Gorong-gorong sebagai Pemecahan Masalah Banjir

7/26/2019 Gorong-gorong sebagai Pemecahan Masalah Banjir

1/10

GORONG-GORONG S EBAGAI P EMECAHAN

MASALAH BANJIR

David

B. Solaiman

E-mail:[email protected]

Jurusan Teknik Sipil

Universitas Pelita Harapan

UPH Tower, L ippo Karawaci, Tangerang 15811. Indonesia

ABSTRAK: Pada akhir bulan Januari dan awal bulan Februari 2002, jalan tol Jakarta-Merak

lergenang air dengan kedalaman tidak kurang dari setengah meler pada lokasi anlara Km. 4 dan

Km. 5 anlara gerbang tol Kebon Jeruk dan Sungai Pasangg rahan, sehingga lain lintas macet total.

Hal ini disebabkan anlara lain oleh terlampauinya kapasitas gorong-gorong yang ada oleh debit

aliran air yang berasal dari air hujan yang terkumpul di tepi selatan jalan tol, sehingga yang

semeslinya meng alir di bawah permukaan jalan telah mengalir melimpasi permu kaan jalan dari

tepi jalan sebelah selatan ke arah tepi jalan sebelah ulara. Unluk mencegah terjadinya hal serupa

di kemudian hari, salah satu solusinya adalah dengan membuat gorong-gorong tambahan di sekitnr

lokasi genangan ilu dan memperbaiki saluran pembuangan sejajar jalan tol yang berfungsi sebagai

saluran kolektor untuk mengarahkan aliran air ke gorong-gorong yang ada dan yang direncanakan

sebagai tambahan. Unluk pembualan desain baru, rencana tata guna lahan yang sekarang masih

kosong pada kedua tepi jalan tol terutama sebelah utara jalan periu diperhitungkan secara cermat

karena hal ini akan mempengaruhi tinggi muka air dari Iimpasan air hujan yang terkumpul di situ

dan juga kemu ngkinan dari air Sungai Pasanggrahan yang melimpasi tanggu lnya. Prinsip desain

gorong-gorong juga dibahas dalam tulisan ini. Ada tiga tipe aliran air yang melalui gorong-gorong

yaitu, pertama tipe aliran air saliran lerbuka, kedua, tipe aliran air melalui lubang, dan ketiga, tipe

aliran air dalam pipa. Karena permukaan tanah relalif datar, kalau hujan turun cukup deras,

biasanya kedua ujung gorong-gorong terendam air, maka untuk desain baru sebaiknya didasarkan

atas keadaan lipe aliran dalam pipa. Khususnya untuk tipe aliran saluran lerbuka, telah diadakan

penelitian kualitatif cara menghitung aliran air dalam gorong-gorong yang berpenampang

lingkaran dan penampang kontrolnya di ujung hilirnya dimana dianggap terjadi aliran kritis. Unluk

penelitian ini dihitung dulu dimensi penampang segi empat yang ekivalen. dengan jari-jari dan

luas yang sama, yang masih memerlukan penelitian lebih mendalam. Beberapa model tes telah

dilakukan di Laboratorium Hidrolika Universitas Pelita Harapan unluk memperlihatkan ketiga tipe

aliran yang biasa terjadi dalam sebuah gorong-gorong.

KATA KUNCI:

gorong-gorong, banjir

ABSTRACT:

Al the end of January and the first days of February 2002, the Jakarla-Merak loll

road was inundated under a layer of water of not less than half-a-meter deep al the location

between Km. 4 and Km. 5 between the Kebon Jeruk toll gate and the Pasanggrahan river, so that

the traffic was comp letely paralyzed. This is caused among others by the exceed ance of the

existing culverts' capacity, so that instead of flowing underneath the road surface the collected

rainwater on the southern side of ihe road flowed over it to the northern side. One of the possible

solutions to avoid this happens again in the future, may well be to construct additional culverts al

that location and improve the parallel drain which serves as the collector drain and to direct the

water flow to the culverts. For preparing a design of new culverts, future plan of land use on both

sides of the road should be studied carefully, since this will absolutely influence the water-surface

levels, that is collected from the rain water run-off or any other reasons, such like overflowing of

the nearby Pasanggrahan river dikes. There are three types of flow possible going through the

culvert, namely open channel flow, How through an orifice, and pipe flow, but the most frequenl

one that may occur in this area, is the pipe flow type, because the area is relatively flat. Particularly

for open-channel flow, an interesting feature explained in this paper is how to calculate the

discharge through the culvert when the control-section is at the entrance where critical flow exists.

52 Jurnal Teknik Sipil, Vo l. 1, No. 1, Januari 2004 :52-61
mailto:[email protected]:[email protected]


2/10

It is proposed to use an equivalent hypothetical rectangular cross-section, with equal hydraulic

radius and area. Some models were run in the Hydraulic Laboratory of Universitas Pelita Harapan

to show the three types of flow mentioned above.

KEYWORDS:

culverts, floods

PENDAHULUAN

Salah satu penyebab terjadinya genangan di sebelah selatan jalan tol Jakarta-

Merak di sekitar Km. 5 pada tanggal 30 dan 31 Januari, tanggal 1, 2, dan 13

Februari 2002 yang lalu adalah sangat mungkin karena kurangnya gorong-gorong

yang ada sekarang untuk mengalirkan air genangan tersebut ke sebelah utara

jalan. Akibatnya, air hujan yang terbendung melimpasi jalan tol dengan

kedalaman sekitar setengah meter. Untuk menghindari terjadinya kembali hal

tersebut, perlu ditambah dengan beberapa gorong-gorong baru.

Apakah sebuah gorong-gorong dan apakah fungsinya? Sebuah gorong-gorong

adalah sebuah bangunan air yang dibangun melintas di bawah tubuh sebuah jalan

dan tegak lurus pada sumbu jalan. Dalam perencanaan sebuah jalan untuk

lalulintas kendaraan, lokasi tubuh jalan tersebut biasanya pada sebidang tanah

yang mem iliki permukaan tanah dengan kemiringan tertentu atau sebuah lereng,

sehingga air hujan yang jatuh di atasnya akan mengalir ke permukaan tanah yang

lebih rendah. Dengan dibangunnya sebuah jalan di atas lereng itu, maka aliran air

hujan tersebut akan terhalang dan bila tidak disediakan gorong-gorong dalam

jumlah yang cukup limpasan akan terjadi. Gorong-gorong adalah sebuah saluran

di bawah tubuh jalan tersebut yang berfungsi untuk mengalirkan air hujan tadi

dari sisi yang satu ke sisi yang lain dari jalan tersebut (Gambar 1).

Gambar 1. Gorong-gorong di Karawaci

Gorong-gorong sebagai Pemecahan Masalah Banjir (Solaiman)

53


3/10

Sebuah gorong-gorong digunakan untuk menyalurkan air dari daerah aliran lokal

gorong-gorong itu sendiri. Gorong-gorong ini umumnya dibuat dari bahan beton

bertulang, karena hams menahan beban di atasnya, yaitu tubuh jalan dan beban

lalu lintas kendaraan yang lewat di atasnya. Penampang melintang dari struktur

gorong-gorong ini hanya dua tipe saja, yaitu penampang segi empat dan

lingkaran. Tubuh jalan biasanya dibuat dari tanah timbunan yang dipadatkan dan

pada permukaannya dihampar lapisan permukaan jalan yang dibuat dari beton

yang kemudian diselimuti dengan lapisan aspal hotmix. Ukuran lebar dan tinggi

tubuh jalan ini tergantung dari kelas jalan tersebut. Ukuran gorong-gorong

tergantung terutama dari besarnya curah hujan per satuan waktu dan luas daerah

yang menampung curahan air hujan itu, agar kapasitas gorong-gorong itu cukup

besar untuk mengevakuasi aliran air hujan dari sisi satu ke sisi lainnya. Dengan

adanya gorong-gorong ini aliran air yang terjadi akibat curahan hujan lokal di

daerah itu berlangsung normal, artinya sama seperti sebelum dibangunnya jalan

itu. Untuk menjaga keamanan jalan terhadap banjir atau limpasan air hujan, perlu

dibangun gorong-gorong dalam jumlah yang cukup sepanjang jalan itu dan

masing masing gorong-gorong itu dengan kapasitas yang cukup pula.

Dalam tulisan ini akan dijelaskan salah satu teori perhitungan desain sebua'i

gorong-gorong dan tipe aliran diperlihatkan juga dengan beberapa percobaan

model di Laboratorium Hidrolika Universitas Pelita Harapan.

CONTOH PERHITUNGAN GORONG-GORONG

Dalam ilmu Hidrolika, tipe aliran air yang terjadi dalam sebuah gorong-gorong

bisa terdiri dari tiga tipe yang dikenal dengan istilah: pertama, aliran saluran

terbuka open channel flow), kedua, aliran melalui lubang {flow through an

orifice),

dan ketiga aliran dalam pipa {pipe flow). Masing masing aliran ini bisa

terjadi sepanjang tahun silih berganti, tergantung dari keadaan cuaca atau curah

hujan setempat.

Misalnya, direncanakan sebuah gorong-gorong yang penampangnya berbentuk

lingkaran berdiameter 1.35 m direncanakan untuk meng alirkan debit atau Q

sebesar 13.88 m

3

/detik. Besaran debit ini dari hasil perhitungan curah hujan yang

jatuh di atas sebidang tanah yang luasnya 1 km

2

atau 1000000 m

2

. Luas daerah

curahan hujan ini dapat diukur dengan planimeter pada sebuah peta topografi

berkontur dengan skala tertentu. Dimisalkan curah hujan yang jatuh di atas daerah

tersebut sebesar 50 mm/jam yang diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika

(BMG ). Maka volume air hujan yang jatuh dalam waktu satu jam adalah 50000

nr dan bila air ini mengalir akan menjadi sebuah aliran sebesar 5000 m

3

dibagi

dengan satu jam atau 3600 detik yang sama dengan 13.88 m

3

/detik.

Diameter, D = 1,35 m; panjang,

1

= 30 m; kemir gan dasar, S =

0.01;

kondisi

hulu tepi lubang tajam, koefisien kehilangan energi K=0,5; kondisi hilir aliran,

bebas; koefisien kekasaran Manning n = 0,0125.

Dari perhitungan ini akan terlihat hubungan antara debit dan muka air hulu diatas

ambang masuk gorong-gorong untuk ketiga tipe aliran: saluran terbuka dan aliran

54 Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 1, Januari 2004:52-61


4/10

melalui lubang, sedangkan untuk aliran pipa dihitung berapa beda muka air hulu

dan hilir gorong-gorong untuk dapat mengalirkan debit tertentu. Jadi, hubungan

antara debit, muka air hulu, dan hilir.

Tipe Aliran Saluran Terbuka

Muka air hulu akan diambil mulai setinggi 20 cm di atas ambang dan terus

bertambah naik sampai 1.2D. Batas tertinggi muka air hulu untuk aliran saluran

terbuka yang masuk gorong-gorong adalah 1.2D. Lebih dari itu bukan tipe aliran

saluran terbuka lagi.

Karena di hilir diasumsikan terjadi aliran bebas maka tidak akan mempengaruhi

tipe aliran dalam gorong-gorong, sehingga penampang kontrol terjadi di ambang

masuk gorong-gorong. Itu berarti pada ambang terjadi aliran kritis. Dengan

kedalaman kritis d

c

=2/3H dan kecepatan kritis v

c

=V(gd

c

), maka debit bisa dihitung

dengan rumus:

Q=by

c

Viy7 (1)

Namun karena rumus Q tersebut di atas untuk penampang segi empat dengan

lebar b, maka perlu dicari sebuah penampang segi empat yang hipotetis ekivalen

dengan penampang lingkaran yang sebenarnya. Untuk menghitungnya, dilakukan

pendekatan dengan m enentukan bahwa penampang segi empat itu harus m emiliki

luas basah dan jari-jari hidrolis yang sama pada keadaan aliran pipa penuh. Hal ini

terpaksa dilakukan karena belum ada buku yang dapat dijadikan referensi dan

yang menjelaskan tentang konversi dari penampang segi empat ke penampang

lingkaran untuk menghitung debit aliran kritis yang terjadi di atas sebuah ambang

saluran penampang segi empat. Jadi, untuk hal ini perlu diadakan penelitian

secara kuantitatif lebih lanjut.

Penampang segi empat hipotetis ekivalen:

b=0 .85 m Luas lingkaran = Luas segi emp at = 1.428 m

2

D=l 35m Jari-jari hidrolis, R = 0,3375 m

b=0.85m

1.68m

Dengan persamaan tahanan geser Manning, kemiringan dasar kritis dapat dihitung

dan dibandingkan dengan kemiringan dasar yang direncanakan, bila ternyata

kemiringan dasar itu lebih kecil dari kemiringan kritis, maka disebut kemiringan

dasar gorong-gorong itu landai mild), maka debit dan kedalaman air yang

mengalir harus dihitung dengan dua persamaan yaitu persamaan energi dari

Bernoulli dan persamaan tahanan geser Manning.


55


5/10

Untuk contoh ini, H=0.2 m, d

c

= 0.13333 m dan v

c

=V(gd

c

)=1.14 m/detik dan b =

0.85 m. Selanjutnya dengan persamaan Manning, dihitung kemiringan dasar kritis

= 0.0043, sedangkan kemiringan dasar yang direncanakan = 0.01.Jadi, lebih besar

dari kemiringan kritis. Ini berarti kemiringan dasar gorong-gorong curam dan

dapat dipastikan bahwa terdapat penampang kontrol pada ambang masuk. Karena

di ujung hilir gorong-gorong terdapat aliran bebas, gorong-gorong seperti ini

umumnya berlokasi di sebuah lereng yang cukup terjal.

Q

=

by

c>

/gy7 dengan b = 0.85 m

Hasil perhitungan di bawah ini hanya untuk satu lubang gorong-gorong.

Tabel 1. Hasil perhitungan untuk satu lubang gorong-gorong tipe aliran saluran terbuka

Muka air di hulu, H

(m)

0.2

0.6

0.8

1.0

1.4

1.62

y

c

(m)

0.133

0.400

0.533

0.548

0.933

1.080

Besar aliran, Q (m /detik)

0.129

0.674

1.038

1.461

2.399

2.9X8

Model dalam Laboratorium

Contoh perhitungan ini disimulasikan dalam model di laboratorium Hidrolika

Universitas Pelita Harapan, dengan menggunakan model saluran terbuka dengan

panjang 5 meter, lebar 7.5 cm, dan tinggi 17.5 cm dan terbuat dari acrilic

sehingga tembus pandang (Gambar 2 dan 3).

Skala model diambil 1 : 30. Model gorong-gorong terbuat dari bahan yang sama

dan berupa sebuah silinder dengan diameter 4.5 cm (=1.35 m) dan panjang 1

meter (=30m). Kemiringan dasarnya diatur sehingga sesuai dengan yang

digunakan dalam contoh perhitungan yaitu 0.01 (1%) dengan meninggikan ujung

hulu dari model setinggi 1 cm (=30 cm dalam keadaan sebenarnya). Muka air di

hulu diatur maksimum 1.2D (=1.62 m) sampai menutup lubang masuk ke gorong-

gorong sebanyak 0.2D(=0.27 m) dan dalam model sekitar 9 mm di atas tepi

lubang gorong-gorong.

Perlu diketahui bahwa dalam perencanaan sebuah gorong-gorong tinggi minimal

yang harus diambil adalah 0.75 meter dengan tujuan agar orang bisa masuk ke

dalamnya untuk memeriksa keadaannya selama pemeliharaan dan

memperbaikinya bila ada kerusakan.



6/10

Gambar 2. Pipaacrilicberdiameter 4.5 tin dipakai sebagai mudel gorong-gorong

berdiameler 1.35 m

Gamb ar 3. Tipe dan karakter aiiran dalam gorong-gorong seba gai tipe aliran saluran

terbuka open channel flow)

Selanjutnya akan dihitung besar aliran dalam gorong-gorong dengan tipe

aliran

melalui lubang (Gambar 4). Dengan muka air di hulu lebih dari 1.2D, maka

lubang masuk gorong-gorong bersifat seperti lubang. Rumus aliran melalui

lubang:

Q =C x ^ x J 2 g

H -

V

m

3

^

detik

2)

Nilai Cd diambil sama dengan 0.62. Ini asumsi yang didasarkan atas keadaan di

tempat masuk di mana tepi ujung gorong-gorong berbentuk segi empat yang


57


7/10

tajam, karena mengakibatkan kontraksi yang besar. Kalau dibuat agak streamline

dan tentu tergantung kemulusan permukaannya juga dan jari-jari lengkung

streamline

yang cukup besar, maka koefisien ini bisa lebih besar, mungkin sekitar

0.8.

Perhitungan ini dimulai dari H=1.2, D =1,62 m dan muka air di hilir dalamnya =

D.

Perhitungan di bawah ini untuk satu lubang gorong-gorong.

Tabel 2. Hasil perhitungan untuk satu lubang gorong-gorong tipe aliran melalui lubang

Muka air di hulu, H (m)

1.62

2.00

2.50

1.00

3.50

4.50

Besar aliran, Q (m

3

/detik)

3.820

4.524

5 309

5 992

6.605

7.686

Gambar 4. Tipe dan karakteristik aliran melalui lubang{orifice flow)

Sekarang akan dibahas keadaan ketiga di mana terjadi tipe

aliran dalam pipa

{p p flow) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Keadaan ini yang sebetulnya

sering terjadi di dataran rendah seperti Jakarta, karena sering terlihat bahwa kedua

ujung gorong-gorong di kedua tepi jalan berada di bawah muka air. Jadi untuk

desain gorong-gorong baru , yang perlu dibangun sekarang pada jalan tol Jakarta-

Merak Km. 5, adalah gorong-gorong dengan tipe aliran dalam pipa. Dalam aliran

tipe ini, kemiringan dasar gorong-gorong sudah tidak berpengaruh lagi terhadap

kecepatan aliran, melainkan hanya perbedaan muka air hulu-hilir saja yang

mempengaruhi kecepatan dan besar alirannya.



8/10

Gam bar 5. Tipe aliran dalam pipa pipe flow)

Rumus yang dipakai adalah:

H = H

m

+ H

g

+ H

k

= beda muka air (3)

di mana:

v

2

H

m

- H

m

asuk - 0.5

m

2g

2

V

Hk = Hkeluar = T~

m

2g

fl v

2

Hg = Hgeseran =

x

rn, dengan asumsi f = 0.02

D 2g

Biasanya, jika pipa panjangnya sebagai patokan saja, lebih dari seribu kali

diameternya, maka kehilangan energi akibat masuk dan keluar pipa sangat kecil

dibandingkan dengan kehilangan energi akibat geseran sehingga diabaikan. Dalam

contoh desain ini panjangnya hanya 30 meter sehingga persentasenya masih

cukup besar terhadap kehilangan energi total sehingga tetap dimasukkan dalam

perhitungan agar tidak menimbulkan kesalahan perhitungan kehilangan energi

yang sebenarnya terjadi.

Hasil perhitungan di bawah ini untuk satu lubang gorong-gorong (Tabel 3 dan

Gambar 6).


59


9/10

Tabel 3. Hasil perhitungan untuk satu lubang gorong-gorong tipe aliran dalam pipa

Besar aliran, Q (nrVdetik)

3.0

3.5

4.5

5.5

6.5

7.0

v (m /detik)

2.10

2.45

3.14

3.84

4.54

4.89

Beda muka air(m)

0.436

0.593

0.980

1.464

2.045

2.372

Debit aliran, (m/det)

Gambar 6. Hubungan antara muka air dan Q

Jadi, untuk dapat mengevakuasi debit sebesar 13.88 nrVdetik, diperlukan dua

lubang dengan diameter 1.35 m dan perbedaan muka air 2.372 m seperti terlihat

pada Tabel 3 dan Gambar 6 di atas. Seterusnya bila ditambah satu lubang lagi

menjadi 3 lubang, berarti ditambah 1.5 kali untuk mengevakuasi debit total

sebesar 13.88 m/detik, maka perbedaan muka air yang diperlukan hanya (1/1.5)

x 2.375 m. Bila ditambah dua lubang menjadi 4 lubang, berarti ditambah 2 kali,

maka perbedaan muka air yang diperlukan hanya (1/2)

2

x 2,372 m (lihat Tabel 3).

KESIMPULAN

1. Limpasan air di atas jalan tol dalam m usim hujan tahun-tahun yang akan

datang dapat dihindarkan dengan membuat gorong-gorong tambahan

dalam jumlah yang cukup.

2.

Bila beda muka air terlalu besar di kedua ujung gorong-gorong untuk

mengalirkan debit rencana, maka dipakai n kali jumlah lubang gorong-

gorong yang ada sehingga beda muka air yang diperlukan menjadi lebih

kecil (1/n) x beda muka air semula. Misalnya, digunakan satu gorong-

gorong berdiameter 1.35 m dengan beda tinggi muka air 2.372 m untuk

mengalirkan debit sebesar 13.88 nrVdetik diperlukan dua buah gorong-

60 Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 1, Januari 2004 :52-61


10/10

gorong dengan kapasitas masing masing sebesar 7 m/detik. Bila beda

muka air sebesar itu tidak mem ungkinkan dengan keadaan profil jalan

yang ada sekarang ini, jum lah gorong-gorong dijadikan em pat buah, yang

masing masing mengalirkan 3.50 mVdetik. Dapat dihitung bahwa beda

muka air yang diperlukan untuk mendorong debit sebesar itu adalah 0.593

m saja seperti diperlihatkan pada Gambar 6.

3.

Jadi, muka air di hilir yang pernah terjadi dan yang akan mungkin terjadi

setelah ada perkembangan pembangunan dengan penimbunan tanahnya

yang lebih tinggi dari sekarang di hilir gorong-gorong perlu diantisipasi

dengan cermat. Juga data tinggi muka air terbesar yang baru lalu perlu

juga . Hal ini sangat penting karena bila muka air di hilir bisa dikendalikan

serendah mungkin, maka muka jalan juga bisa direncanakan cukup rendah

sehingga akan menekan biaya konstruksi jalan, yang berarti lebih

ekonom is dan jalan aman terhadap limpasan air .

SARAN

1. Permukaan jalan jangan ditinggikan karena akan menambah besar

kedalaman air genangan di sebelah selatan jalan tol dan juga menambah

luas daerah genangan dan memperbesar waktu genangan.

2. Untuk mengevakuasi air genangan ke sebelah utara jalan tol perlu dibuat

gorong-gorong tambahan dan saluran sejajar jalan sebagai collector drain.

Desain perlu dibuat dan dikonfirmasi dengan model tes.

3. Desain kapasitas gorong-gorong hams memperhitungkan kemungkinan

tata guna lahan di kedua sisi jalan di kemudian hari secermat mungkin

karena hal ini akan mempengaruhi kedalaman air genangan di kedua sisi

jalan tersebut, dibandingkan dengan sebelumnya, untuk curah hujan

tertentu.

4. Pola hujan tahun ini perlu dibandingkan dengan pola hujan tahun-tahu n

yang lalu.

5. Mod el matematik hubungan antara curah hujan dan limpasan air hujan

rainfall-runoff numerical models) perlu dibuat untuk mengetahui dengan

lebih teliti jumlah dan jenis bangunan air dan Iain-lain yang diperlukan

untuk mengantisipasi banjir yang akan datang.

R EF ER ENS I

Brater dan King. (1976). Handbook of Hydraulics, McGraw-H ill.

Chow, V.T. (1976). Open Channel Hydraulics, McGraw -Hill.

Giles,R. (1976 ). Fluid M echanics, McGraw-Hill.

Khurmi R. S. (2000). A Textbook of Hydraulics, Fluid Mechanics and Hydraulic Machine, S.

Chand & Company Ltd., Ramn Nagar, New Delhi.

Nalluri, C. dan Featherstone, R.E. (2001). Civil Engineering Hydraulics, Blackwell Science.

Nortier l.W. dan van der Velde, H. (1961). Hydraulika voor Waterbouwkundigen, H. Stam N .V.

Weber, N .B. (1976 ). Fluid Mechanics for Engineers, Chapman &Hall.


61

Gorong-gorong sebagai Pemecahan Masalah Banjir

Documents

Transcript of Gorong-gorong sebagai Pemecahan Masalah Banjir