ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE - … · Gayam primary drainage channels included the...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE

PRIMER GAYAM KABUPATEN KULON PROGO

BACK WATER ANALYSIS ON PRIMARY DRAINAGE CHANNEL GAYAM

KULON PROGO REGENCY

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun Oleh :

FENDIKA TITOK KURNIAWAN

NIM I 0111041

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user




KULON PROGO REGENCY

SKRIPSI




Surakarta

Disusun Oleh :

FENDIKA TITOK KURNIAWAN

NIM I 0111041

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

LEMBAR PENGESAHAN SEMENTARA




KULON PROGO REGENCY

SKRIPSI




Surakarta

Disusun Oleh :

FENDIKA TITOK KURIAWAN

NIM I 0111041

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T

NIP. 195811271988031001 NIP. 196301201988032002


commit to user

MOTTO

“Learn from the past, live for today, and plan for tomorrow”

“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi orang lain”

(HR. Ahmad)


commit to user

PERSEMBAHAN

Allah SWT yang memberikan nikmat jasmani dan rohani sehingga

tersusun sebuah karyaku ini.

Sebuah karya ini aku persembahkan untuk Bapak dan Ibu yang tidak

pernah berhenti menginspirasiku setiap penyusunanya.

Adikku Donny Ghoffaruly Itok Prabawa. Thanks to support.

Bapak Ir. Adi Yusuf Muttaqien MT. dan Ibu Dr. Ir. RR Rintis

Hadiani, M.T yang telah dengan sabar membimbing, mengarahkan

dan membagikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis.

Chandra Wibisono “Cawib” I0111021 CIVIL ENGINEERING’11 yang

sudah menjadi partner skripsi saya. Patner yang perfectionist yang

selalu memberi masukan dan ide-ide cemerlang. Terimakasih sudah

mau bersusah payah untuk menyelesaikan karya ini.

Amining Rahmasiwi yang selalu memberi motivasi dan dukungan.

Anak-anak kontrakan “kentang” (Mawid, Hadio, Azmi, Irson, Desta,

Krisna dan Chandra) yang sudah mau berbagi kisah senang maupun

sedih, menjadi tempat berbagi tawa dan tangis.

Anak-anak Anugerah (Fandi, Yudhis, Kemal, Anjar, Vikri, Edwin,

Fhaisal, Haris, Agel, Okto, Riski, Safan, Agung, dan Labib) terimakasih

atas semua kebaikan kalian.

CIVIL ENGINEERING UNS 11 Sumber motovasi dan inspirasi !! Kalian

luar biasa !!!


commit to user

PRAKATA

Segala puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa yang

masih melimpahkan rahmat dan berkah-Nya, sehingga penyusun dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Arus Balik Air pada Saluran

Drainase Primer Gayam Kabupaten Kulon Progo” guna memenuhi salah satu

syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di program studi Teknik Sipil

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam kesempatan ini tidak lupa penyusun menyampaikan terima kasih kepada

pihak-pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam menyelesaikan

Skripsi ini, yaitu kepada:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff.

2. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret beserta staff.

3. Wibowo, ST, DEA selaku Ketua Program S1 Regular Prodi Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret beserta staff

4. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, M.T., selaku dosen pembimbing I.

5. Dr. Ir. RR Rintis Hadiani, M.T, selaku dosen pembimbing II.

6. Orang tua yang telah memberi dukungan baik moral atau material.

7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Regular Angkatan 2011.

8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu

kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Penulis

berharap laporan Skripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis

pada khususnya.

Surakarta, November 2015

Penulis


commit to user

vii

ABSTRAK

Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani.

2015. Analisis Arus Balik Air pada Saluran Drainase Primer Gayam

Kabupaten Kulon Progo. Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Sungai memiliki banyak manfaat untuk manusia namun jika tidak ada penanganan

dan pemeliharaan secara berkelanjutan sungai juga dapat mendatangkan bencana

banjir. Tujuan dari penelitian ini adalah salah satu upaya mencegah terjadinya

bencana banjir yang diakibatkan oleh arus balik air. Pencegahan ini dilakukan

dengan menganalisis profil aliran dari saluran drainase primer Gayam akibat

ketinggian muka air maksimum Sungai Serang. Profil aliran yang diketahui dapat

digunakan untuk pengambilan tindakan lebih lanjut untuk perbaikan infrastruktur

bangunan air.

Penelitian ini akan dilakukan pada salah satu saluran drainase di Kabupaten Kulon

Progo yang terletak di Kecamatan Wates. Saluran ini berada pada daerah dengan

kelandaian yang cenderung datar dan padat penduduk. Analisis profi aliran

saluran drainase primer Gayam akan dilakukan menggunakan metode integrasi

numerik dan menggunakan program Hydrologic Engineering Center-River

Analysis System (HEC-RAS). Data yang digunakan pada saluran drainase primer

Gayam menggunakan data hujan dari tiga stasiun hujan pada DAS Serang pada

tahun 2004-2013 yang selanjutnya digunakan untuk perhitungan perhitungan debit

saluran drainase primer Gayam. Data debit yang digunakan pada Sungai Serang

antara tahun 2011-2013.

Saluran drainase primer Gayam termasuk jenis profil aliran permukaan landai atau

profil M (Mild) karena kemiringan dasar saluran lebih kecil dari kemiringan kritis.

Nilai maksimum terjadi pada bulan November yaitu sebesar 1,78 m dan nilai

sebesar 1,43 m. Arus balik air terdeteksi pada perhitungan menggunakan

integrasi numerik maupun menggunakan software HEC-RAS. Panjangnya arus

balik air berbeda-beda tiap bulan tergantung debit saluran drainase primer Gayam.

Arus balik air terpanjang terjadi pada bulan Desember yaitu sepanjang 432 m.

Hasil analisis menunjukkan ketinggian profil aliran lebih tinggi dari tanggul dan

dimensi box culvert.

Kata Kunci: arus balik air, banjir, profil aliran sungai, integrasi numerik, HEC-

RAS.


commit to user

viii

ABSTRAK

Fendika Titok Kurniawan, Adi Yusuf Muttaqien dan Raden Roro Rintis Hadiani.

2015. Back Water Analysis On Primary Drainage Channel Gayam Kulon

Progo Regency. Thesis. Civil Engineering Department. Engineering Faculty.

Sebelas Maret University. Surakarta

The river has many benefits for humans, but if there is no handling and

maintenance of the river continuously, it can also bring floods. The aim of this

study is one of an effort to prevent the occurrence of floods caused by back water.

It is done by analyzing the flow profile of the Gayam primary drainage channel

due to the maximum height of Serang River. It can be used for taking further

action to repair the building water infrastructure.

The research applied in one of the drainage channels of Kulon Progo Regency, it

was located in District Wates. This channel was on a flat area and densely

populated. Analysis of flow profile Gayam primary drainage channel was

performed by using numerical integration methods and hydrologic program of

Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS). The data was used in the

Gayam primary drainage channel by using rainfall data from three stations in the

DAS of Serang in 2004-2013. It was used for the calculation of the drainage

channel discharge calculation Gayam between 2011-2013 in Serang River.

Gayam primary drainage channels included the type of surface flow profile ramps

or profile M (Mild) for basic slope of the channel is smaller than the critical slope.

Value of maximum is 1.78 m in November whereas value of is 1.43 m.

Back water is detected on calculation by using numerical integration and HEC-

RAS software. The length of the reverse flow of water differents depend on the

discharge of Gayam primary drainage channels. The longest back water occurs in

December that along 432 m. The analysis shows that a height flow profile heigher

than the embankment and the dimension of box culvert.

Keywords: back water, flood, flow profile of river, numerical integration, HEC-

RAS.


commit to user

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................... iii

HALAMAN MOTTO .................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................... v

PRAKATA ................................................................................ vi

ABSTRAK ................................................................................ vii

DAFTAR ISI ................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ..................................................................... xii

DAFTAR TABEL ......................................................................... xiii

DAFTAR GRAFIK ....................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI ........................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................. xvi

DAFTAR PUSTAKA .................................................................... xvii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ................................................................ 4

1.3. Batasan Masalah ..................................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian .................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................. 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................... 6

2.1.1 Saluran Terbuka ............................................................. 6

2.1.2 Kalsifikasi Saluran Terbuka .......................................... 6

2.1.3 Pola Aliran ..................................................................... 7

2.1.4 Koefisien Kekasaran Saluran......................................... 8

2.1.5 Metode Analisis Pola Aliran ......................................... 8

2.2 Landasan Teori ....................................................................... 9


commit to user

2.2.1 Kualitas Data Hujan ...................................................... 9

2.2.2 Hujan Wilayah .............................................................. 9

2.2.3 Analisis Debit dengan Metode Rasional ....................... 10

2.2.4 Prinsip Dasar Aliran ...................................................... 12

2.2.5 Koefisien Kekasaran Manning ...................................... 14

2.2.6 Steady Gradually Varied Flow ...................................... 15

2.2.7 Kedalaman Air Normal ................................................. 19

2.2.8 Kedalaman Air Kritis..................................................... 19

2.2.9 Klasifikasi Profil Muka Air ........................................... 23

2.2.10 Analisis Profil Aliran ................................................... 26

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum ..................................................................................... 30

3.2 Lokasi Penelitian .................................................................... 30

3.3 Data Penelitian ........................................................................ 31

3.4 Perhitungan Debit Aliran Sungai ............................................ 31

3.5 Metode Perhitungan Pola Aliran ............................................ 31

3.5.1 HEC-RAS ...................................................................... 31

3.5.2 Metode Integrasi Numerik ............................................. 33

3.6 Alur Penelitian ........................................................................ 35

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengumpulan Data .................................................................. 37

4.2 Data Hujan .............................................................................. 37

4.3 Uji Kepanggahan .................................................................... 39

4.4 Analisis Hujan Wilayah .......................................................... 42

4.5 Analisis Debit Saluran Drainase ............................................. 44

4.6 Analisis Data Eksisting ............................................................ 46

4.7 Penentuan Tipe Aliran ............................................................. 47

4.8 Analisis Profil Aliran dan Arus Balik Air .............................. 50

4.8.1 Metode Integrasi Numerik ............................................ 50

4.8.2 Software HEC-RAS 4.1.0 .............................................. 57


commit to user

4.9 Pembahasan ............................................................................ 65

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................. 67

5.2 Saran ................................................................................ 67


commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penurunan Persamaan Aliran Berubah Beraturan ........................ 16

Gambar 2.2 Profil Muka Air ............................................................................. 18

Gambar 2.3 Lengkung Energi Spesifik ............................................................. 20

Gambar 2.4 Hubungan Q-Y untuk Energi Spesifik Konstan ........................... 22

Gambar 2.5 Kondisi pada Saat Terjadi Arus Balik Air ..................................... 22

Gambar 3.1 Lokasi Penelitian ........................................................................... 30

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 35

Gambar 4.1 Sebaran Wilayah Hujan Tiap Stasiun Hujan Das Serang .............. 42

Gambar 4.2 Profil Aliran pada Saluran Drainase Primer Gayam Bulan

Januari ............................................................................................ 56

Gambar 4.3 Pengaturan Sistem Satuan .............................................................. 58

Gambar 4.4 Pembuatan File Project ................................................................. 58

Gambar 4.5 Pembuatan Skema Saluaran Drainase Gayam ............................... 59

Gambar 4.6 Memasukkan Data Penampang Melintang .................................... 59

Gambar 4.7 Memasukkan Data Hidrolika ......................................................... 60

Gambar 4.8 Steady Flow Analisis-Palan Gayam Januari (Profil Aliran Gayam)

....................................................................................................... 61

Gambar 4.9 Steady Flow Analisis-Plan Bw Januari (Profil Arus Balik Air) .... 61

Gambar 4.10 Penampang Menlintang ............................................................... 62

Gambar 4.11 Output Penampang Melintang ..................................................... 63

Gambar 4.12 Penampang Memanjang Saluran ................................................. 63

Gambar 4.13 Profile Output Table .................................................................... 64


commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien Limpasan Untuk Metode Rasional .................................. 11

Tabel 2.2 Koefisien Kekasaran ....................................................................... 15

Tabel 2.3 Jenis Profil Aliran pada Saluran Prismatis ...................................... 25

Tabel 4.1 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Borrow Area Tahun 2004-2013

.......................................................................................................... 38

Tabel 4.2 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Plaosan Tahun 2004-2013 ....... 38

Tabel 4.3 Data Hujan Bulanan Stasiun Hujan Hargorejo Tahun 2004-2013 ... 39

Tabel 4.4 Data Kumulatif Hujan Tahunan Pada Stasiun Hujan Borrow Area,

Plaosan, dan Hargorejo .................................................................... 40

Tabel 4.5 Nilai R2 ......................................................................................... 41

Tabel 4.6 Data Hujan Harian Maksimum Tiap Bulan ..................................... 42

Tabel 4.7 Nilai Koefisien Polygon Theissen (Ct)............................................. 43

Tabel 4.8 Hujan Harian Wilayah DAS Serang................................................. 43

Tabel 4.9 Intensitas Hujan Maksimal Harian ................................................... 45

Tabel 4.10 Perhitungan Debit Saluran Drainase Gayam .................................... 56

Tabel 4.11 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0.00339 ....... 48

Tabel 4.12 Perhitungan Kedalaman Normal Kemiringan Saluran 0.0048 ......... 48

Tabel 4.13 Perhitungan Kedalaman Kritis dan Kemiringan Kritis .................... 49

Tabel 4.14 Rekapitulasi Kedalaman Normal, Kedalaman Kritis dan

Kemiringan Kritis ............................................................................. 50

Tabel 4.15 Ketinggian Muka Air Maksimum Bulan Januari-Desember ............ 52

Tabel 4.16 Penentuan Profil Aliran Bulan Januari ............................................. 53

Tabel 4.17 Elevasi Tanggul kanan Dan Kiri ...................................................... 55

Tabel 4.18 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan Integrasi Numerik .................. 57

Tabel 4.19 Rekapitulasi Arus Balik Air dengan HEC-RAS .............................. 65


commit to user

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Nilai uji kepanggahan.................................................................... 41


commit to user

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam

Menggunakan Metode Integrasi Numerik.

Lampiran B Perhitungan Profil Aliran Saluran Drainase Primer Gayam

Menggunakan Software HEC-RAS.

Lampiran C Surat-Surat Skripsi.


commit to user

L-HEC-RAS 1

DAFTAR ISI LAMPIRAN B (HEC-RAS)

Lampiran Gambar B-1. Gambar Skema Saluran Drainase Primer Gayam . Lampiran B-1

Lampiran Gambar B-2. Gambar Profil Aliran Saluran Drainase Primer

Gayam Bulan Februari................................................................................. Lampiran B-2

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Februari .................................... Lampiran B-3


Gayam Bulan Maret..................................................................................... Lampiran B-8

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Maret ........................................ Lampiran B-9


Gayam Bulan April ...................................................................................... Lampiran B-14

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan April ......................................... Lampiran B-15


Gayam Bulan Mei ........................................................................................ Lampiran B-20

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Mei ........................................... Lampiran B-21


Gayam Bulan Juni ....................................................................................... Lampiran B-26

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juni ........................................... Lampiran B-27


Gayam Bulan Juli ........................................................................................ Lampiran B-32

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Juli ............................................ Lampiran B-33


Gayam Bulan Agustus ................................................................................. Lampiran B-38

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Agustus ..................................... Lampiran B-39


Gayam Bulan September ............................................................................. Lampiran B-44

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan September ................................. Lampiran B-45


Gayam Bulan Oktober ................................................................................. Lampiran B-50

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Oktober ..................................... Lampiran B-51


commit to user

L-HEC-RAS 2


Gayam Bulan November ............................................................................. Lampiran B-56

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan November ................................. Lampiran B-57


Gayam Bulan Desember .............................................................................. Lampiran B-62

Lampiran Output Tabel HEC-RAS Bulan Desember.................................. Lampiran B-63


commit to user

DAFTAR NOTASI

A Luas Tampang Basah (m2)

C Koefisien aliran permukaan

D Kedalaman Hidrolik (m)

Es Energi spesifik

Fr Angka Froude

g Gravitasi, g = 9,81 m/dtk2

H Tinggi tekan total

I Intensitas hujan (mm/jam)

If Kemiringan gesek

I0 Kemiringan dasar saluran

L Panjang Saluran (km)

n Koefisien Manning

P Keliling basah

Q Debit (m3/dtk)

R Jari-jari hidrolik (m)

Re Angka Reynold

R24 Curah hujan rencana 24 jam

T Lebar penampang permukaan bebas (m)

t durasi hujan (jam)

tc Waktu konsentrasi (jam)

V kecepatan aliran

y Tinggi muka air (m)

yc Kedalaman kritis (m)

yn Kedalaman Normal (m)

Koefisien energi

Panjang tinjauan saluran (m)

ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE - … · Gayam primary drainage channels included the...

Documents

Transcript of ANALISIS ARUS BALIK AIR PADA SALURAN DRAINASE - … · Gayam primary drainage channels included the...