DHUHITA ATITAMI JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Evaluasi... · HEC-2 adalah salah satu program...

1

EVALUASI FUNGSI RENCANA SALURAN PENGELAK DALAM

PENGENDALIAN BANJIR KOTA BANTAENG SULAWESI SELATAN

DHUHITA ATITAMI

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

2

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Kota Bantaeng merupakan Ibukota Kabupaten Bantaeng terletak di sebelah selatan

Makassar. Kota tersebut berjarak sekitar 120 km dari Kota Makassar sebagaimana

ditunjukkan pada Gambar 1.1

Gambar 1.1 Peta Lokasi Kota Bantaeng dan Daerah Penelitian

(Sumber: Dinas Pekerjaan Umum)

Kota ini mengalami banjir rutin tahunan pada periode bulan April, Mei, Juni dan Juli,

yaitu dengan adanya luapan Sungai Calendu disebelah barat dan Sungai Tangngatangnga

disebelah timur. Genangan banjir akibat luapan sungai tersebut mencapai kedalaman 90

cm hingga 150 cm diareal perkantoran dan permukiman, dengan durasi banjir hingga

mencapai 5-12 jam. Wilayah banjir yag paling parah secara administratif terletak di

Kecamatan Bantaeng (Malilingi) di Kabupaten Bantaeng.

LOKASI

3

Pembenahan untuk mengatasi permasalahan luapan sungai tersebut sedang diupayakan

oleh Pemerintah Daerah Kabupaten Bantaeng salah satunya adalah pembangunan saluran

pengelak yang akan berfungsi untuk mengalihkan debit banjir rencana dari Sungai

Tangngatangnga ke Sungai Calendu.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut diatas, maka dapat dirumuskan masalah

sebagai berikut:

a. Mencari faktor penyebab banjir di Kota Bantaeng.

b. Seberapa besar pengaruh konstruksi saluran pengelak untuk bisa mereduksi banjir di

Kota Bantaeng?

1.3. Batasan Masalah

Pada penulisan tugas akhir ini, penulis akan melakukan pembatasan masalah mencakup:

a. Tidak menghitung tinggi mercu bendung secara mendetail dan hanya menggunakan

data yang sudah ada dari hasil perencanaan.

b. Lokasi penelitian

Pada pembahasan ini, DAS yang digunakan adalah DAS Calendu dan DAS

Tangngatangnga.

c. Data yang digunakan berupa data sekunder sehingga tidak diperlukan adanya survey

lapangan untuk memperoleh data.

d. Seluruh data diperoleh dari instansi terkait termasuk data profil sungai.

e. Solusi banjir yang diterapkan dalam penelitian ini adalah pembuatan saluran pengelak

pada Sungai Calendu.

f. Tidak melakukan analisis terhadap kerugian akibat banjir yang terjadi.

g. Kala ulang hujan dianggap sama dengan kala ulang banjir

4

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor penyebab banjir di Kota Banteng

dan mengetahui pengaruh konnstruksi saluran pengelak untuk bisa mereduksi banjir di

Kota Bantaeng.

1.5. Manfaat Penelitian

a. Manfaat teoritis

- Meningkatkan dan mengembangkan ilmu pengetahuan di bidang desain

infrastruktur keairan khususnya dan metoda pengendalian banjir pada umumnya.

b. Manfaat praktis

- Mengetahui besarnya pengaruh pembangunan saluran pengelak dalam upaya

mengatasi banjir di Kota Bantaeng.

5

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Pengendalian banjir menyangkut beberapa alternatif tindakan (secara struktural tangggul,

perbaikan saluran, waduk dan non struktural dalam bentuk perbaikan tata guna lahan).

(Ganoulis. J, 2003).

Daerah pengaliran sebuah sungai adalah daerah tempat presipitasi itu mengonsentrasi ke

sungai. Garis batas daerah-daerah aliran yang berdampingan disebut daerah pengaliran.

Luas daerah didapat diperkirakan dengan pengukuran daerah itu pada peta topografi.

Daerah pengaliran, topografi, tumbuh-tumbuhan dan geologi mempunyai pengaruh

terhadap debit banjir, corak banjir, debit pengaliran dasar dan seterusnya. Daerah

pengaliran berbentuk bulu burung mempunyai debit banjir yang kecil namun banjir yang

terjadi agak lama, sedangkan daerah pengaliran yang menyebar (bentuk kipas)

mempunyai debit banjir yang besar. (Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda ,

1987)

Aliran permukaan atau limpasan permukaan adalah air yang dalam perjalanannya menuju

alur pengaliran berada di atas permukaan tanah. Jarak yang ditempuh air sebagai aliran

permukaan relatif pendek sehingga aliran permukaan cepat mencapai luar pengaliran dan

bila terjadi dalam jumlah yang cukup banyak, akan mempengaruhi debit puncak yang

terjadi (Linsley , dkk , 1982)

Sistem sumber daya air harus dirancang bagi hal-hal yang akan terjadi pada masa yang

akan datang, yang tidak dapat dipastikan kapan akan terjadi. Oleh karena itu, ahli

hidrologi harus memberikan suatu pernyataan probabilitas bahwa alira-aliran sungai (atau

6

faktor hidrologi lainnya) akan menyamai atau melebihi (atau kurang dari) suatu nilai

yang telah ditentukan. Probalitas-probabilitas tersebut penting artinya bagi evaluasi

ekonomis dan sosial suatu proyek. Pada umumnya pengendalian yang mutlak atas banjir

yang mempunyai probabilitas tertentu mengandung pengakuan bahwa kemampuan

proyek sekali-sekali dapat dilampaui dan kerusakan harus dialami. Tujuan perencanaan

itu bukan untuk menghilangkan banjir, tapi untuk mereduksi frekuensi banjirnya.

(Linsley , dkk , 1982).

Hujan yang terjadi dapat merata di seluruh kawasan yang luas atau terjadi hanya bersifat

sementara. Hujan bersifat setempat artinya ketebalan hujan yang di ukur dari suatu pos

hujan belum tentu dapat mewakili hujan untuk kawasan yang lebih luas, kecuali untuk

lokasi sekitar pos hujan tersebut (Soewarno,2000).

Ada tiga cara perkiraan debit banjir berdasarkan data hujan, yaitu menggunakan rumus

empiris, cara statistik, dan menggunakan unit hidrograf. Dari ketiga cara tersebut cara

ketiga merupakan cara yang paling dapat dipercaya dan hasilnya dapat berupa grafik

hidrograf (Mamok Suprapto, 1999).

Hidrograf merupakan sifat tanggapan DAS terhadap masukan hujan dengan intensitas,

lama dan agihan tertentu. Dengan demikian dapat diketahui bahwa untuk setiap masukan

yang berbeda akan dihasilkan keluaran yang berbeda pula. Perbedaan ini dapat terjadi

karena ada ketergantungan antara sifat masukan, sifat sistem DAS dan berbagai unsur

penyusunnya. Sehingga sebenarnya dalam suatu sistem DAS terdapat suatu ciri khas

yang menunjukkan sifat tanggapan DAS terhadap suatu masukan tertentu. Tanggapan

yang demikian dalam konsep model hidrologi dikenal dengan Hidrograf Satuan (Sri

Harto, 1993).

HEC-2 adalah salah satu program hitungan yang dibuat oleh US Army of Engineers.

Program inni dibuat untuk menghitung garis muka air di saluran terbuka pada aliran

berubah (gradually varried flow). Baik aliran subkritik maupun aliran superkritik dapat

dilakukan perhitungan dengan program ini. (Budi, 1990)

7

Lokasi rencana Bendung Tangngatangnga dan recana saluran pengelaknya terhadap Kota

Bantaeng ditunjukkan pada Gambar 2.2. Kota Bantaeng diapit oleh dua anak sungai yaitu

Sungai Calendu dan Sungai Tangngatangnga dengan karekteristik sungai yang berbeda-

beda. Pada kasus ini, debit banjir akan dialihkan dari Sungai Tangngatangnga ke Sungai

Calendu melalui sebuah saluran pengalih secara gravitasi (Prosiding seminar Sehari

Penanganan Lahan Kritis dan Banjir di Kabupaten Bantaeng). Oleh sebab itu,

diperlukan adanya fasilitas yang berfungsi untuk meninggikan muka air di Sungai

Tangngatangnga berupa bendung. Sampai saat ini belum diperoleh informasi mengenai

berapa persen (%) debit yang dapat dilihkan dari Sungai Tangngatangnga ke Sungai

Calendu.

Ada beberapa upaya yang diusulkan guna mengendalikan masalah banjir di Kota

Bantaeng (Prosiding seminar Sehari Penanganan Lahan Kritis dan Banjir di

Kabupaten Bantaeng) antara lain:

a. Waduk pengendali banjir

Pembuatan waduk pengendali banjir direkomendasikan berdasarkan pertimbangan

kecocokan topografi yang umumnya dibangun di bagian hulu dari DAS.

b. Pintu klep

Konstruksi ini berfungsi untuk mengatur aliran air. Pada saat air sungai cukup rendah,

aliran air yang berasal dari saluran drainase lahan disekitarnya dapat dibuang ke

sungai.

c. Pengaturan alur sungai

Metode ini bertujuan untuk menurunkan ketinggian air banjir dengan cara

memperbesar kapasitas alur sungai dengan memperhatikan parameter-parameter

hidrolika sungai seperti luas penampang basah, angka kekasaran, dan kemiringan

memanjang.

d. Saluran pengelak banjir

Pembuatan saluran pengelak merupakan salah satu alternatif pengendalian banjir

karena dengan adanya saluran pengelak, debit banjir yang tidak tertampung pada

sungai (melebihi kapasitas sungai) dapat dialihkan pada saluran ini.

8

Penelituan ini hanya akan membahas lebih lanjut mengenai alternativ pengendalian banjir

dengan menggunakan saluran pengelak banjir.

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Analisis Hidrologi

1. Analisis Statistik Curah Hujan

Analisis statistik adalah analisis yang bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat dari suatu

data hujan, sehingga diperoleh parameter-parameter statistiknya, yang akan menentukan

analisis frekuensinya. Parameter-parameter tersebut adalah:

a.Rata-rata hitung

n

XXXx n+++=

...21 (2.1)

b.Standar Deviasi

1

)(1

2

-

-=å=

n

XXSd

n

ii

(2.2)

c.Koefisien Variasi

X

SdCv = (2.3)

d.Koefisien Kemencengan/Skewness

å=

---

=n

ii XX

Sdnnn

Cs1

33

)().2)(1(

(2.4)

e.Koefisien Kurtosis

å=

----

=n

ii XX

Sdnnnn

Ck1

43

)().3)(2)(1(

(2.5)

9

2. Uji Distribusi Curah Hujan

Pada penelitian ini, uji distribusi curah hujan yang digunakan yaitu uji Chi Square (Chi

Kuadrat)

Uji Chi Kuadrat menggunakan persamaan sebagai berikut :

å -=

g

i Ei

EiOiX

22 )(

(2.6)

dengan :

X2 =parameter Chi kuadrat terhitung g =jumlah grup (sub kelompok) Oi = jumlah nilai pengamatan pada sub kelompok ke i Ei = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok ke i

Hasil uji Chi Kuadrat teoritis tidak boleh melebihi nilai kritis Chi Kuadrat (X20,95 >

X0).

3. Analisis Frekuensi

Analisis frekuensi dilakukan untuk memperkirakan besarnya curah hujan di waktu yang

akan datang berdasarkan data curah hujan di waktu yang telah lampau. Ada beberapa

metode distribusi frekuensi, antara lain:

a. Distribusi Gumbell

Mensyaratkan parameter statistik yang digunakan adalah:

Ck = 5,4002 Cs = 1,1396

b. Distribusi Normal

Mensyaratkan parameter statistik yang digunakan adalah:

Ck = 3 Cs = 0

c. Distribusi Log Normal

Parameter statistik yang digunakan adalah:

10

Cs/Ck = 3,0

d. Distribusi Log Pearson Tipe III

Tidak ada persyaratan khusus dalam penentuan statistiknya. Oleh karena itu,

metode ini lebih fleksibel untuk digunakan.

Prosedur untuk menentukan kurva distribusi Log Pearson tipe III adalah:

a. Menentukan logaritma dari semua varian X

b. Menghitung nilai standar deviasi dari log X

n

XX å= log

log (2.7)

c. Menghitung nilai standar deviasi dari log X

1

)log(loglog

3

-

-= å

n

XXXSd (2.8)

d. Menghitung koefisien kemencengan

33

)log(log)log).(2)(1( å -

--= XX

XSdnnn

Cs (2.9)

Hujan rancangan diperoleh dengan menentukan antilog X pada rumus 2.7 dengan

menyesuaikan besaranya Cs dalam beberapa periode ulang yang dikehendaki.

4. Analisis Hujan Efektif

a. Mengitung Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran suatu sungai tertentu tidak tetap, tergantung pada bagian

sungai yang ditinjau (hulu, tengah, hilir), kondisi sungai dan curah hujan (Suyono

Sudarsono; Kensaku Takeda, 1987).

b. Distribusi Hujan Jam-Jaman

Perhitungan hidrograf debit banjir menggunakan data hasil perhitungan ordinat

HSS dengan periode penelusuran D t = 1 jam dan hasil perhitungan hujan efektif

11

periode ke-n (n = 1 hingga 6). Hidrograf debit banjir merupakan jumlah total

analisis dari periode ke-1 sampai periode ke-6.

Satuan selang 6 jam ini adalah kira-kira cocok untuk digunakan dalam analisa-

analisa curah hujan. Jika satuan selang diambil lebih lama dari maka variasi

intensitas curah hujan itu tidak jelas(Suyono Sosrodarsono, 1977).

Sebaran / distribusi hujan jam-jaman yang dihitung berdasarkan curah hujan

harian pada umumnya digunakan rumus Mononobe :

3/2

24 ÷øö

çèæ=

Tt

t

RRt (2.10)

dengan :

Rt = distribusi hujan periode ke-t (mm/jam) R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm/hari) t = periode hujan ke-n (jam) T = periode hujan dalam sehari diasumsikan 6 periode (jam)

Curah hujan ke-t dihitung dengan persamaan :

)1().1(. ---= ttT RtRtR (2.11)

dengan :

RT = distribusi hujan periode ke-t t = periode hujan ke-n(jam)

c. Menghitung Hujan efektif

Hujan efektif dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Re = f . Rt (2.12)

dengan : f = koefisien pengaliran RT = hujan rancangan (mm)

5. Analisis Debit Banjir

Untuk menentukan debit banjir berdasarkan data awal berupa data hujan, dapat dilakukan

dengan beberapa cara, diantaranya dengan cara rasional dan cara Hidrograf Satuan

Sintetik. Penelitian ini menggunakan cara HSS Nakayasu,Snyder, dan Gamma I.

12

Parameter yang digunakan dalam metode ini adalah luas daerah pengaliran sungai dan

panjang sungai.

Hidrograf debit banjir dapat dihitung untuk berbagai periode ulang (return period) sesuai

dengan kebutuhan. Klasifikasi untuk menentukan kriteria debit banjir periode ulang

tertentu dalam kaitannya dengan perencanaan bangunan konstruksi dapat dilihat pada

Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Klasifikasi Periode Ulang Berdasarkan Jenis Konstruksi

Jenis Konstruksi Periode UlangBendungan tipe urugan (earth/rockfill dam) 1000Bendungan konstruksi beton (mansory and concrete dam) 500-1000Bendung (weir) 50-100Saluran pengelak banjir 20-50Tanggul 10-20Saluran drainase 5-10

Sumber : Mamok Suprapto (1999)

Hasil ini merupakan debit masukan yang akan digunakan dalam analisis hidrolik terhadap

saluran.

a. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Nakayasu dari Jepang telah menyelidiki beberapa hidrograf satuan. Ia membuat

rumus hidrograf satuan sintetik dari hasil penyelidikannya (Soemarto, 1995).

Rumus yang dihasilkan adalah sebagai berikut :

)3,0(6,3

.

3,0TTpRoA

Qp+

= (2.13)

dengan :

Qp = debit puncak banjir (m3/det) Ro = hujan satuan (mm) A = luas daerah pengaliran sungai (km2) Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir

(jam) T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak

sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam)

13

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu mempunyai dua bagian lengkung/kurva yaitu

lengkung naik dan lengkung turun. Sketsa hidrograf dapat dilihat pada Gambar 2.1

berikut.

Gambar 2.3. Sketsa Hidrograf Nakayasu

Bagian lengkung/kurva naik (rusing limb) hidrograf satuan sintetik Nakayasu

memiliki persamaan:

4,2

÷÷ø

öççè

æ=

Tpt

QpQa (2.14)

dengan :

Qa = limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/det) Qp = debit puncak banjir (m3/det) t = waktu (jam) Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir

(jam)

Bagian lengkung turun (decresing limb) mempunyai persamaan sebagai berikut:

Kurva turun 1:

Qd1 > 0,3 Qp

Qd1 = Qp . 0,3 ( t – Tp ) / T0,3 (2.15)

14

Kurva turun 2:

0,3 Qp . Qd3

Qd2 = Qp . 0,3 ( t – Tp + 0,5 T0,3 ) / 1,5 T0,3 (2.16)

Kurva turun 3:

0,32 Qp > Qd3

Qd3 = Qp . 0,3 ( t – Tp + 1,5 T0,3 ) / 2,0 T0,3 (2.17)

dengan :

Qd = limpasan setelah mencapai debit puncak (m3/det) Qp = debit puncak banjir (m3/det) T0,3 = waktu yang diperlukan dari permulaan hujan sampai terjadi puncak

banjir (jam) Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir

(jam)

Waktu konsentrasi dihitung berdasarkan panjang sungai dengan persamaan sebagai

berikut:

- untuk L < 15 km

tg = 0,21 L0,7 (2.18)

- untuk L > 15 km

tg = 0,4 + 0,058 L (2.19)

dengan : L = panjang sungai (km) tg = waktu konsentrasi (jam)

Waktu efektif dihitung dengan persamaan:

tr = 0,5 tg (2.20)

dengan : tr = waktu efektif (km) tg = waktu konsentrasi (jam)

Tenggang waktu (time lag) dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir

dihitung dengan persamaan:

15

Tp = tg + 0,8 tr (2.21)

dengan : Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi puncak banjir

(jam) tg = waktu konsentrasi (jam)

Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai menjadi 30%

dari debit puncak dihitung dengan persamaan:

T0,3 = a tg (2.22)

dengan :

T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak (jam)

tg = waktu konsentrasi (jam) a = untuk daerah pengaliran biasa a =2

b. Metode Hidrograf Satuan Sintetik Gama I

Satuan hidrograf sintetik Gama I dibentuk oleh tiga komponen dasar yaitu waktu naik

(TR), debit puncak (Qp), waktu dasar (TB), dengan uraian sebagai berikut :

- Waktu naik (TR) dinyatakan dengan rumus :

TR = 0,43 3

100÷øö

çèæ

SFL

+ 1,0665 SIM + 1,2775 (2.23)

dengan:

TR = waktu naik (jam) L = panjang sungai (km) SF = faktor sumber yaitu perbandingan antara jumlah panjang sungai tingkat I dengan jumlah panjang sungai semua tingkat SIM = faktor simetri ditetapkan sebagai hasil kali antara factor lebar (WF) dengan luas relatif DAS sebelah hulu ( RUA ) WF = faktor lebar adalah perbandingan antara lebar DPS yang diukur dari titik di sungai yang berjarak ¾ L dan lebar DPS yang diukur dari titik yang berjarak ¼ L dari tempat pengukuran

- Debit puncak (Qp) dinyatakan dengan rumus :

Qp = 0,1836°0,5886 JN-0,2381 TR-0,4008 (2.24)

16

dengan:

Qp = debit puncak (m3/dt) JN = jumlah pertemuan sungai TR = waktu naik

- Waktu dasar (TB) dinyatakan dengan rumus :

TB = 27,4132.TR0,1457.S-0,0986.SN0,7344.RUA0,2574 (2.25)

dengan:

TB = Waktu dasar (jam) TR = Waktu naik (jam) S = Kelandaian sungai rata-rata SN = Frekuensi sumber yaitu perbandingan antara jumlah segmen

sungai-sungai tingkat I dengan jumlah sungai semua tingkat RUA = Luas DPS sebelah hulu (km)

Gambar 2.4. Skema Penetapan WF dan Penetapan RUA

c. Metode Hidrograf Satuan Sintetik Snyder - ALEXEJEV

Hidrograf satuan sintetik Snyder ditentukan secara cukup baik dengan tinggi d = 1 cm

dan dengan tiga unsur yang lain, yaitu Qp (m3/detik), Tb serta tr (jam).

17

Gambar 2.5. Sketsa Hidrograf Snyder

Dengan unsur-unsur hidrograf tersebut di atas Snyder membuat rumus-rumusnya sebagai berikut :

tp = Ct . (L . Lc)n (2.26)

te = 5,5

tp (2.27)

- Untuk te < tr (tr = 1 jam)

Tp = tp + 0,5 (2.28)

- Untuk te > tr

t’p = tp +0,25 (tr-te) (2.29)

Tp = t’p + 0,5 (2.30)

qp = TpCp

278,0 (2.31)

Qp = qp . A (2.32)

Tb = 72 + 24.3 Tp

(2.33)

dengan:

tp = waktu antara titik berat curah hujan hingga puncak (time lag) (jam)

A = luas daerah pengaliran (km2) L = panjang sungai (km)

Q m3/det

t TB

tp

tr

Qp

18

Lc = jarak antara titik berat daerah pengaliran dengan pelepasan (outlet) yang diukur sepanjang aliran utama (km)

Ct & Cp = koefisien empiris qp = puncak higrograf satuan (m3/detik/km2) Qp = debit puncak (m3/detik) Tp = waktu yang diperlukan antara permulaan hujan hingga

mencapai puncak hidrograf (jam) tr = lama hujan satuan (jam) te = lama hujan satuan efektif (jam) Tb = waktu dasar (jam)

Koefisien-koefisien Ct dan Cp harus ditentukan secara empiris, karena besarnya

berubah-ubah antara daerah yang satu dengan yang lain. Besarnya Ct = 0.75 – 3.00,

sedangkan besarnya Cp = 0.90 – 1.40

Snyder hanya membuat rumus empirik untuk menghitung debit banjir puncak Qp dan

waktu yang diperlukan untuk mencapai puncak dari suatu hidrografnya memerlukan

waktu untuk mengkalibrasi parameter-parameternya. Untuk mempercepat pekerjaan

tersebut disebut rumus ALEXEJEV, yang memberikan bentuk hidrograf satuannya.

Persamaan ALEXEJEV adalah sebagai berikut:

Q = f (t) (2.34)

QpQ

Y = (2.35)

Tpt

X = (2.36)

x

x

aY

2)1(

10-

-= (2.37)

045,015,032,1 2 ++= lla (2.38)

AhTpQp

..

=l (2.39)

dengan:

Qp = debit puncak (m3/detik)

19

Tp = waktu yang diperlukan antara permulaan hujan hingga mencapai puncak hidrograf (jam)

2.3. Kerangka Pikir

Langkah awal dalam menganalisis data yaitu melakukan pengamatan dan mengumpulkan

data hidrolgi, penampang sungai dan data-data penunjang lainnya. Data hidrologi

misalnya data curah hujan. Sedangkan data penunjang lainnya misalnya peta genangan,

peta rupa bumi, dll.

Analisis data hujan dilakukan terhadap data hujan harian maksimum dari Stasiun Tino

Toa. Kemudian dihitung berapa besar hujan rancangan untuk periode ulang tertentu lalu

dihitung hujan efektifnya.

Perhitungan debit banjir rencana akan menggunakan HSS Nakayasu, HSS Gamma I, dan

HSS Snyder. Hasil dari ketiga metode HSS tersebut selanjutnya dibandingkan dan dipilih

dua metode dengan hasil yang saling mendekati satu sama lain. Dari kedua HSS tersebut

selanjutnya dipilih salah satu metode HSS yang akan digunakan dalam perhitungan

selanjutnya dengan mempertimbangkan parameter-parameter yang digunakan pada

perhitungan HSS tersebut.

Hasil dari perhitungan debit tersebut akan digunakan sebagai data untuk perhitungan

hidolika sehingga dapat diketahui besarnya kapasitas tampungan dan rencana dimensi

saluran yang tepat untuk dapat menampung debit banjir rencana yang ada.

Uraian diatas akan dirangkum dalam Gambar 2.6. berikut.

20

Gambar 2.6. Diagram Kerangka Pikir Penelitian

Banjir yang terjadi setiap tahun

Mengumpulkan data banjir

Analisis komponen hidrologi penyebab banjir

Analisis komponen hidrolika berdasarkan crossection eksisting dan debit banjir rencana dengan program HEC-RAS versi 4.0 BETA

Analisis terjadinya banjir

Solusi terhadap banjir berupa perencanaan saluran pengelak

21

S. Tangngatangnga

S. Calendu

Saluran Pengelak

Skema S. Tangngatangnga dan S. Calendu

Gambar 2.1. Skematisasi Sungai Tangngatangnga dan Sungai Calendu

22

Gambar 2.2. Peta DAS Tangngatangnga dan DAS Calendu

23

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang dilakukan adalah penelitian yang dilakukan berdasar atas studi

kasus mengenai dampak tingginya curah hujan terhadap kapasitas tampungan alur sungai

Tangngatangnga dan kemudian menentukan solusi yang paling mungkin dilakukan untuk

pengendalian banjir.

3.2. Lokasi Penelitian

Wilayah yang ditinjau dalam penelitian ini yaitu DAS Tangngatangnga dan DAS

Calendu yang terletak di Kabupaten Bantaeng.

3.3. Metode Penelitian

Pada penelitian ini, penulis melakukan perhitungan terhadap tinggi curah hujan harian,

yang di ubah menjadi debit banjir dengan Hidrograf Satuan Sintetik yang menyebabkan

peningkatan tinggi muka air yang melalui alur sungai dengan kapasitas yang dapat

ditampung oleh alur Sungai Tangngatangnga dengan menggunakan program HEC-RAS

4.0.

3.4. Pengumpulan Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data sekunder atau data yang telah

diukur, dicatat, dan didesain oleh instansi terkait. Data untuk penelitian diambil dari

24

Konsultan perencana proyek pembangunan Bendung Tangngatangnga di Makassar. Data

sekunder tersebut kemudian diolah menjadi data yang siap digunakan untuk analisis

selanjutnya, sehingga dapat mencapai tujuan yang sesuai dengan tujuan penelitian.

Data yang digunakan pada analisis ini adalah:

a. Data hujan

Data hujan diambil dari stasiun pencatat curah hujan yang terdapat di wilayah DAS

Tangngatangnga. Pada penelitian ini, hanya satu Stasiun yang digunakan yaitu stasiun

Tinotoa dengan pertimbangan karena hanya stasiun tersebut yang paling berpengaruh

dalam mengalirkan debit air ke Sungai Tangngatangnga. Data hujan yang dipakai adalah

data hujan harian maksimum, yaitu data curah hujan yang paling tinggi dalam satu tahun.

Berdasarkan data yang ada, terdapat tahun dengan data kosong. Penyebab kekosongan

data kebanyakan karena kerusakan alat, dan kelalaian petugas dalam mencatat dan

menyimpan data hujan.

Data curah hujan harian maksimum yang dipakai dalam perhitungan adalah data curah

hujan harian maksimum dari tahun 1990 sampai dengan tahun 2008 (20 tahun).

b. Potongan memanjang dan potongan melintang sungai

Data potongan memanjang dan potongan melintang Sungai Tangngatangnga diperoleh

dari konsultan perencana proyek pembangunan Bendung Tangngatangnga yang

bertempat di Makassar. Data tersebut merupakan hasil pengukuran terbaru terhadap alur

Sungai Tangngatangnga.

c. Peta-Peta

(1) Peta genangan banjir

(2) Peta situasi

(3) Peta DAS Calendu dan DAS Tangngatangnga

(4) Peta kabupaten Bantaeng

25

Peta-peta tersebut tidak menggunakan skala yang tepat namun besaran yang

dibutuhkan (kluas daerah dan panjang sungai) telah diketahui dari data sekunder yang

telah ada.

3.5. Analisis Data

Data hujan DAS Sungai Tangngatangnga ditentukan dari perhitungan terhadap data hujan

harian maksimum dari stasiun pencatat curah hujan yang ada. Setelah memperoleh data

hujan, kemudian menentukan analisis frekuensi terhadap data yang telah ada sehingga

diperoleh pola distribusi yang tepat. Kemudian dihitung nilai hujan rancangan untuk

periode ulang tertentu berdasarkan hasil analisis frekuensi, dalam penelitian ini

digunakan periode ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun dan 25 tahun dengan asumsi sebagai

standar perencanaan saluran pengelak. Setelah diperoleh nilai debit hujan rancangan

untuk periode ulang tertentu lalu dicari hujan efektifnya.

Penelitian ini menggunakan program HEC-RAS 4.0 Betha untuk menghitung kapasitas

saluran dan rencana saluran pengelak. Data yang dibutuhkan pada perhitungan dengan

program ini yaitu:

a. Data crossection dan longsection

b. Skematisasi sungai

c. Koefisien Manning

d. Jarak antar stasioning

e. Debit banjir rencana dengan kala ulang, 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, dan 25 tahun

pada masing-masing saluran.

a. Input Data

1. Menentukan skema geometry

Skema geometry adalah skema letak/situasi saluran pengelak terhadap kedua

sungai. Pada skema tersebut dicantumkan titik penghubung (junction) antara

26

saluran pengelak dan masing-masing sungai. Tiap sungai dibagi menjadi dua ruas

yaitu sebelum dan sesudah pertemuan dengan saluran pengelak. Hal ini

dikarenakan adanya perbedaan debit yang akan digunakan pada masing-masing

ruas disesuaikan dengan estimasi debit yang akan digunakan.

2. Data Crossection

Data crossection merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran di lapangan

dan dicantumkan pada masing-masing ruas sungai. Besaran stasioning crossection

pada umumnya menunjukkan kedudukan hulu dan hilir sungai. Semakin kecil nilai

stasioning menunjukkan alur sungai ke arah hilir. Namun hal tersebut harus

memperhatikan data longsection yang ada.

3. Steady Flow Data

Pada tiap ruas sungai dan saluran diberi data debit banjir rencana dengan kala

ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, dan 25 tahun dengan variasi tertentu.

b. Output Data

Setelah semua data dan parameter di input, maka program akan menunjukkan dalam

diagram apakah saluran tersebut mampu menampung debit yang dialirkan pada

saluran yang bersangkutan. Setelah kita mengetahui adanya kemungkinan banjir

pada sungai/saluran, maka langkah selanjutnya penulis merancang dimensi saluran

pengelak. Penulis melakukan percobaan dalam menentukan dimensi pada saluran.

Selanjutnya dengan menggunakan dimensi tersebut, penulis melakukan percobaan

presentase debit yang dialirkan pada saluran pengelak untuk mengetahui efektifitas

saluran pengelak dalam mereduksi banjir.

Pada penelitian ini digunakan tiga percobaan dengan mengubah presentase debit

pada saluran pengelak untuk mengetahui efektifitas saluran. Percobaan terhadap data

debit akan dijelaskan pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1. Variasi Percobaan Debit Pada Saluran Pengelak

S. Tangngatangnga Sal. Pengelak S. Calendu

27

Hulu Hilir Hulu Hilir

100% 10% 90% 100% 100% + 90% sal pengelak

100% 20% 80% 100% 100% + 80% sal pengelak

100% 30% 70% 100% 100% + 70% sal pengelak

100% 40% 60% 100% 100% + 60% sal pengelak

100% 50% 50% 100% 100% + 50% sal pengelak

100% 60% 40% 100% 100% + 40% sal pengelak

100% 70% 30% 100% 100% + 30% sal pengelak

S. TangngatangngaHulu

S. CalenduHulu

Saluran Pengelak

Skema S. Tangngatangnga dan S. Calendu

S. TangngatangngaHilir S. Calendu

Hilir

Gambar 3.1. Skema Sungai Tangngatangnga dan Sungai Calendu

Bagian Hulu dan Hilir

Presentase ini merupakan ketetapan penulis untuk mengetahui efektifitas saluran.

Semakin banyak percobaan akan menunjukkan keakuratan dalam menentukan

efektifitas saluran pengelak dalam mereduksi banjir.

28

Parameter DAS (luas, panjang sungai)

Hujan Rancangan

Hujan Efektif

Hujan Daerah

Ada kekosongan data

ya

Perkiraan data hujan yang hilang

Start

Hujan Daerah Harian Maksimum

Debit Banjir HSS Nakayasu, Gamma I, Snyder

29

Gambar 3.2. Diagram Alir Metodologi Penelitian

Tinggi muka air banjir

Selesai

Rencana saluran pengelak

HEC-RAS versi 4.0 Beta

Crossection, longsection sungai dan saluran Dipilih Hasil Perhitungan dengan

Metode Nakayasu

30

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis Data

Banjir yang terjadi di Kota Bataeng merupakan banjir rutin yang sering terjadi pada

setiap periode hujan yaitu bulan April, Mei, Juni, dan Juli. Kejadian tersebut merupakan

dampak dari meluapnya Sungai Tangngatangnga dan Sungai Calendu. Kondisi topografi

dan intensitas curah hujan merupakan faktor penyebab terjadinya banjir di kota tersebut.

Sungai Tangngatangnga dan Sungai Calendu memiliki kondisi topografi yang kurang

menguntungkan bagi upaya-upaya pengendalian banjir. DAS Tangngatangnga dan

Calendu merupakan daerah relatif datar sepanjang ± 10 km dari muara ke hulu. Dari

aspek morfologi, daerah ini terletak pada ketinggian 0 – 25 m dari permukaan air laut

(mdpl), berbatasan langsung dengan Laut Flores yang membentang sepanjang pesisir

pantai, memanjang dari timur ke barat. Kemiringan rata-rata pada aliran Sungai

Tangngatangnga dan Sungai Calendu ini berkisar 1 % hingga 7 % yang menjadikan salah

satu faktor kecepatan aliran banjir menjadi kecil dan lama genangan akan meningkat.

31

Gambar 4.1. Peta Genangan Banjir DAS Tangngatangnga dan Calendu

Pada Tahun 2001

Analisis banjir pada suatu daerah memerlukan data debit banjir. Perhitungan data debit

pada penelitian ini menggunakan perhitungan dengan menggunakan metode HSS

Nakayasu, Gamma I, dan Snyder.

Sebelum melakukan perhitungan debit banjir, data curah hujan maksimum diolah untuk

mendapatkan data hujan rancangan dengan berbagai periode ulang. Jika data curah hujan

tersebut kurang lengkap, maka terlebih dahulu dilakukan perkiraan terhadap data hujan

yang hilang tersebut.

Data hujan yang hilang kemudian digunakan untuk menghitung besarnya hujan

rancangan dengan penerapan statistik dan kemudian digunakan untuk menetukan

besarnya hujan efektif . Data hujan efektif akan digunakan dalam analisis debit banjir

dengan metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dan kemudian akan digunakan dalam

analisis hidrolik.

S. T

angn

gata

ngng

a

S. C

alen

du

Laut Flores

32

4.1.1.Uji Validitas Data

Penelitian ini menggunakan data curah hujan dari tahun 1990 hingga 2008. sebelum

melakukan pengolahan data, terlebih dahulu data tersebut diuji tingkat kevalidannya

dengan menggunakan uji validitas. Pada penelitian ini, uji validitas yang digunakan yaitu

metode chi kuadrat. Adapun tahap pengujian validitas data yaitu:

a. Mengurutkan data curah hujan maksimum dari terkecil ke terbesar

13,00 30,00 35,00 41,00 48,00 59,00 59,00 62,00 72,00

73,00 73,00 80,00 90,00 120,00 125,00 130,00 170,00 200,00

278,00

b. Mengelompokkan data menjadi 3 bagian

Kelompok 1 : data curah hujan antara 10,00 – 97,00

Kelompok 2 : data curah hujan antara 98,00 – 185,00

Kelompok 3 : data curah hujan antara ³ 186,00

c. Menjumlahkan data pengamatan pada setiap kelompok

Kelompok 1 : 13 data

Kelompok 2 : 4 data

Kelompok 3 : 2 data

d. Menentukan besarnya peluang (Ei)

e. Pada tiap kelompok, hitung nilai i

ii

E

EO )( - dan (Oi - Ei) dan jumlahkan nilai

i

ii

E

EO )( - seluruh hasilnya untuk menentukan nilai chi kuadrat hitung.

Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel beerikut.

Tabel 4.1. Hasil perhitungan Uji Validitas Data

1 2 3

value range Kategori

10,00 – 97,00 98,00 – 185,00 ≥186,00

Jumlah

Oi 5.0 8.0 3.0 16.0

33

Ei 5.3 5.3 5.3 16.0

Oi - Ei -0.3 2.7 -2.3 (Oi - Ei)²/Ei 0.0 1.3 1.0 2.4

dk = 2 dan α = 95%, X² = 2,40

X² 0.95 (9,21) > Xo (2,4)

sehingga hasil pengujian tak berarti atau non signifikan dan hipotesis di terima

4.1.2. Hujan Daerah DAS Tangngatangnga

Hujan daerah DAS Tangngatangnga dapat diketahui dari data curah hujan harian yang

diperoleh dari stasiun pencatat curah hujan yang terdapat di wilayah DAS

Tangngatangnga. Stasiun yang digunakan sebagai acuan hanya ada satu buah stasiun

pencatat yaitu stasiun Tinotoa, karena hanya stasiun ini yang memiliki jarak terdekat

dengan DAS Tangngatangnga dan memiliki peran cukup besar pada DAS

Tangngatangnga.

Data curah hujan maksimum yang dipakai dalam perhitungan adalah data curah hujan

harian maksimum dari tahun 1990 hingga tahun 2008 (19 tahun). Berdasarkan data yang

diperoleh, terdapat kekosongan data yaitu pada tahun 2001.

4.1.3. Analisis Frekuensi Hujan Daerah DAS Tangngatangnga

Tabel 4.2 berikut adalah tahap analisis frekuensi data hujan harian maksimum Kabupaten

Bantaeng untuk menentukan jenis distribusi yang akan digunakan.

Tabel 4.2 Analisis Frekuensi Hujan Daerah DAS Tangngatangnga (mm/hari)

x x2 (x-xbar)2 (x-xbar)3 (x-xbar)4 Tahun

1 2 3 4 5

1990 59 3481.00 1124.01 -37684.04 1263407.14 1991 48 2304.00 1982.59 -88277.55 3930674.20 1992 73 5329.00 381.28 -7444.94 145372.16 1993 59 3481.00 1124.01 -37684.04 1263407.14 1994 73 5329.00 381.28 -7444.94 145372.16 1995 62 3844.00 931.86 -28446.13 868355.52 1996 72 5184.00 421.33 -8648.35 177518.67 1997 200 40000.00 11550.59 1241384.76 133416193.98 1998 41 1681.00 2654.96 -136800.37 7048819.07 1999 13 169.00 6324.43 -502959.01 39998476.84

34

2000 90 8100.00 6.38 -16.12 40.73 2001 130 16900.00 1404.28 52623.43 1971993.92 2002 170 28900.00 6002.17 465010.36 36026065.66 2003 278 77284.00 34400.49 6380385.16 1183393542.62 2004 125 15625.00 1054.54 34244.80 1112054.96 2005 35 1225.00 3309.28 -190370.51 10951314.32 2006 120 14400.00 754.80 20737.23 569728.06 2007 30 900.00 3909.54 -244449.14 15284504.31 2008 80 6400.00 156.91 -1965.49 24620.30

jumlah 1758 240536.00 77874.74 6902195.12 1437591461.75 rata-rata 92.53 sd 68.37

Rata-rata hitung ditentukan dengan rumus (2.1):

53,9219

1758==x mm/hari

Penjelasan tabel 4.2 analisis frekuensi hujan daerah DAS Tangngatangnga adalah sebagai

berikut:

a. Kolom 1 : data hujan harian maksimum (x) (mm/hari)

b. Kolom 2 : x2, contoh untuk baris 1:

x2 = 592 = 3481,00

c. Kolom 3 : (x- x )2 contoh untuk baris 1:

(x- x )2 = (59- 92,53)2 = 1124,01

d. Kolom 4 : (x- x )3 contoh untuk baris 1:

(x- x )3 = (59- 92,53)3 = -37684,04

e. Kolom 5 : (x- x )4 contoh untuk baris 1:

(x- x )4 = (59- 92,53)4 = 1263407,14

Demikian seterusnya sampai dengan kolom ke 19, sehingga bila dijumlahkan akan

diperoleh hasil sebagai berikut:

a. å x = 1758

b. 2å x = 3090564

c. ( )2å - xx = 77874,74

35

d. ( )3å - xx = 6902195,12

e. ( )4å - xx = 1437591461,75

Standar deviasi (simpangan baku) dihitung dengan rumus (2.2):

775,6511974.77874

=-

=Sd

Kemudian dilakukan perhitungan terhadap koefisien variasi (Cv), koefisien

kemencengan/skewness (Cs) dan koefisien kutosis (Ck):

Koefisien variasi (Cv) dihitung dengan rumus (2.3):

74,053.92775.65

==Cv

Koefisien kemencengan/skweness (Cs) dihitung dengan rumus (2.4):

51,112,6902195775,65)219)(119(

193

=--

=x

Cs

Koefisien kurtosis (Ck) dihitung dengan rumus (2.5):

46,1775,1437591461775,65)319)(219)(119(

193

=---

=x

Ck

04,271,0

506,1==

CvCs

Dari perhitungan analisis frekuensi dapat ditentukan jenis distribusi frekuensi yang tepat

menurut persayaratan yang ditentukan oleh masing-masing jenis distribusi. Hal tersebut

dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Pemilihan Jenis Distribusi Frekuensi

36

no Jenis distribusi Syarat Hasil

Perhitungan

1 Normal Cs = 0 1.51 Ck = 3 17.46 2 Log Normal Cs / Cv = 3 1.89 3 Gumbell Cs = 1.14 1.51 Ck = 5.4 17.46 4 Pearson type III Cs > 0 1.51 Ck = 1.5Cs^2 + 3 = 3.22 8.10 5 Log Pearson type III Jika semua syarat tidak terpenuhi

Berdasarkan persyaratan parameter yang ada, maka dapat diiketahui bahwa persyaratan

untuk distribusi gumbell, normal, log normal tidak dapat dipenuhi sehingga distribusi

frekuensi yang dipilih yaitu distribusi frekuensi metode Log Pearson tipe III.

4.1.4. Hujan Rancangan DAS Tangngatangnga

Hujan rancangan dihitung berdasarkan hasil analisis frekuensi curah hujan DAS

Tangngatangnga yaitu dengan menggunakan metode Log Pearson tipe III. Adapun

perhitungan analisis hujan rancangan adalah sebagai berikut (Tabel 4.3):

Tabel 4.4. Analisis Hujan Rancangan Metode Log Pearson tipe III (mm/hari)

x log x (logx- xlog )2 (logx- xlog )3 No

1 2 3 4

1 59 1,7709 0,00922 -0,00088

2 48 1,6812 0,03445 -0,00639

3 73 1,8633 0,00001 0,00000

4 59 1,7709 0,00922 -0,00088

5 73 1,8633 0,00001 0,00000 6 62 1,7924 0,00554 -0,00041 7 72 1,8573 0,00009 0,00000 8 200 2,3010 0,18851 0,08185 9 41 1,6128 0,06455 -0,01640

10 13 1,1139 0,56687 -0,42680 11 90 1,9542 0,00764 0,00067 12 130 2,1139 0,06106 0,01509 13 170 2,2304 0,13221 0,04807 14 278 2,4440 0,33316 0,19230 15 125 2,0969 0,05293 0,01218

37

16 35 1,5441 0,10419 -0,03363 17 120 2,0792 0,04509 0,00957 18 30 1,4771 0,15189 -0,05919 19 80 1,9031 0,00131 0,00005 ∑ 1758 35,4701 1,77 -0,18

rata-rata 1,8668 Sd logx 0,3134

Rata-rata hitungan dari log x dihitung dengan rumus (2.7):

1,866819

35,4701log ==X

Penjelasan tabel 4.4 analisis hujan rancangan metode Log Pearson tipe III adalah sebagai

berikut:

Sebagai contoh perhitungan diambil data baris 1.

a. Kolom 1 : curah hujan daerah DAS Sungai Tangngatangnga

b. Kolom 2 : log x = log 59 = 1,7709

c. Kolom 3 : (logx- xlog )2 = (log 59-log 1,8668)2 = 0,00922

d. Kolom 4 : (logx- xlog )3 = (log 59-log 1,8668)3 = -0,00088

Demikian seterusnya hingga perhitungan data ke 19 sehingga bila dijumlahkan akn

diperoleh data sebagai berikut:

a. å x = 1758

b. å xlog = 35,4701

c. ( )2loglogå - xx = 1,77

d. ( )3loglogå - xx = -0,18

Standar deviasi (simpangan baku) dihitung dengan rumus (2.8):

0,3134119

77,1=

-=Sd

Koefisien kemencengan/skweness (Cs) dihitung dengan rumus (2.9):

-0,3728)81,0(0,3134)219)(119(

193

=---

=x

Cs

38

Besarnya nilai G (koefisien Pearson) dengan Cs = -0,3728 akan dijabarkan pada Tabel

4.5 berikut:

Tabel 4.5. Harga G pada periode ulang tertentu untuk Cs = -0,3728

T 2 5 10 25 G 0,06 0,85 1,23 1,62

Maka curah hujan rancangan tiap periode ulang ke-i (RTi) dihitung dengan rumus (2.6)

sebagai berikut:

Log RT2 = 1,8668+ (0,3134 . 0,0617 ) = 1,8862

RT2 = 76,94

Perhitungan untuk periode ulang selanjutnya (i = 5, 10, dan 25) sesuai dengan langkah

perhitungan sebelumnya sehingga diperoleh data hujan rancangan seperti pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6. Curah Hujan Rencana Untuk Berbagai Kala Ulang No. Kala Ulang G G.S Log X Xt (mm)

1 2 0,0617 0,0193 1,8862 76,94

2 5 0,8545 0,2678 2,1346 136,34

3 10 1,2348 0,3870 2,2538 179,40

4 25 1,6160 0,5065 2,3733 236,22

4.1.5. Hujan Efektif DAS Sungai Tangngatangnga

Sebelum menghitung banjir rancangan menggunakan hidrograf satuan, maka perlu

diketahui intensitas hujan jam-jaman dengan suatu interval tertentu dan curah hujan

efektif jam-jaman terlebih dahulu dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Menghitung intensitas hujan jam-jaman

Intensitas hujan jam-jaman dipakai rumus Mononobe sebagai berikut:

39

Rt = 3/224 )()(Tt

xt

R

= 3/224 )16

()6

( xR

=0,5504R24

Perhitungan selanjutnya dianalogikan sesuai dengan contoh perhitungan di atas

sehingga diperoleh data perhitungan distribusi curah hujan periode ke-t pada Tabel

4.7.

Tabel 4.7. Distribusi Hujan Periode ke –t

1 2 3 4 5 6 T

mmJam

0,5504 0,3467 0,2646 0,2184 0,1882 0,1667

2. Menghitung curah distribusi hujan satuan

Curah hujan satuan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Hujan ke-1 = 1 . 0,5504 – {(1 – 1) . 0}

= 0,5504

= 55,04 %

Perhitungan untuk periode ke-2 dan seterusnya analog dengan perhitungan diatas dan

didapatkan distribusi hujan satuan pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8. Distribusi Hujan Satuan

1 2 3 4 5 6 T

%Jam

55,04 14,30 10,03 7,99 6,74 5,90

3. Menghitung curah hujan efektif

Hujan ke-1 = 0,5504 x R24

Re = 0,5504 x R24 x f

= 0,5504 x 76,94 x 0,7

= 29,623

40

Perhitungan untuk periode ulang selanjutnya analog dengan perhitungan diatas dan

diperoleh hasil perhitungan hujan efektif pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9. Hasil Perhitungan Hujan Efektif Periode ke-t (mm/jam)

Periode 1 2 3 4 5 6

2 29.623 7.540 5.386 4.309 3.770 3.232 5 52.492 13.362 9.544 7.635 6.681 5.726 10 69.071 17.582 12.558 10.047 8.791 7.535 25 90.944 23.149 16.535 13.228 11.575 9.921

4.1.6. Analisis Debit Banjir

a. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

- Ordinat Hidrograf Satuan Nakayasu

Metode yang digunakan dalam analisis debit banjir pada penelitian ini yaitu metode

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu. Parameter DAS yang digunakan dalam

perhitungan debit menggunakan HSS Nakayasu adalah sebagai berikut:

· Luas catchment area Sungai Tanggara (A) = 9,76 Km2

· Panjang sungai (L) = 4,69Km

Gambar 4.2. Hidrograf Nakayasu

41

Waktu konsentrasi (tg) dihitung dengan rumus (2.18) karena panjang sungai yang

ditinjau sebesar 4,69 km, jadi L < 15 km.

tg = 0,21 . (4,69)0,7 = 0,62 jam

Waktu efektif (tr) dihitung dengan rumus (2.20), sebagai berikut

tr = 0,5 . 0,619 = 0,3095 jam

Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai terjadi debit puncak banjir (Tp)

dihitung dengan rumus (2.21):

Tp = 0,62 + (0,8 . 0,62) = 1,42 jam

Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit dari puncak hingga menjadi 30% dari

debit puncak (T0,3) untuk kurva turun 1 dihitung dengan rumus (2.22).

T0,3 = 2 . 0,62=1,24 jam

· Untuk kurva turun 2=1,5 . 1,24= 1,86

· Untuk kurva turun 3=2 . 1,24= 2,48

Pada hidrograf ini, sumbu x merupakan waktu (Tp, T0,3, 1,5 T0,3 dan 2 T0,3) dan

sumbu y merupakan debit banjir.

Debit banjir puncak (Qp) dihitung dengan rumus (2.13):

ikmQp det/14,1)24,142,1.3,0(6,3

1.7,0.76,9 3=+

=

Kurva naik (Qa) dihitung dengan rumus (2.14):

4,2

42,137,0 ÷

ø

öçè

æ=t

Qa

Kurva naik dihitung dari t = 0 jam, hingga t = Tp = 1,42 jam

Kurva turun 1 (Qd 1) dihitung dengan rumus (2.15)

42

Qd1 = 0,37 . 0,3 ( t – 1,42) / 1,24

Kurva turun 1 dihitung dari t = Tp =1,42 jam hingga t = (Tp + T0,3) = 2,66 jam


Qd2 = 0,37 . 0,3 ( t – 1,42 + 0,5 . 1,24 ) / 1,5 . 1,24

Kurva turun 2 dihitung dari t = (Tp + T0,3) = 2,66 jam hingga t = (Tp + T0,3 + 1,5T0,3)

= 4,52 jam


Qd3 = 0,37 . 0,3 ( t – 1,42 + 1,5 . 1,24 ) / 2,0 . 1,24

Kurva turun 3 dihitung dari t = (Tp + T0,3 + 1,5T0,3) = 4,52 jam hingga debit mencapai

atau mendekati nol.

- Hidrograf Debit Banjir Nakayasu

Hidrograf debit banjir dihitung untuk periode ulang 25 tahun (Q25) dengan

pertimbangan standar perencanaan saluran pengelak. Perhitungan debit hidrograf

banjir menggunakan data ordinat hidrograf satuan (U) dan data hujan efektif periode

ulang 25 tahun.

Hasil perhitungan adalah jumlah total analisis dari periode pertama sampai periode

terakhir. Hasil ini merupakan debit maksimum yang akan digunakan sebagai data

dalam menentukan tinggi muka air banjir menggunakan program HEC-RAS.

b. Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I

Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I mempunyai karakter mengalami kenaikan dan

penurunan secara perlahan-lahan, karakter tersebut sesuai untuk daerah pengaliran

berbentuk bulu burung (memanjang).

Luas DAS = 9,76 km2

Luas DAS hulu = 2,13 km2

Panjang sungai utama = 4,69 km

Wu = 3,5175

43

WL = 1,1725

Total panjang sungai = 4,69 km

Panjang sungai selain tk.1 = - km

Kerapatan drainase = 1,47 km

Slope sungai = 0,08529

Pertemuan sungai, JN = 1,00

Faktor lebar, WF = 3,00

Faktor daerah tangkapan, RUA = 0,67

Faktor simetris, SIM = 2,00

Faktor sumber, SF = 1,00

Jumlah pangsa sungai tk.1 = 1

Jumlah pangsa sungai semua tk. = 2

Frekuensi sumber = 0,50

Q base flow = 1,44 m3/dtk

Seluruh data merupakan data sekunder yang diperoleh dari penelitian sebelumnya.

- Waktu naik (TR) dinyatakan dengan rumus (2.23)

TR = 0,43 3

00,1.10069,4

÷÷ø

öççè

æ + 1,0665 . 2,00 + 1,2775

= 3,411 jam

- Debit puncak (Qp) dinyatakan dengan rumus (2.24)

Qp = 0,1836 . 3,200,5886 . (1,00)-0,2381 . (3,411)-0,4008

= 0,223 m3/detik

- Waktu dasar (TB) dinyatakan dengan rumus :

TB = 27,4132.(3,411)0,1457. (0,08529)-0,0986 . (0,50)0,7344 . (0,67)0,2574 (2.25)

= 22,626 jam

c. Hidrograf Satuan Sintetik Snyder

44

Parameter DAS yang digunakan dalam perhitungan debit menggunakan HSS Snyder

adalah sebagai berikut:

· Luas catchment area sungai Tangka (A) = 9,76 Km2

· Panjang sungai (L) = 4,69 Km

· Jarak titik berat daerah pengaliran dengan pelepasan

yang diukur sepanjang aliran utama (Lc) = 1,15 Km · Koefisien Ct = 2,00 (asumsi)

· Koefisien Cp = 0,5 (asumsi)

· Harga n = 0,30 (asumsi)

tr

T t

i

trtp

TpTb

t

Qp

Gambar 4.3. Hidrograf Snyder

- Waktu antara titik berat curah hujan hingga puncak/time lag (tp) dihitung dengan

rumus (2.27) dan lama hujan satuan efektif dihitung dengan rumus (2.28)

tp = 2,00 . (4,69 . 1,15)0,3 = 3,32 jam

te = 5,5

32,3 = 0,60 jam

- Karena te > tr (1 jam), maka rumus yang digunakan yaitu (2.30), (2.31), (2.32),

(2.33), dan (2.34).

tp’ = 3,32 + 0,25 (1 – 0,6) = 3,42 jam

Tp = tp’ + 0,5 . 1 = 3,92 jam

45

qp = 92,35,0

278,0 = 40,26 m3/det/km2

Qp = 40,26 . 9,76 = 392,93m3/det Hasil Perhitungan ketiga HSS tersebut disajikan pada Tabel 4.10. Tabel 4.10. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Debit Hujan Rancangan (m3/dtk)

Konsultan Perencana Hasil Analisis Kala Ulang

Penelitian D.A. Suriamihardja, dkk (PPLH UNHAS)

HSS Nakayasu

HSS Gamma I

HSS Nakayasu

HSS Gamma I

HSS Snyder

2 65 8,37 10,54 24,08 20,49 215,94 5 94 14,81 17,56 43,73 34,03 376,55 10 111 19,03 22,65 56,60 43,84 503,50 20 124 - - - - - 25 - 24,60 29,36 73,59 56,79 662,94

Seluruh hasil perhitungan kemudian dibandingkan dengan data sekunder yang berasal

dari perhitungan konsultan perencana dan penelitian terdahulu. Hasil yang digunakan

pada perhitungan selanjutnya yaitu hasil perhitungan dengan metode nakayasu. Hal

tersebut dikarenakan debit pada perhitungan dengan metode nakayasu paling mendekati

dengan hasil perhitungan penelitian sebelumnya dan nilai debit dengan metode ini paling

besar dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan metode lainnya sehingga lebih

aman apabila digunakan dalam perhitungan perencanaan.

Data debit banjir rencana pada Sungai Calendu merupakan data sekunder yang diperoleh

dari Penelitian sebelumnya.

Tabel 4.11. Data Debit Sungai Calendu Pada Beberapa Kala Ulang

Kala Ulang (tahun) Q2 Q5 Q10 Q20

Debit (m3/dtk) 93,91 174,92 233,19 330,41

Sebelum menghitung dimensi saluran pengelak, terlebih dulu menghitung kapasitas

Sungai Tangngatangnga yaitu dengan mencoba mengalirkan debit banjir rencana pada

sungai tersebut hingga dapat dideteksi bagian sungai yang meluap.

46

4.1.7. Perhitungan Kapasitas Sungai Tangngatangnga

Percobaan yang dilakukan pada Sungai Tangngatangnga bertujuan untuk mengetahui

besarnya kapasitas tampungan sungai. Hasil dari percobaan tersebut dapat diamati pada

Tabel 4.12.

Tabel 4.12. Hasil Percobaan di Sungai Tangngatangnga Terhadap Debit Banjir Rencana

Keterangan - : Tidak terjadi banjir

Dari hasil percobaan tersebut diketahui bahwa pada sepanjang potongan stasioning yang

ada, terdapat titik yang tidak mampu menampung debit banjir rencana yang ada.

4.1.8. Perhitungan Dimensi Saluran Pengelak

Perhitungan saluran pengelak menggunakan program HEC-RAS versi 4.0 Betha dengan

menggunakan parameter debit banjir rencana sesuai dengan perhitungan yang telah

dilakukan sebelumnya. Pada perhitungan dengan program HEC-RAS, data banjir rencana

yang digunakan yaitu data banjir yang berasal dari perhitungan dengan metode HSS

Nakayasu.

Tahap-tahap penentuan dimensi saluran yaitu:

Debit (m3/dtk) Stasioning

24,08 43,73 56,60 73,59

0+00 - - - -

0+050 - - - -

0+100 - - - -

0+200 - - - -

0+300 - - - -

0+400 meluap meluap meluap meluap

0+500 - - - -

0+600 - - - -

47

i. Input Data

Data yang digunakan dalam perhitungan dimensi saluran pada program HEC-RAS yaitu

data crossection, longsection, dan data debit banjir rencana yang diperoleh dari

perhitungan dengan metode HSS Nakayasu.

Tahap awal sebelum melakukan perhitungan dimensi penampang saluran, terlebih dahulu

membuat skema ruas-ruas sungai. Sungai Tangngatangnga dan Sungai Calendu dibagi

menjadi dua ruas yaitu sebelum dan sesudah berpotongan dengan saluran pengelak.

Berdasarkan data crossection yang ada, setiap ruas dibagi menjadi beberapa stasioning

dengan jarak rata-rata 50 m dari sta yang satu ke sta yang lain. Hal tersebut terdapat pada

Gambar 4.4 Gambar 4.5 menunjukkan data crossection yang berasal dari hasil

pengukuran di lapangan kemudian dimasukkan untuk setiap sta dan tiap ruas sungai serta

saluran sehingga dapat dilihat penampang asli sungai dan saluran yang akan menjadi

dasar penentuan dimensi saluran.

48

Gambar 4.4. Layout HEC-RAS Geometry Data

Gambar 4.5. Layout HEC-RAS CrossectionData

Selanjutnya, data yang harus dimasukkan adalah data debit banjir rencana dengan kala

ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun dan 25 tahun berdasarkan hasil perhitungan sebelumnya.

49

Gambar 4.6. Layout HEC-RAS Steady Flow Data

ii. Output Data

Seluruh data yang telah dimasukkan akan diolah oleh program ini dan menghasilkan

keluaran berupa profil muka air pada penampang yang kita kehendaki yang mencakup

variasi debit pada beberapa kala ulang.

Gambar 4.7. Layout HEC-RAS Crossection Data dengan Penampang Muka Air

50

Tahap selanjutnya yaitu mendimensi penampang saluran. Sebelum menentukan dimensi

saluran yang akan digunakan, terlebih dahulu memastikan elevasi dasar saluran sehingga

air dapat mengalir ke arah hilir saluran. Hal tersebut dapat kita lihat pada Gambar 4.8

berikut.

Gambar 4.8. Layout HEC-RAS Plot Long Profil Pada Beberapa Ruas Sungai dan

Saluran

Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa elevasi dasar sungai dan saluran dapat

mengalirkan air karena seluruh bagian hilir ruas sungai dan saluran menunjukkan ada

perbedaan elevasi sehingga air dapat mengalir sesuai dengan rencana. Setelah kita dapat

mengetahui bahwa elevasi telah sesuai, maka langkah selanjutnya yaitu dengan

menentukan dimensi saluran yang akan digunakan. Penulis menetapkan dimensi dengan

kedalaman 3,5 m, lebar penampang basah 5 m, slope 1:1, dan angka manning 0,03. Pada

pekerjaan ini, desain saluran disesuaikan dengan crossesction saluran pengelak yang

telah ada.

51

Gambar 4.9. Layout HEC-RAS Perbandingan Antara Profil Dimensi

Saluran dan Saluran Eksisting

Garis berwarna merah pada gambar tersebut menunjukkan crossesction saluran pengelak

dalam kondisi eksisting dan cekungan menunjukkan saluran yang telah didimensi.

Percobaan dilakukan dengan mengubah variasi debit banjir rencana yang akan dialirkan

ke saluran pengelak. Penulis melakukan percobaan debit rencana mulai dari 90% hingga

30% dari debit banjir rencana di Sungai Tangngatangnga.

a. Percobaan dengan Debit 30% dari Sungai Tangngatangnga

Pada percobaan ini, debit banjir rencana yang akan dialirkan di saluran pengelak yaitu

sebesar 30% dari debit Sungai Tangngatangnga dengan kala ulang 2 tahun hingga 25

tahun.

52

Gambar 4.10. Layout HEC-RAS Flow Data dengan Debit 30% dari Sungai

Tangngatangnga

Pada debit 30% tidak terjadi luapan pada bagian hulu namun luapan terjadi pada bagian

hilir saluran. Hal ini dikarenakan crossection saluran pada bagian hilir sangat rendah

sehingga tidak dapat menampung debit yang mengalir. Permasalahan tersebut dapat

diatasi dengan penambahan tanggul, sehingga kita tidak perlu memperbesar dimensi

penampang saluran. Pada percobaan variasi debit selanjutnya, perhitungan dengan

menggunakan tanggul tetap digunakan. Hal tersebut dapat kita lihat pada Gambar 4.11.

53

Gambar 4.11. Layout HEC-RAS Penampang Saluran Pada Bagian Hulu Saat Dialiri

Debit Banjir Rencana 30% dari Sungai Tangngatangnga

Gambar 4.12. Layout HEC-RAS Penampang Saluran Pada Bagian Hilir Saat Dialiri


54

Gambar 4.13. Layout HEC-RAS Penampang Sungai Tangngatangnga Pada Bagian

Hilir Saat Dialiri 70% Debit Banjir Rencana

b. Percobaan dengan Debit 40% dari Sungai Tangngatangnga

Percobaan ini menggunakan dimensi saluran pengelak yang sama dengan percobaan

sebelumnya. Hanya saja, variasi debit yang mengalir di saluran pengelak diubah sebesar

40% dari debit Sungai Tangngatangnga.

Gambar 4.14 menunjukkan variasi debit yang akan dialirkan ke saluran pengelak yaitu

sebesar 40% dari debit di Sungai Tangngatangnga.

55

Gambar 4.14. Layout HEC-RAS Flow Data dengan Debit 40% dari Sungai

Tangngatangnga

Setelah debit yang akan dialirkan ke saluran pengelak telah dirancang menjadi 40% dari

debit Sungai Tangngatangnga, kemudian program dirunning sehingga menghasilkan

keluaran berupa profil muka air pada berbagai stasioning yang menunjukkan pengaruh

perubahan debit. Beberapa gambar berikut merupakan layout muka air di beberapa

stasioning.

Gambar 4.15. Layout HEC-RAS Penampang Saluran Pada Bagian Hulu Saat Dialiri


56

Gambar 4.16. Layout HEC-RAS Penampang Saluran Pada Bagian Hilir Saat Dialiri


Sedangkan keadaan pada bagian hilir Sungai Tangngatangnga setelah terjadi

pengurangan dapat kita lihat pada gambar berikut

57

Gambar 4.17. Layout HEC-RAS Penampang Sungai Tangngatangnga Pada Bagian

Hilir Saat Dialiri 60% Debit Banjir Rencana

Langkah-langkah yang sama dilakukan pada seluruh presentase debit banjir rencana.

c. Hasil Pengolahan Data

Berdasarkan pengolahan data diatas, dapat diketahui bahwa dimensi saluran yang

mungkin untuk diaplikasikan yaitu dimensi penampang dengan kedalaman 3,5 m, lebar

penampang basah 5 m, slope 1:1, dan angka manning (n) 0,03 dapat menampung debit

banjir rencana hingga 90% dari debit Sungai Tangngatangnga. Sehingga dengan

demikian, besarnya debit banjir rencana yang dialirkan ke Sungai Tangngatangnga

bagian hilir dapat berkurang dan dapat mengurangi.

Hal tersebut dapat dijelaskan pada tabel berikut.

Tabel 4.13. Hasil Percobaan Variasi Debit Pada Seluruh Ruas Saluran dan Sungai

S. Tangngatangnga

S. Calendu Hasil Percobaan

Hulu Hilir

Sal. Pengelak

Hulu Hilir S.

Tangngatangnga S.

Calendu Sal. Pengelak

100% 10% 90% 100% 100% + 90% sal pengelak meluap tidak meluap

tidak meluap kecuali pada sta 0+400













Berdasarkan hasil analisis diketahui bahwa banjir terjadi pada sta 0+400 yang terletak di

hulu saluran pengelak. Sta tersebut merupakan sta dengan tingkat kapasitas paling kecil

58

sehingga air selalu meluap. Oleh karena ketidakadaan data, maka masalah tidak dapat

dianalisis lebih lanjut.

59

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Berdasarkan hasil percobaan pada berbagai kala ulang dengan menggunakan

program HEC-RAS dapat disimpulkan bahwa banjir terjadi di Sungai

Tangngatangnga karena penampang sungai tidak mampu mengalirkan debit banjir.

2. Berdasarkan hasil analisis diketahui bahwa saluran pengelak mampu menampung

berapapun debit yang dialihkan dari Sungai Tangngatangnga dan besarnya banjir

yang dapat direduksi sebagai pengaruh adanya saluran pengelak tidak dapat

ditampilkan karena ketidakadaan data.

5.2. Saran

1.Dibuat penelitian lebih lanjut yang membahas mengenai optimasi pemilihan alternatif

debit pengalihan dengan kriteria ekonomi.

2.Kurangnya data pengukuran, mempersulit perhitungan kapasitas sungai dan saluran,

sehingga inventaris data terkait harus lebih baik pada penelitian selanjutnya.

3.Penelitian banjir harus dilakukan dari muara dengan mempertimbangkan tinggi muka

air laut (back water)

4.Elevasi pengukuran penampang mamanjang dan melintang seharusnya satu reverensin

(datum) dengan elevasi muka air laut.

DHUHITA ATITAMI JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Evaluasi... · HEC-2 adalah salah satu program...

Documents

Transcript of DHUHITA ATITAMI JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Evaluasi... · HEC-2 adalah salah satu program...