BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
Banjir merupakan permasalahan umum terjadi di sebagian wilayah Indonesia, terutama di daerah padat penduduk misalnya di kawasan perkotaan.Oleh karena itu,
kerugian yang ditimbulkannya besar baik dari segi materi maupun kerugian jiwa.Maka, sudah selayaknya permasalahan banjir perlu mendapatkan perhatian yang serius karena
merupakan permasalahan di masyarakat. Dengan anggapan bahwa permasalahan banjir merupakan masalah umum, sudah semestinya dari berbagai pihak perlu memperhatikan
hal-hal yang dapat mengakibatkan banjir dan sedini mungkin diantisipasi, untuk
memperkecil kerugian yang ditimbulkan.Robert J. Kodoatie, “Banjir”
Pengendalian banjir merupakan suatu yang kompleks. Dimensi rekayasanya melibatkan banyak disiplin ilmu teknik antara lain: hidrologi, hidrolika, erosi DAS,
teknik sungai, morfologi sedimentasi sungai, rekayasa sistem pengendalian banjir, sistem drainase kota, bangunan air, dll. Di samping itu, suksesnya program
pengendalian banjir juga tergantung dari aspek lainnya yang menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi, hukum, dll. Pengendalian banjir merupakan bagian dari
pengelolaan sumber daya air yang lebih spesifik untuk mengendalikan debit banjir umumnya melalui dam – dam pengendali banjir, atau peningkatan sistem pembawa
sungai, drainase dan pencegahan hal –hal yang berpotensi merusak dengan cara mengelola tata guna lahan dan daerah banjir flood plains. Robert J. Kodoatie, “ PSDA
Terpadu”.
Universitas Sumatera Utara
2.2 Pengertian Banjir
2.2.1 Definisi Banjir
Banjir adalah suatu kondisi di mana tidak tertampungnya air dalam saluranpembuang palung sungai atau terhambatnya aliran air di dalam saluran
pembuang, sehingga meluap menggenangi daerah dataran banjir sekitarnya.Suripin,”SistemDrainase Perkotaan yang Berkelanjutan”.
2.2.2 Faktor Penyebab Banjir
Banyak faktor menjadi penyebab terjadinya banjir.Namun secara umum penyebab terjadinya banjir dapat diklasifikasikan dalam 2 kategori, yaitu banjir yang
disebabkan oleh sebab-sebab alami dan banjir yang diakibatkan oleh tindakan manusia. Yang termasuk sebab-sebab alami di antaranya adalah :
1. Curah hujan 2. Pengaruh Fisiografi
3. Erosi dan Sedimentasi 4. Menurunnya Kapasitas Sungai
5. Pengaruh Air Pasang 6. Kapasitas Drainase Yang Tidak Memadai
Sedangkan sebab-sebab yang timbul akibat faktor manusia adalah : 1. Menurunnya fungsi DAS di bagian hulu sebagai daerah resapan
Universitas Sumatera Utara
Kemampuan DAS, khusunya di bagian hulu untuk meresapkan air menahan air hujan semakin berkurang oleh berbagai sebab, seperti penggundulan hutan, usaha pertanian
yang kurang tepat, perluasan kota, dan perubahan tata guna lahan lainnya. Hal tersebut dapat memperburuk masalah banjir karena dapat meningkatkan kuantitas dan kualitas
banjir. 2. Kawasan kumuh
Perumahan kumuh yang terdapat di sepanjang tepian sungai merupakan penghambat aliran. Luas penampang aliran sungai akan berkurang akibat pemanfaatan bantaran
untuk pemukiman kumuh warga. Masalah kawasan kumuh dikenal sebagai faktor penting terhadap masalah banjir daerah perkotaan.
3. Sampah Ketidakdisiplinan masyarakat yang membuang sampah langsung ke sungai bukan pada
tempat yang ditentukan dapat mengakibatkan naiknya muka air banjir. 4. Bendung dan bangunan lain
Bendung dan bangunan lain seperti pilar jembatan dapat meningkatkan elevasi muka air banjir karena efek aliran balik backwater.
5. Kerusakan bangunan pengendali banjir Pemeliharaan yang kurang memadai dari bangunan pengendali banjir sehingga
menimbulkan kerusakan dan akhirnya menjadi tidak berfungsi dapat meningkatkan kuantitas banjir.
6. Perencanaan sistem pengendalian banjir tidak tepat
Universitas Sumatera Utara
Beberapa sistem pengendalian banjir memang dapat mengurangi kerusakan akibat banjir kecil sampai sedang, tetapi mungkin dapat menambah kerusakan selama banjir-
banjir yang besar.Sebagai contoh bangunan tanggul sungai yang tinggi.Limpasan pada tanggul pada waktu terjadi banjir yang melebihi banjir rencana dapat menyebabkan
keruntuhan tanggul, hal ini menimbulkan kecepatan aliran air menjadi sangat besar yang melalui bobolnya tanggul sehingga menimbulkan banjir yang besar.Robert J.Kodoatie,
Sugiyanto, “Banjir”.
2.2.3 Sistem Pengendalian Banjir Flood Control Sistem
Sistem pengendalian banjir pada suatu daerah perlu dibuat dengan baik dan efisien, memperhatikan kondisi yang ada dan pengembangan pemanfaatan sumber air
mendatang. Pada penyusunan sistem pengendalian banjir perlu adanya evaluasi dan analisis atau memperhatikan hal-hal yang meliputi antara lain :
1 Analisis cara pengendalian banjir yang ada pada daerah tersebut yang sedang berjalan.
2 Evaluasi dan analisis daerah genangan banjir, termasuk data kerugian akibat banjir. 3 Evaluasi dan analisis tata guna tanah di daerah studi, terutama di daerah bawah
dataran banjir. 4 Evaluasi dan analisis daerah pemukiman yang ada maupun perkembangan yang akan
datang. 5 Memperhatikan potensi pengembangan sumber daya air mendatang.
6 Memperhatikan pemanfaatan sumber daya air yang ada termasuk bangunan yang ada.
Universitas Sumatera Utara
Dengan memperhatikan hal-hal tersebut di atas dapat direncanakan sistem pengendalian banjir dengan menyesuaikan kondisi yang ada, dengan berbagai cara
mulai dari dari hulu sampai hilir yang mungkin dapat dilaksanakan. Cara pengendalian banjir dapat dilakukan secara struktur dan non struktur. Robert J. Kodoatie, “ PSDA
Terpadu”.
2.3 Drainase Perkotaan
2.3.1. Defenisi Drainase
Drainase berasal dari kata drainage yang artinya mengeringkan atau mengalirkan.Drainase merupakan sebuah sistem yang dibuat untuk menangani
persoalan kelebihan air, baik kelebihan air yang berada di atas permukaan tanah maupun air yang berada di bawah permukaan tanah.Kelebihan air dapat disebabkan
intensitas hujan yang tinggi atau akibat durasi hujan yang lama.Secara umum, sistem drainase dapat didefenisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk
menhurangi danatau membuang kelebihan air dari suatu kawasan lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.Dirunut dari hulunya, bangunan sistem drainase terdiri
dari saluran penerima interceptor drain, saluran pengumpul collector drain, saluran pembawa conveyor drain, saluran induk main drain, dan badan air penerima
receiving waters.Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti gorong-gorong, siphon, jembatan air aquaduct, pelimpah, pintu-pintu air, bangunan
terjun, kolam tando, dan stasiun pompa.Pada sistem lengkap, sebelum masuk badan air penerima, air diolah dahulu di Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL, khususnya
untuk sistem tercampur. Hanya air yang telah memenuhi baku mutu tertentu yang dimasukkan ke badan air penerima, sehingga tidak merusak lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Jenis Drainase
Drainase dapat dikelompokkan berdasarkan : • Cara terbentuknya
• Sistem pengalirannya • Tujuansasaran pembuatannya
• Tata letaknya • Fungsinya
• Konstruksinya
Drainase berdasarkan cara terbentuknya
Jenis drainase ditinjau berdasarkan dari cara terbentuknya, dapat dikelompokkan menjadi:
1. Drainase alamiah natural drainage
Drainase alamiah terbentuk melalui proses alamiah yang berlangsung lama. Saluran drainase terbentuk akibat gerusan air sesuai kontur tanah. Drainase
alamiah ini terbentuk pada kondisi tanah yang cukup kemiringannya, sehingga air akan mengalir dengan sendirinya, masuk ke sungai-sungai. Pada tanah yang
cukup poreous, air yang ada di permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah infiltrasi.
Air yang meresap berubah menjadi aliran antara sub surface flow mengalir menuju sungai, dan dapat juga mengalir masuk ke dalam tanah perkolasi
hingga ke air tanah yang kemudian bersama-sama dengan air tanah mengalir sebagai aliran air tanah ground water flow menjuju sungai. Umunya drainase
Universitas Sumatera Utara
alamiah ini berupa sungai beserta anak-anak sungainya yang membentuk suatu jaringan alur sungai.
2. Drainase buatan artificial drainage
Drainase buatan adalah sistem yang dibuat dengan maksud tertentu dan merupakan hasil rekayasa berdasarkan hasil hitungan-hitungan yang dilakukan
untuk upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan sistem drainase alamiah.Pada sistem drainase buatan memerlukan biaya-biaya baik pada
perencanaannya maupun pada pembuatannya.
Drainase berdasarkan sistem pengalirannya
Jenis drainase berdasarkan dari sistem pengalirannya, dapat dikelompokkan menjadi:
1. Drainase dengan sistem jaringan
Gambar 2.1 Terbentuknya Drainase Alamiah
Gambar 2.2 Drainase Buatan
Universitas Sumatera Utara
Drainase dengan sistem jaringan adalah suatu sistem pengeringan atau pengaliran air pada suatu kawasan yang dilakukan dengan mengalirkan air
melalui sistem tata saluran dengan bangunan-bangunan pelengkapnya. 2.
Drainase dengan sistem resapan Drainase dengan sistem resapan adalah sistem pengeringan atau pengaliran
air yang dilakukan dengan meresapkan air ke dalam tanah.Cara resapan ini dapat dilakukan langsung terhadap genangan air di permukaan tanah ke
dalam tanah atau melalui sumuransaluran resapan.Sistem resapan ini sangat menguntungkan bagi usaha konservasi air.
Drainase berdasarkan tujuansasarannya
Jenis drainase berdasarkan dari tujuan pembuatannya, dapat dikelompokkan menjadi:
1. Drainase perkotaan
Drainase perkotaan adalah pengeringan atau pengaliran air dari wilayah perkotaan ke sungai yang melintasi wilayah perkotaan tersebut sehingga
wilayah perkotaan tidak digenangi air. 2.
Drainase daerah pertanian Drainase daerah pertanian adalah pengeringan atau pengaliran air di daerah
pertanian baik di persawahan maupun daerah sekitarnya yang bertujuan untuk mencegah kelebihan air agar pertumbuhan tanaman tidak terganggu.
3. Drainase lapangan terbang
Drainase lapangan terbang adalah pengeringan atau pengaliran air di kawasan lapangan terbang terutama pada runway landasan pacu dan
Universitas Sumatera Utara
taxiway sehingga kegiatan penerbangan baik take off, landing, maupun taxing tidak terhambat.Pada lapangan terbang drainase juga bertujuan untuk
keselamatan terutama pada saat landing dan take off yang apabila tergenang air dapat mengakibatkan tergelincirnya pesawat terbang.
4. Drainase jalan raya
Drainase jalan raya adalah pengeringan atau pengaliran air di permukaan jalan yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada badan jalan dan
menghindari kecelakaan lalu lintas.Drainase jalan raya biasanya berupa saluran di kiri kanan jalan serta gorong-gorong yang melintas di bawah
badan jalan. 5.
Drainase jalan kereta api Drainase jalan kereta api adalah pengeringan atau pengaliran air di
sepanjang jalur kereta api yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada jalur kereta api.
6. Drainase pada tanggul dan dam
Drainase pada tanggul dan dam adalah pengaliran air di derah sisi luar tanggul dan dam yang bertujuan untuk mencegah keruntuhan tanggul dan
dam akibat erosi rembesan aliran air piping. 7.
Drainase lapangan olahraga Drainase lapangan olahraga adalah pengeringan atau pengaliran air pada
suatu lapangan olahraga seperti lapangan bola kaki dan lainnya bertujuan agar kegiatan olahraga tidak terganggu meskipun dalam kondisi hujan.
8. Drainase untuk keindahan kota
Universitas Sumatera Utara
Drainase untuk keindahan kota adalah bagian dari drainase perkotaan, namun pembuatannya lebih ditujukan pada sisi estetika seperti tempat
rekreasi dan lainnya 9.
Drainase untuk kesehatan lingkungan Drainase untuk kesehatan lingkungan merupakan bagian dari drainase
perkotaan, di mana pengeringan dan pengaliran air bertujuan untuk mencegah genangan yang dapat menimbulkan wabah penyakit.
10. Drainase untuk penambahan areal
Drainase untuk penambahan areal adalah pengeringan atau pengaliran air pada daerah rawa ataupun laut yang tujuannya sebagai upaya untuk
menambah areal.
Drainase berdasarkan tata letaknya Jenis drainase berdasarkan tata letaknya dapat dikelompokkan menjadi:
1. Drainase Permukaan Tanah Surface Drainage
Drainase Permukaan Tanah adalah sistem drainase yang salurannya berada di atas permukaan tanah yang berfungsi mengalirkan air limpasan
permukaan. Analisa alirannya merupakan analisa open chanel flow. Pengaliran air tejadi karena adanya beda tinggi permukaan saluran slope.
2. Drainase Bawah Permukaan Tanah Subsurface Drainage
Drainase Bawah Permukaan Tanah adalah sistem drainase yang dialirkan di bawah tanah ditanam. Saluran drainase bertujuan mengalirkan air limpasan
permukaan melalui media dibawah permukaan tanah pipa-pipa, dikarenakan alasan-alasan tertentu. Alasan itu antara lain tuntutan artistik,
tuntutan fungsi permukaan tanah yang tidak membolehkan adanya saluran di
Universitas Sumatera Utara
permukaan tanah seperti lapangan sepak bola, lapangan terbang, taman dan lain-lain.
Drainase berdasarkan fungsinya
Jenis drainase berdasarkan dari fungsinya dapat dikelompokkan menjadi : 1.
Drainase single purpose Drainase single purpose adalah saluran drainase yang berfungsi mengalirkan
satu jenis air buangan misalnya air hujan atau air limbah atau lainnya. 2.
Drainase multi purpose Drainase multi purpose adalah saluran drainase yang berfungsi mengalirkan
lebih dari satu air buangan baik secara bercampur maupun bergantian misalnya campuran air hujan dan air limbah.
Drainase berdasarkan kosntruksinya
Jenis drainase berdasarkan dari konstruksinya dapat dikelompokkan menjadi:
1. Drainase saluran terbuka
Drainase saluran terbuka adalah sistem saluran yang permukaan airnya terpengaruh dengan udara luar atmosfir.Drainase saluran terbuka biasanya
mempunyai luasan yang cukup dan digunakan untuk mengalirkn air hujan atau air limbah yang tidak membahayakan kesehatan lingkungan dan tidak
mengganggu keindahan. 2.
Saluran tertutup Drainase saluran tertutupadalah sistem saluran yang permukaan airnya tidak
terpengaruh dengan udara luar atmosfir.Saluran drainase saluran tertutup
Universitas Sumatera Utara
sering digunakan untuk mengalirkan air limbah atau air kotor yang mengganggu kesehatan lingkungan dan mengganggu keindahan.
2.3.3 Pola Jaringan Drainase
Pada sistem jaringan drainase terdiri dari beberapa salura yang saling berhubungan sehingga membentuk suatu pola jaringan. Dari pola jaringan dapat
dibedakan sebagai berikut:
1.
Pola Siku
Pola siku adalah suatu pola di mana saluran cabang membentuk siku-siku pada saluran utama.Dibuat pada daerah yang mempunyai topografi sedikit lebih tinggi
dari pada sungai. Sungai sebagai saluran pembuang akhir berada akhir berada di tengah kota.
2.
Pola Paralel
Pola paralel adalah suatu pola di mana saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang. Dengan saluran cabang sekunder yang cukup banyak dan pendek-pendek,
apabila terjadi perkembangan kota, saluran-saluran akan dapat menyesuaikan diri.
Gambar 2.3 Pola Jaringan Siku
Gambar 2.4 Pola Jaringan Paralel
Universitas Sumatera Utara
3.
Grid Iron
Pola grid ikon merupakan pola jaringan drainase untuk daerah dimana sungainya terletak di pinggir kota, sehingga saluran-saluran cabang dikumpulkan dulu pada
saluran pengumpulan.
4.
Pola Alamiah
Pola alamiah adalah suatu pola yang sama seperti pola siku, hanya beban sungai pada pola alamiah lebih besar. Saluran cabang tidak selalu berbentul siku terhadap saluran
utama seperti diperlihatkan pada gambar.
5.
Pola Radial
Pola radial adalah pola jaringan drainase yang mengalirkan air dari pusat sumber air memencar ke segala arah.Pola ini sangat cocok pada daerah berbukit.
Gambar 2.5 Pola Jaringan Grid Iron
Gambar 2.6 Pola Jaringan Alamiah
Gambar 2.7 Pola Jaringan Radial
Universitas Sumatera Utara
2.3.4 Bangunan-bangunan Sistem Drainase dan Pelengkapnya
1. Bangunan-bangunan Sistem Saluran Drainase Bangunan-bangunan dalam sistem drainase adalah bangunan-bangunan struktur dan
bangunan-bangunan non struktur. a. Bangunan Struktur
Bangunan struktur adalah bangunan pasangan disertai dengan perhitungan-perhitungan kekuatan tertentu. Contoh bangunan struktur adalah : rumah pompa, bangunan tembok
penahan tanah, bangunan terjunan, dan jembatan. b.
Bangunan Non-Struktur Bangunan non struktur adalah bangunan pasangan atau tanpa pasangan, tidak disertai
dengan perhitungan-perhitungan kekuatan tertentu yang biasanya berbentuk siap pasang. Contoh bangunan non struktur adalah :
Pasangan saluran cecil tertutup, tembok talud saluran, manhole, street inlet. Tanpa pasangan saluran tanah dan saluran tanah berlapisrumput.
2. Bangunan Pelengkap Saluran Drainase Bangunan pelengkap saluran drainase diperlukan untuk melengkapi suatu sisem
saluran untuk fungsi-fungsi tertentu. Adapun bangunan-bangunan pelengkap sistem drainase antara lain :
a. Catch Basin
Universitas Sumatera Utara
Bangunan di mana air masuk ke dalam sistem saluran tertutup dan air mengalir bebas di atas permukaan tanah menuju catch basin.Catch basin dibuat pada tiap
persimpangan jalan, pada tepat-tempat yang rendah, tempat parkir. b. Inlet
Apabila terdapat saluran terbuka dimana pembuangannya akan dimasukkan ke dalam saluran tertutup yang lebih besar, maka dibuat suatu konstruksi khusus inlet.
Inlet harus diberi saringan agar sampah tidak masuk ke dalam saluran tertutup.
c. Headwall Headwall adalah konstruksi khusus pada outlet saluran tertutup dan ujung gorong-
gorong yang dimaksudkan untuk melindungi dari longsor dan erosi. d. Shipon
Shipon dibuat bilamana ada persilangan dengan sungai.Shipon dibangun bawah dari penampang sungai, karena tertanam di dalam tanah maka pada waktu
pembuangannya harus dibuat secara kuat sehingga tidak terjadi keretakan ataupun kerusakan konstruksi.Sebaiknya dalam merencanakan drainase dihindarkan
perencanaan dengan menggunakan shipon, dan sebaiknya saluran yang debitnya lebih tinggi tetap untuk dibuat shipon dan saluran drainasenya yangdibuat saluran
terbuka atau gorong-gorong. e. Manhole
Universitas Sumatera Utara
Untuk keperluan pemeliharaan sistem saluran drainase tertutup di setiap saluran diberi manhole pertemuan, perubaan dimensi, perubahan bentuk selokan pada
setiap jarak 10-25 m. Lubang manhole dibuat sekecil mungkin supaya ekonomis, cukup, asal dapat dimasuki oleh orang dewasa. Biasanya lubang manhole
berdiameter 60 cm dengan tutup dari besi tulang. f. Lain-lainnya
Meliputi gorong-gorong, bangunan terjun, dan bangunan got miring.
2.3.5 Perencanaan Sistem Drainase • Landasan perencanaan
Perencanaan drainase perkotaan perlu memperhatikan fungsi drainase perkotaan sebagai parasarana kota yang dilandaskan pada konsep pembangunan yang
berwawasan lingkungan. Konsep ini antara lain berkaitan dengan sumber daya air, yang ada prinsipnya adalah mengendalikan air hujan supaya banyak meresap
dalam tanah dan tidak banyak terbuang sebagai aliran, antara lain membuat : bangunan resapan buatan, kolam tandon, penataan landscape dan sempadan.
• Tahap perencanaan
Tahap perencanaan drainase perkotaan meliputi : a. Tahapan dilakukan melalui pembuatan rencana induk, studi kelayakan dan
perencanaan detail dengan penjelasan : Studi kelayakan dapat dibuat sebagai kelanjutan dari pembuatan rencana induk.
Universitas Sumatera Utara
Perencanaan detail perlu dibuat sebelum pekerjaan konstruksi drainase dilaksanakan.
b. Drainase perkotaan di kota raya dan kota besar perlu direncanakan secara menyeluruh melalui tahapan rencana induk.
c. Drainase perkotaan di kota sedang dan kota kecil dapat direncanakan melalui tahapan rencana kerangka sebagai pengganti rencana induk.
d. Data dan Persyaratan Perencanaan sistem drainase perkotaan memerlukan data dan persyaratan
sebagai berikut : Data primer, merupakan data dasar yang dibutuhkan dalam perencanaan yang
diperoleh baik dari lapangan maupun dari pustaka, mencakup : 1. Data permasalahan dan data kuantitatif pada setiap lokasi genangan atau
banjir yang meliputi luas, lama, kedalaman ratarata dan frekuensi genangan. 2. Data keadaan fungsi, sistem, geometri dan dimensi saluran
3. Data daerah pengaliran sungai atau saluran meliputi topografi, hidrologi, morfologi sungai, sifat tanah, tata guna tanah dan sebagainya.
4. Data prasarana dan fasilitas kota yang telah ada dan yang direncanakan. Data sekunder, merupakan data tambahan yang digunakan dalam perencanaan
drainase perkotaan yang sifatnya menunjang dan melengkapi data primer, terdiri atas:
Universitas Sumatera Utara
1. Rencana Pengembangan Kota 2. Geoteknik
3. Pembiayaan 4. Kependudukan
5. Institusi kelembagaan 6. Sosial ekonomi
7. Peran serta masyarakat 8. Keadaan kesehatan lingkungan pemukiman
2.4 Analisa Hidrologi
Analisis data hidrologi dimaksudkan untuk memperoleh besarnya debit banjir rencana. Debit banjir rencana merupakan debit maksimum rencana di sungai atau
saluran alamiah dengan periode ulang tertentu yang dapat dialirkan tanpa membahayakan lingkungan sekitar dan stabilitas sungai.
Dalam mendapatkan debit banjir rencana yaitu dengan menganalisis data curah hujan maksimum pada daerah aliran sungai yang diperoleh dari beberapa stasiun hujan
terdekat. Sri Eko Wahyuni, 2000.
2.4.1. Siklus Hidrologi
Gerakan air yang berdaur dari lautan ke atmosfer dan dari sana karena pencurahan air ke bumi, tempat air itu berkumpul, disebut siklus hidrologi.
Secara bagan, siklus itu dapat dilihat pada gambar.
Universitas Sumatera Utara
Air menguap dari permukaan samudera akibat energi panas matahari.Laju dan jumlah penguapan bervariasi, terbesar terjadi di dekat equator, di mana radiasi matahari
lebih kuat.Uap air adalah murni, karena pada waktu dibawa naik ke atmosfir kandungan garam ditinggalkan.Uap air yang dihasilkan dibawa udara yang bergerak. Dalam kondisi
yang memungkinkan, uap air yang akan jatuh kembali sebagai presipitasi berupa hujan dan atau salju.Presipitasi ada yang jatuh di samudera, di darat, dan sebagian langsung
menguap kembali sebelum mencapai ke permukaan bumi.
Air menguap dari permukaan samudera akibat energi panas matahari.Laju dan jumlah penguapan bervariasi, terbesar terjadi di dekat equator, di mana radiasi matahari
lebih kuat.Uap air adalah murni, karena pada waktu dibawa naik ke atmosfir kandungan garam ditinggalkan.Uap air yang dihasilkan dibawa udara yang bergerak. Dalam kondisi
yang memungkinkan, uap air yang akan jatuh kembali sebagai presipitasi berupa hujan dan atau salju.Presipitasi ada yang jatuh di samudera, di darat, dan sebagian langsung
menguap kembali sebelum mencapai ke permukaan bumi.
Gambar 2.8 SiklusHidrologi
Universitas Sumatera Utara
Presipitasi yang jatuh di permukaan bumi menyebar ke berbagai arah dengan beberapa cara. Sebagian akan tertahan sementara di permukaan bumi sebagai es atau
salju, atau genangan air, yang dikenal dengan simpanan depresi. Sebagian air hujan atau lelehan salju akan mengalir ke saluran atau sungai. Hal ini disebut aliran limpasan
permukaan. Jika permukaan tanah porous, maka sebagian besar akan meresap ke dalam tanah melalui peristiwa yang disebut infiltrasi. Sebagian lagi akan kembali ke atmosfer
melalui penguapan dan transpirasi oleh tanaman evapotranspirasi. Di bawah permukaan tanah, pori-pori tanah berisi air dan udara.Daerah ini
dikenal sebagai zona kapiler vadoze zone, atau zona aerasi.Air yang tersimpan di zona ini disebut kelengasan tanah soil moisture, atau air kapiler. Pada kondisi tertentu air
dapat mengalir secara lateral pada zona kapiler, proses ini disebut interflow. Uap air dalam zona kapiler dapat juga kembali ke permukaan tanah, kemudian menguap.
Kelebihan kelengasan tanah akan ditarik masuk oleh gravitasi dan proses ini disebut drainase gravitasi. Pada kedalaman tertentu, pori-pori tanah atau batuan akan
jenuh air. Batas atau zona jenuh air disebut muka air tanah water table.Air yang tersimpan dalam zona jenuh air disebut air tanah.Air tanah ini bergerak sebagai aliran
air tanah melalui batuan atau lapisan tanah sampai akhirnya keluar ke permukaan sebagai sumber air spring atau sebagai rembesan ke danau, waduk, sungai, atau laut.
Air yang mengalir dalam saluran atau sungai dapat berasal dari aliran permukaan atau dari air tanah yang merembes di dasar sungai. Konstribusi air tanah
pada aliran sungai disebut aliran dassar baseflow, sementara total aliran disebut debit runoff. Air yang tersimpan di waduk, danau, dan sungai disebut air permukaan
surface water.Dalam kaitannya dengan perencanaan drainase, komponen dalam siklus
Universitas Sumatera Utara
hidrologi yang terpenting adalah aliran permukaan.Oleh karena itu, komponen inilah yang ditangani secara baik untuk menghindari berbagai bencana, khususnya banjir.
2.4.2. Analisis Hujan 2.4.2.1. Hujan Kawasan Daerah Tangkapan Air = DTA
Data hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan merupakan hujan yang terjadi hanya pada satu titik atau tempat saja point rainfall.Mengingat hujan sangat bervariasi
terhadap tempat space, maka unutk kawasan yang luas, satu alat penakar hujan belum dapat menggambarkan hujan wilayah tersebut.Dalam hal ini diperlukan hujan kawasan
yang diperoleh dari harga rata-rata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada di dalam danatau di sekitar kawasan tertentu.
Ada tiga macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata kawasan : 1 rata-rata aljabar 2 poligon Thiessen, dan 3 ishohyet.
1 Cara Rata-rata Aljabar Aritmethic Mean Method
Merupakan metode yang paling sederhana dalam perhitungan hujan kawasan.Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua penakar hujan mempunyai pengaruh yang
setara.Cara ini cocok untuk kawasan dengan topografi rata atau datar, alat penakar tersebar merata atau hampir merata, dan harga individual curah hujan tidak terlalu jauh
dari harga rata-ratanya. Hujan kawasan diperoleh dari persamaan:
P =
�1+�2+�3+⋯+�� �
=
∑ ��
� �=1
�
di mana P
1
, P
2
,…,P
n
adalah curah hujan yang tercatat di pos penakar hujan 1, 2,…, n adalah banyaknya pos penakar hujan.
Universitas Sumatera Utara
2 Cara Poligon Thiessen
Metode perhitungan ini berdasarkan rata-rata timbang weightedaverage dan memberikan proporsi luasan daerah pengaruh stasiun hujan untukmengakomodasi
ketidakseragaman jarak.Daerah pengaruh dibentuk denganmenggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubungantara dua stasiun hujan terdekat.Metode
ini didasarkan pada asumsi bahwavariasi hujan antara stasiun hujan yang satu dengan lainnya adalah linear dan bahwa sembarang pos dianggap dapat mewakili kawasan
terdekat. Prosedur penerapan metode ini meliputi langkah-langkah sebagai berikut:
1. Lokasi pos penakar hujan diplot pada peta DAS. Antar pos dibuat garis lurus
penghubung. 2.
Tarik garis tegak lurus di tengah-tengah tiap garis penghubung sedemikian rupa, sehingga membentuk polygon Thiessen. Semua titik dalam satu polygon akan
mempunyai jarak terdekat dengan pos penakar yang ada di dalamnya dibandingkan dengan jarak terhadap pos lainnya. Selanjutnya, curah hujan pada pos tersebut
dianggap representasi hujan pada kawasan dalam polygon yang bersangkutan.
Gambar 2.9 Metode Poligon Thiessen
Universitas Sumatera Utara
3. Luas areal pada tiap-tiap polygon dapat diukur dengan planimeter dan luas total
DAS, A dapat diketahui dengan menjumlahkan semua luasan polygon. 4.
Hujan rata-rata DAS dapat dihitung dengan persamaan berikut :
P =
�1�1+�2�2+⋯+���� �1+�2+⋯+��
=
∑ ����
� �=1
∑ ��
� �=1
3 Metode Ishoyet
Metode ini merupakan metode yang paling akurat untuk menentukan hujan rata- rata, namun diperlukan keahlian dan pengalaman.Cara ini memperhitungkan secara
actual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan. Dengan kata lain, asumsi metode Thiessen yang secara membabi buta menganggap tiap pos penakar mencatat kedalaman yang
sama untuk daerah sekitarnya dapat dikoreksi.
Metode Ishoyet terdiri dari beberapa langkah sebagai berikut : • Plot data kedalaman air hujan untuk tiap pos penakar hujan pada peta
• Gambar kontur kedalaman air hujan dengan menghubungkan titik titik yang mempunyai kedalaman air yang sama. Interval ishoyet yang umum dipakai adalah
10 mm. • Hitung luas area antara dua garis ishoyet dengan menggunakan planimeter. Kalikan
masing-masing luas areal dengan rata-rata hujan antara dua ishoyet yang berdekatan. Hitung hujan rata-rata DAS dengan persamaan berikut:
P =
�1 �
�1+�2 2
�+�2 �
�1+�2 2
�+⋯ + ��−1 �
�1+�2 2
� �1+�2+⋯….+��−1
atau
Universitas Sumatera Utara
P =
∑���
�1+�2 2
�� ∑ �
Metode Ishoyet cocok untuk daerah berbukit dan tidak teratur dengan luas lebih dari 5.000 km
2
.
2.4.2.2.Cara Memilih Metode
Pemilihan metode mana yang cocok dipakai pada suatu DAS dapat ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor berikut:
1. Jaring-jaring pos penakar hujan dalam DAS
2. Luas DAS
3. Topografi DAS
2.4.3. Analisis Frekuensi dan Probabilitas
Tujuan analisis frekuensi data hidrologi adalah berkaitan dengan besaran peristiwa-peristiwa ekstrim yang berkaitan dengan frekuensi kejadiannya melalui
penerapan distribusi kemungkinan.Data hidrologi dianalisis diasumsikan tidak bergantung independent dan terdistribusi secara acak dan bersifat stokastik.
Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampau. Sebaliknya, kala-ulang return period adalah waktu hipotetik di mana hujan
dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Dalam hal ini tidak terkandung pengertian bahwa kejadian tersebut akan berulang secara teratur setiap kala
ulang tersebut. Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar
hujan, baik yang manual maupun yang otomatis. Analisis frekuensi ini didasarkan pada
Universitas Sumatera Utara
sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang.
Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan di masa lalu.
Ada dua macam seri data yang dipergunakan dalam analisis frekuensi, yaitu: 1.
Data maksimum tahunan Tiap tahun diambil hanya satu besaran maksimum yang dianggap berpengaruh pada
analisis selanjutnya.Seri data seperti ini dikenal dengan seri data maksimum maximum annual series. Jumlah data dalam seri akan sama panjang dengan data
yang tersedia. Dalam suatu tahunan yg mgkn lebih besar dari besaran data maksimum dlm tahun yang tidak diperhitungkan pengaruhnya dalam analisis. Hal
ini oleh beberapa pihak dianggap kurang realistis dan menyarankan menggunakan cara seri parsial.
2. Seri Parsial
Cara ini dengan menetapkan suatu besaran tertentu sebagai batas bawah, selanjutnya semua besaran data yang lebih besar dari batas bawah tersebut diambil
dan dijadikan bagian seri data untuk kemudian dianalisis seperti biasa.Pengambilan batas bawah dapat dilakukan dengan sistem peringkat, di mana semua besaran data
yang cukup besar diambil, kemudian diurutkan dari besar ke kecil.Data yang diambil untuk dianalisis selanjutnya adalah sesuai panjang data dan diambil dari
besaran data yang paling besar. Dalam hal ini dimungkinkan dalam satu tahun data yang diambil lebih dari satu data, sementara tahun yang lain tidak ada data yang
diambil.
Universitas Sumatera Utara
Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi adalah:
1 Distribusi Normal,
2 Distribusi Log Normal,
3 Distribusi Log Pearson III, dan
4 Distribusi Gumbel
1. Distribusi Normal
Dalam analisis hidrologi distribusi normal banyak digunakan untuk menganalisis frekuensi curah hujan, analisis statistik dari distribusi curah hujan tahunan, debit
rata-rata tahunan. Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss.
X
T
=
X
+ K
T
S
Di mana: X
T
= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan,
X = nilai rata-rata hitung variat,
S = deviasi standar nilai variat, K
T
= faktor koreksi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe modal matematik distribusi peluang yan digunakan untuk
analisis peluang. Nilai faktor koreksi K
T
umumnya sudah tersedia dalam tabel nilai variabel reduksi Gauss Variabel reduced gauss
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Nilai variabel reduksi Gauss Variabel reduced gauss
No. Periode ulang, T
Peluang K
T
1 1,001
0,999 -3,05
2 1,005
0,995 -2,58
3 1,01
0,99 -2,33
4 1,05
0,95 -1,64
5 1,11
0,9 -1,28
6 1,25
0,8 -0,84
7 1,33
0,75 -0,67
8 1,43
0,7 -0,52
9 1,67
0,6 -0,25
10 2
0,5 11
2,5 0,4
0,25 12
3,33 0,3
0,52 13
4 0,25
0,67 14
5 0,2
0,84
Universitas Sumatera Utara
15 10
0,1 1,28
16 20
0,05 1,64
17 50
0,02 2,05
18 100
0,01 2,33
19 200
0,005 2,58
20 500
0,002 2,88
21 10,000,000
0,001 3,09
Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang BerkelanjutanSuripin, 2004
2. Distribusi Log Normal
Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan menikuti distribusi Log Normal. Dinyatakan sebagai model matematik dengan
persamaan:
Y
T
=
Y
+ K
T
S
K
T
=
�т− Y �
Yт = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-
tahunan
Y
= nilai rata-rata hitung variat S
= deviasi standar nilai variat
Universitas Sumatera Utara
K
T
= faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang.
3. Distribusi Log-Pearson III
Pada situsi tertentu, ternyata kedekatan antara data dan teori tidak cukup kuat untuk menjustifikasi pemakaian distribusi Log Normal.
Pearson telah mengembangkan serangkaian fungsi probabilitas yang dapat dipakai untuk hampir semua distribusi probabilitas empiris.Tidak seperti konsep
yang melatarbelakangi pemakaian distribusi Log Normal untuk banjir puncak, maka distribusi probabilitas ini hampir tidak berbasis teori.
Tiga parameter penting dalam Log Pearson III yaitu i harga rata-rata; ii simpangan baku; dan iii koefisien kemencengan.
Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log Pearson Tipe III: o
Ubah ke dalam bentuk logaritmis, X = log X o
Hitung harga rata-rata
Log
X
=
∑
= n
1 i
Xi log
n
o Harga simpangan baku
s =
⎣ ⎢
⎢ ⎢
∑
= n
1 i
�log Xi – log X �
2
n −1
⎦ ⎥
⎥ ⎥
0.5
Universitas Sumatera Utara
o Hitung koefisien kemencengan
G =
�
∑
=
n
1 i
�log Xi – log X �
3
�n - 1��n - 2�s
3
o Hitung logaritma hujan dengan periode ulang T dengan rumus
Log X
T
= log
X
+ K.s
Dimana K adalah variabel standar standardized variabel untuk X yang besarnya tergantung koefisien kemencengan G.
Tabel 2.2 Harga K untuk Distribusi Log Pearson III
Interval kejadian Recurrenceinterval, tahun periode ulang 10,101
12,5 2
5 10
25 50
100 Koef, G
Persentase peluang terlampaui Percent chance of being exceeded 99
80 50
20 10
4 2
1 3
-0,667 -0,636
-0,396 0,42
1,18 2,278
3,152 4,051
2,8 -0,714
-0,666 -0,384
0,46 1,21
2,275 3,114
3,973 2,6
-0,769 -0,696
-0,368 0,499
1,238 2,267
3,071 2,889
2,4 -0,832
-0,725 -0,351
0,573 1,262
2,256 3,023
3,8 2,2
-0,905 -0,752
-0,33 574
1,284 2,24
2,97 3,705
2 -0,99
-0,777 -0,307
0,609 1,302
2,219 2,192
3,605
Universitas Sumatera Utara
1,8 -1,087
-0,799 -0,282
0,643 1,318
2,193 2,848
3,499 1,6
-1,197 -0,817
-0,254 0,675
1,329 2,163
2,78 3,388
1,4 -1,318
-0,832 -0,225
0,705 1,337
2,128 2,706
3,271 1,2
-1,449 -0,844
-0,195 0,732
1,34 2,087
2,626 3,149
1 -1,588
-0,852 -0,164
0,758 1,34
2,043 2,542
3,022 0,8
-1,733 -0,856
-0,132 0,78
1,336 1,993
2,453 2,891
0,6 -1,88
-0,857 -0,099
0,8 1,328
1,939 2,359
2,755 0,4
-2,029 -0,855
-0,066 816
1,317 1,88
2,261 2,615
0,2 -2,178
-0,85 -0,033
0,83 1,301
1,818 2,159
2,472 -2,326
-0,842 0,842
1,282 1,751
2,051 2,326
-0,2 -2,472
-0,83 -0,033
0,85 1,258
1,68 1,945
2,178 -0,4
-2,615 -0,816
-0,066 0,855
1,231 1,606
1,834 2,029
-0,6 -2,755
-0,8 -0,099
0,857 1,2
1,582 1720
1,88 -0,8
-2,891 -0,78
-0,132 0,856
1,166 1,448
1606 1,733
-1 -3,022
-0,758 -0,164
0,852 1,128
1,366 1,492
1,588 -1,2
-2,149 -0,732
-0,195 0,844
1,086 1,282
1,379 1,449
-1,4 -2,271
-0,705 -0,225
0,832 1,241
1,198 1,27
1,318
Universitas Sumatera Utara
-1,6 -2,388
-0,675 -0,254
0,817 1,994
1,116 1,166
1,197 -1,8
-2,499 -0,643
-0,282 0,799
1,945 1,035
1,069 1,087
-2 -3,605
-0,609 -0,307
0,777 0,752
0,959 0,98
0,99 -2,2
-3,705 -0,574
-0,33 0,752
0,753 0,888
0,9 0,905
-2,4 -3,8
-0,537 -0,351
0,725 0,754
0,823 0,83
0,832 -2,6
-3,889 -0,49
-0,368 0,696
0,755 0,764
0,768 0,769
-2,8 -3,973
-0,469 -0,384
0,666 0,756
0,712 0,714
0,714 -3
-3,051 -0,42
-0,396 0,636
0,757 0,666
0,666 0,667
Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang BerkelanjutanSuripin, 2004
4. Distribusi Gumbel
Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan dalam persamaan:
K =
Y
Tr
−Y
n
S
n
Yn = reduced mean yang tergantung jumlah sampeldata n
Sn = reduced standar deviation yang juga tergantung pada jumlah
sampeldata n Y
Tr
= reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan
Universitas Sumatera Utara
Y
Tr
= -ln
�–ln
T
r
−1 T
r
�
Tabel 2.3 Nilai Rata-rata dari Reduksi Yn
N 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 0,4952 0,4996 0,5035 0,507
0,51 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,522
20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,532
0,5332 0,5343 0,5353 30
0,5362 0,5371 0,538 0,5388 0,8396 0,5403 0,541
0,5418 0,5424 0,5436 40
0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481
50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518
60 0,5521 0,5524 0,5527 0,553
0,5533 0,5535 0,5538 0,554 0,5543 0,5545
70 0,5548 0,555
0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567 80
0,5569 0,557 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,558
0,5581 0,5583 0,5585 90
0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599 100
0,56 0,5603 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,561
0,5611 Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang BerkelanjutanSuripin, 2004
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4Reduced Standard Deviation, Sn
N 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 0,9496 0,9676 0,9833 0,0071
0,0095 0,0206 0,0316 0,0411 0,0493 0,0565 20
1,0628 1,0696 1,0754 1,08611 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,108 30
1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388
40 1,1413 1,1436 1,1458 1,148
1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,159 50
1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734
60 1,1747 1,1759 1,177
1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844
70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881
1,189 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,193
80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959
1,1967 1,1973 1,198 1,1987 1,1994 1,2001
90 1,2007 1,2013 1,202
1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,206
100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,209
1,2093 1,2096
Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang BerkelanjutanSuripin, 2004
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.5Reduced Variate, sebagai Fungsi Periode Ulang
Periode ulang, Recuded variate,
Periode ulang, Recuded variate, Ytr
Tr tahun Ytr
Tr tahun 2
0,3668 100
4,6012 5
1,5004 200
4,2969 10
2,251 250
4,5206 20
2,9709 500
4,2149 25
3,1993 1000
4,9087 50
39,028 5000
4,5188 75
43,117 10000
4,2121 Sumber:Buku Sistem Drainase Perkotaan yang BerkelanjutanSuripin, 2004
2.4.4 Koefisien Pengaliran
Koefisien pengaliran runoff coefficient adalah perbandingan antara jumlah air yang mengalir atau melimpas di permukaan tanah surface runoff dengan jumlah air
hujan yang jatuh dari atmosfir. Nilai koefisien pengaliran berkisar antara 0 sampai dengan 1 dan bergantung dari jenis tanah, jenis vegetasi, karakteristik tataguna lahan
dan konstruksi yang ada di permukaan tanah seperti jalan aspal, atap bangunan, dan lain-lain yang menyebabkan air hujan tidak dapat sampai secara langsung ke permukaan
tanah sehingga tidak dapat berinfiltrasi maka akan menghasilkan limpasan permukaan hampir 100. Rumus untuk menentukan koefisien pengaliran sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
C =
Q R
Keterangan: C
= Koefisien pengaliran Q
= Jumlah limpasan R
= Jumlah curah hujan Besarnya nilai koefisien pengaliran C untuk daerah perumahan berdasarkan peneliti
para ahli diperlihatkan pada tabel berikut.
Tabel 2.6 Koefisien Pengaliran C
Tipe Daerah Aliran Kondisi
Koefisien Aliran C Rerumputan
Tanah pasir, datar 2 0,05-0,10
Tanah pasir, rata-rata, 2-7 0,10-0,15
Tanah pasir, curam, 7 0,15-0,20
Tanah gemuk, datar, 2 0,13-0,17
Tanah gemuk, curam, 7 0,18-0,22
Business Daerah kota lama
0,25-0,35 Daerah pinggiran
0,75-0,95 Perumahan
Daerah single family 0,30-0,50
Multi units terpisah-pisah 0,40-0,60
Universitas Sumatera Utara
Multi units tertutup 0,60-0,75
Suburban 0,25-0,40
Daerah rumah apartemen 0,50-0,70
Industri Daerah ringan
0,50-0,80 Daerah berat
0,60-0,90 Pertamanan, kuburan
0,10-0,25 Tempat bermain
0,20-0,35 Halaman kereta api
0,20-0,40 Daerah yang tidak
0,10-0,30 Jalan
Beraspal 0,70-0,75
Beton 0,80-0,95
Batu 0,70-0,85
Untuk berjalan naik 0,70-0,85
Atap 0,70-0,95
Sumber : Wesli, Drainase Perkotaan
2.4.5 Perhitungan Koefisien Tampungan Cs
Daerah yang memiliki cekungan untuk menampung air hujan realtif mengalirkan lebih sedikit air hujan dibandingkan yang tidak memiliki cekungan sama sekali. Efek
Universitas Sumatera Utara
tampungan oleh cekungan ini terhadap debit rencana diperkirakan dengan koefisien tampungan yang diperoleh dengan rumus:
C
s
= 2 t
c
2t
c
+t
d
Dimana: Cs = koefisien tampungan
Tc = waktu konsentrasi jam Td = waktu aliran air mengalir di dalam saluran dari hulu hingga ke tempat pengukuran
jam
2.4.6 Perhitungan Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi t
c
suatu DAS adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan yang jatuh untuk mengalir dari titik terjauh sampai ke tempat keluaran DAS titik
kontrol setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Dalam hal ini diasumsikan DAS adalah luasan atap rumah berdasarkan tipe rumah tersebut.
Waktu konsentrasi dihitung dengan membedakannya menjadi dua konponen, yaitu: • t
o
= waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampaisaluran terdekat, dan
• t
d
= waktu perjalanan dari pertama masuk saluran sampai titik keluaran t
c
= to + td dimana
t
o
= �
2 3
x 3,28 x L x
n √S
�
menit
dan
Universitas Sumatera Utara
t
d
=
L
s
60 V
menit
dimana n
= koefisien kekasaran Manning, untuk aspal dan beton = 0,013 S
= perbandingan dari selisih tinggi antara tempat terjauh dan tempat pengamatan, diperkirakan sama dengan kemiringan rata-rata dari daerah aliran
V = kecepatan aliran di dalam saluran mdetik
L = Jarak aliran terjauh di atas tanah hingga saluran terdekat m
Ls = Jarak yang ditempuh aliran di dalam saluran ke tempat pengukuran m
Tabel 2.7 Nilai Kecepatan Berdasarkan Kemiringan Dasar Saluran
Kemiringan Rata-rata Dasar Saluran Kecepatan Rata-rata mdetik Kurang dari 1
0,4 1 – 2
0,66 2 – 4
0,9 4 – 6
1,2 6 – 10
1,5 10 - 15
2,4 Sumber : Drainase Perkotaan Wesli, 2008
Universitas Sumatera Utara
2.5 Analisis Intensitas Curah Hujan
Intensitas hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan per satuan waktu. Sifatumum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung intensitasnya cenderung
makin tinggi dan makin besar periode ulangnya makin tinggi pula intensitasnya. Hubungan antara intensitas, lama hujan dan frekuensi hujan biasanya dinyatakan dalam
lengkung Intensitas-Durasi-Frekuensi IDF = Intensity-Duration-Frequency Curve. Diperlukan data hujan jangka pendek, misalnya 5 menit, 10 menit, 30 menit, 60
menit dan jam-jaman untuk membentuk lengkung IDF. Data hujan jenis ini hanya dapat diperoleh dari pos penakar hujan otomatis.Selanjutnya, berdasarkan data hujan
jangka pendek tersebut lengkung IDF dapat dibuat. Untuk menentukan debit banjir rencana design flood perlu didapatkan harga suatu intensitas curah hujan terutama
bila digunakan metode rasional. Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut berkonsentrasi.Analisis
intensitas curah hujan ini dapat diproses dari data curah hujan yang telah terjadi pada masa lampau. Untuk menghitung intensitas curah hujan dapat digunakan beberapa
rumus empiris sebagai berikut :
2.5.1 Rumus Talbot 1881
Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dan tetapan-tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga yang terukur.
I =
a t + b
di mana: I
= intensitas hujan mmjam t
= lamanya hujan jam a dan b = konstanta yan tergantung pada lamanya hujan yang terjadi di DAS
Universitas Sumatera Utara
a =
[I.t] �I
2
�−�I
2
.t �[I]
N[I
2
] −[I][I]
b =
[I][I.t]-N �I
2
.t �
N �I
2
�-[I][I]
2.5.2 Rumus Sherman 1905
Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yang lamanya lebih dari 2 jam.
I =
� �
�
dimana: I
= intensitas hujan mmjam t
= lamanya hujan jam n
= konstanta log a =
[log I] �log t
2
�−⌊log t.log I⌋[log t] N[log t
2
] −[log t][log t]
n =
[log I][log t]-N ⌊log t. log I⌋
N �log t
2
�-[log t][log t]
2.5.3 Rumus Ishiguro 1953
I =
a √t+ b
I = intensitas hujan mmjam
t = lamanya hujan jam
a,b = konstanta
a =
�I.√t��I
2
�−�I
2
√t�[I] N[I
2
] −[I][I]
Universitas Sumatera Utara
b =
[I] �I.√t�−N�I
2
√t� N[I
2
] −[I][I]
dimana [ ]
= jumlah angka-angka dalam tiap suku N
= banyaknya data
2.5.4 Mononobe
Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data hujan harian, maka intensitas hujan dihitung dengan rumus:
I =
R
24
24
�
24 t
�
2 3
dimana : I
= intensitas hujan mmjam t
= lamanya hujan jam R
24
= curah hujan maksimum harian selama 24 jam mm
2.6 Debit Banjir Rencana
Metode yang biasa digunakan untuk menghitung debit banjir rencana umumnya sebagai berikut :
2.6.1 Rumus Rasional
Ada banyak rumus rasional yang dibuat secara empiris yang dapat menjelaskan hubungan antara hujan dengan limpasannya, diantaranya adalah:
Q = 0,278.C.Cs.I.A di mana:
Q = Debit m
3
det C
= Koefisien aliran
Universitas Sumatera Utara
Cs = Koefisien Tampungan
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi mmjam
A = Luas daerah aliran km²
Di wilayah perkotaan, luas daerah pengeringan pada umumnya terdiri dari beberapa daerah yang mempunyai karakteristik permukaan tanah yang berbeda subarea
sehingga koefisien pengaliran untuk masing-masing subarea nilainya berbeda dan untuk menentukan koefisien pengaliran pada wilayah tersebut dilakukan penggabungan dari
masing-masing sub area.Variabel luas sub area dinyatakan dengan Aj dan koefisien pengaliran dari tiap sub area dinyatakan dengan Cj maka untuk menentukan debit
digunakan rumus sebagai berikut: Q = I
∑ =
m 1
j A
C j
j
di mana: Q
= Debit m
3
det Cj
= Koefisien sub area I
= intensitas hujan selama waktu konsentrasi mmjam Aj
= luas daerah aliran km² Rumus rasional lainnya yang menggambarkan hubungan antara hujan dan limpasannya
yang dipengaruhi oleh penyebaran hujan sebagai berikut: Q = C.β.I.A
di mana: Q
= Debit m
3
det C
= Koefisien sub area β
= Koefisien penyebaran hujan
Universitas Sumatera Utara
I = intensitas hujan selama waktu konsentrasi mmjam
A = luas daerah aliran km²
Koefisien penyebaran hujan β merupakan nilai yang digunakan untuk mengoreksi pengaruh penyebaran hujan yang tidak merata pada suatu daerah pengaliran.Nulai
besaran ini tergantung dari kondisi luas daerah pengaliran. Untuk daerah pengaliran yang relative kecil biasanya kejadian hujan diasumsikan merata sehingga nilai koefisien
penye baran hujan β = 1. Koefisien penyebaran hujan β diperlihatkan pada tabel
berikut.
Tabel 2.8 Koefisien Penyebaran Hujan
Luas Daerah Pengaliran km
2
Koefisien Penyebaran Hujan a
0-4 1
b 5
0,995 c
10 0,980
d 15
0,955 e
20 0,920
f 25
0,875 g
30 0,820
h 50
0,500
Sumber : Wesli, Drainase Perkotaan
Universitas Sumatera Utara
Dari rumus rasional, dapat diketahui besarnya debit sangat dipengaruhi oleh intensitas hujan dan luas daerah hujan. Karena luas daerah hujan adalah tetap, dan intensitas hujan
dapat berubah-ubah, maka dapat dikatakan bahwa besarnya debit berbanding lurus dengan intensitas hujan. Semakin besar intensitas hujan, akan semakin besar pula debit
air yang dihasilkan.
2.6.2 Debit Air Pembuangan Air Kotor
Debit air kotor adalah debit yang berasal dari buangan aktivitas penduduk sepertimandi, cuci dan lain-lain baik dari lingkungan rumah tangga, bangunan fasilitas
umumatau instansi, bangunan komersial, dan sebagainya.
Tabel 2.9 Pembuangan Limbah Cair Rata-Rata Per Orang Setiap Hari
Jenins Bangunan Volume Limbah
Cair Literoranghari
Beban BOD
gramoranghari
Daerah Perumahan
- Rumah besar muntuk keluarga tunggal -
- - Rumah tipe tertentu untuk keluarga tunggal
400 100
- Rumah untuk keluarga ganda rumah susun 300
80 - Rumah kecil cottage
240-300 80
Universitas Sumatera Utara
Jika dipasang penggilingan sampah, kalikan 200 80
BOD dengan faktor 1.5
Perkemahan dan Motel : - Tempat peristirahatan mewah
400-600 100
- Tempat parkir rumah berjalan mobile home 200
80 - Kemah wisata dan tempat parkir trailer
140 70
- Hotel dan motel 200
50
Sekolah : - Sekolah dengan asrama
300 80
- Sekolah siang hari dengan kafetana 80
30 - Sekolah siang hari tanpa kafetarian
60 20
Restoran : - Tiap pegawai
120 50
- Tiap langganan 25-40
20
Universitas Sumatera Utara
- Tiap makanan yang disajikan 15
15
Terminal transportasi : - Tiap pegawai
60 25
- Tiap Penumpang 20
10 Rumah sakit
600-120 30
Kator 60
25 Teater mobil driver in theatre. Per tempat
duduk 20
10 Bioskop per tempat duduk
10-20 10
Pabrik tidak termasuk limbah cair industri dan cafeteria
60-120 25
Sumber : Soeparman dan Suparmin, 2001:30
2.7. Aspek Hidrolika
2.7.1. Kriteria Teknis
Kriteria teknis saluran drainase adalah sebagai berikut: a.
Kriteria teknis saluran drainase air hujan: 1.
Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani 2.
Aliran berlangsung cepat namun tidal menimbulkan erosi
Universitas Sumatera Utara
3. Kapasitas saluran membesar searah aliran
b. Kriteria teknis saluran drainase air limbah
1. Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani
2. Tidak mencemari kualitas air sepanjang lintasannya
3. Tidak mudah dicapai oleh binatang yang dapat menyebarkan penyakit
4. Ada proses pengenceran atau penggelontoran kotoran
5. Tidak menyebarkan bau dan menganggu estetika
2.7.1. Bentuk Penampang Saluran
Penampang hidrolis terbaik yaitu suatu penampang yang memiliki keliling basah terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki keliling basah terkecil dengan hantaran
maksimum. Penampang Hidrolis terbaik diperlihatkan pada Tabel 2.10 berikut:
Tabel 2.10 Unsur Geometrik Penampang Hidrolis Terbaik
No Penampang Melintang Luas Kelilling
Basah Jari-jari
Hidrolis Lebar
Puncak
1 Trapesium Setengah
segi enam 3
√3.Y 6
√3.Y ½ .Y
4 √3.Y
2 Persigi Penjang
setengah bujur sangkar
2Y² 4Y
½ .Y 2Y
3 Segitiga setengah
bujur sangkar Y²
4 √2.Y
¼. √2.Y
2Y
Universitas Sumatera Utara
4 Setengah lingkaran
πY² πY
½.Y 2Y
5 Parabola
43. √2.Y²
83. √2.Y
½.Y 2.
√2.Y
6 Lengkung hidrolis
1,3959.Y² 2,9836.Y
0,46784.Y 1,917532.Y
Sumber : Drainase Perkotaan Wesli, 2008 2.7.1. Perencanaan Dimensi Saluran
Untuk menentukan dimensi saluran drainase dalam hal ini, diasumsikan bahwa kondisi aliran air adalah dalam kondisi normal steady uniform flow di mana aliran
mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak dan waktu Suripin, 2000.Rumus yang sering digunakan adalah rumus Manning.
Q = V. A
V
=
1 n
R
⅔
I
½
Q = debit banjir rencana yang harus dibuang lewat saluran drainase m
3
dt V = Kecepatan aliran rata-rata mdt
A = b + mh.h =Luas potongan melintang aliran m2 R = AP = jari-jari hidrolis m
P = b + 2hm2 +112 = keliling basah penampang saluran m b = lebar dasar saluran m
h = kedalaman air m
Universitas Sumatera Utara
I = kemiringan energi saluran n = koefisien kekasaran Manning
m = kemiringan talud saluran 1 vertikal : m horisontal Faktor-faktor yang berpengaruh didalam menentukan harga koefisien
kekasaran Manning n adalah sebagai berikut : a. kekasaran permukaan saluran.
b. vegetasi sepanjang saluran. c. ketidakteraturan saluran.
d. trase saluran landas. e. pengendapan dan penggerusan.
f. adanya perubahan penampang. g. ukuran dan bentuk saluran.
h. kedalaman air
Tabel 2.11 Koefisien Kekasaran Manning
Tipe Saluran Koefisien Manning n
Baja 0,011 – 0,014
Baja permukaan gelombang 0,021 – 0,030 Semen
0,010 – 0,013 Beton
0,011 – 0,015
Universitas Sumatera Utara
Pasangan Batu 0,017 – 0,030
Kayu 0,010 – 0,014
Bata 0,011 – 0,015
Aspal 0,013
Sumber : Drainase Perkotaan wesli, 2002
2.8SumurResapan 2.8.1 Pengertian
SumurresapanGambar2.10merupakanskemasumurataulubang pada permukaantanahyangdibuatuntukmenampungair hujanagar dapatmeresapke
dalamtanah.Sumur resapan inikebalikan darisumur airminum.Sumur resapan merupakanlubanguntukmemasukkanairkedalamtanah,sedangkan sumurair
minumberfungsiuntukmenaikkanair tanahke permukaan.Dengandemikian, konstruksidankedalamannyaberbeda.Sumur
resapandigalidengankedalamandi atasmukaairtanah,sedangkansumurairminumdigalilebihdalamlagiataudi bawah
mukaairtanahKusnaedi, 2011.
Gambar2.10 Sketsa SumurResapan
Universitas Sumatera Utara
2.7.2 Fungsi SumurResapan
Penerapansumur resapansangatdianjurkandalamkehidupansehari-
hari.Fungsiutama darisumur resapanbagikehidupanmanusia dapatdibagimenjaditiga fungsi utama,yaitu
1. Pengendali banjir
2. Konservasi air tanah
3. Menekanlajuerosi
2.6.3 Prinsip danTeori Kerja SumurResapan
Prinsipkerjasumurresapanadalahmenyalurkandanmenampungairhujan kedalamlubangatausumuragarairdapatmemilikiwaktutinggaldipermukaan tanah lebih
lamasehinggasedikit demi sedikit airdapat meresap kedalam tanah. Tujuan utama dari sumur resapan adalah memperbesar masuknya air ke
dalamakuifer tanahsebagaiair resapaninfiltrasi.Dengandemikian,airakanlebih
banyakmasukke dalamtanahdansedikityangmengalir sebagaialiranpermukaan runoff. Dibawahtanah,airyang meresapiniakanmerembesmasukkedalam lapisantanahyang
disebutlapisantidakjenuhdimanapadaberbagai jenistanah, lapisaninimasihbisa
menyerapair.Darilapisantersebut,airakanmenembus kedalampermukaantanahwatertabledimana dibawahnyaadaairtanahground
wateryang terperangkapdalamlapisanakuifer.Dengandemikian,masuknyaair hujanke dalamtanahakanmembuatimbuhanairtanahakanmenambahjumlahair tanah dalam
Universitas Sumatera Utara
lapisanakuifer. Sebagaimediayang secaralangsung berhubungandenganlapisantanah,dalam
pengoperasiannyasumurresapansesungguhnya mengandalkankemampuantanah dalam meresapkan air. Oleh karena itu perencanaan dimensi sumur resapan
berangkatdarisifatfisiktanahkhususnyaharusbertitiktolakpadakeadaan daya rembes tanahnya.
Denganprinsipkerja darisumur
resapantersebut,maka jika kita ingin membuatsumur
resapanpada area
halamanrumahkita,kita akanmenyalurkanair
hujanyang turundiarearumahkitamenujusumurresapan,termasukair hujanyang turun pada genting atap rumah yang nantinya mengalir menuju talang air. Dari talang,air
kita salurkanke sumur resapandenganmenggunakanpipabiasanya menggunakanpipaparalon.Sedangkanairhujanyang turunselaindiareagenteng
atap rumah,
dapatkitasalurkan menuju sumur resapan dengan
caramembuat semacamselokanataugotkecildiarearumahkita,yang dibuatdengan
kemiringan tertentu,sehingga nantinyaairyang masukkedalamselokanataugottersebutdapat mengalir
menuju sumur resapan. Untuk membuang kelebihan air yang masuk kedalam sumur resapan, kita bisa membuat pipa pembuangan,
yang nantinya berfungsimengalirkankelebihanair didalamsumur
resapanmenujusaluran drainasesaluran pembuangan didekat rumah kita.
Gambar2. 11 PrinsipKerjaSumurResapan PenampunganAirHujan
Universitas Sumatera Utara
Semakinbanyakairyang mengalirkedalamtanahberartiakanbanyak tersimpanairtanahdibawahpermukaanbumi.Air tersebutdapatdimanfaatkan kembali
melalui sumur-sumur atau mata
airyang dapat dieksplorasi setiapsaat.Jumlahaliranpermukaanakanmenurunkarena adanyasumurresapan. Pengaruh
positifnya bahaya banjir dapat dihindari karena terkumpulnya air permukaanyang berlebihan di suatutempat dapat dihindarkan.Menurunnyaaliran
permukaan ini jugaakanmenurunkan tingkat erositanah.
2.9 PersyaratanUmumdanTeknisSumurResapan
PadaSNINo.03-2459-2002dijelaskantentangpersyaratanumumdanteknis sumur resapan, standarini merupakan hasil revisi dari SNINo.03-2459-1991.
Persyaratan umumyang harus dipenuhi antaralain sebagai berikut: a Sumur resapanairhujandi tempatkan padalahanyang relatifdatar.
b Airyangmasuk kedalamsumur resapanadalahairhujan tidak tercemar. c Penetapan sumurresapanairhujan harus mempertimbangkan keamanan
bangunan sekitarnya. d Harus memperhatikan peraturan daerah setempat.
e Hal-halyangtidak memenuhi ketentuan ini harusdisetujui instansiyang berwenang.
Persyaratan teknisyang harus dipenuhi antaralain sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
a Kedalamanairtanah minimum 1.50 m padamusim hujan. b Strukturtanahyangdapat digunakan harus mempunyai nilai permeabilitas tanah
≥ 2.0 cmjam.
c Jarak penempatan sumurresapanairhujan terhadap bangunan, dapat dilihat padaTabel 2. 13.
T
abel 2.12 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan
N J
i B Jarak minimum dari sumur
1. Sumur resapanairhujan
2. Pondasi bangunan
1 3.
Bidangresapan sumur
2.10 PerencanaanDimensi SumurResapan