MODEL SIMULASI RANCANGAN GEOMETRIK PERMUKAAN JALAN RAYA PERKOTAAN

YANG BEBAS GENANGAN

SKRIPSIDiajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Disusun oleh :FAUZY NASRUDDIN

NIM. 9601060381-64

Skripsi ini telah disetujui oleh dosen pembimbing pada tanggal 16 November 2001

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Dwi Priyantoro, MSNIP 131 475 845

Ir. Agus Suharyanto, MEng, PhDNIP 131 759 587

Identifikasi MasalahJalan raya didesain secara teknis dengan memperhitungkan fungsi

jalan raya, Volume Lalu Lintas Rencana (VLLR) dan kondisi topografi (Anonim, 1990:4). Ketiga hal tersebut menentukan kelas jalan yang akan dibangun. Kelas jalan meliputi lebar badan jalan (road bed), kemiringan melintang badan jalan (horizontal alignment) dan kemiringan memanjang ruas jalan (vertical alignment).

Secara umum permukaan jalan raya dilengkapi dengan sistem drainasi berupa kemiringan melintang perkerasan dan bahu jalan, gorong-gorong dan saluran penangkap (Anonim, 1994: 4). Sehingga air yang masuk ke badan jalan baik yang berasal dari hujan maupun daerah di sekitar badan jalan akan mengalir sesuai kemiringan melintang menuju saluran penangkap (inlet) untuk kemudian dibuang melalui gorong-gorong.

Pada saat terjadi hujan selama waktu tertentu, pada badan jalan akan terjadi tinggi genangan selama waktu konsentrasi dan akan mengalirkan debit, yang besarnya juga tergantung dari kelas jalan, dalam hal ini kemiringan melintang badan jalan dan kemiringan memanjang ruas jalan (Anonim, 1994:5).

Hal ini menunjukkan variasi kelas jalan berpengaruh pada tinggi, lama dan besarnya genangan yang terjadi di jalan raya. Sehingga perlu dilakukan studi mengenai pengaruh variasi kelas jalan terhadap aliran permukaan yang terjadi. Untuk memperoleh keamanan variasi kelas jalan terhadap aliran permukaan.

Batasan MasalahMengingat permasalahan drainasi jalan raya merupakan

bagian dari sistem drainasi terpadu perkotaan yang cukup luas, maka dalam studi ini dibuat batasan masalah sebagai berikut: 1. Bebas genangan yang dimaksud adalah air hujan yang jatuh di

badan jalan akan menghasilkan tinggi dan lama genangan dibawah atau sama dengan tinggi dan lama genangan yang diijinkan.

2. Genangan yang dimaksud adalah aliran air yang mengalir akibat hujan

3. Debit air domestik tidak diperhitungkan4. Lingkup studi terbatas pada Daerah Milik Jalan 5. Data hujan yang digunakan tidak berkaitan dengan lokasi studi 6. Tidak membahas perkerasan jalan raya 7. Tidak membahas drainasi bawah permukaan8. Variasi kondisi jalan perkotaan ditentukan

Rumusan MasalahDari batasan masalah yang ada, dapat dirumuskan poin

penting untuk mempertajam analisa yaitu:1. Bagaimanakah penanganan teknis drainasi jalan yang

mempertimbangkan faktor tinggi, lama dan besarnya genangan yang minimum?

2. Bagaimanakah penanganan teknis drainasi jalan yang mempertimbangkan faktor kemiringan melintang badan jalan (Sc) dan kemiringan memanjang ruas jalan (i)?

REKAP TEORI YANG DI BUTUHKAN

2.1 Jalan Raya2.1.1 Kriteria Umum Perencanaan2.1.2 Jalan Raya Perkotaan2.1.3 Tinggi dan Lama Genangan Ijin di Jalan Raya

2.2 Menentukan Banjir Rencana2.2.1 Luas Daerah Pengaliran2.2.2 Koefisien Limpasan2.2.3 Intensitas Hujan Rencana2.2.4 Waktu Konsentrasi

2.3 Tinggi Genangan2.4 Saluran Pembuang

2.4.1 Saluran pembawa (gutter)

2.4.2 Saluran Penangkap Samping (kerb opening inlet)

2.4.3 Saluran Penangkap Berkisi (grated inlet)

2.4.4 Kisi melintang2.5 Simulasi

Simulasi merupakan metode coba salah yang dilakukan dalam teori model untuk memperoleh keluaran sesuai dengan syarat batas. Sehingga simulasi dapat dilakukan pada tiap bagian teori model pada Gambar 2-11.

Menurut Sri Harto Br. dan Sudjarwadi (1988), model optimasi merupakan perbandingan data lapangan dengan data hasil analisa untuk memperoleh hasil yang terbaik. Sedangkan model non optimasi merupakan hasil identifikasi proses fisik untuk kemudian dilakukan analisa kuantitatif.

Ditinjau dari hubungan antara masukan dengan keluaran, maka model diklasifikasikan menjadi Model Deterministik dan Statistik (biasanya disebut juga stokastik). Model deterministik adalah model yang kesempatan kejadian (chance of occurrence) dari masing-masing variabelnya tidak diikutsertakan. Sehingga masukan dengan sifat tertentu akan menghasilkan keluaran tertentu pula (identical input and output). Sedangkan model statistik adalah model yang hubungan antara masukan dan keluarannya menyertakan faktor kesempatan kejadian.

Gambar 2-11 Klasifikasi model dalam hidrologi

Sumber : Fleeming, 1972 : 22

Dilihat dari proses hidrologi yang diidentifikasikan Model Deterministik dibagi menjadi Model Empirik (black box) dan Model Konseptual (grey box). Model Empirik adalah Model yang dikembangkan berdasarkan pengamatan, dengan memanfaatkan persamaan-persamaan sederhana. Dalam model ini tidak dapat dilihat hubungan antara parameter yang digunakan dengan proses yang sebenarnya terjadi. Model Konseptual lebih menekankan pada identifikasi proses yang terjadi, dan hubungan antar proses tersebut dalam bentuk persamaan dan fungsi matematika.

Tentu saja identifikasi tersebut tidak dapat secara penuh dapat diselesaikan, mengingat masih ada beberapa hal yang belum dapat dipecahkan secara analitik. Sehingga dalam beberapa hal penyelesaian empirik masih diperlukan.

Ditinjau dari pendekatan terhadap fenomena alam yang terjadi, model konseptual dibagi menjadi tiga, yakni Model Fisik, Model Analog, dan Model Matematika. Model matematika merupakan bagian teori model, yaitu proses duplikasi kejadian alam dengan pendekatan fungsi matematika terhadap unsur yang mempengaruhi sehingga faktor lain di luar unsur tersebut dapat diabaikan dengan pengaruh yang kecil.

ANALISA PERHITUNGAN (REKAPAN PENTING)Perhitungan Lama, Tinggi Genangan dan Debit Limpasan

untuk Kondisi Bebas

Air yang jatuh di badan jalan akan mengalir sesuai dengan kemiringan permukaan jalan. Untuk kondisi bebas air akan langsung mengalir menuju saluran samping di kiri kanan jalan. Dalam kondisi bebas tidak ada penambahan kedalaman air akibat peninggian samping jalan. Contoh perhitungan untuk kondisi bebas disajikan dengan data teknis sebagai berikut:

Badan Jalan Bahu JalanLebar

=6 m Lebar (Ws) = 0.75 m

Lebar per ruas (Wc) =

3 m Slope (Ss) = 0.03

Slope melintang (Sc)=

0.01 Bahan = Aspal

Bahan = Hotmix Koefisien limpasan = 0.77; 0.86Koefisien limpasan = 0.77;

0.86Hambatan permukaan

=0.013

Hambatan permukaan=

0.014 Koefisien Manning = 0.013

Koefisien Manning = 0.014Alinyemen Vertikal

Intensitas hujan rancangan (mm/jam)

Panjang ruas jalan =Slope (i) =

100 m0.05

I5 = 35.060

I25 = 47.571Alur perhitungan:

a. Menghitung panjang aliran (Lr) Panjang aliran dihitung berdasarkan Persamaan (2-11):

m

b. Koefisien Manning ekuivalen dihitung berdasarkan Persamaan (2-9):

neq = 0.0138c. Slope Aliran dihitung dengan Persamaan (2-13):

Sa = 0.0505Selanjutnya hasil perhitungan panjang aliran (Lr), Kekasaran

Manning Equivalen (neq), dan slope aliran (Sa) disajikan pada Gambar 4-2.LC

5 m

Sc = 0.03

Ss = 0.05

L = 100 m

Wc =

3.00 mWs = 0.75 m

Lr = 100.175 mSa = 0.0505

datum

y

z

x

Gambar 4-2 Profil aliran teoritis di badan jalan d. Lama genangan di badan dan bahu jalan (Persamaan 2-14)

tc = 1.541 menitBila tc diplotkan terhadap kurva basis, maka akan didapatkan

intensitas hujan rencana:I5 = 189.742 mm/jamI25 = 202.253 mm/jam

e. Luas daerah aliranAtotal = (Wc+Ws).L = (3 + 0.75).100 Atotal = 0.000375 km2

f. Menghitung koefisien limpasan rerata (Persamaan 2-3):

Crerata = 0.77 (Kala ulang 5 tahun)

g. Besarnya limpasan permukaan adalah (Persamaan 2-1): Q5 = 0.278 CIA Q5 = 0.01523 m3/dt

h. Tinggi genangan (kala ulang 5 tahun)

de = 0.807 cm

i. Waktu konstan (kala ulang 5 tahun)Digunakan Persamaan (2-56):

menit

4.7 Contoh AplikasiJalan Sukarno Hatta Malang merupakan jalan kolektor bertipe 4 lajur

2 arah terbagi (4/2 B) dengan panjang 2000 m (Gambar 4.23). Arah aliran secara umum dibagi menjadi dua bagian, yang menuju Sungai Kali Brantas (pias C-E) dan saluran drainasi di sebelah utara monumen pesawat AU (pias C-A). Profil

memanjang Jalan Sukarno Hatta disajikan pada Gambar 4.24. Data teknis Jalan Sukarno Hatta: Badan Jalan Bahu JalanLebar

=12 m Lebar = 0.75

Lebar per satu ruas =

6 m Slope = 0.05

Slope melintang = 0.03 Bahan = HotmixBahan = Hotmix Koefisien Kekasaran

=0.014

Koefisien Kekasaran=

0.014 Koefisien Manning = 0.014

Koefisien Manning = 0.014Gambar 4.23 Denah Jalan Sukarno Hatta (tanpa skala)

Terdapat trotoar di sisi kiri dan kanan jalan, dan saluran pembuang di dekat jalan pada pias D-A (Gambar 4.25). Sedangkan pada pias D-E, kondisi di kiri dan kanan jalan bebas (Gambar 4.26). Dengan anggapan jalan lurus dan tidak berlubang, rencanakan tipe saluran penangkap (inlet) untuk satu sisi ruas jalan, setelah lebih dahulu dibuat grafik hubungan tinggi genangan dengan waktu. Sesuaikan dengan fungsi jalan. Intensitas hujan rencana diambil dari Persamaan Distribusi Log-Pearson III:Log Xt = Log 1,7268 + 0,1212.G (Anas Malik, 2001)1

Cs = -0.1251

Gambar 4.24 Profil memanjang Jalan Sukarno Hatta (dengan perkiraan kemiringan memanjang)

Gambar 4.25 Profil melintang Jalan Sukarno Hatta (pias D-A)

Gambar 4.26 Profil melintang Jalan Sukarno Hatta (pias D-E)

Perhitungan Aliran di badan jalan (pias D-E)a. Menghitung panjang aliran (Lr), Persamaan (2-11):

m

1 Malik, Anas. (2001) “Pengaruh Perubahan Peruntukan Tanah terhadap Drainasi Kota Malang (Studi pada DPS Brantas Kota Malang)”. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Jurusan Pengairan FT Unibraw

Wc = 6 m, Sc = 0.03; nc = 0.014

Ws = 0.75 m, Ss = 0.03; ns = 0.014

S. Kali Brantas

N

SPBU

Jl Borobudur

Jl Sukarn

o Hatta

Jl Sukarn

o Hatta

PermataJingga

Griya Shanta

B

C

D

A

E

A

CD

i = 0.10i = 0.05i = 0.05

i = 0.20

1000 m 500 m500 m

BE

b. Koefisien Manning equivalen dihitung berdasarkan Persamaan (2-9):

neq = 0.014

c. Slope Aliran dihitung dengan Persamaan (2-13):

Sa = 0.1004

d. Menghitung Intensitas Hujan Kala Ulang 5 dan 25 tahun

Perhitungan dilakukan dengan persamaan Van Breen (Bab 2.2.3) Log Xt = Log 1,7268 + 0,1212.GCurah Hujan Efektif Kala Ulang 5 tahun:P = 20 %, G = 0.848Xt = 64.543 mmDengan Rumus Van Breen:

= 15.1972 mm/jam

Curah Hujan Efektif Kala Ulang 25 tahun:P = 4 %, G = 1.6972Xt = 85.6053 mmDengan Rumus Van Breen:

= 19.2611 mm/jam

e. Lama genangan di badan dan bahu jalan (Persamaan 2-14)

= 1.908 menit

Bila tc diplotkan terhadap kurva basis, maka akan didapatkan intensitas hujan rencana:I5 = 188.865 mm/jamI25 = 201.376 mm/jam

f. Luas daerah aliranAtotal = (Wc+Ws).L = (6 + 0.75).500 A total = 0.003375 km2

g. Limpasan Permukaan Q5 = 0.278 0.77 188.865 0.003375Q5 = 0.13645 m3/dtQ25 = 0.278 0.86 201.376 0.003375Q25 = 0.16249 m3/dt

h. Tinggi genangan

de = 1.7309 cm

Perhitungan tinggi aliran di saluran pembawa (pias C-B)a. Cek Kondisi Terendam (inundated)

Lihat Gambar 4.15 dan Gambar 4.16, untuk Sc = 0.03, maka Q bahu jalan = 0.0175 m3/dtQ ijin = 0.8 m3/dt Bila terjadi Q Qterendam maka air akan menggenang di sepanjang badan dan bahu jalan. Sehingga tinggi air di sumbu jalan (hCL) harus diperhitungkan.

b. Menghitung kedalaman aliran (dg) Cek debit (Kala ulang 5 tahun),0.0175 < 0.13645 < 0.8 (m3/dt), artinya air ada di badan jalan Dari Gambar 4.19,dg5 = 0.075 mCek debit,0.0175 < 0.16249 < 0.8 (m3/dt), artinya air ada di badan jalan Dari Gambar 4.19,dg25 = 0.82 m

Perhitungan aliran selanjutnya dilakukan terhadap arah aliran C-A dan arah aliran C-E. Kemiringan memanjang yang digunakan adalah kemiringan memanjang rata-rata. Perhitungan untuk setiap arah aliran disajikan pada Tabel 4.5

Tabel 4.5 Perhitungan Aliran Permukaan di Tiap Pias

Pias Parameter Ekuivalen

tc(meni

t)

Intensitas Hujan

Rencana

A (m2)

Q (m3/dt

)

d (cm)

Lr neq Sa

C-A1007.827 0.01

4

0.1252

2.106

Tr = 5

188.390 0.006

75

0.27221

8.937

Tr = 25

200.901

0.32421

9.543

C-D500.672 0.01

4

0.0504

2.022

Tr = 5

188.592 0.003

38

0.13625

8.187

Tr = 25

201.103

0.16227

8.742

D-E502.552 0.01

4

0.1004

1.910

Tr = 5

188.859 0.003

38

0.13644

1.738

Tr = 25

201.37

0.16248

1.807

Sumber: Perhitungan

Perencanaan dimensi saluran penangkapPias C-ADari Gambar 4.19 dg tertinggi = 0.095 m

maka untuk mengurangi genangan sepanjang 100 m ruas jalan lurus, bila menggunakan:

Saluran penangkap samping : 2.5 m (Gambar 4.20)Saluran penangkap berkisi : 0.5 m (Gambar 4.21)Karena saluran drainasi juga menangkap aliran air dari badan jalan di sekitar Jalan Sukarno Hatta, maka dibuat kisi melintang dengan panjang : 0.50 m (Gambar 4.22)

Untuk 100 m ruas jalan lurus membutuhkan dimensi saluran penangkap seperti di atas. Bila diinginkan saluran penangkap dibangun per 50 meteran atau per 10 meteran, maka angka-angka di atas dapat disesuaikan.

Pias C-DAir dari pias C-D direncanakan masuk semua ke saluran penangkap

di sepanjang pias C-D sehingga diasumsikan tidak ada tambahan debit di pias D-E. Dari Gambar 4.19 dg tertinggi = 0.03 mmaka untuk mengurangi genangan sepanjang 100 m ruas jalan lurus, bila menggunakan:

Saluran penangkap samping : 1 m (Gambar 4.18)Saluran penangkap berkisi : 0.2 m (Gambar 4.19)Untuk menghindari tambahan debit di badan jalan pias D-E, maka dibuat kisi melintang dengan panjang : 0.20 m (Gambar 4.21) yang dialirkan ke saluran samping di pias D-E.

Untuk 100 m ruas jalan lurus membutuhkan dimensi saluran penangkap seperti di atas. Bila diinginkan saluran penangkap dibangun per 50 meteran atau per 10 meteran, maka angka-angka di atas dapat disesuaikan

Pias D-EGenangan dari badan jalan dan tambahan debit dari pias C-D akan mengalir

menuju saluran samping. Dengan menggunakan Persamaan (2-65) sampai Persamaan (2-69) dimensi saluran samping ditentukan:

Bahan = Pasangan batu, baik sekali

n = 0.025

Vijin = 1.5 m/dt

Bila digunakan saluran segi empat, b = 0.46 m, h = 0.23 m.Hubungan kedalaman aliran di badan jalan dengan waktu untuk tiap

arah aliran disajikan pada Gambar 4-27.

Gambar 4.27 Hubungan kedalaman aliran yang terjadi dengan waktu(Ruas Jalan Sukarno Hatta)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Waktu (menit)

Ked

alam

an (

cm)

Pias C-ATr = 25 th

Pias D-ETr = 25 th

Pias C-ATr = 5 th

Pias C-DTr = 25 th

Pias C-DTr = 5 th

Pias D-ETr = 5 th