusi ( k ) :

n = 20

k = 1 + 3,322 x log n

= 1 + 3,322 x log 20

= 5,3 ~ 6

sehingga dapat dibagi dalam 6 kelas distribusi.

Mencari batas kelas :

Pr = = 16,667

CS = G = - 0,0209 ≈ -0,021

K = 1,068 ( dari hasil interpolasi CS dan Pr lampiran tabel. Log Person Type III )

Sd = 0,1133

Log X = log Xrt + ( G x sd )

= log 1,9568 + ( 1,068 . 0,1133 )

= 2,078

X = 119,62

Untuk semua batas kelas pada nilai Pr selanjutnya dilakukan tahapan yang sama

1) Misal : perhitungan kelas 1 :

Dengan batas kelas = 0 – 69,98

Frekuensi yang diharapkan ( EF ) = = 3,333

Frekuensi yang terjadi ( QF ) = 2

(( QF – EF ))2 / EF = = 0,533

2) 69,99 – 80,16 – EF = 3,333 OF = 2

= = 0,533

3) 80,17 – 90,63 – EF = 3,333 OF = 6

= 2,13

4) 90,64 – 102,34 – EF = 3,333 OF = 4

= 0,83

5) 102,35 – 119,62 – EF = 3,333 OF = 5

= 0,83

6) 119,63 ………. – EF = 3,333 OF

= 1,63

Selanjutnya hasil perhitungan batas kelas dapat dilihat pada lampiran tabel.

Kesimpulan :

Dengan α = 5 % dan derajat bebas ( V ) = 6 – 1 = 5 dari tabel harga Uji Kai Kuadrat di

dapat nilai X2 kritis = 11,07

Karena : ΣX2 hit < X2 kritis

5,78 < 11,07 – maka persamaan distribusi Log Person Type III dapat diterima atau dapat

digunakan dalam perhitungan curah hujan rancangan.

2.4. Distribusi Hujan Jam – Jaman

Pola distribusi hujan terpusat di indonesia berkisar antara 4 – 7 jam setiap hari dan

dalam kajian ini diambil 5 jam, apabila data pengamatan sebaran hujan jam –jaman di suatu

DPS ( Daerah Pengaliran Sungai ) tidak tersedia maka untuk perhitungan distribusi hujan jam

– jaman digunakan persamaan Mononobe, adapun persamaannya adalah sebagai berikut :

Rt =

Dimana : Ro = dan

t = 5 jam

T = 0,5 jam

Rt =

R 0,5 =

R 0,5 = 0,928 . R24

sehingga didapat : R1 =

= 0,585, R24

2.5. Perhitungan Saluran Drainase Kota Dengan Metode RasionalModifikasi

Sebelum melakukan perencanaan saluran drainase dilakukan perhitungan terhadap

kapasitas saluran eksisting. Tujuannya adalah untuk membandingkan hasil antara debit

eksisting dengan debit rencana, sehingga bisa ditentukan apakah perlu dibangun lagi saluran

drainase baru atau cukup hanya merehabilitasi saluran yang lama. Adapun hasil perhitungan

kapasitas saluran eksisting dapat dilihat pada tabel, dalam perencanaan saluran drainasenya

dipakai Metode Rasional Modifikasi. Metode ini banyak digunakan dalam perencanaan

saluran drainase per segmen. Adapun pertimbangan penggunaan metode ini karena :

o Ada pembuangan atau drainase utama dari pemukiman yang direncanakan dengan T =

10 tahun.

o Dari Q drain = Q hujan + Q air domestik → dilihat Q sungai bagian hilir.