ITS-dainase Stadion Ola

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-8

1

Abstrak — Stadion Surajaya Kabupaten Lamongan saat ini

masih menggunakan sistem drainase atas permukaan dengan

permukaan lapangan yang tidak rata, sehingga ketika hujan

tiba air tidak dapat mengalir yang menyebabkan terjadinya

genangan di permukaan lapangan sepakbola. Untuk mengatasi

masalah drainase yang sudah tidak memungkinkan, maka

direncanakan sistem drainase bawah permukaan (Sub Surface

Drainage ).

Dalam perencanaan drainase dengan sistem Sub Surface

dilakukan analisa tanah, analisa hidrologi, dan analisa

hidrolika. Analisa tanah diperlukan untuk menentukan

koefisien permeabilita serta laju infiltrasi tanah. Analisa

hidrologi untuk mendapatkan debit saluran rencana, serta

analisa hidrolika untuk menentukan jarak, kapasitas, dan

dimensi pipa drain.

Dari hasil perencanaan sistem drainase Sub Surface,

diperoleh hasil untuk pipa drain sejarak 2 m dengan diameter

10 cm dengan pola penyusunan pipa drain adalah tipe sayap

sejajar

Kata Kunci — Drainase, Hujan, Pipa Drain

I. PENDAHULUAN

TADION Surajaya merupakan salah satu stadion

sepakbola bertaraf nasional yang berada di Kabupaten

Lamongan. Tentu diharapkan, stadion yang menjadi home

base klub sepakbola Persela Lamongan ini bisa menjadi

kebanggaan dan memberikan prestasi bagi kabupaten

Lamongan.

Kelangsungan aktifitas di dalam stadion terutama

pertandingan sepakbola salah satunya bergantung pada

sistem drainase yang ada. Sistem drainase di stadion Surajaya

yang tidak memadai menyebabkan air hujan yang turun tidak

dapat dialirkan dengan baik dan lancar, sehingga terjadi

genangan air yang tinggi dan lama surutnya. Akibatnya,

beberapa pertandingan sepakbola yang seharusnya dapat

dilaksanakan menjadi tertunda. Hal ini beimbas pada

berkurangnya pendapatan stadion yang diperoleh dari

dilangsungkannya suatu pertandingan sepakbola.

Sistem drainase yang saat ini digunakan di stadion

Surajaya adalah sistem surface drainage. Prinsip sistem

drainase ini, air hujan yang masuk ke dalam stadion

disalurkan dan dibuang ke dalam saluran-saluran yang berada

di samping lapangan yang kemudian diteruskan ke saluran

pembuang. Namun ketika musim penghujan dalam beberapa

tahun terakhir lapangan sepakbola di dalam stadion sering

terendam air. Kondisi lapangan yang bergelombang

menyebabkan air hujan tidak segera mengalir ke saluran di

sisi lapangan. Selain itu, kondisi jenuh pada tanah akibat

ketidakseimbangan antara inflow (aliran masuk) dan outflow

(aliran keluar) juga menyebabkan genangan di lapangan.

Salah satu upaya untuk mengatasi masalah drainase

lapangan Stadion Surajaya yang sudah tidak memungkinkan

lagi yaitu dengan merencanakan drainase sistem sub surface

drainage. Prinsip dari sistem drainase ini adalah mengalirkan

air ke bawah. Air hujan yang ada di lapangan akan merembes

ke dalam tanah dengan permeabilitas tertentu kemudian

disalurkan melalui pipa-pipa yang berada di bawah lapangan

ke saluran pembuang. Jadi keseimbangan antara inflow dan

outflow dapat dicapai.

Lingkup sistem sub surface drainage antara lain meliputi

perencanaan ukuran atau dimensi pipa-pipa drain yang

dibutuhkan. Secara umum, beberapa fungsi dari sistem sub

surface drainage untuk lapangan sepakbola stadion Surajaya

adalah mengumpulkan dan mengalirkan air dari dalam

stadion ke saluran pembuang agar tidak terjadi genangan air,

dan menurunkan muka air tanah sehingga kondisi tanah tidak

jenuh air.

II. URAIAN PENELITIAN

1. Studi Literatur

Melakukan studi literatur, termasuk review studi

yang telah dilakukan untuk memperoleh informasi

secara lebih detail terhadap objek studi.

2. Pengumpulan Data

Mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan

perencanaan drainase stadion Surajaya yang meliputi:

Data Hujan

Data curan hujan yang digunakan berupa curah

hujan harian, data ini diperoleh dari Dinas PU

Pengairan Jawa Timur. Curah hujan digunakan

untuk tinggi hujan rencana dan intesitas hujan dalam

perhiutungan analisa hidrologi dimana untuk

periode ulangnya digunakan periode ulang 10

tahunan.

Data Lay-Out Stadion

Data Lay-Out stadion ini didapat dari Dinas PU

Cipta Karya Kabupaten Lamongan untuk

merencanakan jaringan drainase yang akan melayani

kawasan Stadion Surajaya Kabupaten Lamongan.

Perencanaan Drainase

Kawasan Stadion Surajaya

Kabupaten Lamongan

Brani Bijaksono, Umboro Lasminto,ST. MSc. Dr. Techn

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]

S


2

Peta Tata Guna Lahan

Peta tata guna lahan ini didapat dari BAPPEDA

pemerintah kabupaten Lamongan dimana peta ini

digunakan untuk mengetahui penggunaan lahan

yang ada di Kabupaten Lamongan sehingga dapat

menentukan banyaknya air yang mampu diserap

oleh tanah. Dalam perhitungan analisa hidrologi

digunakan untuk mengetahui koefisien pengaliran

(C).

3. Tahap analisa

Untuk mengetahui permasalahan dan perencanaan

sistem drainase perlu dilakukan analisa meliputi :

a. Analisa Tanah

Menentukan porositas, permeabilitas, serta laju

infiltrasi tanah.

b. Analisa Hidrologi

Menghitung debit banjir dengan menggunakan

data hujan harian maksimum dari Dinas

Pengairan.

c. Analisa Hidrolika

Analisa kapasitas saluran berdasarkan debit

saluran yang direncanakan.

Menentukan dimensi saluran dengan

memperhatikan debit maksimum yang terjadi

Melakukan analisa profil muka air pada saluran

yang direncanakan.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Analisa Tanah

3.1.1. Porositas Tanah

Tabel 3.1. Harga Angka Pori e

Tipe tanah Angka

Pori

Pasir lepas dengan butiran seragam

(loose uniform sand)

0,8

Pasir padat dengan butiran seragam

(dense uniform sand)

0,45

Pasir berlanau yang lepas dengan butiran

bersudut (loose angular-grained silty sand)

0,65

Pasir berlanau yang padat dengan butiran

bersudut (dense angular-grained silty sand)

0,4

Lempung kaku (stiff clay) 0,6

Lempung lembek (soft clay) 0,9-1,4

Tanah (loess) 0,9

Lempung organik lembek (soft organic

clay)

2,5-3,2

Glacial till 0,3

*) sumber : Braja M. Das, Mekanika Tanah

Pada permukaan lapangan sepakbola digunakan jenis tipe

pasir padat dengan butiran seragam, maka diambil harga

angka pori (e) = 0,45 , sehingga porositas (ne) dapat dicari

dengan menggunakan rumus :

e

ene

1 45.01

45.0

= 0,31

3.1.2. Koefisien Permeabilitas Tanah

Perhitungan penentuan harga koefisien permeabilitas tanah :

Q = k. i. A

Atau ixA

Qk

dimana :

Q = Debit (discharge per unit time)

k = Koefisien permeabilitas (Coefficient of

permeability)

I = miring hidrolis (hydraulic gradient)

= L

hh

asanl

headselisih 21

int

A = luas bidang masa tanah tegak lurus arah

aliran.

Namun untuk penentuan secara kasar koefisien

permeabilitas material dapat menggunakan tabel 4.2 di bawah

ini :

Tabel 3.2. Perkiraan Harga k

Jenis tanah Harga k

(mm/jam)

Coarse gravely sand 10 – 50

Medium sand 1 – 5

Sandy loam/ fine sand 1 – 3

Loam/ clay loam/ clay well structured 0.5 – 2

Very fine sandy loam 0.2 – 0.5

Clay loam/ clay, poorly structured 0.02 – 0.2

No biopores < 0.002

*) sumber : Masduki, Drainase Perkotaan

Pada permukaan lapangan sepakbola digunakan jenis tanah

coarse gravely sand, maka koefisien permeabilitas diambil

harga k = 50 mm/jam

3.1.3. Laju Infiltrasi Tanah

Tabel. 3.3. Laju Infiltrasi

Jenis tanah Total infiltrasi

(mm)

Laju

infiltrasi

(mm/jam)

Coarse textured soil 150 – 300 50 – 100

Medium textured soil 30 – 100 10 – 50

Fine textured soil 30 - 70 1 - 10

*) sumber : Masduki, Drainase Perkotaan

Pada permukaan lapangan sepakbola digunakan jenis

tanah coarse textured soil, maka laju infiltrasi diambil harga v

= 100 mm/jam

3.2. Analisa Hidrologi

3.2.1. Analisa Curah Hujan Rata-Rata

Data yang digunakan adalah data hujan selama 10 tahun

mulai tahun 2001 hingga tahun 2010.


3

Tabel 3.4. Data curah hujan harian maksimum Stasiun

Lamongan

*) Sumber : Dinas Pekerjaan Umum Pengairan Surabaya.

3.2.2. Analisa Curah Hujan Maksimum Harian

Rencana

Dalam pengerjaan tugas akhir ini, analisa curah hujan

maksimum harian rencana menggunakan metode Gumbel dan

metode Log Pearson Tipe III kemudia di ambil hasil yang

rasional.

1. Metode Gumbel, langkah-langkah perhitungan sebagai

berikut :

a. Menyusun data curah hujan harian Stasiun Lamongan

dari yang terbesar ke yang terkecil. Adapun curah

hujan yang terbesar terjadi pada tahun 2002 yaitu

tercatat 129 mm dan curah hujan terkecil terjadi pada

tahun 2008 sebesar 50 mm. (tabel 3.5. kolom 3 )

b. Menghitung harga rata-rata curah hujan ( ) (kolom

3.5. kolom 4)

c. Menghitung kuadrat dari selisih curah hujan dengan

curah hujan rata-rata (x- )2. (tabel 3.5. kolom 5).

Tabel 3.5. Perhitungan Tinggi Hujan Rencana Metode

Gumbel

*) sumber : Hasil Perhitungan

d. Menghitung harga standart deviasi data hujan :

N = 10 tahun

= 83.2 mm

σ = = = 28.82

e. Menghitung nilai standart deviasi reduced variated:

Sn = = = 0.9496

f. Menghitung harga YT (dengan T = 2, 5, 10) :

YT = -ln.ln = -ln.ln = 0.3665

YT = -ln.ln = -ln.ln = 1.4999

YT = -ln.ln = -ln.ln = 2.2504

g. Menghitung K (dengan periode ulang 2, 5, 10 ) :

K = = = -0.1355

K = = = 1.0580

K = = = 1.8483

h. Menghitung hujan rencana periode ulang 2, 5, 10 :

XT = + σ.K

X2 = 83.2 + 28.82 ( -0.1355)

= 79.29 mm

X5 = 83.2 + 28.82 ( 1.0580)

= 113.69 mm

X10 = 83.2 + 28.82 ( 1.8483)

= 136.47 mm

2. Metode Log Pearson Tipe III, langkah-langkah

perhitungan sebagai berikut :

a. Menyusun data curah hujan Stasiun Lamongan dari

yang terbesar ke yang terkecil. Adapun curah hujan

yang terbesar terjadi pada tahun 2002 yaitu tercatat

129 mm dan curah hujan terkecil terjadi pada tahun

2008 sebesar 50 mm. (tabel 5.2. kolom 3 )

b. Merubah sejumlah n data curah hujan

(R1,R2,R3,….Rn) ke dalam bentuk logaritma,

sehingga menjadi log R1, log R2, log R3, ….log Rn.

Kemudian dinyatakan sebagai : xi = log Ri .(Tabel 3.6

kolom 4)

c. Menghitung besarnya harga rata-rata besaran

logaritma tersebut dengan persamaan :

= (Tabel 3.6 kolom 5)

d. Mengitung besarnya harga deviasi rata-rata dari

besaran log tersebut, dengan persamaan :

Sd = = = 0.1456

e. Mengitung harga skew coefficient (koefisien asimetri)

dari besaran logaritma di atas dengan persamaan :

Cs =

Cs = = 0.3708

f. Berdasarkan harga skew coefficient yang diperoleh

dan harga periode ulang (T) yang ditentukan,

selanjutnya dapat dihitung harga dari Kx dengan

menggunakan tabel 3.8

g. Menghitung besarnya harga logaritma dari masing-

masing data curah hujan untuk suatu periode ulang

tertentu dengan persamaan :

xT= + Kx.Sd (Tabel 3.8. kolom 5)

h. Perkiraan harga hujan harian maksimum :

RT = antilog xT (mm/24 jam). (Tabel 3.8. kolom 6)


4

Tabel 3.6. Perhitungan Tinggi Hujan Rencana Metode Log

Pearson III


Tabel 3.7 Nilai K Log Pearson Tipe III

2 5 10

3 -0.36 0.42 1.1800

2.5 -0.36 0.518 1.2500

2.2 -0.33 0.574 1.2840

2 -0.307 0.609 1.3020

1.8 -0.282 0.643 1.3180

1.6 -0.254 0.675 1.3290

1.4 -0.225 0.705 1.3370

1.2 -0.195 0.732 1.3400

1 -0.164 0.758 1.3400

0.9 -0.148 0.768 1.3390

0.8 -0.132 0.78 1.3360

0.7 -0.116 0.79 1.3330

0.6 -0.099 0.8 1.3280

0.5 -0.083 0.808 1.3230

0.4 -0.066 0.816 1.3170

0.3708 -0.055 0.822 1.3113

0.3 -0.05 0.824 1.3090

0.2 -0.033 0.83 1.3010

0.1 -0.017 0.836 1.2920

TahunCs

*) Sumber : Hidrologi jilid I, Soewarno, hal 219

Tabel 3.8. Curah Hujan Periode Ulang


Tabel 3.9. Hasil Analisa Curah Hujan Rencana

Metode R2 R5 R10

Gumbel 79.29 113.69 136.47

Log Pearson Tipe III 77.58 104.07 122.64


3.2.3. Uji Kecocokan

Untuk menentukan kecocokan (The Goodness of Fit Test)

distribusi dari sample data terhadap fungsi distribusi peluang

yang diperkirakan dapat menggambarkan/mewakili distribusi

frekwensi tersebut diperlukan pengujian parameter.

Pengujian parameter yang akan disajikan adalah :

- Uji Chi-Kuadrat (Chi-Square)

- Smirnov – Kolmogorov

Tabel 3.10. Kesimpulan Hasil Uji Kecocokan Chi-Kuadrat

dan Smirnov Kolmogorov


3.2.4. Analisa Debit Banjir Rencana

3.2.4.1. Metode Rasional

Dengan dasar pemikiran bahwa apabila air hujan jatuh

dengan jumlah per satuan waktu yang tetap pada suatu

permukaan kedap air, maka laju limpasan dari permukaan

tanah akan sama dengan laju curah hujan. Untuk menghitung

debit banjir di kawasan stadion dengan luas kurang dari 150

ha maka dipakai Metode Rasional, yaitu :

Q =

Dimana :

Q = debit banjir (m3/detik)

C = koefisien pengaliran

I = intesitas hujan untuk periode ulang tertentu (mm/jam)

A = area yang akan dipatuskan (km2)

3.2.4.2. Waktu Konsentrasi (tc)

Waktu konsentrasi (tc) adalah lamanya air yang mengalir

sepanjang saluran dari hulu saluran sampai di hilir saluran.

tc = to+ tf

dimana :

to = waktu yang dibutuhkan untuk mengalir di permukaan

untuk mencapai inlet (overland flow time, inlet time).

tf = waktu yang diperlukan untuk mengalir di sepanjang

saluran

a. Perumusan untuk menghitung to:

Rumus Kerby (1959)

to = 1,44 x

dimana :

l = jarak titik terjauh ke inlet (m)

nd = koefisien setara koefisien kekasaran

s = kemiringan medan

b. Perhitungan tf :

saluran

saluran

fV

Lt

dimana :

tf = waktu konsentrasi di saluran (menit)

Lsaluran = panjang saluran (m)

vsaluran = kecepatan aliran di saluran (m/dt)

3.2.4.3. Intensitas Hujan (I)

Untuk menghitung intensitas curah hujan digunakan

Rumus Mononobe :


5

Rumus Mononobe : 3/2

24 24

24 t

RI

Dimana :

I = intensitas curah hujan (mm/jam)

R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)

t = waktu konsentrasi (jam)

3.2.4.4. Koefisien Pengaliran (C)

Koefisien C untuk suatu wilayah permukiman dimana jenis

permukaannya lebih dari satu macam, diambil harga rata-

ratanya dengan rumus seperti dibawah ini :

Crata-rata = A

CiAi

dimana :

Ci = Koefisien pengaliran untuk bagian daerah yang ditinjau

dengan satu jenis permukaan.

Ai = Luas bagian daerah

3.3. Analisa Hidrolika

3.3.1. Sub Surface Drainage

3.3.1.1. Jarak Pipa Drain

Pandang suatu sistem drainase dimana jarak antara pipa L

meter, diatas impervious layer setinggi a. dan b adalah

ketinggian maksimum water table diatas impervious layer.

Hukum Darcy :

Qy = K.y. dx

dy

Dimana :

Qy = debit yang melewati penampang y. per unit panjang.

Gambar 3.1. Sket definisi penentuan jarak pipa drain

Data-data perencanaan :

- Jarak impervious layer terhadap permukaan tanah = 5 m

- Kedalaman pipa dari permukaan tanah = 0.8 m

- Koefisien permeabilitas tanah K = 50 mm/jam

- Laju infiltrasi tanah v = 100 mm/jam

- Selisih muka air tanah maksimum = 0.3 m

Dengan menggunakan rumus Dupuit :

K = 5 cm/jam :

v = 10 cm/jam

a = 5 – 0.8 = 4.2 m

b = 4.2 + 0.3 = 4.5 m

L = 2 ²² abv

K = 2 ²2.4²5.4

10

5= 2.28 m

Jadi, jarak antar pipa drain dipakai 2 m

3.3.1.2. Kapasitas Pipa Drain

Gambar 3.2. Sket definisi penentuan kemampuan pipa

Daya resap tanah :

q1 = n.Vi = laju infiltrasi (mm/hari).

Vi = kecepatan resap (mm/hari), searah S

n = porositas

Data – data dari perancanaan :

- Kedalaman pipa = 0.8 m

- Jarak antar pipa drain = 2 m

- Panjang pipa drain = 41 m

- Laju infiltrasi tanah = 100 mm/jam

- Porositas tanah = 0.31

Penentuan kapasitas pipa drain :

H = 0.8 m

q1 = 100 mm/jam,

n = 0.31

Kecepatan resap :

Vi = n

q1

=

31.0

100= 322.58 mm/jam

h = 0.8 m = 800 mm

L = 2 m

P = 41 m

tanL

H

5.0 25.0

8.0

x

= 0.8

= 38.660

Sin2

= 0.39

Debit yang dialirkan oleh pipa untuk setiap satuan luas

permukaan tanah :

q = 4/5.n.Vi. sin²α.

= 4/5 x 0.31 x 322.58 x 0.39

= 31.22 x 2.784

= 86.916 l/dt.ha

Untuk panjang pipa 41 m dengan jarak pipa 2 m, debit

yang dialirkan adalah :

Q = q.L.P

= 86.916 x 2 x 41 x 10000

1

= 0.713 l/dt

Jadi, kapasitas pipa drain subsurface drainage di lapangan

sepakbola adalah 0.713 l/dt.

3.3.1.3. Diameter Pipa Drain

Dari hasil perhitungan dan grafik dan gambar Elemen

Hidrolik saluran penampang pipa diperoleh :

4.

5.

6.

Gambar 3.3. Penampang lingkaran pipa drain

Penyelesaian dengan menggunakan grafik Elemen Hidrolik

(terdapat dalam lampiran) :

D

d= 0.5

Q

q = 0.5

5.0

3713.0

5.0

EQ

qQ = 1.426E – 3 m3/dt

Permukaan

x

y b a L

Lap. Kedap air

L

S S

Vi Sin Vi Sin Vi

H

D

d

Q = 0.713 103 m

3/dt

d/D = 0.5

n = 0.013 (Tabel 2.3)

S = 0.003


6

D

D

P

AR

24/1= 1/4D

22/13/24/14/1

1. DSD

nAVQ

=

22/13/24/1003.04/1

013.0

1DD

= 1.313 D8/3

8/3

313.1

3426.1 ED = 0.077 m ≈ 0.10 m

Jadi, Diameter pipa drain di lapangan sepakbola dipakai 10

cm

3.3.1.4. Profil Muka Air

Berikut hasil analisa muka air di saluran utama :

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari hasil berbagai analisa dan perencanaan drainase yang

telah dilakukan di kawasan Stadion Surajaya Kabupaten

Lamongan, dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Ada beberapa faktor yang mengakibatkan terjadinya

genangan di wilayah studi, antara lain :

- Kondisi permukaan lapangan sepakbola yang

bergelombang menyebabkan air di atas lapangan sulit

untuk mengalir ke saluran di samping lapangan dan

sebagian tertahan di atas lapangan sepakbola.

- Ketidakseimbangan antara inflow dan outflow

menyebabkan kondisi jenuh pada tanah, sehingga air

akan sulit untuk meresap ke dalam tanah.

2. Dengan mengacu pada faktor di atas, maka sistem

dranase eksisting pada lapangan sepakbola yaitu

Surface Drainage, perlu diterapkan sistem Subsurface

Drainage.

3. Dari perencanaan Sub Surface Drainage pada lapangan

sepakbola, diperoleh hasil sebagai berikut :

- Lapisan drain setebal 0.8 m dengan jenis tanah Coarse

Gravely Sand dengan laju infiltrasi sebesar 100

mm/jam.

- Pipa drain dengan jarak antar pipa 2 m dengan

diameter 10 cm.

Saran

Beberapa saran dalam pengerjaan sistem Sub Surface

Drainage adalah :

1. Sebaiknya dilakukan tes laboratorium untuk

menentukan jenis tanah yang digunakan pada lokasi

studi.

2. Sebaiknya dilakukan pengukuran supaya dapat

mengetahui apakah gambar eksisting sesuai dengan

kondisi saat ini atau tidak.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Anggrahini, Hidrolika Saluran Terbuka, CV Citra

Media, Surabaya, 1996

[2] Badan Perencanaan Pembangunan Daerah Lamongan,

Laporan Akhir Sementara, Master Plan Jaringan

Drainase Di Wilayah Kota Lamongan, Kabupaten

Lamongan, 1999

[3] Cedergren, Harry R., Drainage of Highway and Airfield

Pavements, John Wiley & Sons, 1974, New York.

[4] Chow, Ven Te, Handbook of Applied Hydrology,

McGraw-Hill, New York, NY, 1964

[5] Das, Braja M, Mekanika Tanah, Jilid 1, Erlangga,

Jakarta, 1985.

[6] Fair, M.Gordon, Geyer, John C, Okun, Daniel A, Water

and Wastewater Engineering, Volume 1, John Wiley and

Sons, Inc, New York, 1966

[7] Horonjeff, Robert dan Mc Kelvey, Francis X, Planning

and Design of Airports, Third edition, McGraw-Hill

inc., 1983

[8] Linsley, R.K., et al., Applied Hydrology, Tata McGraw-

Hill, New Delhi, 1975

[9] Soewarno, Hidrologi, Aplikasi Metode Statistik untuk

Analisa Data, NOVA, Bandung, 1995.

[10] Subramanya, Engineering Hydrology, Tata McGraw-

Hill Publishing Company Limited, New Delhi, 1988


7

LAMPIRAN

US

Skema jaringan


8

Elemen hidrolik saluran penampang lingkaran/pipa

ITS-dainase Stadion Ola

Documents

Transcript of ITS-dainase Stadion Ola