4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pergertian Drainase

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa Drainase (drainage) yang berasal dari

kata kerja to draim yang artinya mengeringkan atau mengalirkan air, adalah

terminology yang digunakan untuk menyatakan sistem sistem yang berkaitan dengan

penangan masalah kelebihan air, baik diatas maupun dibawah permukaan tanah.

Secara umum drainase didefenisikan sebagai ilmu pengetauhan yang mempelajari

usaha untuk mengalirkan air dalam sutau konteks pemanfaatan tertentu. Sedangkan

drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah

perkotaan yang meliputi : pemukiman, kawasan industry & perdagangan, sekolah,

rumah sakit, fasilitas umum lainnya, lapangan olah raga, lapangan parker, instalasi

militer, instalasi listrik, telekomunikasi, pelabuhan udara serta tempa lain yang

merupakan bagian dari sarana kota.

Suripin( 2004), mengatakan bahwa Drainase berasal dari bahasa inggris

drainage, mempunyai arti mengalirkan, menguraskan, menbuang atau mengalihkan

air. Dalam bidang teknik sipil, drainase secara umum dapat didefenisikan sebagai

suatu tindakan teknik untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air

hujan, rembesan maupun kelebihan air irigasi suatu kawasan/ lahan, sehingga fungsi

kawasan/ lahan tidak terganggu. Drainase juga dapat di artikan sebagai usaha untuk

mengontrol kualitas air tanah dalam kaitannya dengan salinitas. Jadi, drainase

menyangkut tidak hanya air permukaan tapi juga air tanah. Dari sudut pandang yang

lain, drainase adalah salah satu unsur dari prasana umum yang dibutuhkan

masyarakat kota dalam rangka menuju kehidupan kota yang aman, nyaman, bersih,

dan sehat.

5

Hasmar (2012), Drainase secara umum didefenisikan sebagai ilmu pengetahuan

yang mempelajari usaha untuk mengalirkan air yang berlebihan dalam suatu konteks

pemanfaatan tertentu. Drainase perkotaan/terapan adalah ilmu drainase yang

diterapkan mengkhusus pengajian pada kawasan perkotaan yang erat kaitannya

dengan kondisi lingkungan social budaya yang ada di kawasan kota. Drainase

perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan

yang meliputi: pemukiman, kawasan industry & perdagangan, sekolah, rumah sakit,

lapangan olah raga, lapangan parker, dan fasilitas umum lainnya yang merupakan

bagian dari sarana kota.

2.2. Jenis Drainase

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa Untuk memahami tentang drainase yang

lebih mudah maka dapat dikelompokan sebagai berikut:

2.2.1. Berdasarkan menurut sejarah terbentuknya.

Menurut jenis drainase yang ditinjau berdasarkan sejarah terbentuknya, dapat

dikelompokan menjadi beberapa bangian antara lain:

a. Drainase Alamiah (Natural Drainage)

Drainase alamiah merupakana drainase yang terbentuk secara alami dan tidak

terdapat bangunan bangunan penunjang seperti bangunan pelimpah, pasangan

batu/beton, gorong gorong dan lain lain. Saluran ini terbentuk oleh gerusan air yang

bergerak karena gravitasi yang lambat laun menbentuk jalan air yang permanen

seperti sungai.

6

b. Drainase Buatan (Arficial Drainage)

Drainase buatan merupakan drainase yang dibuat dengan maksud dan tujuan

tertentu sehingga memerlukan bangunan bangunan khusus seperti selokan, pasangan

batu/ beton, gorong gorong dan sebagainya.

2.2.2. Berdasarkan menurut letak bangunan

Jenis drainase ditinjau berdasarkan letak bangunannya dapat di kelompokan

menjadi dua bagian antara lain:

a. Drainase permukaan tanah (Surface drainage)

Merupakan system drainase yang salurannya berada di atas permukaan tanah

(pengaliran terjadi akibat beda tinggi/gravitasi).

b. Drainase bawah permukaan (subsurface drainage)

Drainase bawah permukaan merupakan saluran drainase yang dialirkan

dibawah permukaan tanah dikarenakan alasan alasan tertentu.

2.2.3. Berdasarkan menurut fungsi

Jenis drainase ditinjau berdasarkan fungsinya dapat dikelompokkan sebagi

berikut:

a. Drainase Single purpose

Merupakan saluran yang berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan.

b. Drainase Multi Purpose

Merupakan saluran yang berfungsi mengalirkan beberapa jenis air buangan baik

secara bercampur maupun bergantian.

2.2.4. Berdasarkan menurut konstruksi

Jenis drainase ditinjau berdasarkan konstruksinya dapat dikelompokkan sebagi

berikut:

7

a. Saluran terbuka

Merupakan saluran yang lebih cocok untuk drainase air hujan yang terletak

didaerah yang mempunyai luasan yang cukup, ataupun untuk drainase air non-

hujan yang tidak membahayakan kesehatan/ mengganggu lingkungan.

b. Saluran tertutup

Merupakan saluran yang pada umumnya sering dipakai untuk aliran air kotor

atau untuk saluran yang terletak ditengah kota.

2.3. Pola jaringan drainase

Dalam sistem jaringan drainase terdiri dari beberapa saluran yang saling

berhubungan sehingga membentuk suatu pola jaringan. Dari bentuk pola jaringan

dapat dibedakan sebagai berikut:

2.3.1. Siku

Dibuat pada daerah yang mempunyai topografi sedikit lebih tinggi dari pada

sungai. Sungai sebagai saluran pembuang akhir berada di tengah kota.

2.3.2. Parallel

Saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang. Dengan saluran cabang

(sekunder) yang cukup banyak dan pendek pendek, apabila terjadi perkembangan

kota. Saluran saluran akan menyesuaikan diri.

2.3.3. Grid Iron

Untuk daerah dimana sungainya terletak dipinggir kota, sehingga saluran

saluran cabang dikumpulkan dulu pada saluran pengumpul.

2.3.4. Alamiah

Sama seperti pola siku, hanya beban sungai pada pola alamiah lebih besar.

2.3.5. Radial

Pada daerah berbukit, sehingga pola saluran memencar ke segala arah.

8

2.3.6. Jaring jarring

Mempunyai saluran saluran pembuang yang mengikuti arah jalan raya, dan

cocok untuk daerah dengan topografi datar.

2.4. Susunan dan fungsi jaringan drainase

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa dalam pengertian jaringan drainase,

maka sesuai dengan fungsi dan sistem kerjanya jenis saluran dapat dibedakan

menjadi:

a. Saluran Interseptor (Interceptor Drain)

Saluran interceptor adalah saluran yang berfungsi sebagai pencegah terjadinya

pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain dibawahnya. Saluran

ini biasanya dibangun dan diletakan pada bagian yang relative sejajar dengan

garis kontur. Outlet dari saluran ini biasanya di saluran kolektor atau konveyor

atau di lansung drainase alam.

b. Saluran kolektor ( Collector drain)

Saluran kolektor adalah saluran yang berfungsi sebagai pengumpul debit yang

diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuang ke

saluran konveyor.

c. Saluran konveyor (Conveyor drain)

Saluran konveyor adalah saluran yang berfungsi sebagai saluran pembawa air

buangan dari suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan

daerah yang dilalui.

9

2.5. Aspek Hidrologi

Untuk menyelesaikan persoalan drainase sangat berhubungan dengan aspek

hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan dialirkan pada

sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunya sistem drainase

mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Disain hidrologi diperlukan untuk

mengetahui debit pengaliran, (Wesli, 2008).

2.5.1. Data Hujan

2.5.1.1. Pengukuran

Hujan merupakan komponen yang amat penting dalam analisis hidrologi pada

perencanaan debit untuk menentukan dimensi saluran drainase. Pengukuran hujan

dilakukan selama 24 jam, dengan cara ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan

total yang terjadi selama satu hari. Untuk berbagai kepentingan perencanaan drainase

tertentu data hujan yang diperlukan tidak hanya data harian, akan tetapi juga

distribusi jam-jaman atau menitan. Hal ini akan membawa konsekuensi dalam

pemilihan data, dan diajurkan untuk menggunakan data hujan hasil pengukuran

dengan alat ukur otomatis (Wesli, 2008).

2.5.1.2. Alat Ukur

Dalam praktek pengukuran hujan terdapat dua jenis alat ukur hujan, antara lain:

a. Alat ukur hujan biasa (Manual Raingauge)

Data yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan alat ukur ini,

berupa data hasil pencatatan oleh petugas pada setiap periode tertentu. Alat pengukur

hujan ini berupa suatu corong dan sebuah gelas ukur, yang masing masing berfungsi

untuk menampung jumlah air hujan dalam satu hari (Wesli, 2008).

10

b. Alat ukur hujan otomatis (Automatic raingauge)

Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dengan menggunakan alat ini,

berupa data pencatatan secara menerus pada kertas pencatat yang dipasang pada alat

ukur. Berdasarkan data ini akan dpat dilakukan analisis untuk memperoleh besaran

intensitas hujan (Wesli,2008).

2.5.2. Karakteristik Hujan

2.5.2.1. Durasi hujan

Durasi hujan adalah lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman dan harian)

diperoleh terutama dari hasil pencatatan alat pengukur hujan otomatis. Dalam

perencanaan drainase durasi hujan ini sering dikaitkan dengan waktu konsentrasi,

khususnya pada drainase perkotaan diperlukan durasi yang relatif pendek, mengingat

akan toleransi terhadap lamanya genangan (Hasmar, 2012).

2.5.2.2. Intensitas hujan

Intensitas curah hujan adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan

atau volume hujan tiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan berbeda beda,

tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan

diperoleh dengan cara melakukan analisis data hujan baik secara statistik maupun

secara empiris. Intensitas ialah ketinggian hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu

air hujan terkonsentrasi. Biasanya intensitas hujan dihubungkan dengan durasi hujan

jangka pendek misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman. Data curah

hujan jangka pendek ini hanya diperoleh dengan menggunakan alat pencatat hujan

otomatis, (Wesli, 2008).

Di Timor-Leste alat ini sangat sedikit dan jarang, yang banyak digunakan

adalah alat pencatat hujan biasa yang mengukur hujan 24 jam atau disebut hujan

11

harian. Apabila data yang tersedia hanya data hujan harian maka intensitas hujan

dapat diestimasi dengan menggunakan rumus Mononobe berikut:

32

Tc

24

24

RI 24

………………………………………………...……………...(2.1)

Dengan:

I = Intensitas curah hujan (mm / jam)

t = Lamanya hujan (jam)

R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)

Karena intensitas hujan tidak dapat kita tentukan atau kita atur karena hujan

terjadi secara alamiah, namun kita dapat melakukan perkiraan berdasarkan pecatatan

data-data hujan sebelumnya maka dalam mendesain bangunan bangunan air kita

dapat memperkirakan hujan rencana berdasarkan periode ulangnya, (Wesli,2008).

2.5.2.3. Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari

titik yang paling jauh pada daerah ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir

suatu saluran, (Wesli,2008).

Wesli (2008), debit limpasan dari sebuah daerah aliran akan maksimum apabila

seluruh aliran dari tempat terjauh dengan aliran dari tempat-tempat di hilirnya tiba di

tempat pengukuran secara bersama-sama. Hal ini memberi pemahaman bahwa: debit

maksimum tersebut akan terjadi apabila durasi hujan harus sama atau lebih besar dari

waktu konsentrasi. Pada prinsipnya waktu konsentrasi dapat dibagi menjadi:

a. Inlet time (To), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di atas

permukaan tanah menuju saluran drainase.

b. Conduit time (Td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di

sepanjang saluran sampai titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir.

12

Waktu konsentrasi untuk drainase perkotaan terdiri dari waktu yang diperlukan

air untuk mengalir melalui permukaan tanah dari tempat terjauh ke saluran terdekat

(inlet time) ditambah waktu untuk mengalir di dalam saluran ke tempat pengukuran

(conduit time), (Wesli, 2008). Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus

berikut:

tc = to + td ………………………………………………………………………......(2.2)

Dengan:

tc = Waktu konsentrasi (jam)

to = Inlet time, waktu yang diperlukan air hujan mengalir di permukaan tanah

dari titik terjauh ke saluran terdekat (jam)

td = Conduit time, waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir di dalam

saluran sampai ke tempat pengukuran (jam).

Waktu konsentrasi besarnya sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor-

faktor berikut ini:

a. Luas daerah pengaliran

b. Panjang saluran drainase

c. Kemiringan dasar saluran

d. Debit dan kecepatan aliran

Harga to, td, dan tc dapat diperoleh dari rumus-rumus empiris, salah satunya

adalah rumus Kerpich, seperti berikut ini:

to = 0.0195

…………………..…………………….……………………….(2.3)

atau

to = (

.3,28.Lo.

)0,167

.........................................................................................(2.4)

Dengan:

to = Inlet time ke saluran terdekat (menit)

Lo = Jarak aliran terjauh di atas tanah hingga saluran terdekat (m)

13

So = Kemiringan permukaan tanah yang dilalui aliran di atasnya

n = Koefisien kekasaran, untuk aspal dan beton adalah 0,013; untuk tanah

bervegetasi adalah 0,020 dan tanah perkerasan adalah 0,100.

Harga td ditentukan oleh panjang saluran yang dilalui aliran dan kecepatan

aliran di dalam saluran seperti ditunjukkan oleh rumus berikut ini;

td =

………………..……………………………………………….....…..(2.5)

Dengan:

L1 = Jarak yang ditempuh aliran di dalam saluran ke tempat pengukuran (m)

V = Kecepatan aliran di dalam saluran (m/det).

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa pada saluran buatan nilai kecepatan

aliran dapat dimodifikasi berdasarkan nilai kekasaran dinding saluran menurut

Manning, Chezy atau lainnya

Tabel 2.1: Perkiraan kecepatan aliran

Kemiringan rata rata dasar saluran (%) Kecepatan rata rata (meter/det)

Kurang dari 1 0,40

1 – 2 0,60

2 – 4 0,90

4 – 6 1,20

6 – 10 1,50

10 – 15 2,40

Sumber : ISBN : 979-8382-49-8 (1997)

Harga Tc ditentukan oleh panjang saluran yang dilalui aliran dan kemiringan

saluran, seperti yang ditunjukkan oleh rumus berikut.

tc = 0,00013 L0,7

/ S0,385

………...……………………………………..………....( 2.6)

14

Dengan:

L = Panjang jarak dari tempat terjauh di daerah aliran sampai tempat

pengamatan banjir, diukur menurut jalannya sungai (km).

S = Perbandingan dari selisih tinggi antara tempat terjauh dan tempat

pengamatan, diperkirakan sama dengan kemiringan rata-rata dari daerah

aliran.

2.5.3. Koefisien Aliran

Koefisien pengaliran ( C ), didefenisikan sebagai nisbah antara puncak aliran

dan permukaan terhadap intenstas hujan. Faktor ini merupakan variable yang paling

menentukan hasil perhitungan debit banjir. Pemilihan harga C yang tepat memerlukan

pengalaman hidrologi yang luas. Faktor utama yang mempengaruhi C adalah laju

infiltrasi tanah atau prosentase lahan kedap air. Kemiringan lahan tanaman penutup

tanah, dan intensitas hujan. Permukaan kedap air seperti perkerasan aspal dan atap

bangunan, akan menghasilkan aliran hampir 100% setelah permukaan menjadi basah,

seberapapun kemiringannya.

Koefisien limpasan juga tergantung pada sifat dan kondisi tanah. Laju infiltrasi

menurun pada hujan yang terus menerus dan juga dipengaruhi oleh kondisi kejenuhan

air sebelumnya. Harga C berbagai tipe tanah dan penggunaan lahan disajikan dalam

tabel 2.2.

Tabel 2.2: Koefisien Pengaliran (C) untuk metode Rasional

Deskripsi Lahan/karakter permukaaan Koefisien Pengaliran (C)

Business:

1. Perkotaan

2. Pinggiran

0,70-0,95

0,50-0,70

Perumahan:

1. Rumah tinggal

0,30-0,50

15

2. Multi unit, terpisah

3. Multi unit, tergabung

4. Perkampungan

5. Apartemen

0,40-0,60

0,60-0,75

0,25-0,40

0,50-0,70

Industri

1. Ringan

2. Berat

0,50-0,80

0,60-0,90

Perkerasan:

1. Aspal dan beton

2. Batu bata, paving

0,70-0,95

0,50-0,70

Atap 0,75-0,95

Halaman, tanah berpasir:

1. Datar (2 %)

2. Rata rata 2-7%

3. Curam (7%)

0,50-0,10

0,10-0,15

0,15-0,20

Halaman, tanah berat:

1. Datar (2 %)

2. Rata rata 2-7%

3. Curam (7%)

0,13-0,17

0,18-0,22

0,25-0,35

Halaman kerata api 0,10-0,35

Taman tempat bermain 0,20-0,35

Taman, pekuburan 0,10-0,25

Hutan:

1. Datar 0-5 %

2. Bergelombang 5-10 %

3. Berbukit 10-30%

0,10-0,40

0,25-0,50

0,30-0,60

Sumber: McGuen, 1989 dalam Suripin 2004

16

Buku Drainage master Plan, (1994) menuliskan bahwa koefisien limpasan

ditentukan oleh kondisi fisik dan karakteristik permukaan tanah daerah tangkapan air

hujan. Nilai Koefisien limpasan untuk berbagai karakteristik permukaan tanah

disesuaikan oleh hubungan antara Intensitas hujan dan karakteristik permukaan tanah

daerah tangkapan air seperti pada gambar 2.1 berikut ini

Sumber : Australian Rainfall and Runoff

Gambar 2.1. hubungan antara Intensitas Curah hujan dan koefisien Limpasan

17

2.5.4. Koefisien Tampungan

Wesli (2008) mengatakan bahwa daerah yang memiliki cekungan untuk

menampung air hujan relatif mengalirkan lebih sedikit air hujan dibandingkan dengan

daerah yang tidak memiliki cekungan sama sekali. Efek tampungan oleh cekungan ini

terhadap debit rencana diperkirakan dengan koefisien tampungan yang diperoleh

dengan rumus berikut.

Cs =

………………………..…………..…...…..……………...….....……(2.7)

Dengan:

Cs = Koefisien tampungan

Tc = Waktu konsentrasi

td = Waktu aliran air mengalir di dalam saluran dari hulu hingga ke tempat

pengkuran (jam)

2.5.5. Analisis frekuensi

Kamiana (2011), mengatakan bahwa Analisis frekuensi bertujuan untuk

mencari hubungan antara besarnya suatu kejadian ekstrem (maksimum atau

minimum) dan frekuensinya berdasarkan distribusi probabilitas.

Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai

atau dilampaui. Sebaliknya, kala ulang (return period) adalah waktu hipotetik dimana

hujan dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Dalam hal ini tidak

terkandung pengertian bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap

kala ulang tersebut. Misalnya, hujan dengan kala ulang 10 tahunan, tidak berarti akan

terjadi sekali setiap 10 tahun akan tetapi ada kemungkinan dalam jangka 1000 tahun

akan terjadi 100 kali kejadian hujan 10 tahunan. Ada kemungkinan selama kurung

waktu 10 tahun terjadi hujan 10 tahunan lebih dari satu kali, atau sebaliknya tidak

terjadi sama sekali (Suripin, 2004).

18

Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan diperoleh dari Pos penakar hujan,

baik yang manual maupun yang otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan pada sifat

statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan

dimasa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang

akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu (suripin,

2004).

2.5.5.1. Pengujian seri data

Beberapa rangkaian pengujian dilakukan terhadap seri data (data hujan dan data

debit) yang terkumpul sebelum digunakan sebagai data masukan dalam analisis

frekuensi, terdiri dari dua bagian antara lain:

a. Uji konsistensi

Uji konsistensu dimaksudkan untuk mengetahui kebenaran data lapangan yang

dipengaruhi oleh beberapa factor seperti; spesifikasi alat penakar berubah, tempat alat

ukur berubah dan perubahan lingkungan disekitar alat penakar (Kamiana, 2011).

Jika dari hasil pengujian ternyata data adalah konsisten artinya tidak terjadi

perubahan lingkungan dan cara penakaran, sebaliknya jika ternyata data tidak

konsisten artinya terjadi perubahan lingkungan dan cara penakaran (Kamiana, 2011).

b. Uji Homogenitas

Uji homogenitas dimaksudkan untuk mengetahui apakah seri data yang

dikumpulkan dari 2 stasiun pengukur yang berada di dalam suatu daerah pengaliran

atau salah satu berada di luar daerah pengaliran yang bersangkutan berasal dari

populasi tang sama atau bukan (Kamiana, 2011).

19

2.5.5.2. Parameter Statistik

Parameter yang digunakan dalam analisa frekuensi meliputi parameter nilai-

nilai rata-rata (X), standar diviasi (S), koefisient variasi (Cv), koefisien

kemeringan/skewness (Cs), dan koefisinet kurtosis (Ck). Berikut ini merupakan

masing-masing persamaan untuk parameter statistiknya:

a. Mean atau rata-rata ( X )

Rata-rata hitung dari hasil pengukuran variat dengan nilai X1,X2,X3,.......Xn

ialah hasil penjumlahan nilai-nilai tersebut dibagi dengan jumlah pengukuran sebesar

n. Bila rata-rata hitung dinyatakan sebagai X (X bar). Persamaanya sebagai berikut:

n

ixX 1 …………………………………………………………………………(2.8)

Dengan:

X = rata rata Hitung

n = jumlah data

Xi = nilai pengukuran dari suatu variat

b. Deviasi Standar (S),

Umumnya ukuran dispersi yang paling banyak digunakan adalah deviasi

standar (standard deviation)

1

)(1

2

n

xxS

n

i

n

……………………………………………………………...(2.9)

Dengan:

S = Deviasi standar

X = rata rata Hitung

n = jumlah data

Xi = nilai pengukuran dari suatu variat

20

c. Koefesient variasi (Cv),

Koefesien variasi (variation coefficient) adalah nilai perabndingan antara

deviasi standar dengan nilai rata-rata hitung dari suatu distribusi. Koefisien variasi

dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Cv =

X ………………………………………………………………………….(2.10)

d. Koefisein kemencengan (CS)

Pengukuran kemencengan adalah mengukur seberapa besar kurva frekuensi dari

suatu distribusi tidak simetri atau menceng. Umumnya ukuran kemencangan 20

dinyatakan dengan besarnya koefisien kemencangan (coefficinet of skewness) dan

dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:

)(9)2)(1( 1

3

n

i

xxisnn

nCs ……………………………………………….(2.11)

Dengan:

Cs = Koefisien Kemencengan

n = jumlah data

Xi = nilai pengukuran dari suatu variat

e. Koefisient kurtosis (Ck),

)3)(2)(1(.

))(/1

)(/1 2

22

4

nnn

n

xbarxn

XbarxnCk ………………………………..(2.12)

2.5.5.3. Distribusi Probabilitas

Dalam analisis frekuensi data hujan atau data debit guna memperoleh nilai

hujan rencana atau debit rencana, dikenal beberapa distribusi probabilitas kontinu

yang sering diguakan yaitu: Gumbel, Normal, Log Normal dan Pearson Type III.

(Kamiana, 2011).

Penentuan jenis distribusi probabilitas yang sesaui dengan data dilakukan

dengan mencocokan parameter data tersebut dengan syarat masing masing jenis

distribusi seperti pada tabel 2.3.

21

Tabel 2.3: persyaratan parameter statistic suatu distribusi

No Distribusi Persyaratan

1 Gumbel Cs = 1,14

Ck = 5,4

2 Normal Cs = 0

Ck = 3

3 Log Normal Cs = Cv

3 + 3Cv

Ck = Cv8 + 6C4

6 + 15Cv

4 + 16Cv

2 + 3

4 Log Pearson III Selain dari nilai diatas

Sumber: Bambang (2008) dalam kamiana (2011)

Di samping dengan menggunaka persyaratan seperti tercantum dalam tabel 2.3.

guna mendapatkan hasil perhitungan yang meyangkinkan, atau jika tidak ada yang

memenuhi persyaratan pada tabel 2.3. maka penggunaan suatu distribusi probabilitas

biasanya diuji dengan metode Chi-Kuadrat atau Smirnov Kolmogorov (kamiana,

2011).

a. Distribusi probabilitas Gumbel

Kamiana (2011), mengunkapkan bahwa jika data hujan yang dipergunakan

dalam perhitungan adalah berupa sampel (populasi terbatas), maka perhitungan hujan

rencana berdasarkan distribusi probabilitas Gumbel dilakukan dengan rumus pada

persamaan 2.8.

SxKXX ……………………………………………….……….……….…(2.13)

Dengan :

XT = hujan rencana atau debit dengan periode ulang T

X = nilai rata rata dari data hujan (X)

S = satandar deviasi dari data hujan (X)

K = faktor frekuensi Gumbel

22

…………………………………………………………….………..(2.14)

Dengan:

Yt = Reduced Variate

Yn = Reduced Mean

Sn = Reduced Standart Deviasi

Tabel 2.4: Reduced Mean (Yn)

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.495 0.499 0.503 0.507 0.510 0.512 0.515 0.518 0.520 0.522

20 0.523 0.525 0.526 0.528 0.529 0.530 0.532 0.533 0.534 0.535

30 0.536 0.537 0.538 0.538 0.839 0.540 0.541 0.541 0.542 0.543

40 0.543 0.544 0.544 0.545 0.545 0.546 0,546 0.547 0.547 0.548

50 0.548 0.548 0.549 0.549 0.550 0.550 0.550 0.551 0.551 0.551

60 0.552 0.552 0.552 0.553 0.553 0.553 0.553 0.554 0.554 0.554

70 0.554 0.555 0.555 0.555 0.555 0.555 0.556 0.556 0.556 0.556

80 0.556 0.557 0.557 0.557 0.557 0.557 0.558 0.558 0.558 0.558

90 0.558 0.558 0.558 0.559 0.559 0.559 0.559 0.559 0.559 0.559

100 0.560 0.560 0.560 0.560 0.560 0.560 0.560 0.560 0.561 0.561

Sumber: Suripin (2004)

Tabel 2.5: Reduced Standart Deviation (Sn)

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.949 0.967 0.983 0.997 1.009 1.020 1.031 1.041 1.049 1.056

20 1.062 1.069 1.075 1.081 1.086 1.091 1.096 1.100 1.104 1.108

30 1.112 1.115 1.119 1.122 1.125 1.128 1.131 1.133 1.136 1.138

40 1.141 1.143 1.145 1.148 1.149 1.151 1.153 1.155 1.157 1.159

23

Sumber: Suripin (2004)

Tabel 2.6: variable Reduksi Gumbel (Yt)

No T(tahun) YT T(tahun) YT

1 1.001 -1.93 3.33 1.03

2 1.005 -1.67 4 1.24

3 1.01 -1.53 5 1.51

4 1.05 -1.097 10 2.25

5 1.11 -0.834 20 2.97

6 1.25 -0.476 50 3.9

7 1.33 -0.326 100 4.6

8 1.43 -0.185 200 5.29

9 1.67 0.087 500 6.21

10 2 0.366 1000 6.9

11 2.5 0.671

Sumber: Suripin (2004)

b. Distribusi Probabilitas Normal

Kamiana (2011), mengunkapkan bahwa perhitungan hujan rencana berdasarkan

Distribusi Probabilitas Normal, jika data yang dipergunakan adalah berupa sampel,

dilakukan dengan rumus pada persamaan 2.9.

………………………………………………………………(2.15)

Dengan :

XT = Hujan rencana dengan perode ulang T tahunan

50 1.160 1.162 1.163 1.165 1.166 1.168 1.169 1.170 1.172 1.173

60 1.174 1.175 1.177 1.178 1.179 1.180 1.181 1.182 1.183 1.184

70 1.185 1.186 1.187 1.188 1.189 1.189 1.190 1.191 1.192 1.193

80 1.193 1.194 1.195 1.195 1.196 1.197 1.198 1.198 1.199 1.200

90 1.200 1.201 1.202 1.202 1.203 1.203 1.204 1.204 1.205 1.206

100 1.206 1.206 1.207 1.207 1.208 1.208 1.208 1.209 1.209 1.209

SKXX TT

24

X = Nilai rata rata dari hujan (X) mm

S = Standar deviasi dari data hujan (X) mm

KT = Faktor frekuensi, nilainya bergantung dari T (Variabel Reduksi Gauss

lihat pada tabel 2.7.)

Tabel 2.7: Variabel Reduksi Gauss

No Perode ulang T (tahun) KT

1 1,001 -3,05

2 1,005 -2,58

3 1,010 -2,33

4 1,050 -1,64

5 1,110 -1,28

6 1,250 -0,84

7 1,330 -0,67

8 1,430 -0,52

9 1,670 -0,25

10 2,000 0

11 2,500 0,25

12 3,330 0,52

13 4,000 0,67

14 5,000 0,84

15 10,000 1,28

16 20,000 1,64

17 50,000 2,05

18 100,000 2,33

19 200,000 2,58

20 500,000 2,88

21 1000,000 3,09

Sumber: Suripin (2004) dalam Kamiana (2011)

25

c. Distribusi Probabilitas Log Normal

(Kamiana, 2011), Mengunkapkan bahwa perhitungan hujan rencana

berdasarkan distribusi probabilitas Log Normal, jika data yang dipergunaka adalah

berupa sampel, dilakukan dengan rumus pada persamaan 2.10.

Log XT = LogX + KT x Slog X ……………………………………...………….(2.16)

Dengan:

Log XT = Nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T

LogX = Nilai rata rata dari Log X

S Log X = Deviasi standar dari Log X

KT = Faktor frekuensi, nilainya tergantung dari T (lihat pada tabel 2.6)

d. Distribusi Probabilitas Log Pearson Type III

Kamiana (2011), mengunkapkan bahwa perhitungan hujan rencana berdasarkan

distribusi probabilitas Log Pearson Type III, jika data yang dipergunakan adalah

berupa sampel, dilakukan dengan rumus pada persamaan 2.11.

Log XT = LogX + KT x Slog X ………………………………………...……….(2.17)

Dengan:

Log XT = Nilai logaritmis hujan rencana dengan periode ulang T

LogX = Nilai rata rata dari Log X

S Log X = Deviasi standar dari Log X

KT = Variabel standar, besarnya bergantung koefisien kepencengan (Cs

atau G), lihat pada tabel 2.5.

26

Tabel 2.8: faktor frekuensi KT untuk distribusi Log pearson Type III (G atau Cs)

G or Cs

Return Periof in Years

2 5 10 25 50 100

Excendence Probabilitas

0,5 0,2 0,1 0,04 0,02 0,01

3 -0.36 0.42 1.18 2.278 3.152 4.051

2.5 -0.36 0.518 1.25 2.262 3.048 3.845

2.2 -0.33 0.574 1.284 2.24 2.97 3.705

2 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605

1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.499

1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.78 3.388

1.4 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271

1.2 -0.195 0.732 1.34 2.087 2.626 3.149

1 -0.164 0.758 1.34 2.043 2.542 3.022

0.9 -0.148 0.769 1.339 2.018 2.498 2.957

0.8 -0.132 0.78 1.336 1.998 2.453 2.891

0.7 -0.116 0.79 1.333 1.967 2.407 2.824

0.6 0.099 0.8 1.328 1.939 2.359 2.755

0.5 -0.083 0.808 1.323 1.91 2.311 2.686

0.4 -0.066 0.816 1.317 1.88 2.261 2.615

0.3 -0.05 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544

0.2 -0.033 0.83 1.301 1.818 2.159 2.472

0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.4

0 0 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326

-0.1 0.017 0.836 1.27 1.761 2 2.252

-0.2 0.033 0.85 1.258 1.68 1.945 2.178

-0.3 0.05 0.853 1.245 1.643 1.89 2.104

27

-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029

-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955

-0.6 0.099 0.857 1.2 1.528 1.72 1.88

-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806

-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733

-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.66

-1 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588

-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449

-1.4 0.225 0.832 1.041 1.198 1.27 1.318

-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197

-1.8 0.282 0.799 0.945 1.035 1.069 1.087

-2 0.307 0.777 0.895 0.959 0.98 0.99

-2.2 0.33 0.752 0.844 0.888 0.9 0.905

-2.5 0.36 0.711 0.771 0.793 0.798 0.799

-3 0.396 0.636 0.66 0.666 0.666 0.667

Sumber: Soemarto (1987) dalam Kamiana (2011)

2.5.5.4. Uji distribusi Probabilitas

Kamiana (2011), mengunkapan bahwa Uji distribusi probabilitas dimaksudkan

untuk Mengetahui apakah persamaan distribusi probabilitas yang dipilih dapat

mewakili distribusi statistic sampel data yang di analisis. Sebagaimana telah

diuraikan sebelumnya, bahwa terdapat 2 metode pengujian distribusi probabilitas,

yaitu Metode Chi kuadrat (χ2) dan metode Smirnov-Kolmogorof.

a. Metode Chi Kuadrat (χ2)

Soewarno (1995), mengatakan bahwa Uji chi-kuadrat dimaksudkan untuk

menentukan apakah persamaan distribusi peluang yang telah dipilih dapat mewakili

dari distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Pengambilan keputusan uji ini

28

menggunakan parameter 1r, oleh karena itu disebut dengan uji Chi-Kuadrat.

Parameter X, dapat dihitung dengan persamaan 2.13.

n

i Ef

EfOfX

1

2

2 ……………………………………………………………(2.18)

Dengan :

χ2 = Parameter Chi kuadrat terhitung

Ef = frekuensi yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya

Of = frekuensi yang diamati pada kelas yang sama

N = jumlah sub kelompok

(Kamiana 2011), mengunkapan bahwa Derajat nyata atau derajat kepercayaan

(α) tertentu yang sering diambil adalah 5%. Derajat kebebasan (Dk) dihitung dengan

persamaan 2.14.

Dk = K – (p+1) …………………………………………………………………..(2.19)

K = 1 + 3,3 Log n ……………………………………………………..…………(2.20)

Dengan:

Dk = Derajat kebebasan

P = banyaknya parameter, untuk uji Chi kuadrat adalah 2

K = Jumlah kelas distribusi

n = Banyaknya data

Selanjutnya distribusi probabilitas yang dipakai untuk menentukan curah hujan

rencana adalah distribusi probabilitas yang menpunyai simpangan maksimum terkecil

dan lebih kecil dari simpangan kritis, atau dengan persamaan 2.16.

χ2 < χ

2cr ………………………………………………………………..…………(2.21)

Dengan:

χ2

= Parameter Chi kuadrat terhitung

χ2

cr = Parameter Chi Kuadrat Kritis (lihat pada tabel 2.8)

29

Tabel 2.9: Nilai parameter Chi Kuadrat kritis (χ2

cr)

dK a derajat Kepercayaan

0.995 0.999 0.975 0.95 0.05 0.025 0.01 0.005

1 4E-05 0.0002 0.001 0.0039 3.841 5.024 6.635 7.879

2 0.01 0.0201 0.0506 0.103 5.991 7.378 9.21 10.597

3 0.0717 0.115 0.216 0.352 7.815 9.348 11.345 12.838

4 0.207 0.297 0.484 0.711 9.488 11.143 13.277 14.86

5 0.412 0.554 0.831 1.145 11.07 12.832 15.086 16.75

6 0.676 0.872 1.237 1.635 12.592 14.449 16.812 18.548

7 0.989 1.239 1.69 2.167 14.067 16.013 18.475 20.278

8 1.344 1.646 2.18 2.733 15.507 17.535 20.09 21.955

9 1.735 2.088 2.7 3.325 16.919 19.023 21.666 23.589

10 2.156 2.558 3.247 3.94 18.307 20.483 23.209 25.188

11 2.603 3.053 3.816 4.575 19.675 21.92 24.725 26.757

12 3.074 3.571 4.404 5.226 1.026 23.337 26.217 28.3

13 3.565 4.107 5.009 5.892 22.362 24.736 27.688 29.819

14 4.075 4.66 5.629 6.571 23.685 26.119 29.141 31.319

15 4.601 5.229 6.262 7.261 24.996 27.488 30.578 32.801

16 5.142 5.812 6.908 8.962 6.296 28.845 32 34.267

17 5.697 6.408 7.564 8.672 27.587 30.191 33.409 35.718

18 6.265 7.015 8.231 9.39 28.869 31.526 34.805 37.156

19 6.844 7.633 8.907 10.117 30.144 32.852 36.191 38.582

20 7.434 8.26 9.591 10.851 31.41 34.17 37.566 39.997

21 8.034 8.897 10.283 11.591 32.671 35.479 38.932 41.401

22 8.643 9.542 10.982 12.338 33.924 36.781 40.289 42.796

23 9.26 10.196 11.689 13.091 36.172 38.076 41.638 44.181

24 9.886 10.856 12.401 13.848 36.415 39.364 42.98 45.558

30

25 10.52 11.524 13.12 14.611 37.652 40.646 44.314 46.928

26 11.16 12.198 13.844 15.379 38.885 41.923 45.642 48.29

27 11.808 12.879 14.573 16.151 40.113 43.194 46.963 49.645

28 12.461 13.565 15.308 16.928 41.337 44.461 48.278 50.993

29 13.121 14.256 16.047 17.708 42.557 45.722 49.588 52.336

30 13.787 14.953 16.791 18.493 43.773 46.979 50.892 53.672

Sumber:Soewarno (1995), dalam kamiana (2011)

Kamiana (2011), mengunkapkan bahwan prosedur perhitungan dengan

mengunakan metode Chi Kuadrat adalah sebagai berikut:

1. Urutkan data dari besar ke kecil atau sebaliknya

2. Menghitung jumlah kelas

3. Menghitung derajat kebebasan (Dk) dan (χ2

cr)

4. Menghitung kelas distribusi

5. Menghitung interval kelas

6. Menghitung nilai χ2

7. Bandingkan nilai χ2 terhadap dan χ

2cr.

Soewarno (1995) mengatakan bahwa Interpretasi hasilnya adalah :

1. Apabila peluang lebih dari 5 yo, maka persamaan distribusi teoritis yang

digunakan dapat diterima;

2. Apabila peluang lebih kecil I o/o, maka persamaan distribusi teoritis yang

digunakan tidak dapat diterima;

3. Apabila peluang berada diantara I - 5 % adalah tidak mungkin mengambil

keputusan, misal perlu tambah data.

31

b. Metode Smirnov-Kolmogorof

Soewarno (1995), mengatakan bahwa Uji kecocokan Smirnov-Kolmogorof,

sering juga disebut uji kecocokan non parametrik (non parametric test), karena

pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Prosedurnya adalah

sebagai berikut :

1. urutkan data (dari besar ke kecil atau sebaliknya) dan tentukan besarnya peluang

dari masing-masing data tersebut ;

X1 P(X1)

X2 P(X2)

Xm P(Xm)

Xn P(Xn)

Dengan ;

X1, X2, Xm, Xn = Data hujan yang telah diurutkan dari besar ke terkecil

(mm)

P = Peluang Empiris (dihitung dengan persamaan Weibull,

rumus Weibull, P(Xi) =

)

n = Jumlah data

i = Nomor urut data hujan

2. Tentukan nilai masing-masing peluang teoritis di hasil penggambaran data:

X1 P’(X1)

X2 P’(X2)

Xm P’(Xm)

Xn P’(Xn)

Dengan ;

X1, X2, Xm, Xn = Data hujan yang telah diurutkan dari besar ke terkecil

(mm)

P’ = Peluang teoritis

32

3. Dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih terbesamya antara peluang

pengamatan dengan peluang teoritis.

D = Maksimum [ P(Xm) - P'(Xm) ] ……………………..………………….(2.22)

Dengan ;

D = Selisih peluang empiris dengan peluang teoritis

P = peluang empiris

P’ = Peluang teoritis

Xm = Data hujan yang diurutkan (mm)

4. berdasarkan tabel nilai kritis (Smirnov-Kolmagorov test) tentukan harga Do

(lihat tabel 2.10).

Soewarno (1995), mengatakan bahwa Apabila D lebih kecil dari Do maka

distribusi teoritis yang digunakan untuk menentukan persamaan distribusi dapat

diterima, apabila D lebih besar dari Do maka distribusi teoritis yang digunakan untuk

menentukan persamaan distribusi tidak dapat diterima.

Tabel 2.10: Nilai Kritis Do Untuk Uji Smirnov-Kolmogorof.

N a (Derajat kepercayaan)

0,20 0,10 0,05 0,01

5 0,45 0,51 0,56 0,67

10 0,32 0,37 0,41 0,49

15 0,27 0,30 0,34 0,40

20 0,23 0,26 0,29 0,36

25 0,21 0,24 0,27 0,32

30 0,19 0,22 0,24 0,29

35 0,18 0,20 0,23 0,27

40 0,17 0,19 0,21 0,25

33

45 0,16 0,18 0,20 0,24

50 0,15 0,17 0,19 0,23

N > 50 1,07/N^0,5 1,22/N^0,5 1,36/N^0,5 1,63/N^0,5

Sumber : Bonnier, (1980) dalam Soewarno( 1995).

2.5.6. Debit Rencana

Suripin (2004) mengatakan bahwa Perhitungan debit rencana berdasarkan hujan

rencana untuk saluran drainase perkotaan dapat dilakukan dengan persamaan

rasional. Persamaan matematis metode rasional dinyatakan dalam bentuk berikut.

Qt = 0,002778.C.IA ………………………………………………..…….………(2.23)

Dengan:

Qt = Laju aliran permukaan (debit), m3

/ s

C = Koefisien aliran permukaan, (0 C

I = Intensitas hujan dalam mm / jam dan

A = Luas DAS dalam hektar

Salah satu rumus rasional yang dibuat secara empiris untuk menjelaskan

hubungan antara hujan dengan limpasan, Wesli (2008) adalah;

Qt = 0,02778C.Cs.I.A …………………………………………………………..(2.24)

Dengan:

Qt = Laju aliran permukaan (debit), m3

/ s

C = Koefisien aliran permukaan, (0 C

Cs = Koefisien tampungan

I = Intensitas hujan dalam mm / jam dan

A = Luas DAS dalam hektar

34

2.6. Aspek Hidrolika

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa aliran air dalam suatu saluran dapat

berupa aliran saluran terbuka (Open channel) maupun saluran tertutup (Pipe flow).

Pada saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas (free surface), permukaan

bebas ini dapat dipengaruhi oleh tekanan udara luar secara langsung, sedangkan pada

aliran pipa tidak terdapat permukaan yang bebas, oleh karena seluruh saluran diisi

oleh air. Pada aliran pipa permukaan air secara langsung tidak dipengaruhi oleh

tekanan udara luar, kecuali hanya oleh tekanan hidraulik yang ada dalam aliran saja.

2.6.1. Aliran Air Pada Saluran Terbuka

Untuk memahami aliran pada saluran terbuka dapat di kategorikan jenis aliran

dan sifat sifat aliran.

2.6.1.1. Jenis Aliran

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa pengolongan jenis aliran berdasarkan

perubahan kedalaman aliran sesuai dengan perubahan ruang dan waktu.

A. Aliran Tunak (Steady flow)

Aliran tunak adalah aliran yang mempunyai kedalaman tetap untuk selang

waktu tertentu. Aliran tunak diklasifikasikan menjadi:

1. Aliran seragam (Uniform flow)

Aliran saluran terbuka dikatakan seragam apabila kedalaman air sama pada

setiap penampang saluran.

35

2. Aliran berubah (Varied flow)

Aliran saluran terbuka dikatakan berubah apabila kedalaman air berubah di

sepanjang saluran. (aliran berubah lambat laun dan aliran berubah tiba tiba)

B. Aliran tidak tunak (Unsteady flow)

Aliran tidak tunak adalah aliran yang mempunyai kedalaman aliran yang

berubah tidak sesuai dengan waktu. Banjir merupakan salah satu contoh aliran tidak

tunak. Aliran tidak tunak diklasifikasikan :

1. Aliran seragam tidak tunak (Unsteady uniform flow)

Aliran saluran terbuka dimana alirannya mempunyai permukaan yang

berfluktuasi sepanjang waktu dan tetap sejajar dengan dasar saluran. Aliran

ini jarang dijumpai dalam praktek.

2. Aliran berubah tidak tunak (Unsteady Varied flow)

Aliran saluran terbuka dimana kedalaman saliran berubah sepanjang waktu

dan ruang.

2.6.1.2. Sifat Sifat Aliran

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa Kekentalan dan gravitasi mempengaruhi

sifat atau perilaku aliran pada saluran terbuka. Tegangan permukaan air dalam

keadaan tertentu dapat pula mempengaruhi perilaku aliran, tetapi pengaruh ini tidak

terlalu besar dalam masalah saluran terbuka pada umumnya yang ditemui dalam

dunia perekayasaan.

a. Aliran Laminer

Aliran saluran terbuka dikatakan laminar apabila gaya kekentalan (Viscosity)

relative sangat besar dibangdingkan dengan gaya inersia sehingga kekentalan

berpengaruhi besar terhadap perilaku aliran. Butir butir air bergerak menurut lintasan

36

tertentu yang teratur atau lurus dan selapis cairan tipis seolah olah menggelincir

diatas lapisan lain.

b. Aliran Turbulen

Aliran saluran terbuka dikatan turbulen apabila gaya kekentalan relative lemah

dibangdingkan dengan gaya inersia. Butir butir air tidak bergerak menurut lintasan

yang tidak teratur, tidak lancer dan tidak tetap, walaupun butir butir tersebut tetap

bergerak maju didalam aliran secara keseluruhan.

Aliran Laminer akan terjadi dalam aliran saluran terbuka untuk harga harga

bilangan Reynold Re yang besarnya 2000 atau kurang. Aliran bias menjadi laminar

sampai ke Re = 10.000 untuk aliran saluran terbuka, Re = 4 R V/v, dimana R adalah

jari jari hidraulik.

2.6.2. Aliran Air Pada Saluran Tertutup

Untuk memahami aliran pada saluran terbuka dapat di kategorikan jenis aliran

dan sifat sifat aliran.

2.6.2.1. Jenis aliran

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa ketentuan ketentuan mengenai tahanan

aliran bagi saluran tertutup yang penuh adalah tidak dengan yang berlaku pada

saluran terbuka. Persamaan tahanan dapat diturunkan bagi setiap kasus dengan

menyamakan gaya geser yang menahan di perbatasan dengan gaya penggerak yang

berkerja pada arah normal terhadap saluran.

Aliran dalam saluran terbuka digerakkan oleh gaya penggerak yang dilakukan

oleh jumlah berat aliran yang mengalir menuruni lereng. Dalam saluran tertutup gaya

pengerak tersebut dilakukan oleh gradient tekanan.

37

Berbeda dengan aliran air pada saluran terbuka, maka pada saluran tertutup

hanya terdapat satu jenis aliran yaitu aliran tunak (Steady flow).

2.6.2.2. Sifat aliran

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa ada dua jenis aliran tunak dalam aliran

air dalam saluran tertutup (pipa). Aliran aliran tersebut dinamakan aliran laminar dan

aliran turbulen.

a. Bilangan Reynold

Aliran dari suatu zat cair dalam pipa adalah laminar atau turbulen dan biasa

dibedakan sesuai dengan nilai dari bilangan Reynold. Bilangan Reynold ( R ) ini

adalah tidak berdimensi, dan sama dengan hasil kali kecepatan karakteristik dari

sistem dibagi dengan kecepatan kinematik dan cairan, kesemuanya dinyatakan

dengan satuan yang konsisten.

Re = µ

0Vd atau

v

Vd=

v

)2( 0rV…………………………………………………(2.25)

Dengan:

Re = angka Reynold (tak berdimensi)

d = Diameter bagian dalam dari pipa (m)

V = Kecepatan aliran (m/det)

v = kekenyalan kinematik dari zat alir (m2/det)

h = kekentalan mutlak dalam pa. dtk

38

b. Aliran Laminer

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa pada aliran laminar partikel partikel zat

cair bergerak di sepanjang lintasan lurus, sejajar dalam lapisan lapisan. Besarnya

kecepatan dari lapisan yang berdekatan tidak sama. Aliran laminar diatur oleh hukum

yang berhubungan tegangan geser kelaju perubahan bentuk sudut. Yaitu hasil kali

kekentalan zat cair dan gradient kecepatan atau r = µ dv/dy. Kekentalan zat cair

tersebut dominan dan karenanya mencegah setiap kecenderungan menuju kondisi

kondisi turbulen.

Untuk irisan irisan penampang yang tak bundar perbandingan luas irisan

penampang terhadap keliling yang basah disebut jari jari hidraulik R ( dalam m),

digunakan dalam bilangan Reybold pernyataan tersebut menjadi:

v

RVR

)4( ……………………………….…………………………………(2.26)

c. Aliran turbulen

Pelly DKK (1997), mengatakan bahwa Karakteristik aliran turbulen adalah

sangat penting mengingat hampir semua aliran dalam drainase berada dalam kategori

aliran turbulen. Koefisien yang berlaku untuk kondisi turbulen bila rumus hidraulik

dengan bilangan reynold akan digunakan berubah sesuai dengan kekasaran dinding

pipa maupun kekenyalan dan kerapatan dari zat alirannya.

2.6.3. Bentuk Penampang Saluran

Wesli (2008), mengunkapkan bahwa mengingat bahwa tersedianya lahan

merupakan hal yang perlu dipertimbangkan, maka penampang saluran drainase

perkotaan dan jalan raya dianjurkan mengikuti penampang hidrolis terbaik, yaitu

suatu penampang yang memiliki luas terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki

keliling basah terkecil dengan hantaran maksimum. Unsur-unsur geometris

penampang hidrolis terbaik diperlihatkan pada tabel 2.10.

39

Tabel 2.11: Unsur Geometrik Penampang Hidrolis Terbaik

No. Penampang melintang Luas (A) Keliling

Basah (P)

Jari-jari

Hidrolis (R)

Lebar Puncak

(T)

1 Trapesium (setengah segi

enam)

.Y

2 Persegi Panjang (setengah

bujur sangkar)

2Y 4Y .Y 2Y

3 Segitiga (setengah bujur

sangkar)

Y

¼. 2Y

4 Setengah lingkaran

.Y Y .Y 2Y

5 Parabola .

. .Y 2.

6 Lengkung hidrolis 1,3959.Y 2,9836.Y 0,4678.Y 1,917532.Y

Sumber: Wesli, (2008)

Sumber: Wesli, (2008)

Dimena: B: Lebar bawa saluran

Y: Kedalaman saluran

F: Free Board (Daerah jagaan)

Gambar 2.2: Penampang Hidrolis terbaik saluran persegi panjang dan

trapezium

40

2.6.4. Kecepatan Aliran

Karena betapa sulitnya menentukan tegangan geser dan distribusi kecepatan

dalam aliran turbulen, maka digunakan pendekatan empiris untuk menghitung

kecepatan rata-rata. Beberapa rumus empiris kecepatan rata-rata akan kita bahas pada

bagian berikut ini (Suripin 2004).

Chezy (1769)

Seorang insinyur Prancis yang bernama Antoine Chezy pada tahun 1769

merumuskan kecepatan untuk aliran seragam yang sangat terkenal yang masih

banyak dipakai sampai sekarang (Wesli, 2008).

V = C √RI ……………………………………………………………………(2.27)

Dengan:

V = kecepatan rat rata (m/det)

C = koefisien Chezy

R = jari jari hidraulis

I = Kemiringan dari permukaan air atau dari gradient energy atau dari dasar

saluran, garis garisnya sejajar untuk aliran yang mantap.

Manning (1889)

Seorang insinyur Irlandia bernama Robert Manning (1889), mengemukakan

sebuah rumus yang akhirnya diperbaiki menjadi rumus yang sangat terkenal (Wesli,

2008) seperti persamaan 2.21.

V = 1 / n (R) 2/3

S ½ ……………………………………………………………(2.28)

Dengan:

V = Kecepatan rata rata (m/det)

n = Koefisien Manning

R = jari jari hidrolis

41

S = Kemiringan dari permukaan air atau dari gradient energy atau dari dasar

saluran, garis garisnya sejajar untuk aliran yang mantap yang merata.

Suripin (2004), mengatakan bahwa Nilai koefisien n Manning untuk berbagai

macam saluran secara lengkap dapat dilihat diberbagai referensi, disini hanya

ditampilkan beberapa yang dianggap paling sering dipakai dalam perencanaan praktis

seperti pada tabel 2.11.

Tabel 2.12: Tipikal harga koefisien kekasaran Manning, n yang sering digunakan

No. Tipe saluran dan jenis bahan Harga n

Minimum Normal Maksimum

1. Beton

Gorong-gorong lurus dan bebas

dari kotoran

Gorong-gorong dengan

lengkungan dan sedikit

kotoran/gangguan

Beton dipoles

Saluran pembuang dengan bak

kontrol

0,010

0,011

0,011

0,013

0,011

0,013

0,012

0,015

0,013

0,014

0,014

0,017

2. Tanah, lurus dan seragam

Bersih baru

Bersih telah melapuk

Berkerikil

Berumput pendek, sedikit tanaman

pengganggu

0,016

0,018

0,022

0,022

0,018

0,022

0,025

0,027

0,020

0,025

0,030

0,033

3. Saluran alam

Bersih lurus

0,025

0,030

0,033

42

No. Tipe saluran dan jenis bahan Harga n

Minimum Normal Maksimum

Bersih, berkelok-kelok

Banyak tanaman pengganggu

Dataran banjir berumput pendek –

tinggi

Saluran di belukar

0,033

0,050

0,025

0,035

0,040

0,070

0,030

0,050

0,045

0,08

0,035

0,07

Sumber: Suripin (2004)

2.6.5. Bentuk Saluran yang Paling Ekonomis

Suripin (2004), mengunkapkan bahwa Potongan melintang saluran yang paling

ekonomis adalah saluran yang dapat melewatkan debit maksimum untuk luas

penampang basah, kekasaran, dan kemiringan dasar tertentu. Berdasarkan persamaan

kontinuitas, tampak jelas bahwa untuk luas penampang melintang tetap, debit

maksimum dicapai jika kecepatan aliran maksimum. Dari rumus Manning maupun

Chezy, dapat dilihat bahwa untuk kemiringan dasar dan kekasaran tetap, kecepatan

maksimum dicapai jika jari-jari hidraulik, R, maksimum. Selanjutnya, untuk luas

penampang tetap, jari-jari hidraulik maksimum jika keliling basah, P, minimum.

Kondisi seperti yang telah kita pahami tersebut memberi jalan untuk menentukan

dimensi penampang melintang saluran yang ekonomis untuk berbagai macam bentuk,

seperti berikut.

1). Penampang Berbentuk Persegi yang Ekonomis

Untuk penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar B,

dan kedalaman air h, luas penampang basah, A, dan keliling basah, P, (Suripin, 2004)

dapat dituliskan persamaan 2.29, 2.30 dan 2.31:

a) Luas Penampang A = B x h ……………………………………….………(2.29)

b) Keliling basah P = B + 2h ……………………………………….………..(2.30)

43

c) Jari jari hidrolis R = A/P ………………………………………..………...(2.31)

Dimana: B: lebar bawa saluran

H: Kedalaman saluran

Gambar 2.3: Penampang persegi panjang

2). Penampang Berbentuk Trapesium yang Ekonomis

Luas penampang melintang, A, dan keliling basah, P, saluran dengan penampang

melintang yang berbentuk trapesium dengan lebar dasar B, kedalaman aliran h, dan

kemiringan dinding 1 : m , (Suripin, 2004) dapat dilihat dalam persamaan 2.32, 2.33

dan 2.34:

a) Luas Penampang hmhBA ……………………………….….………..(2.32)

b) Keliling basah 1mh2BP 2 ……………………………...………..…(2.33)

c) Jari jari hidrolis R = A/P ………………………………….…….………...(2.34)

h

B

44

Dimana: B: Lebar bawa saluran

H: Kedalaman saluran

mh: Lebar sisi miring

Ɵ: Sudut Kemiringan

Gambar 2.4: Penampang Trapesium

3). Penampang Berbentuk lingkaran yang Ekonomis

Perhitungan luas penampang saluran (A), keliling basah, (P) dan jari-jari

hidrolis (R) untuk penampang saluran lingkaran, (Wesli, 2008) adalah lihat

persamaan 2.35, 2.36 dan 2.37.

a) Luas Penampang A = 1/2πr2 ….………………………………….……...(2.35)

b) Keliling basah P = πr …………...……………………………..…………(2.36)

c) Jari jari hidrolis R = A/P ………………………………………..……….(2.37)

mh B

h

mh

1

m

45

Dimana: D: Diameter saluran

r: Jari jari saluran

Gambar 2.5: Penampang lingkaran

2.6.6. Dimensi Saluran

Dimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata lain

debit yang dialirkan oleh saluran (Qs) sama atau lebih besar dari debit rencana (Qt)

(Dias, 2011). Hubungan ini ditunjukkan pada persamaan 2.38:

Qs ≥ Qt ………………………………………………………………..…………(2.38)

Debit suatu penampang saluran (Qs) dapat diperoleh dengan menggunakan

rumus seperti persamaan 2.39:

Qs = A V ………………………………………………………...………………(2.39)

Dengan :

Qs = debit saluran (m3/det)

A = Luas Penampang (m2)

V = Kecepatan aliran (m/det)

D

r

46

2.7. Permasalahan drainase perkotaan

Mursitaningshi (2009), mengatakan bahwa Permasalah drainase perkotaan

bukanlah hal yang sederhana. Banyak faktor yang mempengaruhi dan pertimbangan

yang matang dalam perencanaan, antara lain :

1) Peningkatan debit

2) Penyempitan dan pendagkalan saluran

3) Reklamasi

4) Amblesan tanah

5) Limbah

6) Sampah

7) Pasang surut air laut.

2.8. Perencanaan sistem drainase perkotaan

Saluran drainase harus direncanakan untuk dapat melewatkan debit rencana

dengan aman. Perencanaan sistem drainase terdapat berbagai tahap seperti; tahap

perencanaan dan pemograman, tahap pelaksanaan, tahap operasi dan pemeliharaan

dan tahap Evaluasi dan monitoring.

2.8.1. Tahap Pelaksanaan dan Pemograman

Suripin (2004), mengatakan bahwa dalam rangka mencegah atau mengurangi

kerugian banjir dan memperbaiki lingkungan hidup, maka perlu suatu perencanaan

dan program pengembangan atau perbaikan sistem drainase.dalam perencanaan dan

pemograman ini mencakup berbagai macam aspek antara lain sebagai berikut;

47

2.8.1.1. Aspek teknik

1) Survei dan Investigasi yang diperlukan

Suripin (2004), mengatakan bahwa Perencanaan sistem drainase di daerah

perkotaan pada umumnya mengikuti beberapa istilah sebagai berikut:

a. Umum

Kondisi lokasi sistem drainase yang ada saat ini harus diketahui secara detail

untuk perencanaan sistem drainase.

b. Topografi

Imformasi umum pada lokasi harus diketahui secara rinci. Imformasi yang

diperlukan paling tidak meliputi: Lokasi sistem drainase, Elevasi permukaan

tanah dan Batas batas administrasi.

c. Iklim dan Hidrologi

Data hidrologi yang diperlukan meliputi data debit, data hujan, data kualitas air

dan data pasang surut.

d. Genangan banjir

Data genangan banjir yang pernah terjadi pada masa lalu sangat penting artinya

dalam merumuskan sistem drainase. Data genangan dapat dikumpulkan melalui

rekaman yang tersedia maupun wawancara langsung dengan penduduk didaerah

yang dicurigai pernah terjadi genangan. Data yang dukumpulkan meliputi: tinggi

muka air maksimum dan kedalaman genangan, luas dan persebaran daerah

genangan, lamanya genangan, sumber air dan arah aliran air, frekuensi terjadi

genangan dan penyebab terjadi genangan.

e. Sistem drainase yang telah ada

Daerah perkotaan merupakan daerah yang telah terbangun, sehingga sesederhana

apapun sistem drainase pasti telah tersedia. Sistem drainase yang telah ada perlu

diinvestigasi dan dipelajari untuk menjadi bahan referensi dan pertimbangan

dalam perencanaan atau perbaikan sistem drainase yang akan dibuat.

2) Merumuskan rencana sistem drainase

48

Suripin (2004), mengatakan bahwa Perencanaan sistem drainase perkotaan

perlu memperhatikan hal hal sebagai berikut:

a. Target rencana perbaikan untuk saluran induk dan fasilitasnya, saluran induk

menggunakan debit rencana dengan kala ulang 5 tahun, 25 tahun sedangkan

saluran tersier dengan perode ulang 2 tahun.

b. Pekerjaan perbaikan harus memenuhi persyaratan teknis dan praktis.

c. Operasi, pemeliharaan dan pengelolahan harus mudah.

d. Fasilitas dan sistem drainase yang telah ada harus diusahakan sebanyak mungkin

harus dimamfaatkan.

e. Komponen imfrastruktur lainnya yang sudah ada untuk menghindari perusakan

yang tidak sengaja.

f. Pembebasan dan relokasi sedapat mungkin dihindari.

g. Di daerah daerah yang memungkinkan digunkan sistem gravitasi penuh, perlu

dilengkapi pintu klep atau stasium pompa pada keluaran.

3) Perencanaan saluran drainase

Saluran drainase harus direncanakan untuk dapat dilewatkan debit rencana

dengan aman. Perencanaan teknis saluran drainase mengikuti tahap tahap sebagai

berikut:

a. Menetukan debit rencana

b. Menetukan jalur saluran

c. Merencanakan profil memanjang saluran

d. Merencanakan penampang melintang saluran

e. Mengatur dan merencanakan bangunan bangunan serta fasilitas sistem drainase.

2.8.1.2. Aspek Ekonomi dan finansial

Suripin (2004), mengatakan bahwa Proyek adalah suatu kegiatan yang

menggunakan modal atau faktor produksi untuk mencapai suatu tujuan tertentu

sehingga memberikan mamfaat setelah suatu jangka waktu tertentu. Untuk

49

Mengetahui keungtungan atau mamfaat suatu investasi perlu dilakukan evaluasi

kelayakan proyek. Salah satu bentuk evaluasi kelayakan proyek adalah analisis

ekonomi.

1) Tujuan Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi perlu dilakukan proyek dilaksanakan, khususnya proyek

proyek yang dibiayai dari pemerintah. Tujuan utama dari analisis ekonomi adalah:

a. Melakukan identifikasi tingkat kelayakan suatu proyek secara ekonomi.

b. Melakukan penilaian seberapa besar keuntungn yang akan diperoleh oleh

penerima mamfaat (dalam hal ini masyarakat) jika dibandingkan dengan tampa

proyek.

c. Melakukan justifikasi terhadap biaya yang dikeluarkan untuk pembangunan

proyek tersebut dan kemungkinan pengembalian investasi dalam kaitannya

dengan pembayaran kembali pinjaman dari pihak donor.

d. Melakukan indentifikasi terhadap resiko resiko yang mungkin akan terjadi

kendala bagi proyek untuk mencapai tujuan yang diprogramkan.

2). Komponen Biaya

Suripin (2004), mengatakan bahwa biaya konstruksi proyek drainase dihitung

berdasarkan hasil pada tahap perencanaan rinci. Proyek drainase dapat berupa

rehabilitasi, perluasan, maupun pengembangan sistem drainase baru, komponen biaya

terdiri dari:

a. Biaya konstruksi

b. Biaya Engineering

c. Biaya pembebasan lahan, pemindahan dan permukiman kembali penduduk

d. Biaya yang diperlukan untuk pajak pajak.

e. Biaya operasi pemeliharaan

f. Biaya pengantian

g. Biaya administrasi proyek

50

2.8.1.3. Aspek Sosial Budaya

Suripin (2004), mengatakan bahwa untuk meningkatkan keterlibatan dan rasa

memiliki dari masyarakat terhadap fasilitas yang akan dikembangkan perlu

diperhatikan aspek social budaya masyarakat setempat. Hal ini perlu untuk

menghindari terjadinya pertentangan tujuan antara kehendak pemerintah (penyedia

fasilitas) dan kehendak masyarakat. Juga untuk menghilangkan kesan bahwa

fasilitas/prasarana yang dibangun semata mata milik pemerintah, sehingga

masyarakat tidak peduli dengan keberedaannya. Oleh karena itu perlu adanya

pendekatan dan sosialisasi yang terus menerus sebelum suatu proyek dilaksanakan.

Masyarakat perlu dilibatkan pada setiap tahap kegiatan pembangunan, mulai dari

perumusan gagasan, perencanaan, pelaksanaan, sampai operasi dan pemeliharaan.

2.8.1.4. Aspek Legalitas atau perundang-undangan

Suripin (2004), mengatakan bahwa untuk dapat melaksanakan konsep

penanganan banjir secara komprehensif yang berdasarkan paradigm manajemen air

diperluka seperangkat ordonansi atau peraturan. Dalam ordonansi tersebut harus

meliputi filosofi manajemen air (khususnys air hujan) dan implementasi kedalam

pendekatan teknis, susunan institusi, financial, perilaku masyarakat yang diharapkan

dan sanksi terhadap pihak pihak yang melanggar peraturan. Peraturan harus disususn

sedemikian rupa sehingga mudah dipahami oleh pengelola dan masyarakat yang

menjadi stakeholder.

2.8.1.5.Aspek kelembagaan

Suripin (2004), mengatakan bahwa organisasi atau lembaga pengelola

prasarana dan sarana pengendalian banjir diperkotaan harus dibentuk, tidak hanya

pada kawasan kota saja, tetapi juga diseluruh daerah tangkapan air dan kawasan

perairan pantai dimana sumber permasalahan berasal. Institusi ini mempunyai

tangung-jawab mengendalikan peningkatan debit dari daerah hulu dengan

menurunkan aliran permukaan dan meregulasi debit puncak melalui berbagai macam

51

cara dan bertangung jawab untuk mengendalikan pemgambilan air tanah yang

berdampak pada amblesan tanah (land subsidence).

2.8.2. Tahap Pelaksanaan

Tahap pelaksanaan proyek merupakan implementasi dari apa yang sudah

dihasilkan dari tahap sebelumnya, yang berupa rencana/ desain proyek. Tahap ini

terdiri dari 3 sub tahapan, yaitu:

a. Pra pelaksanaan

b. Pelaksanaan kontrak

c. Penyerahan pekerjaan

2.8.3. Tahap operasi dan Pemeliharaan

1) Operasi sistem drainase

Operasi sistem drainase adalah usaha untuk memamfaatkan prasarana drainase

secara optimal. Ruang lingkup kegiatan sistem drainase meliputi kegiatan:

a. Penyuluhan tentang pemamfaatan sistem drainase

b. Melaksanakan pengoperasian bangunan bangunan pada sistem drainase

2) Pemeliharaan sistem drainase

Pemeliharaan adalah usaha usaha untuk menjaga agar prasarana drainase selalu

berfungsi dengan baik selama jangka waktu pelayanan yang direncanakan.

Ruang lingkup pemeliharaan sistem drainase meliputi:

a. Kegiatan pengamanan dan pencegahan

b. Kegiatan perawatan

c. Kegiatan perbaikan.

52

2.8.4. Tahap Evaluasi dan Monitoring

Suripin (2004), mengatakan bahwa evaluasi dan monitoring merupakan bagian

yang sangat esensial dalam manajemen sistem drainase. Evaluasi dan monitoring

dilakukan dengan 3 tahap adalah sebagai berikut:

a. Tahap sebelum proyek (evaluasi perencanaan)

b. Tahap saat proyek berjalan (Evaluasi pelaksanaan)

c. Tahap setelah proyek (evaluasi kinerja).