RUANG LINGKUPURAIAN UMUMASPEK HIDROLOGIASPEK HIDROLIKAPERENCANAAN SISTEM DRAINASE

PERKOTAANOPERASI DAN PEMELIHARAAN

SISTEM DRAINASEDRAINASE DAN PENGENDALIAN

BANJIR

INFRA STRUKTUR KOTABangunan (fasilitas dasar) peralatan

dan instalasi yang dibangun & dibutuh kan untuk mendukung berfungsinya tatanan kehidupan sosial ekonomi masyarakat.

Infra struktur kota ada 7 kelompok.

INFRA STRUKTUR KOTA7 kelompok Infra struktur kota.1. Air (air bersih, sanitasi, drainase,

pengendalian banjir)2. Jalan (Jl. Raya, Jl. Kota, jembatan) 3. Sarana transportasi (terminal,

plabuhan, pelud, stasiun) 4. Pengelolaan Limbah (sampah)5. Bangunan kota (pasar, OR terbuka)6. Energi (Listrik dan gas)7. Telekomunikasi.

INFRA STRUKTUR AIR KOTA

Sistem Air Bersih (urban water suplply), Sistem Sanitasi (waste water), Sistem Drainase Air Hujan (storm water sistem)

SISTEM AIR BERSIH (urban water supply system)

Sistem Air Bersih (urban water suplply),

Sistem Sanitasi (waste water),

SISTEM SANITASI (urban waste water system)

Sistem Sanitasi (waste water),

SISTEM SANITASI (urban waste water system)

Sistem Air Bersih (urban water suplply),

Sistem Sanitasi (waste water), Sistem Drainase Air Hujan

(storm water sistem)

DRAINASE PERKOTAAN Drainase (drainage) : mengalirkan,

menguras, membuang/mengalirkan air. Teknik Sipil : tindakan teknis utk kurangi

kelebihan air (air hujan, rembesan, kelebihan irigasi). Usaha mengontrol mutu air tanah kaitannya dg salinitas

DRAINASE PERKOTAAN Secara Umum : drainase merupk

serangkaian bangunan air (saluran penerima, pengumpul, pembawa & saluran induk), berfungsi untuk mengurangi dan atau membuang kelebihan air, sehingga lahan berfungsi optimal.Untuk drainase tercampur air diolah dengan IPAL, & dibuang ke badan air penerima (tak mengganggu)

SEJARAH PERKB DRAIN KOTA

Romawi Kuno: pertama kali membangun saluran bawah tanah untuk membuang limpasan air hujan.

London 1815, Boston 1833, Paris 1880: membangun sistem drainase tercampur (air hujan dengan air buangan domestik).

SEJARAH PERKB DRAIN KOTA

Akhir Abad 19 : dikembangkan sistem bangunan terpisah yi drainase air buangan domestik dengan rioolering (air buangan di treatment dengan IPAL) baru dibuang ke badan air, dan saluran pembuang air hujan disendirikan.

MASALAH DRAINASE KOTABanjir makin meningkat, berkait dengan cepat tambah penduduk (urbanisasi & migrasi), tataguna lahan kota jadi acak2 an, drainase rumit. Kesadaran masy thd sistem drainase & hukum masih rendah, lebih mengutamakan kebutuhan primer. Pembangunan pada umumnya belum melibatkan masyarakat secara aktif.

MASALAH DRAINASE KOTASIDLAKOM (survey, identifacation, design, land acquisition, operation and maintenence), perlu dilengkapi dengan evaluasi dan monitoring, sehingga ada inventarisasi untuk pijakan dan pertim- bangan dlm pengembangan masa dtg. Koordinasi & sinkronisasi antar kom - ponen Instansi masih lemah.

ASPEK HIDROLOGIDlm drainase perlu analisis HIDROLOGI, rumit krn ketakpastian, (teori, rekaman data, ekonomi) terbatasSIKLUS HIDROLOGI.

PrecipitationPrecipitation

Channel PrecipitationChannel PrecipitationInterceptionInterception

Depresion storageDepresion storage

Ground water flowGround water flow

InfiltrationInfiltration

InterflowInterflowSoil moistureSoil moisture

Ground waterGround water

Surface runoffSurface runoff

ChanneL

storage

ChanneL

storage

Streamflow

Streamflow

EvaporationEvaporationEvaporationEvaporation

SIKLUS HIDROLOGI

EconomicsPublic Health

Select recurrence interval

Select recurrence interval

MeteorologySelect design stormSelect design storm

HydrologyEstimate peak runoff

rate or storm hydrograph

Estimate peak runoff rate or storm hydrograph

HydraulicsChoose appropriate

size of conduit channel

Choose appropriate size of conduit

channel

Gambar Prosedur perancangan sistem drainasi (Hall, 1984)

. IMBANGAN AIR (WATER BALANCE) perhitungan jumlah air masuk (inflow) dan yang keluar (outflow) pada daerah yang ditinjau selama perioda waktu tertentu

I, Input (hujan)

O, Output (runoff)

I - O = dS/dt

GWF

EP

Iperc

ΔSs

ΔSg

HUJAN (PRECIPITATION) intensitas hujan : kedalaman hujan (d)

per satuan waktu (t)frekuensi hujan (f) : waktu rerata

antara 2 (dua) kejadian hujan untuk kedalaman dan lama hujan yang sama:misal d = 100 mm, t = 6 jam, setiap 50 tahun

f = 1/50 = 0.02Kala ulang (T) = 1/f

Hujan

Pengukuran Hujanpenakar hujan biasa (manual

raingauge)penakar hujan otomatik (automatic ‘’ )ditempatkan sesuai dengan aturan

WMO

Hujan Hasil pengukuran hujan: (hujan titik)penakar hujan biasa: biasanya berupa

data harian, misal dicatat setiap jam 07.00

penakar hujan otomatik: dengan interval waktu yang lebih pendek, misal menit.

Metoda yang digunakan untuk memperki -rakan hujan DAS: aritmatik/ rerata aljabar poligon Thiessen isohyet ‘reciprocal square distance method’

Analisis Hujan DAS

Arimatik tersederhana, hasil teliti bila stasiun hujan tersebar merata di DAS, variasi kedlman hujan antar stasiun relatif kecil

dengan n: jumlah stasiun di kedalaman hujan di stasiun i

)(3

1

1

1

CBA

n

ii

PPP

dn

P

A

B

C

A

B

C

Poligon Thiessenrelatif lebih teliti, kurang fleksibel, tidak memperhi tungkan faktor topografi, Objektif

dg n : jumlah stasiun Pi : kedalaman hujan di stasiun I i : bobot stasiun I= Ai / Atotal Ai : luas daerah pengaruh sta. I Atotal : luas total

CCBBAA

n

iii

PPP

PP

1

A

B

C

A

B

C

A

B

C

Isohyet Flexibel, perlu kerapatan jaringan cukup untuk membuat peta isohyet yang akurat subjektif

A

ddA

ddA

ddA

AP

n

i

ii

22

2

1

655

211

1

2

A

B

C

A2A1

A5

A3

A4

d1

d4

d3

d5d6

A

B

C

A

B

C

A2A1

A5

A3

A4

d1

d4

d3

d5d6

Hujan Rancangan (HR)

Hujan rancangan (design rainfall) : pola hujan yang digunakan dalam rancangan hidrologi, berfungsi sebagai masukan input model hidrologi untuk menentukan debit rancangan dengan menggunakan model hujan-aliran. Pemilihan pola Hujan Rancangan tergantung dari model hujan-aliran yang akan digunakan.

AiCQ TtT c ),(

Hujan Rancangan (HR)Hujan rancangan dpt berupa:hujan titik, misal metoda Rational untuk perancangan sistem drainasi, hyetograph, misal pada model hujan-aliran untuk design bangunan pelimpah Suatu bendungan dengan menggunakan metoda hidrograf satuan

HIDROGRAF

Komponen hidrograf

Penguapan

HUJAN

Intersepsi

Tampungan permukaanAliran antara

‘interflow’

AkuiferAliran air tanah

‘groundwater flow’

Tampungan permukaanLimpasan permukaan

‘surface runoff’infiltrasi

perkolasi

Sistem

Sungai

Debitterukur

Pengaruh hujan & bentuk DAS thd hidrograf

Pengaruh hujan dan bentuk DAS terhadap hidrograf

Tp

t

Q

t

Q

Tp

Tp

t

Q

t

Q

Tp

ASPEK HIDROLIKAZat cair mengalir melalui media, yi saluran alamiah dan buatan, terbuka (mempunyai permukaan bebas) dan tertutup (tak ada permukaan bebas).Dlm saluran tertutup terjadi aliran bebas (saat normal/ tak penuh), aliran tertekan (saat penuh).

SALURAN ALAMIAH DAN BUATANGalian tanah, pasangan batu, pipa, penamp. trapesium dll

KLASIFIKASI ALIRAN

Menurut kedalaman dan fungsi waktu: Aliran permanen (steady) dan Aliran tak permanen (unsteady).Berdasar fungsi ruang: Aliran seragam (uniform) dan Aliran tak seragam (non uniform)

ALIRAN PERMANEN, TAK PERMANEN

Permanen:

kecepatan aliran di suatu titik tak berubah terhahadap waktu

Tak permanen :

kecepatan aliran di suatu titik berubah thd waktu (unsteady flow)

Dimungkinkan transformasi dari permanen ke tak permanen

.

ALIRAN PERMANEN, TAK PERMANEN

ALIRAN LAMINER DAN TURBULENAliran beraturan laminer, tak beraturan turbulen. Dipengaruhi gaya kekentalan dan gaya inersia, Laminer : gy fiskositas dominan, Turbulen : inersia ditunjukkan dg angka Reynold (Re)

ALIRAN LAMINER DAN TURBULENAngka Reynold (Re)

Re = VL/v, dengan V = Kec aliran (m/det),

L = panj karakteristik (m) pd saluran muka air bebas L = R (jari2 hidrolik), v = kekentalan kinematik m2/det.

R = A/p, A = luas penampang basah,

p = keliling basah.

Laminer >Re=600> Turbulen

ALIRAN SUB KRITIS DAN SUPER KRITIS

Aliran kritis : kec aliran = kec gelombang gravitasi amplitudo kecil. (gelombang gravitasi dibangkitkan dengan kedalaman)

Aliran sub kritis : kec. aliran < kec. kritis. Aliran Super kritis : kec aliran > kec kritis. Parameter: antara gaya gravitasi & gaya inersia dengan angka Froud (F).

ALIRAN SUB KRITIS DAN SUPER KRITIS

Angka Froud (F):

Dengan : V = kecepatan aliran m/det

h = kedalaman aliran (m)

g = percepatan grafitasi (m/det2)

hg

VFr

.

ALIRAN SERAGAM

Aliran seragam : Kecepatan aliran pada waktu tertentu tak berubah terhadap jarak. Aliran berubah : aliran tak seragam (aliran berubah lambat laun & berubah tiba-tiba)

ALIRAN SERAGAM

Dristribusi kec pada

potongan melintang

Distribuasi kec sbg

fungsi kedalaman

HUKUM KONSERVASIKonservasi massa : Persamaan kontinuitas

Pers kontinuitasPrinsip kontinuitas : jumlah pertambahan volume = aliran netto yg lewat pada pias,

KONSERVASI ENERGI

.

KONSERVASI MOMENTUM

RUMUS EMPIRIK KECEPATAN RERATARumus Chezy

RUMUS EMPIRIK KECEPATAN RERATA

1. Rumus Chezy (1768)

Dengan: V = kecepatan rerataS0 = kemiringan dasar saluranC = Faktor tahanan saluran disebut koefien Chezy

Pers untuk menentukan koef Chezy C

BAZIN

DARCY

WEISBACH

RUMUS EMPIRIK KECEPATAN RERATA

2. MANNING (1889)

dengan : n = kekasaran Manning

Korelasi pers kecepatan Chezy dan Manning :

besarnya angka koedisien

Manning (n) tercantum dalam

tabel referensi.

2

1

3

21SR

nV

n

RC

6

1

SALURAN PALING EKONOMISQmaks dicapai pada Vmaks, dan akan dicapai jika

Rmaks, dengan Pminimum.

1. Penampang persegi yang ekonomis:

A = Bh atau B = A/h, P = B + 2h

substitusi : P = (A/h)+2h

LANJUTAN SALURAN PALING EKONOMISasumsi luas penampang A konstan:

Atau: B = 2h, atau h = B/2

Jari-jari hidraulik:

Atau:

022

h

A

dh

dP , A= 2h2 = Bh

hB

Bh

p

AR

2

222

2 2 h

hh

hR

LANJUTAN SALURAN PALING EKONOMIS

2. Penampang trapesium

terekonomis:

A = (B+mh)h, dan

Substitusi :

12 2 mhBP22 )12( mhhmhPA

LANJUTAN SALURAN PALING EKONOMIS

Penampang trapesium terekonomis:

Asumsi A dan miring dinding konstan:

0214 2 mhmhPdh

dP

0214 2 mhmP

323)3/2(3)3/8( hhhP

33

433

432 hhhB

Saluran PERSEGIEnergi spesifik: Sal persegi dg distribusi tek hidrostatis & kec seragam, pers. (3.90),

dE/dh = 0, harga E maks atau min, shg difrensiasi (3.90) : (3.91)

Saat E min. kedlman kritis, turunan (3.91): (3.92)

dan nilai d2E/dh2 positif pada kedalaman tsb. difren (3.91) thd h, utk h = hc diperoleh: (3.93)

Subtitusi (3.92) dan (3.93): (3.94) komponn kanan (3.94) slalu (+), shg E min pd h=hc

ALIRAN LAMINER DAN TURBULENAngka Reynold (Re)

Re = VL/v, dengan V = Kec aliran (m/det),

L = panj karakteristik (m) pd saluran muka air bebas L = R (jari2 hidrolik), v = kekentalan kinematik m2/det.

R = A/p, A = luas penampang basah,

p = keliling basah.

Laminer >Re=600> Turbulen

Contoh 1Saluran drainase penampang trapesium mengalirkan debit 10 m3/detik, miring dasar saluran 1:5000, dinding saluran dilining dengan n = 0,012.

Tentukan dimensi saluran terekonomis!

Penyelesaian:

Manning:

Q = A.V = , Q = 10 m2/dt

32hP

2

hR

2

13

2

)2

(132 Sh

nxh

,2

13

2

)2

(132 Sh

nxhQ Pers Manning:

Dg:Q = 10 m2/dt, n = 0,012S = 1/5000

Dari pers manning, didapat:

Jadi ukuran yg ekonomis B=2,49 m, tinggi h= 2,16 m

,2

1

)5000/1(3

2

)2

(012,0

13210 hxh

mh

B

mhh

49,233

2

16,2;78,73

2

Contoh 2Saluran drainase trapesium dg kemiringan dinding m=2, h = 2,5 m, lebar dasar B = 5 m, koef kekasaran Manning n = 0,025, debit Q = 75 m3/detik, berapa SPenyelesaian:Pers Manning : , A = (B+mh)h = (5+2x2)2 = 18 m2

P = B+2h(m2+1)0,5 = 5+2x2(4+1)0,5 =13,94 m

2

1

3

21SR

nV

,291,194,13

18 P

AR ,17,418

75 A

QV

2

13

2

291,1025,0

117,4 xSx 0077,0;0879,021

SsehinggaS

Contoh 3Saluran drainase penampang ½ Ø 150 cm, miring dsar saluran S = 1 : 2500, koef chezy C = 60, debit Q = ?

Penyelesaian: A = 0,5 ¼ π D2 = ⅛ π 1,52 = 0,884 m2

P = ½ π D = ½ π 1,5 = 2,36 m

R = A:P = 0,884 : 2,36 = 0,37

Rumus Chazy :

Q = AC√RS

= 0,884 . 60 √ 0,37(1:2500)

= 0,645 m3/dt

Contoh 4Saluran drainase penampang persegi panjang di bangun pada lahan dengan kemiringan 0,005 untuk mengalirkan debit 25 m3/detik, bila n = 0,02.Berapa lebar saluran, jika kondisi aliran kritis!

Penyelesaian: Lebar dasar saluran B q = Q/B = 25/B

Kedalaman kritis penampang saluran persegi pers. (3.92)

Dengan menggunakan pers.

Manning: V =1/n . R⅔ . S1/2

atau

Lanjutan Contoh 4Dengan substitusi harga hc dalam bentuk B maka:

Dengan cara coba-coba diperoleh :

B =12,10 m

hc = 3,99/12,102/3 = 0,76 m

Contoh 5Debit sebesar 500 m3/dt, mengalir di sungai

berpenampang persegi panjang, dengan ukuran lebar 40 m dan kedalaman 4 m. Angka kekasaran Manning n = 0,017, Selidiki aliran yang terjadi.

a. Hitung kedalaman kritis

b. Hitung kelandaian kritis

c. Hitung kelandaian untuk krdalaman normal 4 m, sehinggaalirannya seragam.

Lanjutan Contoh 5Penyelesaian: a. kedalaman kritis

q = Q/B = 500/40 = 12,5 m/dt,

Karena kedalaman air 4 m, >kedalaman air kritis ( 2,52 m), maka aliranya adalah aliran sub kritis.

b. Kelandaian kritis.

q= VhcV =1/n . hc⅔ . S1/2

. c. kelandaian normal

DRAINASE JALAN RAYAA.Drain Permukaan: agar muka

jalan tidak tergenang air yg mengganggu lalulintas.

Penentuan besarnya debit banjir tgt dari kelas jalan ybs:

.

Klas Jalan Kala ulang

Jalan tol 100 thn

Jalan Arteri 50 thn

Jalan Pengumpul 50 thn

Jalan penghubung 25 thn

Drainase Jalan Memanjang

o Kemiringan memanjang bahu jalan: 0,3 - 0,2 %

o Macam2 saluran terbuka di tepi jalan:

Parit (selokan, ditchs), talang (gutters), saluran menikung keluar (turnouts), saluran curam (chutes), Parit intersepsi (intercepting ditchs).

o Kapasitas saluran drainase biasanya didesain untuk debid dg kala ulang 5 atau 10 tahunan, kala ulang 2 tahunan utk menentukan saluran pengendali erosi berlining.

o Perhitungan debit rencana dg rumus rasional.

.

Drainase Jalan Melintang

o Tipe drainase melintang jalan:

1. Fords: sederhana, dari pas batu & gravel, utk sungai yg saat banjir tak menghanyutkannya.

2. Drifts: saluran menyilang jalan dg dasar sungai dari beton, karena rawan thd banjir.

3. Gorong2 (culverts): sal. yg diletakkan pada tim bunan di bawah perkerasan jalan.

4. Jembatan: dg dek jembatan merupakan bagian dari perkerasan jalan.

B. Drainase bawah permukaan: berfungsi utk menampung dan membuang air yg masuk ke struktur jalan agar tak merusakkan jalan.

1. Pengaruh air pd perkerasan jl

• Menurunkan kekuatan jl, material bitiran lepas.

• Air menyedot perkerasan beton, hingga retak.

• Menyedot material halus pd lapis dasar fleksibel

• Menyebabkan lapis aspal menjadi tak fleksibel

• Menyebabkan perbedaan peranan pd tanah yg bergelombang

2. Pengendalian air pada Perkerasan Jalan

• Pencegahan: dibuat saluran, atau penampang mengarah miring keluar area jalan melintang

• Pembuangan: dengan model resapan di arah melintang jalan dan menggunakan saluran memanjang di tepi jalan,

• Perkerasan yg kuat: di kanan dan kiri tepi jalan diberi saluran memanjang.

DRAINASE LAPANGAN TERBANG

Fungsi dan modelnya hampir sama dengan drainase jalan raya, yang perlu diperhatikan bahwa sistem drainasenya menggunakan drainase tertutup, dimaksudkan agar tak mengganggu operasional runway utk pesawat terbang

DRAINASE KHUSUS

1. SISTEM BANJIR KANAL.

Konsep ini spt halnya jalan tol, debit air yg besar dilewatkan melalui saluran induk khusus, sedang saluran lainnya hanya mengalirkan air dari lokasi setempat.

Banjir kanal mrpk saluran bebas hambatan krn:

• Letaknya di pinggir kota, lahan kosong.

• Jauh dari pusat kota, pemukiman, industri.

• Operasi dan pemeliharaan relatif lebih ringan.

2. SISTEM POLDER

Reklamasi daerah rendah, secara konsep ada dua macam:

Timbunan tanah. Sistem polder.

.

TERIMA KASIH