tinjauan pustaka perencanaan drainase perkotaan

Tugas Perencanaan Sistem DrainaseKelurahan Jleper, Kecamatan Mijen, Kabupaten Demak

Jawa Tengah

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DEFINISI DAN KEGUNAAN DRAINASE

Drainase (drainage) berasal dari kata kerja ‘to drain’ yang berarti mengeringkan atau

mengalirkan air. Drainase merupakan terminologi yang digunakan yang untuk menyatakan

sistem-sistem yang berkaitan dengan penanganan kelebihan air, baik di atas maupun di bawah

permukaan tanah (Hadihardja, Joetata.1997).

Secara umum drainase dapat pula didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang

mempelajari usaha untuk mengalirkan air yang berlebihan dalam suatu konteks pemanfaatan

tertentu (Hadihardja, Joetata.1997).

Selain itu juga diartikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air,

baik yang berasal dari air hujan, rembesan, maupun kelebihan air irigasi pada suatu kawasan,

sehingga fungsi kawasan tersebut tidak terganggu. Drainase juga meliputi usaha untuk

mengontrol kualitas air tanah dalam kaitannya dengan salinitas (Suripin. 2004).

Drainase pada prinsipnya terbagi atas 2 macam yaitu: drainase untuk daerah perkotaan

dan drainase untuk daerah pertanian. Drainase perkotaan adalah ilmu drainase yang

mengkhususkan pengkajian pada kawasan perkotaan yang erat kaitannya dengan kondisi

lingkungan fisik dan sosial budaya kawasan tersebut (Kodoatie. J. Robert dan Roestam S.

2005).

Drainase perkotaan tidak hanya terbatas pada teknik penyaluran dan pembuangan

kelebihan air akibat limpasan air hujan akan tetapi juga meliputi penyaluran air buangan atau

air limbah terutama yang berasal dari aktifitas domestik. Sesuai dengan prinsipnya sebagai

jalur pembuangan maka waktu terjadi kelebihan air diusahakan untuk secepatnya dibuang

agar tidak menimbulkan genangan yang dapat mengganggu aktifitas perkotaan, kerugian

sosial ekonomi terutama yang menyangkut aspek kesehatan lingkungan (Kodoatie. J. Robert

dan Roestam S. 2005).

Jaringan drainase perkotaan meliputi seluruh alur, baik alur alam maupun alur buatan

yang hulunya terletak di kota dan bermuara di sungai yang melewati kota tersebut atau ke laut

di tepi kota tersebut. Secara umum, kegunaan drainase, (Hardjosuprapto, M. Masduki.1999)

adalah sebagai berikut :

MUHAMAD HIBBAN21080111140100

I-1


Jawa Tengah

1. Mengeringkan daerah becek dan genangan air.

2. Menurunkan permukaan air tanah.

3. Mengendalikan erosi tanah, kerusakan jalan dan sarana bangunan bangunan lain.

4. Mengendalikan limbah air hujan yang berlebihan

2.2 JENIS DRAINASE

2.2.1 Menurut Sejarah Terbentuknya, (Hadihardja, Joetata. 1997) yaitu:

1. Drainase alamiah

Terbentuk secara alami dan tidak terdapat bangunan-bangunan penunjang.

Saluran ini terbentuk dari gerusan air yang bergerak

2. Drainase Buatan

Drainase yang dibuat oleh manusia dengan maksud dan tujuan tertentu

sehingga memerlukan bangunan-bangunan khusus seperti saluran pasangan

batu kali, gorong-gorong, dll.

2.2.2 Menurut Letak Bangunan, (Hadihardja, Joetata.1997) yaitu:

1. Drainase Permukaan Tanah

Saluran drainase yang berada di permukaan tanah berfungsi mengalirkan

air limpasan permukaan.

2. Drainase Bawah Permukaan Tanah

Saluran drainase yang bertujuan mengalirkan air limpasan permukaan

melalui media di bawah permukaan tanah, dikarenakan alas an-alasan tertentu,

misal tuntutan artistik.

2.2.3 Menurut Fungsinya, (Hadihardja, Joetata.1997) yaitu:

1. Single Purpose

Berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan, seperti air hujan, air limbah

domestik, atau air limbah industri.

2. Multi Purpose

Saluran yang berfungsi mengalirkan beberapa macam air buangan baik

tercampur maupun secara bergantian.


I-2


Jawa Tengah

2.2.4 Menurut Konstruksinya, (Hadihardja, Joetata.1997) yaitu:

1. Saluran Terbuka

Yaitu saluran yang yang lebih cocok untuk drainase air hujan yang terletak

di daerah yang mempunyai luasan yang cukup, atau untuk drainase air non-hujan

yang tidak membahayakan kesehatan atau lingkungan.

2. Saluran Tertutup

Yaitu saluran pada umumnya sering dipakai untuk aliran air kotor, yang

mengganggu kesehatan lingkungan, atau untuk saluran di tengah kota.

2.3 SISTEM DRAINASE

2.3.1 Jenis Sistem Drainase Berdasarkan Daerah Yang Akan Dilayani

1. Drainase Permukiman

Di kota-kota besar, air hujan biasanya ditampung di jalan-jalan dan

dialirkan melalui pemasukan-pemasukan ke dalam pipa-pipa di dalam tanah yang

akan membawanya ke tempat-tempat dimana dapat dituangkan dengan aman ke

dalam suatu sungai, danau, dan laut. Pada beberapa contoh, air hujan dirembeskan

jauh ke dalam tanah. Suatu pelepasan tunggal dapat dipergunakan, atau sejumlah

titik pembuangan dapat dipilih berdasarkan titik topogrfi daerahnya. Air yang

terkumpul haruslah dibuang sedekat mingkin ke sumbernya. Pengaliran dengan

gaya berat lebih disukai, tetapi tidak selalu layak, sehingga perangkat-perangkat

pompa dapat menjadi bagian yang penting dari suatu sistem drainase hujan kota

besar.

2. Drainase Lahan

Drainase lahan membuang air permukaan yang berlebihan dari suatu

daerah atau menurunkan air tanah ke zona akar untuk memperbaiki pertumbuhan

tanaman dan mengurangi penumpukan garam-garam tanah.

Sistem drainase lahan mempunyai berbagai segi yang sama dengan sistem

drainase hujan kota. Parit terbuka, yang lebih dapat diterima di daerah pedesaan

daripada di kota-kota besar, luas dipergunakan untuk drainase air permukaan

dengan penghematan biaya yang cukup besar, dibandingkan dengan pipa-pipa di

bawah tanah. Bila kondisi cocok, parit-parit dapat juga bertindak sebagai sarana

untuk menurunkan permukaan air tanah.


I-3


Jawa Tengah

Namun parit-parit terbuka yang diletakkan pada jarak dekat akan

mengganggu operasi pertanian, sehingga metode yang lebih umum adalah dengan

selokan-selokan di bawah tanah. Tembikar lempung kasar dan pipa beton adalah

bahan-bahan yang paling umum dipergunakan sebagai selokan bawah tanah,

walaupun selokan-selokan kotak kayu serta pipa baja yang berhubung telah

digunakan pula.

Rancangan untuk suatu sistem drainase pipa tembikar terutama dipengaruhi

oleh keadaan topografi daerahnya. Untuk sistem alamiah dipergunakan pada

topografi bergelombang yang hanya membutuhkan drainase ceruk dan lembah-

lembah yang sempit. Jika seluruh daerah yang bersangkutan harus didrainase maka

sistem pemanggang lebih ekonomis.

Sedangkan drainase utama berganda sering digunakan apabila dasar

cekungan cukup lebar, untuk drainase penyadap biasanya digunakan bila sumber

utama dari air kelebihan adalah drainase fari bukit-bukit. Beberapa kemungkinan

diperlihatkan pada gambar dibawah ini :

Drainase Alamiah Drainase Pemanggang

Lanjutan Gambar

Drainase Utama Berganda Drainase Penyadap


I-4


Jawa Tengah

Gambar 2.1. Jenis-jenis drainase

Sumber : Linsley, Ray K, dkk. 1991

3. Drainase Jalan Raya

Jalan raya menduduki jalur lahan yang panjang, sempit dan menimbulkan

dua jenis masalah drainase. Masalah itu saling berkaitan sehingga perlu diatasi

secara komplek. Air yang terkumpul di atas jalan (atau di atas lereng lahan yang

berdekatan jika jalan itu terletak dalam galian) haruslah dibuang tanpa

menimbulkan genangan atau kerusakan jalan serta daerah di sekitarnya. Jalan raya

melintasi berbagai alur drainase alamiah, sehingga air yang dialirkan oleh alur-alur

ini haruslah dibawa menyeberangi daerah hak jalan tanpa menghalangi aliran di

dalam alur di hulu jalan dan tanpa merusakkan hak milik di luar hak jalan tersebut.

(American Association Of State Highway and Transportation Officials, 1992).

2.3.2 Jenis Sistem Drainase Berdasarkan Keberadaan Air Hujan Dan Air

Kotor

1. Sistem Terpisah (separate system)

Pada sistem ini air hujan dan air kotor dilayani oleh sistem saluran masing-

masing secara terpisah. Pemilihan ini didasarkan atas beberapa pertimbangan

antara lain :

Periode musim hujan dan kemarau yang terlalu lama.

Kuantitas yang jauh berbeda antara air buangan dan air hujan.

Air buangan memerlukan pengolahan terlebih dahulu sedangkan air

hujan tidak perlu dan harus secepatnya dibuang ke sungai yang terdapat

pada daerah yang ditinjau.

Keuntungan :


I-5


Jawa Tengah

Sistem saluran mempunyai dimensi yang kecil sehingga memudahkan

pembuatannya dan operasinya.

Penggunaan sistem terpisah mengurangi bahaya bagi kesehatan

masyarakat.

Pada instalasi pengolahan air buangan tidak ada tambahan beban

kapasitas, karena penambahan air hujan.

Pada sistem ini, untuk saluran air buangan bisa direncanakan pembilasan

sendiri, baik pada musim hujan maupun pada musim kemarau.

Kerugian :

Harus membuat dua sistem saluran sehingga memerlukan tempat yang

luas dan biaya yang cukup besar.

2. Sistem Tercampur (combined system)

Air kotor dan air hujan disalurkan melalui satu saluran yang sama. Saluran

ini harus tertutup. Pemilihan sistem ini didasarkan atas beberapa pertimbangan,

antara lain:

Debit masing-masing buangan relatif kecil sehingga dapat disatukan.

Kuantitas air hujan dan air buangan tidak jauh berbeda.

Fluktuasi air hujan dari tahun ke tahun relatif kecil.

Keuntungan :

Hanya diperlukan sebuah sistem penyaluran air, sehingga dalam

pemilihannya lebih ekonomis.

Terjadi pengenceran air buangan oleh air hujan sehingga konsentrasi air

buangan menurun.

Kerugian :

Diperlukan areal yang luas untuk menempatkan instalasi tambahan untuk

penanggulangan di saat-saat tertentu.


I-6

sekunder

primer


Jawa Tengah

3. Sistem Kombinasi (pseudo separate system)

Sistem yang merupakan perpaduan antara saluran air hujan dan air

buangan, yakni pada waktu musim hujan air buangan dan air hujan tercampur

dalam saluran air buangan, sedangkan air hujan bertindak sebagai pengencer dan

penggelontor. Kedua saluran ini tidak dapat bersatu tetapi dihubungkan dengan

sistem perpipaan inseptor. Pemilihan sistem didasarkan pada:

Perbedaan yang besar antara kuantitas air buangan yang akan disalurkan

melalui jaringan penyalur air buangan dan kuantitas air hujan pada

daerah pelayanan.

Umumnya di dalam kota dilalui sungai-sungai sehingga air hujan

secepatnya dapat dibuang ke dalam sungai-sungai tersebut.

Periode musim kemarau dan musim hujan yang lama dan fluktuasi curah

hujan yang tidak tetap.

2.3.3 Jenis Saluran Air Hujan

Pada sistem penyaluran terpisah, air hujan dialirkan tersendiri dengan

menggunakan saluran terbuka. Saluran air hujan terdiri dari tiga jenis, yaitu:

1. Saluran Tertier, yaitu saluran yang terdapat pada jalan-jalan kecil, untuk

kemudian menyalurkan air hujan menuju ke saluran yang lebih besar.

2. Saluran Sekunder, yaitu saluran lanjutan dari saluran tertier, dengan kuantitas

air merupakan kumulatif dari saluran-saluran kecil, lalu disalurkan menuju

saluran utama.

3. Saluran Primer, yaitu saluran yang menampung air hujan dari beberapa

daerah pengaliran lewat saluran sekunder.

Gambar. 2.2 Jenis saluran air hujan


I-7

a

a

b


Jawa Tengah

Untuk saluran air hujan yang melewati daerah ramai dan sibuk seperti

perkantoran, daerah pertokoan, pasar, industri, rumah sakit, dll umumnya

menggunakan saluran tertutup. Hal ini untuk menghindari agar orang tidak terperosok

dan pada daerah ramai umumnya lahan sangat diperlukan, sehingga dengan saluran

tertutup bagian atas saluran dapat digunakan untuk kepentingan lain, misalnya untuk

tempat parkir, trotoar, dan sebagainya.

2.3.4 Tata Letak

1. Alternatif Tata Letak Saluran Drainase

Beberapa contoh model tata letak saluran yang dapat diterapkan dalam

perencanaan sistem drainase. (Hadihardja, Joetata.1997)

a. Pola Alamiah

Letak conveyor drain (b) ada di bagian terendah (lembah) dari suatu

daerah yang secara efektif berfungsi sebagai pengumpul dari anak cabang

saluran atau collector drain (a), dengan collector dan conveyor drain

merupakan saluran alamiah.

Gambar 2.3. pola alamiah

b. Pola Siku

Conveyor drain (b) terletak di lembah dan merupakan saluran alamiah,

sedangkan collector drain (a) dibuat tegak lurus dari conveyor drain.


I-8

a

a

b

a

a

b

b

c

a


Jawa Tengah

Gambar 2.4. pola siku

c. Pola Paralel

Collector drain yang menampung debit dari sungai-sungai yang

lebih kecil, dibuat sejajar satu sama lain dan kemudian masuk dalam

conveyor drain.

Gambar 2.5. pola paralel

d. Pola “ Grid Iron”

Beberapa interceptor drain (a) dibuat satu sama lain sejajar,

kemudian ditampung di collector drain (b) untuk selanjutnya masuk ke

dalam conveyor drain.

Gambar 2.6. pola grid iron

e. Pola Radial


I-9

a

a

a

b

c


Jawa Tengah

Suatu daerah genangan dikeringkan melalui beberapa collector

drain dari satu titik menyebar ke segala arah (sesuai dengan kondisi

topografi daerah)

Gambar 2.7. pola radial

f. Pola Jaring-jaring

Untuk mencegah terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah

terhadap daerah lainnya, maka dapat dibuat beberapa interceptor drain (a)

yang kemudian ditampung ke dalam saluran collector drain (b), dan

selanjutnya dialirkan menuju saluran conveyor drain.

Gambar 2.8. pola jaring-jaring

2. Susunan Dan Fungsi Saluran Dalam Jaringan Drainase

Dalam pengertian jaringan drainase, maka sesuai dengan fungsi dan sistem

kerjanya, jenis saluran dapat dibedakan menjadi :

a. Interseptor Drain, adalah saluran yang berfungsi sebagai pencegah

terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain di

bawahnya.

b. Collector Drain, adalah saluran yang berfungsi sebagai pengumpul debit

yang diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan

dibuang ke saluran conveyor (pembawa).


I-10


Jawa Tengah

c. Conveyor Drain, adalah saluran yang berfungsi sebagai pembawa air

buangan dari suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus

membahayakan daerah yang dilalui.

Letak conveyor di bagian terendah lembah dari suatu daerah, sehingga

secara efektif dapat berfungsi sebagai pengumpul dari anak cabang saluran

yang ada. Dalam pengertian lain, saluran ini berbeda dengan sub surface

drainage atau drainase bawah tanah.

2.3.5 Bangunan Penunjang

Untuk menjamin berfungsinya saluran drainase secara baik, maka diperlukan

bangunan-bangunan pelengkap di tempat-tempat tertentu. Jenis bangunan pelengkap

yang dimaksud meliputi:

1. Bangunan Silang, misal : gorong-gorong

2. Bangunan Pemecah Energi, misal : bangunan terjunan dan saluran curam

3. Bangunan Pengaman, misal : ground sill atau levelling structure

4. Bangunan Inlet, misal : grill samping atau datar

5. Bangunan Outlet, misal : kolam loncat air

6. Bangunan Pintu Air, misal : pintu geser, pintu otomatis

7. Bangunan Rumah Pompa

8. Bangunan Kolam Tandon atau Pengumpul

9. Bangunan Lubang Kontrol atan Manhole

10. Bangunan Instaasi Pengolah Limbah

Semua bangunan tersebut di atas tidak harus selalu ada pada jaringan drainase.

Keberadaannya tergantung pada kebutuhan setempat yang biasanya dipengaruhi oleh

fungsi saluran, kondisi lingkungan, dan tuntutan akan kesempurnaan jaringannya.

2.4 SISTEM HIDROLOGI

Perencanaan sistem drainase berkaitan erat dengan aspek hidrologi. Aspek

hidrologi tersebut adalah hujan yang terjadi di suatu kawasan. Hujan sebagai sumber

air terbesar merupakan objek pertimbangan utama dalam perencanaan sistem drainase.

Hujan sangat berpengaruh terutama dalam penentuan dimensi saluran drainase, karena

air hujan inilah yang harus segera dibuang atau dialirkan melalui saluran drainase.

Intensitas hujan yang tinggi pada suatu kawasan dapat menyebabkan terjadinya


I-11


Jawa Tengah

genangan air pada jalan, tempat parkir, dan fasilitas-fasilitas lainnya. Oleh karena itu,

harus direncanakan suatu sistem drainase yang diharapkan mampu mengatasi

kelebihan air dalam jumlah besar.

2.4.1 Karakteristik Air Hujan

Hujan pada tiap-tiap wilayah memiliki karakteristik masing-masing sesuai

dengan kondisi wilayah tersebut. Karakteristik hujan antara lain :

1. Durasi hujan, adalah lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman, harian) yang

diperoleh dari hasil pencatatan alat pengukur hujan otomatis.

2. Intensitas hujan, adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan

atau volume hujan tiap satuan waktu. Nilai ini tergantung dari lamanya curah

hujan dan frekuensi kejadiannya serta diperoleh dengan cara analisis data

hujan baik secara statistik maupun empiris.

3. Lengkung intensitas hujan adalah grafik yang menyatakan hubungan antara

intensitas hujan dengan durasi hujan.

4. Waktu konsentrasi (tc) adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air

dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan

di bagian hilir suatu saluran. Rumus untuk menghitung waktu konsentrasi :

tc = to + td

Waktu konsentrasi terdiri atas dua komponen, yaitu :

Inlet time (to), yaitu waktu yang diperlukan air untuk mengalir di atas

permukaan tanah menuju saluran drainase. Untuk menghitung to pada daerah

pengaliran yang kecil dengan panjang limpasan sampai dengan ± 300 meter,

menggunakan rumus :

to =

3 ,26 x (1,1−C ) xLo0,5

So

1/3

keterangan :

to = inlet time (menit)

C = koefisien pengaliran

Lo = panjang aliran limpasan (m)

So = kemiringan (%)


I-12


Jawa Tengah

Conduit time (td), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di

sepanjang saluran sampai ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir.

Penentuan td dengan rumus :

td =

Ld

V d

keterangan :

td = conduit time (menit )

Ld = panjang saluran (m)

Vd = kecepatan air dalam saluran (m/detik)

Kecepatan air dalam saluran tergantung kepada kondisi salurannya. Untuk

saluran alami, sifat-sifat hidroliknya sulit ditentukan sehingga td dapat ditentukan

dengan menggunakan perkiraan kecepatan air seperti pada tabel berikut.

Tabel 2.1 Kecepatan untuk Saluran Alami

Kemiringan Rata-rata Dasar Saluran (%)

Kecepatan Rata-rata (m/detik)

<11 – 22 – 44 – 66 – 1010 – 15

0,400,600,901,201,502,40

Sumber : Drainase Perkotaan, 1997

2.4.2 Data Hujan

Data curah hujan di Indonesia dikumpulkan oleh dinas meteorologi dan

Geofisika, Dephub. Dari sini penggunaan data curah hujan untuk :

1. Perhitungan dimensi saluran, baik yang tertutup maupun terbuka, dengan

lining atau tanpa lining

2. Perhitungan dimensi bangunan pelengkap dan lintasan (gorong-gorong

atau sipon)

3. Perhitungan bentang jembatan

4. Perhitungan waduk pengendali banjir mikro dan makro

Analisa curah hujan yaitu dengan memproses data curah hujan mentah, diolah

menjadi data yang siap dipakai untuk perhitungan debit aliran. Data curah hujan yang

akan dianalisa berupa array data tinggi hujan harian maksimum dalam setahun, selama


I-13


Jawa Tengah

paling sedikit 20 tahun pengamatan berturut-turut. Untuk menganalisa data curah

hujan harian ini, kita dapat menggunakan beberapa metoda analisa distribusi

probabilitas yang dipandang sangat berguna bagi perencanaan-perencanaan teknis

secara teoritis. Dalam hal ini analisa dilakukan dengan berbagai metode yang sering

dipakai dalam analisa curah hujan yang diterangkan langkah per langkah seperti

dibawah ini.

a. Melengkapi data curah hujan yang hilang

Data hujan hasil pencatatan yang ada biasanya ada dalam kondisi yang

tidak menerus atau terputus rangkaiannya. Menghadapi kondisi tersebut perlu

adanya pengisian data yang kosong (hilang). Untuk melengkapi data hujan yang

hilang dapat dengan cara mengambil data dari stasiun pengamat tetangga terdekat,

dengan ketentuan sebagai berikut:

Jika selisih antara hujan tahunan normal dari stasiun yang datanya tdak

lengkap dengan hujan tahunan normal semua stasiun kurang dari 10 %, maka

perkiraan data yang hilang bisa mengambil harga rata-rata hitung dari stasiun–

stasiun yang mengelilinginya atau metode aritmatik .

Jika selisihnya lebih dari pada 10 %, maka dapat menggunakan metoda

perbandingan rasio normal, yaitu ;

di mana :

rx = curah hujan yang dilengkapi

Rn = rata-rata curah hujan pada stasiun pengamat yang salah satu tinggi

curah hujannya sedang dilengkapi.

n = Banyaknya stasiun pengamat hujan untuk perhitungan n > 2

ri = Curah hujan pada tahun yang sama dengan rx pada stasiun

pembanding.

Ri = Curah hujan rata-rata tahunan pada stasiun pengamat hujan

pembanding

b. Uji Konsistensi Data Curah Hujan


I-14

rR

=1( N−1)

(∑i=1

nrnRn

−rxRx

)


Jawa Tengah

Suatu rangkaian data curah hujan bisa mengalami ketidakkonsistensian

atau non homogenitas yang bisa mengakibatkan hasil perhitungan menjadi tidak

tepat. Ketidakkonsistensian data curah hujan disebabkan :

Perubahan mendadak pada sistem lingkungan

Pemindahan alat ukur

Perubahan cara pengukuran

Ketidakkonsistensian data hujan ditandai dengan beloknya grafik garis

lurus yang terdiri dari :

Absis, yaitu oleh harga rata-rata curah hujan dari paling sedikit 5

(lima) stasiun hujan yang datanya dipakai dalam perhitungan

perencanaan sistem drainase .

Ordinat, yaitu oleh curah hujan dari stasiun yang diuji konsistensiannya.

Keduanya harus dalam tahun yang bersamaan dan diplot dalam koordinat

kartesius, yang dimulai dari data yang terbaru. Harga rata-rata yang diplot

merupakan harga kumulatif .

Konsistensi data hujan diuji dengan garis massa ganda (double mass curves

technique). Dengan metoda ini dapat juga dilakukan koreksi datanya. Dasar

metoda ini adalah membandingkan curah hujan tahunan akumulatif dari jaringan

stasiun dasar. Curah hujan yang konsisten seharusnya membentuk garis lurus,

namun apabila tidak membentuk garis lurus, maka diadakan koreksi sebagai

berikut :

Fk =

tg βtgα

=TBTL

Rk = Fk. R

dimana :

α dan β = sudut kemiringan data hujan dari stasiun yang dicari

Fk = faktor koreksi

R = curah hujan asli

Rk = curah hujan setelah dikoreksi


I-15

A

C

B


Jawa Tengah

Gambar. 2.9. Daerah dengan Stasiun Hujan A, B, dan C

Gambar. 2.10. Grafik data hujan stasiun A konsisten

Gambar. 2.11. Data Hujan Stasiun A yang tidak konsisten

c. Menghitung Hujan Wilayah Rata-rata Daerah Aliran


I-16

AB

C D E


Jawa Tengah

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan

pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata di

seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu.

Curah hujan ini disebut curah hujan wilayah/daerah dan dinyatakan dalam mm

(Soemarto, C.D., Ir., B.I.E DIPL.H., Hidrologi Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta,

1995). Curah hujan daerah ini harus diperkirakan dari beberapa titik pengamatan

curah hujan. Cara-cara perhitungan curah hujan daerah dari pengamatan curah

hujan di beberapa titik adalah sebagai berikut :

Cara Rata-rata Aljabar

Cara ini adalah perhitungan rata-rata secara aljabar curah hujan di dalam

dan di sekitar daerah yang bersangkutan.

R =

1n (R1 + R2 + R3 + …+Rn)

di mana :

R = curah hujan daerah (mm)

n = jumlah titik (pos-pos) pengamatan

R1 , R2 , R3… Rn = curah hujan di tiap titik pengamatan (mm)

Gambar. 2.12 Cara aljabar

Cara Polygon Thiessen

Jika titik-titik pengamatan di dalam daerah itu tidak tersebar merata, maka

cara perhitungan curah hujan rata-rata dilakukan dengan memperhitungkan daerah

pengaruh tiap titik pengamatan (Varshney, R.S., Engineering Hydrology, India,

1979). Curah hujan daerah itu dapat dihitung dengan persamaan sbb :

R = A1R1 + A2R2 + A3R3 + …+ AnRn


I-17

R III

R II


Jawa Tengah

A1 + A2 + A3 + … + An

= A1R1 + A2R2 + A3R3 + …+ AnRn

A

= W1R1 + W2R2 + W3R3 + …+ WnRn

dimana :

R = curah hujan daerah

R1, R2, R3,…Rn = curah hujan di tiap titik pengamatan dan n adalah jumlah titik-

titik pengamatan

A1, A2, A3,…An = bagian daerah yang mewakili tiap titik pengamatan

Gambar. 2.13 Cara Thiessen

Dimana :

I = Stasiun I dengan luas Poligon A1

II = Stasiun II dengan luas poligon A2

III = Stasiun III dengan luas poligon A3

A1 = Luas daerah yang dibatasi POQ

A2 = Luas daerah yang dibatasi POR

A3 = Luas daerah yang dibatasi ROQ

Cara Isohyet

Peta ishoyet digambar pada peta topografi dengan perbedaan (interval) 10

sampai 20 mm berdasarkan data curah hujan titik-titik pengamatan di dalam dan di

sekitar daerah yang dimaksud. Jadi garis ini menghubungkan titik-titik dengan kontur

tinggi hujan yang sama.


I-18

A5


Jawa Tengah

Gambar 2.14 Cara Isohyet

Kemudian luas bagian diantara isohyet-isohyet yang berdekatan diukur, dan

nilai rata-ratanya dihitung sebagai nilai rata-rata timbang nilai kontir, sbb :

d=

d0+d1

2A1+

d1+d2

2A2+. .. . .+

d n−1+d n

2An

A1+ A2+. .. ..+ An

Dengan :

A = A1 +A2 +…+An = luas areal total

d = tinggi curah hujan rata-rata areal

d0, d1, d2,…,dn = curah hujan pada isohyet 0,1,2,…,n

A0, A1, A2,…,An = luas bagian areal yang dibatasi oleh isohyet-isohyet yg

bersangkutan

Ini adalah cara yang paling teliti untuk mendapatkan hujan areal rata-rata,

tetapi memerlukan jaringan pos penakar yang relatif lebih padat yang memungkinkan

untuk membuat isohyet (Takeda, Kenzaku, Hidrologi Untuk Pengairan, PT. Pradnya

Paramita, Jakarta, 1993).

d. Analisa Hujan Harian Maksimum

Analisa hujan harian maksimum dapat menggunakan beberapa cara yaitu :

Metode Gumbel

Hujan harian maksimum metode Gumbel dirumuskan sebagai berikut :

RT = R +σR/σN (Yt – Yn)

dimana :

RT = HHM rencana dengan, PUH = 1 tahun


I-19


Jawa Tengah

R = Presipitasi rata-rata dalam kisaran data HHMS (mm/24jam)

σR = Standard Deviasi

σN= Expected Standard Deviasi

Yn = Expected Mean Reduced Variate

Yt = Reduced Variated untuk PUH = t tahun

Tabel 2.2.Reduced Variate (Yt) pada PUH t tahun

PUH = t TAHUN

REDUCED VARIATED

2 0,36655 1,499910 2,250225 3,198550 3,9019

100 4,6001

Sumber : Nemec, J., Engineering Hydrology, Tata-McGraw Hill Publishing Company,

Ltd., New Delhi, 1972

Pada metode ini yang perlu dicari adalah rentang keyakinannya

(convidence interval), yaitu keyakinan bahwa harga-harga perkiraan tersebut

mempunyai rentang harga, misal dari 100 mm/24 jam, yang ditulis (105 5)

mm/24 jam. Jadi rentang keyakinan adalah 5 mm/24 jam (Loebis, Joesron, Ir.,

M.Eng., Banjir Rencana Untuk Bangunan Air, Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan

Umum, Jakarta, 1992). Persamaannya adalah :

Rk = t(a). Se

Dimana :

Rk = rentang keyakinan (mm/24 jam)

T(a) = fungsi a

Untuk a = 90%, t(a) = 1,64

Untuk a = 80%, t(a) = 1,282

Untuk a = 68%, t(a) = 1,00


I-20


Jawa Tengah

Se = Probality error (eror deviasi)

= b

σR

√N

b = √1+1,3 k+1,1 K2

k =

Yt−YnσN

N = Jumlah data tahun pengamatan

Metode Log Pearson Tipe III

Parameter-parameter statistik yang diperlukan oleh distribusi Person Tipe

III adalah :

- Nilai tengah (mean)

- Standar Deviasi

- Koefisien Kepencengan

Untuk menghitung banjir perencanaan dalam praktek, The Hydroloy

Committee of The Water Resources Council USA, menganjurkan, pertama kali

mentransformasi data ke nilai-nilai logaritmanya, kemudian menghitung

parameter-parameter statistiknya. Karena transformasi tersebut, maka cara ini

disebut Log Pearson Tipe III.

Langkah-langkah perhitungannya :

- Menyusun data-data curah hujan ( R ) mulai dari harga yang terbesar sampai

dengan harga terkecil

- Merubah sejumlah N data curah hujan ke dalam bentuk logaritma

Xi = log Ri

Menghitung besarnya harga rata-rata besaran tersebut dengan persamaan:

X=∑ Xi

N

Menghitung besarnya Cs dengan rumus :

Cs=nx ( Xi−X )3

(n−1 )(n−2 )(δx )3

Harga Cs yang didapat digunakan untuk mencari nilai Kx pada tabel yang

telah disediakan sesuai dengan PUH yang ditentukan.


I-21


Jawa Tengah

Menentukan harga Xt dengan rumus :

Xt = X + Kx.x

Harga Xt yang didapatkan, diantilogkan, maka akan didapatkan nilai dari

HHM yang dicari.

Rt = Antilog Xt

Distribusi Normal

Distribusi ini mempunyai probability density function sebagai berikut :

P '( X )=1

σ √2 πe

[−( x−μ )2 ]2 τ2

dimana:

σ = varian

μ = rata-rata

Sifat khas lain yaitu nilai asimetrisnya hampir sama dengan nol dengan

kurtosis tiga. Selain itu kemungkinan :

P( x−σ )=15 , 87 %P ( x )=50 %P( x+σ )=84 ,14 %

Dengan demikian kemungkinan varian berada pada daerah ( x−ω ) dan

( x−σ ) adalah 68,27%. Sejalan dengan itu maka yang berada antara ( x−2 σ ) dan

( x+2 σ ) adalah 95,44%

Distribusi Log Normal

Distribusi log normal merupakan hasil transformasi dari distribusi normal,

yaitu dengan mengubah nilai variat X menjadi nilai logaritmik variant X. Distribusi

Log Pearson Tipe III akan menjadi distribusi log normal apabila nilai koefesien

kemencengan CS = 0,00. Secara matematis distribusi log-normal di tulis sebagai

berikut :

P(X)=

1( log X )(S )(√2 π )¿ exp

{12 ( log X−X

S )2}


I-22


Jawa Tengah

P(X) = Peluang log normal

X = nilai variant pengamatan

X = nilai rata-rata dari logaritmik variat X, umumnya dihitung nilai rata-rata

geometriknya

X = {(X1)(X2)(X3)…(Xn)}1/n

S = deviasi standar dari logaritmik nilai variat X

Apabila nilai P(X) digambarkan pada kertas peluang logaritmik (logarithmic

probability paper) akan merupakan persamaan garis lurus, sehingga dapat dinyatakan

sebagai model matematik dengan persamaan :

Y = Y+k.S

Keterangan :

Y = nilai logaritmik nilai X,atau In X

Y = rata-rata hitung (lebih baik rata-rata geometrik) nilai Y

S = deviasi standar nilai Y

K = karakteristik distribusi peluang log-normal nilai variabel reduksi Gauss.

Distribusi Log Normal Dua Parameter

Distribusi log normal dua parameter mempunyai persamaan transformasi :

Log X = log X+k , S log XKeterangan :

Log X = nilai variat X yang diharapkan tarjadi pada peluang atau periode tertentu

log X = rata- rata nilai X hasil pengamatan

S log X = deviasi standar logaritmik nilai X hasil pengamatan

k = karakteristik dari distribusi normal.

Momen peringkat 1 dari X terhadap titik asal adalah :

M0 = eμn+( σn2

2 )Varian dari X :

σ 2=μ2. (eσn2−1)


I-23


Jawa Tengah

Distribusi Log Normal Tiga Parameter

Distribusi log normal tiga parameter memiliki batas bawah tidak selalu sama

dengan nol, oleh karena itu perlu di modifikasikan suatu parameter dengan nilai

sebagai batas bawah.

Fungsi dari pada distribusi log normal 3 parameter adalah :

P ( X )= 1In ( X−β )√2π

e12 {in ( X−β )−μn

σn }Keterangan :

P(X) = fungsi densitas peluang log normal variat X

X = variabel random kontinyu

β = parameter batas bawah

π = 3,14159

e = 2,71828

µn = rata rata populasi , trnsformasi dari variant In ( X−β )

σn = deviasi standar populasi ,transformasi dari variant IN ( X−β )

Dengan demikian diperlukan tiga parameter untuk penyelesaian, yaitu

parameter :

Persamaan garisnya merupakan model matematik :

Y = Y +k .S

Keterangan :

Y = logaritma dari kejadian , pada periode ulang tertentu.

Y = rata rata kejadian Y

S = deviasi standar kejadian Y

K = karakteristik dari distribusi log normal 3 parameter

Atau dapat ditulis sbb:

In ( X−β )=μ( X−β )+k . σ ( X−β )

Dengan metode momen, maka untuk menghitung adalah :

β=μ− σCVt


I-24


Jawa Tengah

dimana :

μ=Χσ=SCVt=CV ( X−β )

CVt=CV dari sampel ( X−β )

CVt=1−W23

W13

W =12

[−CV + (CVt2+4 )12 ]

CV =σμ

keterangan :

CV = koefesien variasi dari kejadian

CVt = koefesien variasi dari

Untuk menghitung μn dan σn

σn=σ ( X−β )={In ( CVt2+1 )12}

μn=μ ( X−β )=In( σCVt )−1

2In (CVt2+1 )

Berdasarkan perhitungan keenam jenis metoda tersebut, maka yang

dipilih untuk menentukan intensitas hujan berdasarkan hasil analisa frekuensi

adalah yang mempunyai penyimpangan maksimum yang terkecil.

e. Pemilihan Rumus Intensitas Hujan

Curah hujan jangka pendek dinyatakan dalam intensitas per jam yang

disebut intensitas curah hujan (mm/jam). Besarnya intensitas curah hujan berbeda-

beda yang disebabkan oleh lamanya curah hujan atau frekuensi kejadiannya.

Beberapa rumus intensitas curah hujan yang dihubungkan dengan hal-hal ini,

telah disusun sebagai rumus-rumus eksperimental. Yang biasanya digunakan

antara lain :

Metode Talbott

Rumus ini dikemukakan oleh Prof. Talbott dalam tahun 1881 dan

disebut jenis Talbott. Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan

dimana tetapan-tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga yang diukur.


I-25


Jawa Tengah

I= at+b

dimana :

a=(∑ It ) (∑ I 2)−(∑ I 2 t )(∑ I )

( N ∑ I 2 )−(∑ I )2

b=(∑ I )(∑ It )−N (∑ I2 t )

( N ∑ I 2 )−(∑ I )2

Metoda Sherman

Rumus ini dikemukakan oleh Prof. Sherman dalam tahun 1905 dan

disebut jenis Sherman. Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah

hujan yang lamanya lebih dari 2 jam

Rumus yang digunakan :

I= a

tn

dimana :

log a = ( log I ) . ( log 2 t ) – ( log t . log I ) . ( log t)

N ( log2t ) – ( log t )2

n = ( log I . log t) – N( log t.log I)

N ( log2t ) – ( log t )2

Metoda Ishiguro

Rumus ini dikemukakan oleh Dr. Ishiguro dalam tahun 1953. Rumus

yang digunakan sebagai berikut :

I = a y

t + b

dimana :a = ( I t . I2 ) – ( I2t ).( I )

N I2 – ( I )2b = ( I . I t ) – N ( I2 t)

N I2 – ( I )2dimana :

I = Intensitas hujan (mm/jam)

t = Durasi Hujan (menit)

a, b, n = konstanta

n = banyaknya data


I-26


Jawa Tengah

Dari hasil perhitungan intensitas hujan rencana dengan ketiga metode

di atas, kemudian dihitung selisihnya dari harga intensitas hujan terpilih.

Metode yang sebaiknya dipakai untuk menentukan intensitas hujan rencana

adalah metode yang mempunyai selisih terkecil.

Metode Mononobe

Menurut Dr. Mononobe intensitas hujan (I) di dalam rumus rasional

dapat dihitung dengan rumus :

I = R24 (24

t c )2

3 mm/ jam

Keterangan :

R = curah hujan rancangan setempat dalam mm

tc = lama waktu konsentrasi dalam jam

I = intensitas hujan dalam mm

2.5 DASAR PERENCANAAN

Sistem yang akan direncanakan adalah sistem terpisah. Di dalam perencanaan sistem

penyaluran air hujan ini digunakan beberapa parameter yang merupakan dasar perencanaan

sistem. Dalam menentukan arah jalur saluran air hujan yang direncanakan terdapat batasan –

batasan sebagai berikut :

1. Arah pengaliran dalam saluran mengikuti garis ketinggian yang ada sehingga

diharapkan pengaliran secara gravitasi dan menghindari pemompaan.

2. Pemanfaatan sungai/anak sungai sebagai badan air penerima dari outfall yang

direncanakan.

Dalam parameter tersebut ditunjukkan adanya faktor pembatas yaitu kondisi geografi

setempat. Dari kondisi ini dikembangkan suatu sistem dengan berbagai alternatif dengan

mempertimbangkan segi teknis dan ekonomisnya (Joetata Hadihardjaja, 1995).

2.5.1 Aspek Aliran/Teknis

Faktor – faktor yang diperlukan dipertimbangkan untuk perancangan saluran tahan

erosi adalah :

1. Jenis material yang membentuk tubuh saluran untuk menentukan koefisien

kekasarannya.


I-27


Jawa Tengah

2. Kecepatan aliran minimum yang diijinkan agar tidak terjadi pengendapan

apabila air mengandung lumpur dan sisa – sisa kotoran.

3. Kemiringan dasar dan dinding saluran.

Penampang yang efisien, baik yang hidrolis maupun empiris.

Beberapa kriteria perancangan dapat diuraikan berikut ini :

a. Koefisien larian (run off)

Ketepatan dalam menetapkan besarnya debit air yang harus dialirkan melalui saluran

drainase pada daerah tertentu, sangatlah penting dalam penentuan dimensi saluran.

Menghitung besarnya debit rancangan drainase perkotaan pada umumnya digunakan metode

rasional dan modifikasinya (Joetata Hadihardjaja, 1995).

Besarnya koefisien pengaliran dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2.3.1 Koefisien Pengaliran Berdasarkan Jenis Permukaan dan Tata Guna Tanah

Jenis Permukaan / Tata Guna Tanah Koefisien Pengaliran

1. Daerah Pertanian

2. Daerah Perkebunan

3. Tanah Kuburan

4. Tempat Bermain

5. Jalan Aspal

6. Jalan Beton

7. Jalan Batu

0,45 – 0,55

0,20 – 0,30

0,10 – 0,50

0,20 – 0,35

0,70 - 0,95

0,80 – 0,95

0,70 – 0,85

8. Perumputan

3. Tanah pasir, slope 2 %

4. Tanah pasir, slope 2 – 7 %

5. Tanah pasir, slope 7 %

9. Business

6. Pusat kota

7. Daerah pinggiran

10. Perumahan

8. Kepadatan 20 rumah / Ha

9. Kepadatan 20 – 60 rumah / Ha

10. Kepadatan 60 – 160 rumah /Ha

0,05 – 0,10

0,10 – 0,15

0,15 - 0,20

0,75 – 0,95

0,50 – 0,70

0,50 – 0,60

0,60 – 0,80

0,70 – 0,90


I-28


Jawa Tengah

11. Daerah Industri

11. Industri Ringan

12. Industri Berat

0,50 – 0,80

0,60 – 0,90

(Sumber : Imam Subarkah,1980)

b. Bentuk – bentuk saluran

Bentuk – bentuk untuk saluran drainase tidak terlampau jauh berbeda dengan saluran

air untuk irigasi pada umumnya. Dalam perancangan dimensi saluran harus diusahakan dapat

memperoleh dimensi penampang yang ekonomis (Joetata Hadihardjaja, 1995).

Bentuk saluran drainase terdiri dari:

1. Bentuk trapesium

Pada umumnya saluran ini dari tanah, tetapi dimungkinkan juga dari pasangan batu

kali. Saluran ini membutuhkan ruang yang cukup.

2. Bentuk segi empat

Saluran ini tidak banyak membutuhkan ruang. Sebagai konsekuensi saluran ini harus

dari pasangan atau beton.

3. Bentuk lingkaran, parabola, dan bulat telur

Saluran ini berupa saluran dari pasangan atau kombinasi pasangan dan pipa beton.

Dengan bentuk dasar saluran yang bulat memudahkan pengangkutan bahan

endapan/limbah.

4. Bentuk tersusun

Saluran ini dapat berupa tanah maupun pasangan. Tampang saluran yang bawah

berfungsi mengalirkan air rumah tangga pada kondisi tidak hujan, apabila terjadi hujan

maka kelebihan air dapat ditampung pada saluran bagian atas (Joetata Hadihardjaja,

1995).

c. Macam material

Lapisan dasar dan dinding saluran drainase tanah erosi bisa dibuat dari : beton,

pasangan batu kali, pasangan batu merah, aspal, kayu, besi cor, baja, dan lain – lain. Pilihan

material tergantung pada tersedianya lahan serta harga bahan konstruksi saluran. Penampang

melintang saluran drainase perkotaan pada umumnya berbentuk segi empat, karena dipandang

lebih efisien di dalam pembebasan tanahnya jika dibandingkan dengan trapezium (Joetata

Hadihardjaja, 1995).

d. Kemiringan saluran


I-29


Jawa Tengah

Yang dimaksud dengan kemiringan saluran adalah kemiringan dasar saluran dan

kemiringan dinding saluran.

Kemiringan dasar saluran merupakan kemiringan dasar saluran arah memanjang

dimana umumnya dipengaruhi oleh kondisi topografi, serta tinggi tekanan yang diperlukan

untuk adanya pengaliran sesuai dengan kecepatan yang diinginkan. Kemiringan dasar saluran

maksimum yang diperbolehkan adalah 0,005 – 0,008 tergantung pada bahan saluran yang

digunakan. Kemiringan yang lebih curam dari 0,002 bagi tanah lepas sampai dengan 0,005

untuk tanah padat akan menyebabkan erosi (Joetata Hadihardjaja, 1995).

e. Kecepatan yang diijinkan

Kecepatan minimum yang diijinkan adalah kecepatan terkecil yang tidak

menimbulkan pengendapan dan tidak merangsang pertumbuhan tanaman akuatik serta lumut.

Pada umumnya dalam praktek kecepatan sebesar 0,60 – 3,0 m/det dapat digunakan dengan

aman apabila prosentase lumpur yang ada di air cukup kecil.

Kecepatan maksimum yang diijinkan berdasarkan material :

1. Untuk saluran berdinding tanah : v maks = 0,75 m/det

2. Untuk saluran berdinding batu : v maks = 2,5 m/det

3. Untuk saluran berdinding beton : v maks = 3 m/det

f. Jagaan (freeboard)

Yang dimaksud dengan jagaan dari suatu saluran adalah jarak vertikal dari puncak

tanggul sampai permukaan air pada kondisi perencanaan. Jagaan direncanakan untuk dapat

mencegah peluapan air akibat gelombang serta fluktuasi permukaan air, akibat gerakan angin

serta pasang surut. Jagaan tersebut direncanakan antara 5 % sampai dengan 30 % dari

dalamnya aliran (Joetata Hadihardjaja, 1995).

g. Koefisien kekasaran Manning

Dari macam – macam jenis saluran, baik berupa saluran tanah maupun dengan

pasangan, besarnya koefisien mengacu pada tabel berikut :

Tabel 2.3.2 Koefisien Kekasaran Manning


I-30


Jawa Tengah

Tipe Saluran Kondisi

baik cukup buruk

Saluran buatan :1. Saluran tanah, lurus

beraturan2. Saluran tanah, digali

biasanya3. Saluran batuan, tidak

lurus dan tidak beraturan4. Saluran batuan, lurus

beraturan5. Saluran batuan, vegetasi

pada sisiknya6. Dasar tanah, sisi batuan

koral7. Saluran berliku – liku

kecepatan rendah13. Saluran alam :

1. Bersih, lurus, tetapi tanpa pasir dan tanpa celah

2. Berliku, bersih, tetapi berpasir dan berlubang

3. Berliku bersih, tidak dalam, kurang beraturan

4. Aliran lambat, banyak tanaman dan lubang dalam

5. Tumbuh tinggi dan padat14. Saluran dilapisi

1. Batu kosong tanpa adukan semen

2. Batu kosong dengan adukan semen

3. Lapisan beton sangat halus4. Lapisan beton biasa

dengan tulangan baja5. Lapisan beton dengan

tulangan kayu

0,0200,0280,040

0,0300,0300,0300,025

0,028

0,035

0,045

0,060

0,100

0,030

0,020

0,011

0,014

0,016

0,0230,0300,045

0,0350,0350,0300,028

0,030

0,040

0,050

0,070

0,125

0,033

0,025

0,012

0,014

0,016

0,0250,0250,045

0,0350,0400,0400,030

0,033

0,045

0,065

0,080

0,150

0,035

0,030

0,013

0,015

0,018

( Sumber : Joetata, 1997)

2.5.2 Aspek Biaya


I-31


Jawa Tengah

Di samping kriteria – kriteria yang disiapkan berdasarkan kondisi alam di atas, ada

pula kriteria – kriteria yang dibuat kondisi batas yang lain. Kondisi batas ini meliputi antara

lain aspek biaya, sosial, lingkungan dan lain sebagainya. Salah satu kriteria yang berdasarkan

pada aspek biaya adalah kala ulang untuk debit rencana yaitu sebagai berikut

1. saluran kwarter : periode ulang 1 tahun

2. saluran tersier : periode ulang 2 tahun

3. saluran sekunder : periode ulang 5 tahun

4. saluran primer : periode ulang 10 tahun

2.6 PERHITUNGAN LIMPASAN HUJAN

Untuk menentukan besarnya debit aliran air berdasarkan curah hujan, perlu ditinjau

hubungan antara aliran dengan curah hujan. Besarnya aliran dalam saluran ditentukan

terutama oleh besarnya hujan, intensitas hujan, luas daerah hujan, lama waktu hujan, luas

daerah aliran saluran, dan ciri-ciri daerah aliran tersebut (Joetata Hadihardjaja, 1995).

Metode pengukuran yang sering dipakai untuk menghitung besarnya aliran air dalam

hubungannya dengan faktor-faktor diatas adalah Metode Rasional, dimana perumusannya

adalah sebagai berikut :

Q = C . I . A

Atau kalau digunakan satuan metrik, maka rumus diatas menjadi :

Q = 0,278 C . I . A

Dimana:

Q = debit aliran (m3/detik)

C = koefisien pengaliran, tidak berdimensi

A = Luas daerah aliran saluran (m)

I =Intensitas Hujan Maksimum yang direncanakan untuk PUH tertentu (mm/detik)

Rumus rasional diatas, dipakai untuk menentukan besarnya banjir rencana maksimum

bagi saluran-saluran dengan daerah aliran kecil, tidak lebih dari 80 ha. Untuk daerah aliran

yang lebih besar dari 80 ha, maka perhitungan dengan rumus rasional tersebut harus dikalikan

dengan koefisien penampungan (Cs). Sehingga untuk daerah aliran yang lebih besar dari 80

ha perhitungan dilakukan dengan Metode Modifikasi Rasional yaitu :

Q = 0,278 . C . Cs . I . A m3/detik

1. Time of Overland Flow


I-32


Jawa Tengah

Adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan yang jatuh di daerah pematusan untuk

masuk ke dalam saluran/badan air penerima yang terdekat. Perumusannya adalah sebagai

berikut:

to=6 . 33(nLo )0. 6

(CoIe )0 . 4 (So )0. 3

Dimana :

Lo = Panjang jarak dari tempat terjauh (awal pengaliran) sampai pada saluran/badan

air penerima

C = Koefisien limpasan permukaan tempat air merayap

So = Perbandingan antara H dengan L

n = Kekasaran manning

2. Overland Flow (Lo)

Merupakan suatu aliran limpasan permukaan alamiah pada daerah yang kita amati

sebelum aliran tersebut masuk ke dalam saluran atau badan air penerima yang terdekat.

Besarnya pengaliran tergantung pada koefisien pengaliran, koefisien penampungan, serta

keadaan daerah tersebut.

3. Slope of Overland Flow

Adalah kemiringan dari aliran pada daerah yang kita tinjau. Slope ini dapat kita

peroleh dari dari hasil perbandingan selisih tinggi antara tempat terjauh (awal aliran) dengan

badan air penerima (akhir aliran), dengan panjang/jarak aliran tersebut dari awal hingga ke

badan air penerima.

4. Time of Drain

Adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir selama berada di dalam saluran,

sampai pada titik pengamatan yang kita tentukan.

Perumusannya adalah sebagai berikut :

td= Ld(60Vd )

Dimana:

L = panjang saluran (m)

V = Kecepatan aliran air di dalam saluran (m/dt)


I-33


Jawa Tengah

5. Time of Concentration

Adalah waktu yang dibutuhkan air hujan untuk mengalir mulai dari awal

pengalirannya sampai pada titik pengamatan yang kita tentukan. Perumusannya adalah

sebagai berikut :

tc = to + td

Lama dari waktu konsentrasi ini tergantung pada kondisi daerah aliran, terutama jarak

pengaliran dan kemiringan daerah pengaliran, dan koefisien pengaliranya (Joetata

Hadihardjaja, 1995).

Besarnya time of inlet dipengaruhi banyak faktor, antara lain :

1. Kekasaran tanah, makin kasar permukaan tanah maka aliran makin kecil sehingga

time of inlet makin besar

2. Adanya legokan pada permukaan tanah sehingga menghambat aliran, bahkan dapat

mengurangi jumlah air yang mengalir

3. Kemiringan tanah yang akan mempengaruhi kecepatan aliran

4. Luas daerah pengaliran atau jarak daerah pengaliran ke stream inlet

5. Kepadatan rumah dan jenis permukaan tanah

Dalam perencanaan saluran air hujan, sebagian faktor yang disebutkan di atas sulit

untuk diperhitungkan, sehingga untuk perencanaan selanjutnya time of inlet diperhitungkan

berdasarkan besarnya koefisien pengaliran dan kemiringan rata– rata permukaan tanah.

Sedangkan kecepatan rata–rata aliran dapat diperkirakan berdasarkan kemiringan rata

– rata dasar saluran, seperti tertera pada tabel 2.4.1

Tabel 2.4.1 Hubungan Kemiringan Rata – Rata Dasar Saluran dan Kecepatan Aliran

Kemiringan rata – rata dasar

saluran (%)

Kecepatan aliran rata – rata (m/det)


I-34


Jawa Tengah

Kurang dari 1

1 – 2

2 – 4

4 - 6

6 – 10

10 – 15

0,40

0,60

0,90

1,20

1,50

2,40

(Sumber : BUDS Project, 1978)

6. Rumus Kirpich

Rumus ini bisa digunakan untuk menginghitung td, to, maupun tc. Untuk menghitung td,

maka yang digunakan adalah Ld, sedangkan untuk menghitung to yang digunakan adalah Lo,

dan untuk menghitung tc, yang digunakan adalah jumlah dari Lo dan Ld.

Dirumuskan sebagai berikut :

to = 0.0195 Lo 0.77

S

Sedangkan untuk tc dan td, maka yang diganti adalah koefisien Lo, seperti yang telah

dijelaskan di atas.

7. Koefisien Penampungan

Merupakan efek penampungan dari suatu aliran terhadap banjir puncak (maksimum),

dimana koefisien ini akan semakin besar kalau daerah alirannya semakin luas. Efek

penampungan terhadap banjir maksimum diperhitungkan sebagai koefisien penampungan (Cs

= Coefficient of Storage), dengan rumus :

Cs = 2tc g

2tc + td

dimana :

Cs = koefisien penampungan

tc = waktu konsentrasi

td = waktu mengalir dalam saluran

8. Koefisien Pengaliran

Besar suatu pengaliran dapat kita nyatakan dalam ukuran tinggi, dan kita sebut sebagai

tinggi aliran. Kalau ukuran besarnya hujan (dalam mm) untuk luas daerah yang sama, kita


I-35


Jawa Tengah

sebut tinggi hujan, maka perbandingan antara tinggi aliran dengan tinggi hujan (yang

ditentukan untuk jangka waktu yag cukup panjang) disebut koefisien pengaliran, jadi :

C =

Tinggi Aliran kTinggi Hujan

Koefisien pengaliran ini dipengaruhi oleh : keadaan hujan, luas dan bentuk DAS,

kemiringan DAS dan dasar saluran, daya infiltrasi dan perkolasi tanah kebasahan tanah, letak

DAS terhadap arah angin, dan lain-lain. Harga C berubah dari waktu ke waktu, sesuai dengan

perubahan pada DAS.

9. Kecepatan aliran dalam saluran ( V )

Kecepatan aliran yang diijinkan dalam suatu saluran telah memiliki suatu ketentuan-

ketentuan tertentu. Secara umum, kecepatan aliran dalam saluran diisyaratkan sebesar 0,3

meter/detik atau lebih, dengan maksud agar tidak terjadi pengendapan material di dasar

saluran. Dan kecepatan maksimumnya biasanya diisyaratkan antara 1 sampai 3 m/detik

dengan maksud agar saluran tidak mudah tergerus, terutama untuk saluran berbentuk segi

empat.

10. Intensitas Hujan

Penentuan intensitas hujan untuk perencanaan saluran mempertimbangkan :

a. Periode ulang hujan rata-rata yang diperoleh

b. Waktu konsentrasi

Untuk keperluan perencanaan, digunakan intensitas hujan yang memiliki durasi sama

dengan waktu konsentrasi pada PUH yang dipilih (Joetata Hadihardjaja, 1995).

2.7 PERANCANGAN SALURAN

Sebelum merencanakan dimensi saluran, langkah pertama yang harus diketahui adalah

berapa debit rencananya. Untuk menghitung debit rencana perlu diketahui berapa luas daerah

yang harus dikeringkan oleh saluran tersebut. Perhitungan besar air yang dibuang adalah

berdasarkan tata guna lahan. Langkah pertama adalah merencanakan tata letak. Tata letak

direncanakan berdasarkan peta kota dan peta topografi. Tentukan letak – letak saluran –

saluran, kemudian hitung beban saluran – saluran tersebut, dari yang terkecil sampai ke

saluran induk. Setelah debit masing - masing saluran diketahui, barulah dilakukan perhitungan

dimensi saluran. Untuk merencanakan dimensi penampang saluran drainase digunakan

pendekatan rumus – rumus aliran seragam (Joetata Hadihardjaja, 1995).


I-36


Jawa Tengah

Bentuk penampang saluran drainase dapat merupakan saluran terbuka maupun saluran

tertutup tergantung pada kondisi daerahnya. Rumus kecepatan rata – rata pada perhitungan

dimensi penampang saluran menggunakan rumus Manning, karena rumus ini mempunyai

bentuk yang sangat sederhana tetap.

1. Penampang saluran segi empat

v =1n

R2

3 S1

2

Q = A v = A1n

R2

3 S1

2

a. Angka kekasaran (n) dapat ditentukan berdasarkan jenis bahan yang dipergunakan.

b. Kemiringan tanah asli = kemiringan dasar saluran (S) dapat diketahui berdasarkan kondisi

topografinya

c. Luas penampang (A) = b×h

d. Keliling basah (P) = b+2h

e. Jari – jari hidrolis ( R ) =

AP

f. Tinggi jagaan = 30 % h

g. Tinggi saluran (H) = h + tinggi jagaan

Untuk menentukan dimensi saluran dianjurkan untuk melakukan pendekatan terhadap

perbandingan antara lebar dasar saluran (b) dengan kedalaman aliran dalam saluran (h) yang

dihubungkan dengan kapasitas saluran, seperti terlihat pada tabel berikut :

Tabel 2.5 Perbandingan Lebar Dasar Saluran dengan Tinggi Air yang Dianjurkan

Berdasarkan Kapasitas Saluran

Kapasitas Saluran (m3/det) b : h

0,0 – 0,5

0,5 – 1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 3,0

3,0 – 4,5

4,5 – 6,0

6,0 – 7,5

7,5 – 9,0

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5


I-37


Jawa Tengah

9,0 – 11,0 5,0

(Sumber : Imam Subarkah, 1980 )

2. Penampang Saluran Trapesium

v =1n

R2

3 S1

2

Q = A v , dim ana Q = Q rencana

a. Angka kekasaran ditentukan berdasarkan jenis bahan yang digunakan.

b. Kemiringan dasar saluran (S) ditentukan berdasarkan topografi (atau disebut S = 0,0006)

c. Kemiringan dinding saluran berdasarkan bahan yang digunakan, dapat dilihat pada tabel

4.4.

d. Luas Penampang (A) = (b + mh)h

e. Keliling Basah = b + 2h√1 + m2

f. Jari jari hidrolis = A/P

g. Tinggi jagaan = 25 % h

h. Tinggi saluran = h + tinggi jagaan

Tabel 2.6 Kemiringan Dinding Saluran yang Dianjurkan Berdasarkan Bahan yang

Digunakan

Bahan Saluran Kemiringan Dinding

Batuan cadas

Tanah Lumpur

Lempung keras atau tanah dengan

lapisan beton

Tanah dengan pasangan batu atau tanah

dengan saluran besar

Lempung atau tanah untuk saluran -

saluran kecil

Tanah berpasir lepas

Lumpur berpasir atau lempung porous

Mendekati vertikal

0,25 : 1

(0,5 – 1) : 1

1 : 1

1,5 : 1

2 : 1

3 : 1

(Sumber : Ven Te Chow, 1978)

2.8 PERANCANGAN BANGUNAN

Dalam perancangan drainase , diperlukan bermacam – macam bangunan yang

berfungsi sebagai sarana untuk:


I-38


Jawa Tengah

1. Memperlancar surutnya genangan yang mungkin timbul di atas permukaan jalan karena

Q hujan rencana.

2. Memperlancar arus saluran

3. Mengamankan dari bahaya degradasi pada dasar saluran

4. Mengatur saluran terhadap pasang surut, khususnya di daerah pantai

Adapun bangunan – bangunan sebagaimana tersebut di atas adalah:

a. Inlet tegak

Ditempatkan pada jarak – jarak tertentu di sepanjang tepi jalan (KERB) atau pada

pertemuan KERB di perempatan jalan

Gambar 2.15 inlet tegak

b. Jembatan

Bangunan ini dimaksudkan untuk mendukung pipa (saluran air/minyak) atau jalan yang

melintang saluran drainase.

Gambar 2.16 Jembatan

c. Inlet datar


I-39


Jawa Tengah

Ditempatkan di pertigaan jalan, dimana pada arah melintang jalan terdapat saluran

Gambar 2.17 inlet datar

d. Grill

Ditempatkan pada perempatan jalan, dimana di bawahnya terdapat saluran, yang berfungsi

menerima air yang melewatinya. Berada pada tempat yang terendah dari jalan yang

menurun.

Gambar 2.18 Grill

e. Manhole

Bangunan ini diletakkan pada jarak – jarak tertentu di sepanjang trotoar, berfungsi untuk

pemeliharaan saluran.

f. Gorong - gorong

Bangunan ini dibuat untuk menghubungkan saluran di kaki bukit melintang jalan di

bawahnya dan berakhir di sisi bawah dari bangunan penahan tanah yang mendukung

struktur jalan tersebut (Joetata Hadihardjaja, 1995).


I-40


Jawa Tengah

.

Gambar 2.19 Gorong-gorong

Perhitungan dimensi gorong – gorong :

Q = n . A √2 gz= n . A . v

Keterangan :

Q = debit aliran (m3/det)

n = koefisien debit (dapat dilihat pada tabel 4.5)

A = luas gorong – gorong (m2)

g = percepatan gravitasi (= 9,81 m/det2)

z = kehilangan tinggi energi pada gorong – gorong

Tabel 2.7 Koefisien Debit

Tinggi dasar dibangun

sama dengan saluran

Tinggi dasar dibangun lebih tinggi dari

dasar saluran

Sisi n Ambang Sisi n

Segi

empat

Bulat

0,8

0,9

Segi empat

Bulat

Bulat

Segi empat

Segi empat

Bulat

0,72

0,76

0,85

(Sumber : Ven Te Chow, 1978)

Kehilangan tinggi tenaga

Hmasuk = koefisien masuk . (va – v)2/2g

Keterangan :

Koefisien masuk = 0,8

va = kecepatan aliran pada saluran


I-41


Jawa Tengah

v = kecepatan dalam gorong – gorong

g = percepatan gravitasi (= 9,81 m/det2)

g. Ground Sill

Bangunan ini ditempatkan melintang saluran pada jarak – jarak tertentu sehingga dapat

berfungsi sebagai pengaman terhadap bahaya degradasi terhadap dasar saluran.

h. Pintu Air

Bangunan pintu air dapat berupa manual maupun otomatis, berfungsi sebagai penahan air

pasang atau banjir (Joetata Hadihardjaja, 1995).

i. Bangunan Terjun

Bangunan ini diperlukan bila penempatan saluran terpaksa harus melewati jalur dengan

kemiringan dasar (S) yang cukup besar (Joetata Hadihardjaja, 1995).

.

Gambar 2.20 Bangunan terjun

2.9 SUMUR RESAPAN

Sumur resapan telah banyak digunakan pada jaman dulu, yaitu dengan membuat

lubang-lubang galian di kebun halaman serta memanfaatkan sumur-sumur yang tidak dipakai

sebagai penampung air hujan.

Konsep sumur resapan adalah member kesempatan dan jalan pada air hujan yang jatuh

di atap atau lahan yang kedap air untuk meresap ke dalam tanah denga jalan menampung air

pada suatu sistem resapan. Sumur resapan ini merupakan sumur kosong dengan kapasitas

tampungan yang cukup besar sebelum air meresap ke dalam tanah.

Berdasarkan konsep tersebut, maka ukuran atau dimensi sumur yang diperlukan untuk

suatu lahan tergantung dari beberapa faktor, antara lain:

a. Luas permukaan penutupan,


I-42


Jawa Tengah

Yaitu lahan yang airnya akan ditampung dalam sumur resapan, meliputi luas atap,

lapangan parker dan perkerasan lain.

b. Karakteristik hujan

Meliputi intensitas hujan, lama hujan, selang waktu hujan. Secara umum dapat

dikatakan bahwa makin tinggi hujan maka makin lama berlangsungnya hujan sehingga

memerlukan volume sumur resapan yang makin besar. Sementara selang waktu hujan yang

sangat besar dapat mengurangi volume sumur yang diperlukan.

c. Koefisien permeabilitas tanah

Yaitu kemampuan tanah dalam melewatkan air per satuan waktu. Tanah berpasir

mempunyai koefisien permeabilitas lebih tinggi dibandingkan tanah berlempung.

d. Tinggi muka air tanah

Pada kondisi muka air yang dalam, sumur resapan perlu dibuat secara besar-besaran

karena tanah benar-benar memerlukan pengisian air melalui sumur-sumur resapan.

Secara teoritis, volume dan efisiensi sumur resapan dapat dihitung berdasarkan

keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air meresap ke dalam tanah dan dapat

dituliskan sebagai berikut:

H= QFK

(1−e−FKT

πR2 )Dimana :

H = tinggi muka air dalam sumur (m)

F = faktor geometrik (m)

Q = debit air masuk (m3/s)

T = waktu pengaliran (sekon)

K = koefisien permeabilitas tanah (m/s)

R = Jari-jari sumur (m)

Manfaat:

a. Mengurangi aliran permukaaan dan mencegah terjadinya genangan air

b. Mempertahankan tinggi muka air tanah dan menambah persediaan air tanah

c. Mengurangi atau menahan terjadinya intrusi air laut bagi daerah yang berdekatan

dengan wilayah pantai


I-43


Jawa Tengah

d. Mencegah penurunan atau amblasan lahan sebagai akibat pengambilan air tanah

yang berlebihan

e. Mengurangi konsentrasi pencemaran air tanah

Gambar 2.21 Skema Sumur Resapan

Gambar 2.22 Denah Sumur Resapan

Standar Nasional Indonesia (SNI) tentang Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air

Hujan untuk Lahan Pekarangan, menetapkan beberapa persyaratan umum yang harus

dipenuhi sebuah sumur resapan yaitu :

Sumur resapan harus berada pada lahan yang datar, tidak pada tanah berlereng, curam

atau labil.

Sumur resapan harus dijauhklan dari tempat penimbunan sampah, jauh dari septic tank

(minimum lima meter diukur dari tepi), dan berjarak minimum satu meter dari fondasi

bangunan.

Penggalian sumur resapan bisa sampai tanah berpasir atau maksimal dua meter di

bawah permukaan air tanah. Kedalaman muka air (water table) tanah minimum 1,50 meter

pada musim hujan.


I-44


Jawa Tengah

Struktur tanah harus mempunyai permeabilitas tanah (kemampuan tanah menyerap

air) lebih besar atau sama dengan 2,0 cm per jam (artinya, genagan air setinggi 2 cm akan

teresap habis dalam 1 jam), dengan tiga klasifikasi, yaitu :

Permeabilitas sedang, yaitu 2,0-3,6 cm per jam.

Permeabilitas tanah agak cepat (pasir halus), yaitu 3,6-36 cm per jam.

Permeabilitas tanah cepat (pasir kasar), yaitu lebih besar dari 36 cm per jam.

2.9.1 Spesifikasi Sumur Resapan

Sumur resapan dapat dibuat oleh tukang pembuat sumur gali berpengalaman

dengan memperhatikan persyaratan teknis tersebut dan spesifikasi sebagai berikut:

1. Penutup Sumur

Untuk penutup sumur dapat dipilih beragam bahan diantaranya :

Pelat beton bertulang tebal 10 cm dicampur dengan satu bagian semen, dua

bagian pasir, dan tiga bagian kerikil.

Pelat beton tidak bertulang tebal 10 cm dengan campuran perbandingan yang

sama, berbentuk cubung dan tidak di beri beban di atasnya atau,

Ferocement (setebal 10 cm).

2. Dinding sumur bagian atas dan bawah

Untuk dinding sumur dapat digunakan bis beton. Dinding sumur bagian

atas dapat menggunakan batu bata merah, batako, campuran satu bagian semen,

empat bagian pasir, diplester dan di aci semen.

3. Pengisi Sumur

Pengisi sumur dapat berupa batu pecah ukuran 10-20 cm, pecahan bata

merah ukuran 5-10 cm, ijuk, serta arang. Pecahan batu tersebut disusun berongga.

4. Saluran air hujan

Dapat digunakan pipa PVC berdiameter 110 mm, pipa beton berdiameter

200 mm, dan pipa beton setengah lingkaran berdiameter 200 mm.

Satu hal yang penting, setelah sumur resapan dibuat, jangan lupakan

perawatannya. Cukup dengan memeriksa sumur resapan setiap menjelang musim

hujan atau, paling tidak, tiga tahun sekali.

Dengan membuat sumur resapan di pekarangan setiap rumah, maka

diharapkan volume banjir dapat diminimumkan dan sekaligus menjaga cadangan

air dalam tanah.


I-45


Jawa Tengah

Sumur resapan air hujan adalah prasarana untuk menampung dan meresapkan

air hujan ke dalam tanah. Sedangkan Lahan pekarangan adalah lahan atau halaman

yang dapat difungsikan untuk menempatkan sumur resapan air hujan.

Persyaratan umum yang harus dipenuhi antara lain sebagai berikut:

Sumur resapan air hujan ditempatkan pada lahan yang relatif datar;

Air yang masuk ke dalam sumur resapan adalah air hujan tidak tercemar;

Penetapan sumur resapan air hujan harus mempertimbangkan keamanan

bangunan sekitarnya;

Harus memperhatikan peraturan daerah setempat;

Hal-hal yang tidak memenuhi ketentuan ini harus disetujui Instansi yang

berwenang.

Persyaratan teknis yang harus dipenuhi antara lain adalah sebagai berikut:

Ke dalam air tanah minimum 1,50 m pada musin hujan;

Struktur tanah yang dapat digunakan harus mempunyai nilai permebilitas

tanah ≥ 2,0 cm/jam.

Jarak penempatan sumur resapan air hujan terhadap bangunan, dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 2.8 Jarak minimum sumur resapan air hujan terhadap bangunan

Perhitungan Sumur Resapan air Hujan antara lain :

1. Volume andil banjir digunakan Rumus :

Vab =0,855 Ctadah A tadah. R

Dimana;

Vab = Volume banjir yang akan ditampung sumur resapan (M3)

Ctadah = Koefesien limpasan dari bidang tadah(tanpa satuan)

A tadah = Luas bidang tadah (m2)


I-46


Jawa Tengah

R = Tinggi hujan harian rata-rata (L/m2 hari).

2. Volume air hujan yang meresap digunakan rumus :

Vrsp = te/24.Atotal.K.

Dimana:

Vrsp = Volume air hujan yang meresap (m2).

te = durasi hujan efektif (jam).= 0,9.R.0,92/60 (jam).

Atotal = Luas dinding sumur+ luas alas sumur(m2).

K = Koefesien permeabilitas tanah (m/hari).


I-47

tinjauan pustaka perencanaan drainase perkotaan

Documents