Studi Sistem Drainase Resapan Untuk Penanggulangan Banjir Di Lingkungan III Pasar III Padang Bulan Medan

STUDI SISTEM DRAINASE RESAPAN UNTUK PENANGGULANGAN

BANJIR DI LINGKUNGAN III PASAR III PADANG BULAN MEDAN

TUGAS AKHIR

OLEH

07 0404 032

MAULIDI AL KAHFI

DOSEN PEMBIMBING

NIP. 19660417 199303 1 004

Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

Abstrak

Kondisi daerah Lingkungan III Pasar III P.Bulan Medan merupakan daerah rawan bencana banjir yang dikarenakan berkurangnya daerah tangkapan hujan dan drainase yang tidak berfungsi semestinya. Dan terdapat daerah-daerah tertentu yang tidak memiliki drainase sama sekali. Solusi dalam penanganan bencana banjir dapat dilakukan sedini mungkin oleh pihak-pihak terkait agar pada saat musim penghujan tidak terjadi bencana banjir yang merugikan. Penerapan sistem drainase resapan juga dapat dijadikan solusi dalam penanggulangan banjir yang terjadi belakangan ini.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa signifikan pengaruh yang diberikan dalam penerapan sistem drainase resapan untuk penanggulangan masalah banjir yang terjadi di daerah studi. Di samping itu penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi dan nilai permeabilitas pada tanah di daerah studi dalam rangka merencanakan dimensi sumur dan draina seresapan. Dengan penggunaan alat infiltrometer dan pengujian tanah di Laboratorium Mekanika Tanah, maka laju infiltrasi dan nilai permeabilitas dapat diketahui dengan cukup akurat.

Berdasarkan analisis teoritis laju infiltrasi konstan pada daerah studi adalah 15 cm/jam, sedangkan nilai permeabilitas tanah adalah 8.97×10-4 cm/jam pada kedalaman tanah 1.5 meter. Dengan diketahuinya laju infiltrasi dan nilai permeabilitas maka direncanakan dimensi sumur resapan berdiameter 1.5 meter dengan kedalaman 2.5 meter.

Dengan adanya drainase resapan dan sumur resapan, debit banjir rencana yang sebesar 0.6283 m3/detik dapat direduksi sekitar 40%. Dengan tundaan waktu yang diberikan sumur resapan sebelum melimpas kedalam drainase selama 1.45 jam. Sesuai dengan analisis, debit banjir setelah direduksi oleh sistem drainase resapan sebesar 0.3745 m3/detik. Sementara untuk debit banjir rumah sebesar 0.00102 m3/detik, sumur resapan mampu mereduksi debit banjir sebesar 83% menjadi 0.000175 m3/detik umtuk setiap rumah.

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Studi

Sistem Drainase Resapan Untuk Penanggulangan Banjir Di Lingkungan III

Pasar III Padang Bulan Medan”.

Tugas Akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk mengikuti Ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang Studi Sumber Daya Air pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan semua pihak. Oleh karena itu, denganpenuhkeiklasanhatipenulismengucapkanterimakasihkepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

5. Pegawai Administrasi yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian administrasi, Bang Edy, Bang Amin, Bang Jul, Kak Lince, Kak Dewi, dan Kak Dina.

6. Teristimewa buat Ayahanda Drs. H. Darwis, Ibunda drg. Hj. Susanna Indra Rosmawati dan kakak saya dr. Laila Fitri Rahmi dan dr, Debby yang tercinta atas segala dukungan, pengorbanan, cinta, kasih sayang, kepercayaan serta do’a yang tiada batas untuk penulis. 7. Rekan-rekan Angkatan2007, Hafis, Umar, Didi, Irsyad, Jul, Arsad, Muna, Agung, Arol, Jora,

Incen, Tomo, Ricky, Dikin, Gufran, dan semua anak 07 yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.

8. Abang-abang Angkatan 2004, Bang Ical, Bang Mario, dan seluruh abang-abang yang lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, serta adik-adik saya Angkatan 2010, Iqbal, Uus dan yang lainnya, terima kasih atas dukungannya.

9. Abang-abang saya M. Hadi Sucipto, Misianto, Rusdiaman, Dadang Sunaryo ST, M. Rafiq ST. MT, M. Ridwan Hamid, dan Pak Usman yang selalu memberikan bantuan kepada saya baik materi maupun moral.

10.Dan Semua pihak yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis mengharapkan kritik maupun saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan pengetahuan bagi yang membacanya.

Medan, Februari 2014

Maulidi Al Kahfi 07 0404 032

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...i

KATA PENGANTAR ...ii

DAFTAR ISI...iv

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR TABEL ...viii

DAFTAR NOTASI...x

DAFTAR LAMPIRAN ...xii

DAFTAR PUSTAKA ...xiii

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1Latar Belakang ...1

1.2Perumusan Masalah ...2

1.3Batasan Masalah ...2

1.4Tujuan ...3

1.5Manfaat ...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...4

2.1 Drainase ...4

2.1.1 Sistem Drainase ...4

2.1.2 Sistem Drainase Wilayah ...10

2.2 Analisis Hidrologi ...11

2.2.1 Analisis Curah Hujan Maksimum ...11

2.2.1.1 Distribusi Normal...11

2.2.1.2 Distribusi Log Normal ...12

2.2.1.3 Distribusi E.J. Gumbel I ...13

2.2.1.4 Distribusi Log Person III ...14

2.2.2 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi ...14

2.2.2.1 Uji Chi Kuadrat ...14

2.2.2.2 Uji Smirnov-Kolmogorov ...16

2.2.3 Distribusi Hujan Jam-Jaman ...17

2.2.4 Koefisien Pengaliran ...18

2.2.5 Curah Hujan Netto Jam-Jaman ...19

2.3 Konsep Umum Indiltrasi ...20

2.3.1 Pengukuran Infiltrasi Di Lapangan ...21

2.3.2 Pengolahan Data Infiltrasi Metode Horton ...22

2.4 Koefisien Permeabilitas Tanah ...23

2.5 Analisis Hidraulika ...24

2.5.1 Dimensi Saluran ...25

2.6 Gambaran Umum Daerah Tinjauan Studi ...27

2.6.1 Kondisi Fisik Dasar...27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...29

3.1 Lokasi Studi ...29

3.2 Pekerjaan Persiapan ...29

3.2.1 Survei Lapangan ...29

3.2.2 Pengumpulan Data ...29

3.3 Metode Analisis Data ...30

3.2.1 Analisis Hidrologi ...30

3.2.2 Analisis Hidraulika ...31

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ...33

4.1 Inventarisasi Saluran Drainase Eksisting ...33

4.2 Analisis Infiltrasi ...34

4.2.1 Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan ...34

4.2.2 Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi dengan Metode Horton ...35

4.3 Uji Permeabilitas Tanah ...39

4.4 Analisis Hidrologi ...42

4.4.1 Analisis Curah Hujan Rencana ...42

4.4.1.1 Metode Distribusi Normal ...42

4.4.1.2 Metode Distribusi Log Normal ...44

4.4.1.3 Metode E.J. Gumbel I ...45

4.4.1.4 Metode Log Person III ...46

4.4.2 Uji Keselarasan Distribusi Frekuensi...48

4.4.2.1 Uji Chi Kuadrat ...48

4.4.2.1.1 Uji Chi Kuadrat Distribusi Normal ...48

4.4.2.1.2 Uji Chi Kuadrat Distribusi Log Normal ...49

4.4.2.1.4 Uji Chi Kuadrat Terhadap Distribusi Log Person III ...52

4.4.2.2 Uji Smirnov-Kolmogorov ...53

4.4.2.2.1 Uji Smirnov-Kolmogorov Distribusi Normal ...53

4.4.2.2.2 Uji Smirnov-Kolmogorov Distribusi Log Normal ...54

4.4.2.2.3 Uji Smirnov-Kolmogorov Distribusi E.J. Gumbel I ...55

4.4.2.2.4 Uji Smirnov-Kolmogorov Distribusi Log Person III ...57

4.4.3 Intensitas Hujan Jam-Jaman ...58

4.4.4 Koefisien Pengaliran ...60

4.4.5 Analisis Debit Banjir...61

4.5 Analisis Hidraulika ...62

4.5.1 Saluran Drainase Eksisting ...62

4.5.2 Sumur Resapan ...64

4.6 Efisiensi Penerapan Sumur Resapan ...68

4.7 Spesifikasi Sumur Resapan ...71

BAB V PENUTUPAN ...74

5.1 Kesimpulan ...74

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Riverside Polder, Kolam Konservasi, dan Drainase Resapan ...7

Gambar 2.2 Sumur Resapan ...9

Gambar 2.3 Singel Ring Infiltrometer ...22

Gambar 2.4 Penampang Melintang Saluran Trapesium ...25

Gambar 3.1 Bagan Diagram Alir ...31

Gambar 4.1 Kondisi Drainase Saat Hujan Kurang Dari Satu Jam ...33

Gambar 4.2 Singel Ring Infiltrometer ...35

Gambar 4.3 Grafik Fungsi Log (fo-fc) terhadap Waktu Kumlatif ...37

Gambar 4.4 Grafikf(t) Horton ...38

Gambar 4.5 Percobaan Falling Head Permeability ...40

Gambar 4.6 Hubungan Intensitas Hujan Untuk Lama Hujan (It) Dengan Waktu (t) ...61

Gambar 4.7 Penampang Saluran Drainase ...63

Gambar 4.8 Grafik Efisiensi Sistem Drainase Resapan Terhadap Debit Banjir Total ...69

Gambar 4.9 Grafik Efisiensi Sumur Resapan Terhadap Debit Banjir Rumah ...70

Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Drainase Resapan Terhadap Debit Banjir Halaman Terbuka ....70

Gambar 4.11 Pembuatan Contoh Sumur Resapan ...72

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss ...12

Tabel 2.2 Faktor Frekuensi K Distribusi Log Normal ...13

Tabel 2.3 Nilai Reduksi (Yn) ...14

Tabel 2.4 Nilai Standard Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn) ...14

Table 2.5 Nilai Reduksi Variasi (Yt) ...14

Table 2.6 Nilai Reduksi (K) Log Person ...15

Table 2.7 Nilai Krisis Chi Kuadrat ...16

Table 2.8 Nilai ∆ KrisisUji Smirrnov-Kolgomorov ...17

Table 2.9 Koefisien Pengaliran ...18

Table 2.10 Kriteria Kecepatan Laju Infiltrasi ...21

Table 2.11 Harga Koefisien Permeabilitas Pada Umumnya ...24

Table 2.12 Nilai Koefisien Kekerasan Manning (n) ...26

Table 3.1 Kala Ulang Untuk Saluran Drainase Berdasarkan Jenis Kota ...30

Table 4.1 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi ...34

Table 4.2 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Nyata ...37

Table 4.3 Hasil Perhitungan Pengujian Falling Head Permeability Tanah ...40

Tabel 4.4 Data Curah Hujan Kota Medan ...41

Table 4.5 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Normal...42

Table 4.6 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Log Normal ...43

Table 4.7 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi E.J.Gumbel ...45

Table 4.8 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Log Person ...46

Table 4.9 Perhitungan Uji Kuadrat Metode Distribusi Normal ...48

Table 4.10 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi Log Normal ...50

Table 4.11 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi E.J. Gumble ...51

Table 4.12 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi Log Normal ...52

Table 4.13 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode Distribusi Normal ...53

Table 4.14 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode DistribusiLog Normal ...54

Table 4.15 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode DistribusiE.J. Gumbel ...55

Table 4.16 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode DistribusiLog Normal ...56

Table 4.17 Tabel Pengujian Curah Hujan Maksimum ...57

Table 4.19 Koefisien Pengaliran (C) ...61 Table 4.20 Jarak Minimum Sumur Resapan Dari Bangunan Lain ...66 Table 4.21 Perbandingan Debit Banjir Dalam Penggunaan Sistem Drainase Resapan ...72

DAFTAR NOTASI

∆maks = Selisih data probabilitas teoritis dan emipiris A = Luas daerah aliran sungai (Km2)

a = Luas penampang saluran (m2) As = Luas penampang sampel tanah (cm2) B = Lebar dasar saluran (m)

C = Koefisien pengaliran DK = Derajat kebebasan

Ei = Nilai yang diharapkan (Expected frequency) f(t) = Laju infiltrasi nyata cm/jam)

fc = Laju infiltrasi tetap (cm/jam) fo = Laju infiltrasi awal (cm/jam) H = Dalam sumur resapan (m) h = Tinggi muka air (m)

I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam) It = Intensitas hujan untuklama hujan jam (mm/jam)

k = Variabel reduksi Gauss k = Konstanta geofisik

K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/jam) L = Panjang Saluran (Km)

log�

������� = Harga rata-rata dari data

log� = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang T tahun

m = Kemiringan talud

n = Koefisien kekasaran Manning n = Jumlah data

Oi = Nilai yang diamati (Observed frequency) P = Keliling basah saluran (m)

Pt(x) = Posisi data x menurut sebaran empiris Q = Debit banjir (m3/detik)

Qhalaman = Debit banjir pada halaman terbuka (m3/detik) Qmasuk = Debit air masuk sumur resapan (m3/detik) Qreduksi = Debit banjir yang direduksi (m3/detik) Qresapan = Debit air resapan ke dalam tanah (m3/detik) Qrumah = Debit banjir tiap rumah (m3/detik)

Qtotal = Debit banjir total area (m3/detik) R = Curah hujan

R = Jari-jari hidraulis (m)

R24 = I24 = Curah hujan efektif dalam 1 hari (mm)

S = Kemiringan Sungai (m/m) S = Kemiringan saluran

Sn = Standard deviasi dari reduksi variasi Sx = Standard Deviasi

�log� = Standard Deviasi

t = Lama hujan (jam) t = Waktu kumulatif (jam) tc = Waktu Konsentrasi (jam) v = Kecepatan aliran (m/detik) x2hit =Uji Statistik

Yn = Reduksi variasi Yt = Nilai reduksi

�� = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 2 Data Curah Hujan Stasiun Sampali ...76

Lampiran 1 Data Uji Falling Head Permeability ...77

Lampiran 2 Peta Denah Lingkunga III Pasar III P.Bulan ...78

Lampiran 3 Layout Drainase Eksisting ...80

Lampiran 3 Data Penduduk Lingkungan III Pasar III P.Bulan ...81

Abstrak

Kondisi daerah Lingkungan III Pasar III P.Bulan Medan merupakan daerah rawan bencana banjir yang dikarenakan berkurangnya daerah tangkapan hujan dan drainase yang tidak berfungsi semestinya. Dan terdapat daerah-daerah tertentu yang tidak memiliki drainase sama sekali. Solusi dalam penanganan bencana banjir dapat dilakukan sedini mungkin oleh pihak-pihak terkait agar pada saat musim penghujan tidak terjadi bencana banjir yang merugikan. Penerapan sistem drainase resapan juga dapat dijadikan solusi dalam penanggulangan banjir yang terjadi belakangan ini.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa signifikan pengaruh yang diberikan dalam penerapan sistem drainase resapan untuk penanggulangan masalah banjir yang terjadi di daerah studi. Di samping itu penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi dan nilai permeabilitas pada tanah di daerah studi dalam rangka merencanakan dimensi sumur dan draina seresapan. Dengan penggunaan alat infiltrometer dan pengujian tanah di Laboratorium Mekanika Tanah, maka laju infiltrasi dan nilai permeabilitas dapat diketahui dengan cukup akurat.

Berdasarkan analisis teoritis laju infiltrasi konstan pada daerah studi adalah 15 cm/jam, sedangkan nilai permeabilitas tanah adalah 8.97×10-4 cm/jam pada kedalaman tanah 1.5 meter. Dengan diketahuinya laju infiltrasi dan nilai permeabilitas maka direncanakan dimensi sumur resapan berdiameter 1.5 meter dengan kedalaman 2.5 meter.

Dengan adanya drainase resapan dan sumur resapan, debit banjir rencana yang sebesar 0.6283 m3/detik dapat direduksi sekitar 40%. Dengan tundaan waktu yang diberikan sumur resapan sebelum melimpas kedalam drainase selama 1.45 jam. Sesuai dengan analisis, debit banjir setelah direduksi oleh sistem drainase resapan sebesar 0.3745 m3/detik. Sementara untuk debit banjir rumah sebesar 0.00102 m3/detik, sumur resapan mampu mereduksi debit banjir sebesar 83% menjadi 0.000175 m3/detik umtuk setiap rumah.

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Drainase merupakan sarana dan prasarana untuk mengalirkan air hujan dari suatu tempat ke tempat lain. Pengembangan permukiman yang pesat mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perkerasan dan mengakibatkan waktu berkumpulnya air (time of concentration) jauh lebih pendek, sehingga akumulasi air hujan yang terkumpul melampaui kapasitas drainase yang ada. Selain itu, air permukaan yang tersedia secara kuantitatif semakin lama semakin terbatas dan secara kualitatif semakin lama semakin menurun. Sedangkan keperluan air semakin lama semakin meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan ekonomi.

Permasalahan yang terjadi di Lingkungan III Pasar III P.Bulan, hampir setiap tahun pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga terjadi genangan air bahkan sering terjadi banjir yang mengganggu aktivitas masyarakat. Berdasarkan identifikasi, genangan-genangan yang terjadi disebabkan oleh berkurangnya daerah resapan air hujan dan kapasitas saluran drainase yang tidak mampu menampung akumulasi air hujan, kebiasaan masyarakat membuang sampah ke saluran drainase menyebabkan saluran drainase tersumbat. Selain itu, saluran drainase di Lingkungan III Pasar III P.Bulan sebagian telah tertutup dan kurang terawat. Hal-hal tersebut mengakibatkan terganggunya jaringan drainase di Lingkungan II Pasar III P.Bulan.

Oleh karena itu perlu melaksanakan usaha-usaha pelestarian sumber daya air dalam penanggulangan banjir di Lingkungan III Pasar III P.Bulan. Konsep lama dalam penanganan drainase yang mengusahakan agar mengalirkan air secepatnya ke bagian hilir dari daerah

tergenang dan akhirnya membuang ke sungai, waduk atau laut perlu peninjauan lebih lanjut dengan program pembangunan yang lebih ramah lingkungan.

1.2Perumusan Masalah

Dengan memperhatikan permasalahan-permasalahan yang terjadi serta dampak yang ditimbulkan bagi manusia dan lingkungan sekitar, maka perumusan masalah yang terjadi adalah: a. Bagaimana cara penerapan sistem drainase resapan.

b. Bagaimana cara pembuatan sumur resapan di kawasan permukiman dan fasilitas umum di Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

c. Bagaimana cara mengetahui nilai reduksi banjir setelah dilakukan penerapan drainase resapan.

Sistem drainase resapan merupakan sistem drainase ramah lingkungan. Prinsip sistem drainase resapan adalah mengendalikan kelebihan air permukaan sedemikian rupa sehingga air permukaan dapat mengalir secara terkendali dan lebih banyak mendapat kesempatan untuk meresap ke dalam tanah. Sehingga kondisi air tanah akan semakin baik dan dimensi saluran drainase di Lingkungan III Pasar III P.Bulan dapat lebih efisien.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang ditulis di atas, maka permasalahan penelitian yang akan dilakukan dibatasi pada jaringan drainase buatan yang ada di daerah Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

Mencakup hal-hal sebagai berikut, yaitu:

a. Inventarisasi mencakup jaringan drainase buatan yang ada.

b. Pemberian konsep sistem drainase wilayah yang baik dan berkelanjutan di kawasan permukiman Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

c. Penerapan sistem drainase resapan pada kawasan permukiman yang mengalami permasalahan genangan.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah:

a. Menginventarisasi jaringan drainase buatan yang ada (eksisting).

b. Menerapkan sistem drainase resapan pada kawasan permukiman di Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

c. Mengetahui pengaruh penerapan sistem drainase resapan terhadap reduksi debit air banjir dan peningkatan resapan.

1.5 Manfaat

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah sebagai sumbangan pemikiran secara ilmiah bagi pemerintah kota dalam mengatasi permasalahan drainase di kota Medan, khususnya di Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Drainase

Drainase berasal dari bahasa inggris yaitu drainage yang artinya mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air.Dalam bidang Teknik Sipil, drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan/lahan tidak terganggu (Suripin, 2004).

2.1.1 Sistem Drainase

Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan/lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.Bangunan sistem drainase secara berurutan mulai dari hulu terdiri dari saluran penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima (receivingwaters).Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti goronggorong, jembatan-jembatan, talang dan saluran miring/got miring (Suripin, 2004).

Sesuai dengan cara kerjanya, jenis saluran drainase buatan dapat dibedakan menjadi: a. Saluran Interceptor (Saluran Penerima)

Berfungsi sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya. Saluran ini biasanya dibangun dan diletakkan pada bagian yang relatif sejajar dengan garis kontur.Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau conveyor atau langsung di naturaldrainage/sungai alam.

b. Saluran Collector (Saluran Pengumpul)

Berfungsi sebagai pengumpul debit yang diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuang ke saluran conveyor (pembawa).

c. Saluran Conveyor (Saluran Pembawa)

Berfungsi sebagai pembawa air buangan dari suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang dilalui.

Menurut keberadaannya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

a. Natural Drainage (Drainase Alamiah)

Terbentuk melalui proses alamiah yang terbentuk sejak bertahun-tahun mengikuti hukum alam yang berlaku. Dalam kenyataannya sistem ini berupa sungai beserta anak-anak sungainya yang membentuk suatu jaringan alur aliran.

b. Artifical Drainage (Drainase Buatan)

Dibuat oleh manusia, dimaksudkan sebagai upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan-kekurangan sistem drainase alamiah dalam fungsinya membuang kelebihan air yang mengganggu.Jika ditinjau dari sistem jaringan drainase, kedua sistem tersebut harus merupakan kesatuan tinjauan yang berfungsi secara bersama.

Menurut fungsinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi:

a. Single purpose, yaitu saluran hanya berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan saja.

b. Multi purpose, yaitu saluran yang berfungsi mengalirkan beberapa jenis air buangan, baik secara tercampur maupun secara bergantian.

Menurut konstruksinya, saluran drainase dapat dibedakan menjadi: a. Drainase saluran terbuka

Saluran drainase primer biasanya berupa saluran terbuka, baik berupa saluran dari tanah, pasangan batu kali atau beton.

b. Drainase saluran tertutup

Pada kawasan perkotaan yang padat, saluran drainase biasanya berupa saluran tertutup.Saluran dapat berupa buis beton yang dilengkapi dengan bak pengontrol, atau saluran pasangan batu kali/beton yang diberi plat tutup dari beton bertulang. Karena tertutup, maka perubahan penampang saluran akibat sedimentasi, sampah dan lain-lain tidak dapat terlihat dengan mudah (Suripin, 2004)

Menurut konsepnya, sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi 2, yaitu: a. Drainase konvensional

Drainase konvensional adalah upaya membuang atau mengalirkan air kelebihan secepatnya ke sungai terdekat.Dalam konsep drainase konvensional, seluruh air hujan yang jatuh di suatu wilayah harus secepatnya dibuang ke sungai dan seterusnya mengalir ke laut. Jika hal ini dilakukan pada semua kawasan, akan memunculkan berbagai masalah, baik di daerah hulu, tengah, maupun hilir. Dampak dari pemakaian konsep drainase konvensional tersebut dapat kita lihat sekarang ini, yaitu kekeringan yang terjadi di mana-mana, juga banjir, longsor, dan pelumpuran.Kesalahan konsep drainase konvensional yang paling pokok adalah filosofi membuang air genangan secepatnya ke sungai.Demikian juga mengalirkan air secepatnya berarti menurunkan kesempatan bagi air untuk meresap ke dalam tanah. Dengan demikian, cadangan air tanah akan berkurang, kekeringan di musim kemarau akan terjadi. Sehingga banjir dan kekeringan merupakan dua fenomena yang saling memperparah dan terjadi susul-menyusul.

b. Drainase Ramah Lingkungan

Drainase ramah lingkungan didefinisikan sebagai upaya mengelola air kelebihan dengan cara sebanyak-banyaknya meresapkan air ke dalam tanah secara alamiah atau mengalirkan ke sungai dengan tanpa melampaui kapasitas sungai sebelumnya. Dalam drainase ramah lingkungan, justru air kelebihan pada musim hujan harus dikelola sedemikian rupa sehingga

tidak mengalir secepatnya ke sungai.Namun diusahakan meresap ke dalam tanah, guna meningkatkan kandungan air tanah untuk cadangan pada musim kemarau. Beberapa metode drainase ramah lingkungan yang dapat dipakai diantaranya adalah metode kolam konservasi, metode sumur resapan, metode river side polder, dan metode pengembangan areal perlindungan air tanah (ground water protection area), seperti tertera pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Riverside Polder, Kolam Konservasi, dan Drainase Resapan

• Metode kolam konversi

Metode kolam konservasi dilakukan dengan membuat kolam-kolam air, baik di perkotaan, permukiman, pertanian, atau perkebunan.Kolam konservasi ini dibuat untuk menampung air hujan terlebih dahulu, diresapkan dan sisanya dapat dialirkan ke sungai secara perlahan-lahan.

Kolam konservasi dapat dibuat dengan memanfaatkan daerah-daerah dengan topografi rendah, daerah-daerah bekas galian pasir atau galian material lainnya, atau secara ekstra dibuat

dengan menggali suatu areal atau bagian tertentu.Di samping itu, kolam konservasi dapat dikembangkan menjadi bak-bak permanen air hujan, khususnya di daerah-daerah dengan intensitas hujan yang rendah.

• Metode riverside polder

Metode riverside polder adalah metode menahan aliran air dengan mengelola/menahan air kelebihan (hujan) di sepanjang bantaran sungai.Pembuatan polder pinggir sungai ini dilakukan dengan memperlebar bantaran sungai di berbagai tempat secara selektif di sepanjang sungai.

Lokasi polder perlu dicari, sejauh mungkin polder yang dikembangkan mendekati kondisi alamiah, dalam arti bukan polder dengan pintu-pintu hidraulik teknis dan tanggul-tanggul lingkar hidraulis yang mahal. Pada saat muka air naik (banjir), sebagian air akan mengalir ke polder dan akan keluar jika banjir reda, sehingga banjir di bagian hilir dapat dikurangi dan konservasi air terjaga.

Upaya ini bertujuan menahan air untuk konservasi sungai musim kemarau dan menghindari banjir serta meningkatkan daya dukung ekologi wilayah keairan.Demikian juga dapat meningkatkan pasokan air sungai musim kemarau untuk mendukung transportasi sungai atau pertanian.

• Metode sumur resapan

Metode sumur resapan seperti pada Gambar 2.2 merupakan metode praktis dengan cara membuat sumur-sumur untuk mengalirkan air hujan yang jatuh pada atap perumahan atau kawasan tertentu (Dr Sunjoto, UGM). Sumur resapan ini juga dapat dikembangkan pada areal olahraga dan wisata.

Konstruksi dan kedalaman sumur resapan disesuaikan dengan kondisi lapisan tanah setempat.Perlu dicatat bahwa sumur resapan ini hanya dikhususkan untuk air hujan, sehingga

masyarakat harus mendapatkan pemahaman mendetail untuk tidak memasukkan air limbah rumah tangganya ke sumur resapan tersebut.

Gambar 2.2 Sumur Resapan

• Metode areal perlindungan air tanah

Metode areal perlindungan air tanah dilakukan dengan cara menetapkan kawasan lindung untuk air tanah, di kawasan tersebut tidak boleh dibangun bangunan apa pun. Areal tersebut dikhususkan untuk meresapkan air hujan ke dalam tanah. Di berbagai kawasan perlu segera mungkin dicari tempat-tempat yang cocok secara geologi dan ekologi sebagai areal untuk recharge dan perlindungan air tanah sekaligus sebagai bagian penting dari komponen drainase kawasan.

Konsep drainase ramah lingkungan atau eko-drainase ini perlu mendapat perhatian yang serius dari pemerintah. Kesalahan pemahaman masyarakat, dinas terkait, dan perguruan tinggi tentang filosofi konsep drainase, yaitu membuang air secepat-cepatnya ke sungai, perlu segera direvisi dan diluruskan secara serius.

Perlu pembenahan dan revisi bangunan drainase permukiman, tempat olahraga dan rekreasi, pertanian dan perkebunan dengan konsep drainase ramah lingkungan.Tampaknya perlu studi khusus untuk menemukan kembali konsep drainase ramah lingkungan (Maryono, 2003).

2.1.2 Sistem Drainase Wilayah

Sistem drainase di wilayah Lingkungan III Pasar III P.Bulan merupakan drainase di kawasan permukiman. Drainase Permukiman merupakan sarana atau prasarana di permukiman untuk mengalirkan air hujan, dari suatu tempat ke tempat lain. Permasalahan yang timbul berkaitan dengan Drainase Permukiman, diantaranya:

a. Berkurangnya atau tidak mampunyai saluran drainase yang mengalirkan limpasan aliran permukaan, karena berubahnya fungsi lahan/tataguna lahan atau pesatnya pertumbuhan daerah permukiman.

b. Saluran drainase yang ada tidak berfungsi sebagaimana mestinya, karena ada bagian saluran yang tertutup sampah atau ada bagian saluran yang menyempit.

c. Timbulnya genangan air di daerah permukiman.

d. Berkurang kuantitas air sumur yang bersumber dari air tanah dangkal.

2.2 Analisis Hidrologi

Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari seluk beluk air, kejadian dan distribusinya, sifat alami dan sifat kimianya, serta reaksinya terhadap kebutuhan manusia.

Pengumpulan data dan informasi, terutama data untuk perhitungan hidrologi sangat diperlukan dalam analisa penentuan debit banjir rancangan yang selanjutnya dipergunakan sebagai dasar rancangan suatu bangunan air. Semakin banyak data yang terkumpul berarti semakin menghemat biaya dan waktu, sehingga kegiatan analisis dapat berjalan lebih cepat, selain itu akan didapatkan hasil perhitungan yang lebih akurat. Secara keseluruhan pengumpulan data hidrologi ini dapat dilakukan dengan tahapan-tahapan pengumpulan data dasar dan pengujian (kalibrasi) data-data yang terkumpul.

2.2.1 Analisis Curah Hujan Maksimum

Analisis frekuensi curah hujan maksimum dimaksudkan untuk memprediksikan besaran curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu, yang nantinya akan dipergunakan untuk perhitungan debit banjir rencana dengan metode empiris. Metode analisis frekuensi yang digunakan adalah:

2.2.1.1 Distribusi Normal

Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut :

��= ��+�.�� ... (2.1) Dimana: �� = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana

untuk periode ulang T tahun. �� = Harga rata – rata dari data = ∑ ��� �

� ... (2.2) Sx = Standard Deviasi

= �∑(��−�)2

�−1 ... (2.3)

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss Periode

Ulang (Tahun)

Peluang K Periode Ulang

(Tahun) Peluang K

1.001 0.999 -3.05 3.3 0.300 0.52

1.005 0.995 -2.58 4 0.250 0.67

1.010 0.990 -2.33 5 0.200 0.84

1.050 0.950 -1.64 10 0.100 1.28

1.110 0.900 -1.28 20 0.050 1.64

1.250 0.800 -0.84 50 0.020 2.05

1.330 0.750 -0.67 100 0.010 2.33

1.430 0.700 -0.52 200 0.005 2.58

1.670 0.600 -0.25 500 0.002 2.88

2 0.500 0 1000 0.001 3.09

2.5 0.400 0.25 Sumber: Harto, 1981

2.2.1.2 Distribusi Log Normal

Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Log Normal, dengan persamaan sebagai berikut :

log�= log��������+�.�log� ... (2.4)

Dimana: log� = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang T tahun.

log�

������� = Harga rata – rata dari data = ∑log�

� ... (2.5) �log� = Standard Deviasi

= �∑(log�+log������������)2

�−1 ... (2.6)

k = Nilai variabel (Tabel 2.2)

Tabel 2.2 Faktor Frekuensi K Distribusi Log Normal

Cv Priode Ulang T Tahun

2 5 10 20 50 100

0.0500 -0.2500 0.8334 1.2965 1.6863 2.1341 2.4370 0.1000 -0.0496 0.8222 1.3078 1.7247 2.2130 2.5489 0.1500 -0.0738 0.8085 1.3156 1.7598 2.2899 2.6607

0.2000 -0.0971 0.7926 1.3200 1.7911 2.3640 2.7716 0.2500 -0.1191 0.7748 1.3209 1.8183 2.4318 2.8805 0.3000 -0.1406 0.7547 1.3183 1.8414 2.5316 2.9866 0.3500 -0.1604 0.7333 1.3126 1.8602 2.5638 3.0809 0.4000 -0.1788 0.7100 1.3037 1.8746 2.6212 3.1870 0.4500 -0.1957 0.6870 1.2920 1.8848 2.6734 3.2109 0.5000 -0.2111 0.6626 1.2778 1.8909 2.7202 3.3673 0.5500 -0.2251 0.6129 1.2513 1.8931 2.7615 3.4488 0.6000 -0.2375 0.5879 1.2428 1.8916 2.7974 3.5241 0.6500 -0.2485 0.5879 1.2226 1.8866 2.8279 3.5930 0.7000 -0.2582 0.5631 1.2011 1.8786 2.8532 3.6568 0.7500 -0.2667 0.5387 1.1781 1.8577 2.8735 3.7118 0.8000 -0.2739 0.5148 1.1548 1.8543 2.8891 3.7617 0.8500 -0.2801 0.4914 1.1306 1.8388 2.9002 3.8056 0.9000 -0.2852 0.4886 1.1060 1.8212 2.9071 3.8437 0.9500 -0.2895 0.4466 1.0810 1.8021 2.9102 3.8762

Sumber: Soewarno, 1995

2.2.1.3 Distribusi E. J Gumbel Type I

Untuk analisis frekuensi curah hujan menggunakan metode E.J. Gumbel, dengan persamaan sebagai berikut :

�� =��+�.�� ... (2.7) Dimana: �_� = Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk

periode ulang T tahun.

�� = Harga rata – rata dari data = ∑ ��

� ... (2.8) Sx = Standard Deviasi

= �∑(��−�����)2

�−1 ... (2.9)

�= �� − ��

��

Faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari periode ulang (return period) dan tipe frekuensi.

Sn = Standard deviasi dari reduksi variasi (Tabel 2.4) Yn = Reduksi variasi (Tabel 2.5)

Tabel 2.3 Nilai Reduksi (Yn)

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.4952 0.4996 0.5035 0.5070 0.5100 0.5157 0.5128 0.5180 0.5202 0.5220 20 0.5236 0.5252 0.5268 0.5283 0.5296 0.5300 0.5320 0.5332 0.5343 0.5353 30 0.5363 0.5371 0.5380 0.5388 0.5396 0.5400 0.5410 0.5418 0.5424 0.5430 40 0.5463 0.5442 0.5448 0.5453 0.5458 0.5468 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 0.5530 0.5533 0.5535 0.5538 0.5540 0.5543 0.5545 70 0.5548 0.5550 0.5552 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5563 0.5565 0.5567 80 0.5560 0.5570 0.5572 0.5574 0.5576 0.5578 0.5580 0.5581 0.5583 0.5585 90 0.5589 0.5587 0.5589 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595 0.5596 0.5598 0.5599 100 0.5600

Sumber: Soemarto, 1999

Tabel 2.4 Nilai Standard Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn)

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.9496 0.9626 0.9633 0.9971 1.0095 1.0206 1.0316 1.0411 1.0493 1.0565 20 1.0626 1.0696 1.0754 1.0811 1.0864 1.0915 1.0961 1.1004 1.1047 1.1080 30 1.1124 1.1159 1.1163 1.1226 1.1255 1.1285 1.1313 1.1339 1.1363 1.1388 40 1.1413 1.1436 1.1458 1.1480 1.1499 1.1519 1.1538 1.1557 1.1574 1.1590 50 1.1607 1.1623 1.1638 1.1658 1.1667 1.1681 1.1696 1.1708 1.1721 1.1734 Sumber: Soemarto, 1999

Tabel 2.5 Nilai Reduksi Variasi (Yt) Periode Ulang

(Tahun) Variabel

2 0.3665

5 1.4999

10 2.2502

20 2.9606

25 3.1985

50 3.9019

100 4.6001

200 5.2960

500 6.2140

1000 6.9190

5000 8.5390

10000 9.9210

Sumber: Soemarto, 1999 2.2.2 Uji Kesesuaian Pemilihan Distribusi

Uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk mengetahui kebenaran suatu hipotesa distribusi frekuensi. Dengan pemeriksaan ini akan diperoleh:

1. Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharapkan atau yang diperoleh secara teoritis.

2. Kebenaran hipotesa diterima atau ditolak untuk digunakan pada perhitungan selanjutnya.

2.2.2.1 Uji Chi – Kuadrat

Uji Chi – Kuadrat (uji data vertikal) adalah ukuran perbedaan yang didapat antara frekuensi yang diamati dengan yang diharapkan. Uji ini digunakan untuk menguji simpangan tegak lurus yang ditentukan dengan rumus Shahin.

(�)2

ℎ�� =∑

(��−��)2

�� �

�=1 ... (2.10)

Dimana: x2hit = Uji Statistik

Oi = Nilai yang diamati (Observed frequency)

Ei = Nilai yang diharapkan (Expected frequency) Untun mengetahui nilai chi kritis dapat dilihat pada Tabel 2.7 berikut:

Sumber: Soewarno, 1995

2.2.2.2 Uji Smirnov – Kolgomorov

Uji kecocokan Smirnov–Kolmogorov, sering juga disebut uji kecocokan nonparametrik (non parametric test), karena pengujiannya tidak menggunakan fungsidistribusi tertentu (Soewarno, 1991). Uji ini menggunakan rumus:

∆����= |��(�)− ��(�)|

Dimana: ∆maks = Selisih data probabilitas teoritis dan emipiris Pt(x) = Posisi data x menurut sebaran empiris Nilai ∆ kritis dapat dilihat melalui Tabel 2.8 berikut

Tabel 2.8 Nilai ∆ Krisis Uji Smirrnov-Kolgomorov Jumlah Data

(n)

Derajat Kepercayaan (α)

0.20 0.10 0.05 0.01

5 0.45 0.51 0.56 0.67

10 0.32 0.37 0.41 0.49

15 0.27 0.30 0.34 0.40

20 0.23 0.26 0.29 0.34

25 0.21 0.24 0.27 0.32

30 0.19 0.22 0.24 0.29

35 0.18 0.20 0.23 0.27

40 0.17 0.19 0.21 0.25

45 0.16 0.18 0.20 0.24

50 0.15 0.17 0.19 0.23

n > 50 1.07/n 1.22/n 1.36/n 1.63/n Sumber: Soewarno, 1995

2.2.3 Distribusi Hujan Jam-jaman

Dalam studi ini, tidak tersedia data hujan jam-jaman (hanya tersedia data hujan harian). Untuk mengubah intensitas hujan harian ke intensitas hujan dengan lama waktu yang lebih pendek, maka digunakan rumus Mononobe:

�� = �24₂₄.�24_�� 2 3

... (2.11)

Dimana: It = Intensitas hujan untuklama hujan jam (mm/jam)

R24 = I24 = Curah hujan efektif dalam 1 hari (mm)

t = Lama hujan (jam)

Lama hujan (time of concentrartion) tc di sini dianggap lamanya hujan yang akan menyebabkan debit banjir dan t dihitung dengan rumus Kirpich:

��= 3,97.�0,77.�−0,385 ... (2.12) Dimana: tc = Waktu Konsentrasi (jam)

L = Panjang Saluran (Km) S = Kemiringan Sungai (m/m)

2.2.4 Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut.Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah kondisi hujan, luas dan bentuk daerah pengaliran, kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai, daya infiltrasi dan perkolasi tanah, kebasahan tanah, suhu udara dan angin serta evaporasi, dan tata guna lahan.

Angka koefisien pengaliran pada suatu daerah dapat dilihat pada tabel 2.9 berikut: Tabel 2.9 Koefisien Pengaliran

Jenis Penutup Lahan / Karakteristik Permukaan Koefisien Pengaliran (C) Bisnis

- Perkotaan - Pinggiran

0.70 – 0.95 0.50 – 0.75 Perumahan

- Rumah tinggal - Multiunit terpisah - Multiunit tergabung - Perkampungan - Apartemen

0.30 – 0.50 0.40 – 0.60 0.60 – 0.75 0.25 – 0.40 0.50 – 0.70 Industri

- Ringan - Berat

0.50 – 0.80 0.60 – 0.90 Perkerasan

- Aspal dan Beton - Batu bata Paving

0.70 – 0.95 0.50 – 0.70

Atap 0.75 – 0.95

Halaman tanah berpasir - Data 2%

- Rata-rata 2-7% - Curam 7%

0.05 – 0.10 0.10 – 0.15 0.15 – 0.20 Halaman tanah berat

- Datar 2% - Rata-tata 2-7% - Curam 7%

0.13 – 0.17 0.18 – 0.22 0.25 – 0.35

Halaman Kereta Api 0.10 – 0.35

Taman tempat bermain 0.20 – 0.35

Taman pekuburan 0.10 – 0.25

Hutan

- Datar 5% - Rata-rata 5-10% - Curam 10-30%

0.10 – 0.40 0.25 – 0.50 0.30 – 0.60 Sumber: Suripin, 2003

2.2.5 Curah Hujan Netto Jam-jaman

Hujan netto adalah bagian hujan total yang menghasilkan limpasan langsung (direct run-off). Limpasan langsung ini terdiri atas limpasan permukaan (surfacerun-off) dan interflow (air yang masuk ke dalam lapisan tipis di bawah permukaan tanah dengan permeabilitas rendah yang keluar lagi di tempat yang lebih rendah dan berubah menjadi limpasan permukaan). Dengan menganggap bahwa proses tranformasi hujan menjadi limpasan langsung mengikuti proses linier dan tidak berubah oleh waktu, maka hujan netto (Rnetto) dapat dinyatakan sebagai berikut:

Rnetto = C . R ... (2.13) dimana: Rnetto

R = Curah hujan

C = Koefisien pengaliran

2.2.6 Analisis Debit Banjir Rencana

Debit banjir rencana adalah debit maksimum pada saat curah hujan maksimum. Perhitungan debit banjir rencana menggunakan metode rasional Jepang, yaitu:

Q = 0,002728 C .I . A ... (2.14) Dimana: Q = Debit banjir (m3/detik)

C = Koefisien aliran limpasan

I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam) A = Luas daerah aliran sungai (Km2)

Pengertian infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk kedalam tanah. Infiltrasi dimaksudkan sebagai proses masuknya air kebawah permukaan tanah. Ini merupakan bagian penting dalam daur hidrologi maupun proses pengalihragaman curah hujan menjadi aliran air.

Beberapa faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi laju infiltrasi adalah sebagai berikut:

1. Tinggi genangan air di atas permukaan tanah dan tebal lpisan tanah jenuh. 2. Kadar air atau lengas tanah.

3. Pemadatan tanah oleh curah hujan.

4. Pemadatan tanah oleh manusia atau hewan dengan alat olah.

5. Penyumbatan pori mikro tanah oleh partikel endapan dari partikel liat. 6. Struktur tanah.

7. Kondisi perakaran tumbuhan, baik aktif maupun nonaktif. 8. Proporsi udara yang terdapat dalam tanah.

9. Topografi atau kemiringan lahan intensitas hujan. 10.Kekasaran permukaan tanah.

11.Kualitas air yang terinfiltrasi. 12.Suhu udara tanah dan udara sekitar.

Tanah yang berstruktur ringan kapasitas infiltrasinya akan lebih besar dibandingkan dengan tanah yang berstruktur berat (Saifuddin, 1986). Karena pada dasarnya tanah yang berstruktur ringan tercipta dari tanah-tanah bertekstur kasar, sehingga memiliki banyak lubang pori besar dan sedikit lobang pori kecil, seperti pasir. Kondisi ini berbanding terbalik dengan struktur tanah berat yang tercipta dari tanah-tanah bertekstur halus yang kaya akan lubang pori kecil dan sedikit lubang pori besar, seperti tanah liat.

Laju infiltrasi dapat dibedakan sesuai kecepatan lajunya seperti yang terlihat pada Tabel 2.10 berikut ini:

Tabel 2.10 Kriteria Kecepatan Laju Infiltrasi Kecepatan Laju

Infiltrasi (cm/jam)

Kriteria 25.00 - 50.00 Sangat Cepat 12.50 - 25.00 Cepat

7.50 - 12.50 Sedang 0.50 - 2.50 Lambat

< 0.50 Sangat Lambat Sumber: Susanto, 2008

Selain jenis tanah, kelembapan tanah juga berpengaruh terhadap laju infiltrasi. Semakin kadar air di dalam tanah, maka semakin kecil pula laji infiltrasi yang terjadi pada tanah tersebut.

Pengaruh tanaman di atas pemukiman juga berpengaruh, yaitu sebagai penahan aliran air di atas permukaan tanah sehingga kesempatan air untuk terinfiltrasi semakin besar, dan juga sebagai penggembur tanah yang disebabkan oleh akar tanaman tersebut sehingga struktur tanah akan memiliki daya infiltrasi yang semakin besar.

Sedangkan kemiringan tanah hanya memberikan sedikit pengaruh terhadap laju infiltrasi.Namun terdapat perbedaan laju infiltrasi pada lahan datar dan miring. Infiltrasi pada lahan datar akan lebih besar daripada lahan miring (Galih, 2013).

2.3.1 Pengukuran Infiltrasi di Lapangan

Penentuan besarnya laju infiltrasi dapat dilakukan melalui tiga cara (Harto, 1993) yaitu: 1. Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada

percobaan laboratorium dengan menggunakan simulasi hujan buatan (rainfall simulator). 2. Menggunakan alat Single/Double Ring Infiltrometer (metode pengukuran lapangan). 3. Teknik pemisah hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf).

Pada penelitian ini, pengukuran laju infiltrasi dipilih dengan menggunakan alat single ring infiltrometer.Single ring infiltrometer seperti pada Gambar 2.3 dalam bentuk paling sederhana terdiri atas tabung baja yang ditekan kedalam tanah.Permukaan tanah tanah di dalam tabung diisi dengan air. Maka tinggi air di dalam tabung akan menurun karena proses infiltrasi. Kemudian banyaknya air yang ditambahkan untuk mempertahankan tinggi air di dalam tabung juga harus diukur.

Gambar 2.3 Singel Ring Infiltrometer

2.3.2 Pengolahan Data Infiltrasi Metode Horton

Metode Horton adalah salah satu metode pengolahan data infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi.Horton mengakui laji infiltrasi berkurang seiring bertambahnya waktu hingga mendekati nilai konstan.Ia menyatakan faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor yang beroperasi dipermukaan tanah dibandingkan denga faktor aliran air di dalam tanah. Seperti penutpan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran struktur permukaan lahan dan pengangkutan pertikel halus di permukaan tanah oleh tetesan hujan.

Metode Horton dapat dirumuskan secara matematis sebeagai berikut:

�(�) =��+ (�� − ��)�−�� ...(2.15) Metode Horton di atas ditransposisikan menjadi:

Lalu dilogaritmakan menjadi:

��� (�(�)− ��) =���(�� − ��)− ������ ...(2.17) Dimana: f(t) : Laju infiltrasi nyata cm/jam)

fo : Laju infiltrasi awal (cm/jam) fc : Laju infiltrasi tetap (cm/jam) k : Konstanta geofisik

t : Waktu kumulatif (jam)

�= − 1

�����[���(�(�)− ��)− ���(�� − ��)] ...(2.18) Persamaan (2.18) sama dengan persamaan (2.19) berikut:

� =��+� ...(2.19) Dimana: �=� ...(2.20) �= −_����1 _� ...(2.21) �=���(�(�)− ��) ...(2.22) �= _����1 _� ���(�(�)− ��) ...(2.23) Dengan demikian persamaan ini dapat diwakilkan dalam sebuah garis lurus dengan nilai

�=− 1

�����

2.4 Koefisien Permeabilitas Tanah

Permeabilitas tanah adalah kemampuan tanah untuk meloloskan air.Tanah dengan permeabilitas yang tinggi dapat meningkatkan kemempuan untuk menyerap air.Istilah koefisien permeabilitas sering digunakan para ahli tanah (geoteknik).Parah ahli geologi menyebutnya konduktivitas hidrolik.

Koefisian permeabilitas tanah tergantung pada beberapa faktor yaitu kekentalan cairan, distribusi ukuran pori-pori, distribusi ukuran butir, angka pori, kekerasan permukaan butir dan derajat kejenuhan tanah.

Penentuan harga koefisien permeabilitas tanah (K) dapat diketahui melalui pengujian laboratorium mekanika tanah.Tabel 2.11 menunjukkan koefisien permeabilitas pada umumnya.

Tabel 2.11 Harga Koefisien Permeabilitas Pada Umumnya

Jenis Tanah K

(cm/detik) (ft/menit)

Kerikil bersih 1.00 – 100 2.00 – 200

Pasir kasar 1.00 – 0.01 2.00 – 0.02

Pasir halus 0.01 – 0.001 0.02 – 0.002

Lanau 0.001 – 0.00001 0.002 – 0.00002

Lempung < 0.000001 < 0.000002

Sumber: Das, 1985

2.5 Analisis Hidraulika

Maksud dari analisis hidraulika adalah:

• Untuk mengetahui kapasitas saluran drainase existing. • Untuk merencanakan dimensi dan kapasitas sumur resapan.

• Untuk merencanakan dimensi dan kapasitas drainase resapan karena drainase yang telah ada tidak mampu menanggulangi genangan akibat debit banjir dengan suatu kala ulang tertentu.

Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis hidraulika digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada (eksisting) maupun kondisi perencanaan.Untuk mendukung analisa hitungan guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data dan metode hitungan yang representatif (Soewarno, 1991). Analisis untuk hidraulika dapat dijelaskan sebagai berikut:

Bila kecepatan (v) dan koefisien kekasaran saluran diketahui, maka kemiringan (S) paling kecil bila jari-jari hidrolik (R) maksimum (profil hidraulik yang baik). Secara matematis dapat dibuktikan bahwa pada bentuk trapesium, profil hidraulik yang paling baik terdapat pada kemiringan dinding saluran 600 dan menyinggung pada setengah lingkaran, sedangkan kedalaman air (y) = jari-jari lingkaran (Gambar 2.4). Pada bentuk trapesium tertentu profil hidraulik yang paling baik terdapat pada jari-jari hidraulik R = ½ y.

Gambar 2.4Penampang Melintang Saluran Trapesium Debit saluran (Qb) :

Qb = A.v ... (2.24)

v = �1

�� �2 3⁄ .�1 2⁄ ... (2.25) A = ��+ (�×�)�×� ... (2.26) P = �+�2 ×�×√1 +�2_{� ... (2.27)}

R = �

� ... (2.28) Dimana: Qb = Debit saluran (m3/detik)

v = Kecepatan aliran (m/detik) A = Luas penampang saluran (m2) P = Keliling basah saluran (m) R = Jari-jari hidraulis (m) S = Kemiringan saluran

B = Lebar dasar saluran (m) m = Kemiringan talud

Tabel 2.12 Nilai Koefisien Kekerasan Manning (n)

Pada daerah tinjauan studi yaitu Lingkungan III Pasar III Padang Bulan beralamat di Jl. Bunga Cempaka Pasar III PB Selayang II, Kota Medan, Propinsi Sumatera Utara.Daerah ini merupakan kawasan penduduk yang cukup padat.Daerah ini juga merupakan jalur perlintasan yang menghubungkan antara Jl. Jamin Ginting Padang Bulan dan Jl. Setia Budi Tanjung Sari.

2.6.1 Kondisi Fisik Dasar

• Iklim

Pada daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan iklim yang terjadi pada dasarnya sama dengan iklim di Indonesia yang memiliki dua iklim yaitu penghujan dan kemarau dengan kecepatan angin sedang dan suhu normal berkisar antara 25ºC-35ºC. Namun pada keadaan cuaca ekstrim suhu udara dapat mencapai 40ºC-45ºC.

• Topografi/Kemiringan

Daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan memiliki elevasi ketinggian rata-rata +25 m dpal dengan kemiringan 0-2%.

• Jenis Tanah

Jenis tanah di daerah Lingkungan III Pasar III Padang Bulan terbagi dua jenis tanah yaitu grumosol dan mediterian.Kondisi tanah relative subur dan datar sesuai untuk daerah pemukiman. • Kedalaman Relatif Tanah

Kedalaman efektif tanah merupakan kemampuan suatu akar tumbuhan dapatmenembus lapisan tanah sampai bahan induk dan tumbuhan tersebut dapat tembusdengan baik dan normal.Kedalaman efektif tanah di kawasan perencanaan lebih dari90 cm.

• Tekstur Tanah

Tekstur tanah merupakan perbandingan ukuran partikel tanah antara laindebu, liat dan pasir.

BAB III METODOLOGI

3.1 Lokasi Studi

Daerah studi yang menjadi tinjauan mengambil lokasi di Jalan Bunga Cempaka, Lingkungan III, Pasar III, P.Bulan, Medan.

3.2 Pekerjaan Persiapan

3.2.1 Survey Lapangan

Survey lapangan yang dilakukan bertujuan untuk peninjauan dan identifikasi awal dari permasalahan dengan menyusuri daerah Lingkungan III Pasar III P.Bulan, disertai dengan pengambilan dokumentasi lokasi studi tersebut.

3.2.2 Pengumpulan Data

Studi pustaka dilakukan dengan mengumpulkan dan mempelajari buku yang berhubungan dengan judul yang dibahas dan mengumpulkan data-data yang diperlukan sebagai referensi.

• Pengumpulan Data Primer

Data primer yang akan dikumpulkan antara lain data tanah dan elevasi serta data drainase eksisting di beberapa tempat di Lingkungan III Pasar III P.Bulan.

Kegiatan yang akan dilakukan dalam tahap pengambilan data sekunder adalah pengumpulan semua data yang akan digunakan dalam analisis data dari berbagai sumber (data curah hujan, data sistem jaringan drainase alami, data tentang elevasi tanah/topografi Medan). 3.3 Metode Analisis Data

Dari data-data yang didapatkan akan dilakukan beberapa analisis data untuk perencanaan drainase wilayah yaitu dari segi hidrologi dan hidraulika.

3.3.1 Analisis Hidrologi

Maksud dan tujuan dari analisis hidrologi ini adalah untuk menyajikan data-data dalam analisis hidrologi, serta parameter-parameter dasar perencanaan yang dipakai dalam mendesain penampang sungai Besar. Hal ini nantinya akan digunakan sebagai pedoman dalam pelaksanaan fisik konstruksi.

Adapun sasaran analisis ini antara lain:

• Mengetahui besarnya curah hujan rancangan di lokasi tinjauan studi.

• Melakukan perkiraan debit rencana pada kala ulang 2 & 5 tahun sebagai dasar bagi perencanaan teknis drainase buatan.

Tabel 3.1 Kala Ulang Untuk Saluran Drainase Berdasarkan Jenis Kota Jenis Kota

Daerah Tangkapan Air (Ha)

< 10 10 – 100 100 – 500 > 500 Kota Metropolitan 2 Tahun 2 – 5 Tahun 5 – 10 Tahun 10 – 25 Tahun

Kota Besar 2 Tahun 2 – 5 Tahun 2 – 5 Tahun 5 – 20 Tahun Kota Sedang 2 Tahun 2 – 5 Tahun 2 – 5 Tahun 5 – 10 Tahun Kota Kecil 2 Tahun 2 Tahun 2 Tahun 2 – 5 Tahun Sumber: KeputusanDirekturJenderalCiptakaryaNo. : 07/KPTS /CK/1999

Dari Tabel 3.1 untuk daerahstudi yang berada di kota Medan termasuk jenis kota besar,kala ulang untuk saluran drainase cukup diambil 2 dan 5 tahun.

3.3.2 Analisis Hidraulika

Analisis hidraulika dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas saluran terhadap debit banjir dengan suatu kala ulang tertentu. Dalam kaitannya dengan pekerjaan ini, analisis hidraulika digunakan untuk mengetahui profil muka air pada jaringan drainase yang direncanakan.

Bagan alir (Gambar 3.1) menjelaskan gambaran umum mengenai tahapan dan ruang lingkup yang dilakukan dalam penelitian.

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Inventarisasi Saluran Drainase Eksisting

Pada ruas jalan B. Cempaka Pasar III, saluran drainase di sebelah kanan dan kiri cukup banyak yang tidak berfungsi dan tidak terawat seperti tertutup rumput dan sampah yang menumpuk. Pembuangan akhir pada saluran drainase ruas jalan tersebut yaitu pada Sungai Babura. Kondisi drainase dapat dilihat dalam Gambar 4.1 berikut:

Gambar 4.1 Kondisi Drainase Saat Hujan Kurang Dari Satu Jam

Kondisi topografi Lingkungan III Pasar III P.Bulan yang sedikit bergelombang juga menjadi salah satu faktor penyebab genangan pada daerah-daerah cekungan, karena belum terdapat saluran pengeluaran yang memadai dari daerah tersebut. Lingkungan III Pasar III P.Bulan merupakan daerah yang mengalami genangan yang cukup parah apabila musim hujan tiba. Genangan tersebut sangat merugikan karena terjadi tiap tahun di musim penghujan hingga menggenangi jalan dan rumah warga setempat.

Drainase yang ada pada lokasi genangan merupakan drainase dengan sistem konvensional. Air hujan yang tertampung di saluran drainase langsung mengalir ke Sungai Babura.

Untuk mengendalikan banjir yang sering terjadi di Lingkungan III Pasar III P.Bulan maka konsep drainase di daerah permukiman penduduk sebaiknya menerapkan sistem drainase

resapan. Di tiap-tiap halaman rumah penduduk dibuat sumur resapan sehingga diharapkan pada musm penghujan debit air banjir akan berkurang.

4.2 Analisis Infiltrasi

Analisis infiltrasi dilakukan bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi air yang terjadi pada daerah penelitian dengan menggunakan single ring infiltrometer.Analisis data laju infiltrasi ini menggunakan metode Horton.

4.2.1 Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan

Pengukuran laju infiltrasi dilakukan pada tanggal 23 November 2013 dengan kondisi tanah relatif kering menggunakan alat single ring infiltrometer.

Single ring infiltrometer adalah suatu pipa besi yang bergaris tengah 25-30 cm dengan tinggi sekitar 60 cm. Cara kerja pelaksanaan pengukuran laju infiltrasi pada daerah penelitian dengan menggunakan single ring infiltrometer adalah sebagai berikut (Harto 1981):

1. Menentukan lahan yang akan diukur 2. Membersihkan lahan yang akan diukur

3. Mempersiapkan alat-alat yang diperlukan pada lokasi pengukuran 4. Menekan ring infiltrometer ke dalam tanah sedalam 50 cm

5. Membersihkan tanah-tanah yang terkelupas di dalam ring infiltrometer setelah dilakukan penekanan

6. Kemudian air dituangkan sampai silinder penuh dan tunggu sampai air tersebut terinfiltrasi seluruhnya. Hal ini perlu dilakukan untuk menghilangkan retak-retak tanah yang merugikan pengukuran.

8. Setelah air penuh, nyalakan stopwatch dan air didiamkan selama waktu yang ditentukan. Dalam hal ini durasi waktu dapat dilakukan secara bertahap, 3 menit, 4 menit, 4 menit, 5 menit, 5 menit, 5 menit, 10 menit, dan seterusnya.

9. Setelah 3 menit didiamkan, maka catat penurunan yang terjadi pada table yang telah dipersiapkan.

10.Air dituangkan kembali secepatnya kedalam silinder sampai penuh. Kemudian diamkan selama 4 menit. Besar penurunan yang terjadi selama 4 menit kemudian dicatat kembali pada tebel.

Hal pada poin sepuluh dilakukan terus menerus untuk durasi waktu 4, 5, 5, 5, dan 10 menit sampai laju penurunan muka air konstan atau penurunan muka air ke n sama dengan penurunan muka air ke n+1.Gambar 4.2 berikut adalah foto single ring infiltrometer yang digunakan.

Gambar 4.2 Single Ring Infiltrometer

Tabel 4.1 berikut menyajikan data hasil perhitungan laju infiltrasi pada kondisi tanah di lapangan sebelum jenuh dengan menggunakan single ring infiltrometer.

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi No Waktu

(menit) Waktu kumulatif (jam) Penurunan (cm) fo (cm/jam) Fc (cm/jam) Log (fo-fc)

1 3 0.050 1.9 38 15 1.362

2 4 0.117 2.4 36 15 1.322

3 4 0.183 2.2 33 15 1.255

4 5 0.267 2.1 25.2 15 1.010

5 5 0.350 1.7 20.4 15 0.732

6 5 0.433 1.5 18 15 0.477

7 10 0.600 2.5 15 15 0.000

8 10 0.767 2.5 15 15 0.000

9 10 0.933 2.5 15 15 0.000

Sumber: Hasil Perhitungan

4.2.2 Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi dengan Metode Horton

Setelah data pengukuran laju infiltrasi diperoleh maka akan dianalisis dengan menggunakan metode Horton. Tahapan perhitungan dengan menggunakan metode Horton dapat dijelaskan sebagai berikut:

f(t) = fc + (fo – fc) e-kt

Log (f(t) – fc) = Log (fo – fc) – kt Log e

m = - 1

k Log e

Dari tabel di atas, berdasarkan rumus Horton maka dapat ditransposisikan seperti perhitungan-perhitungan sebagai berikut:

f(t) – fc = (fo – fc)

f(0.05) – fc = 38 – 15 = 23 cm/jam f(0.117) – fc = 30 – 15 = 15 cm/jam

kemudianpersamaan tersebut di logaritma kan menjadi: Log (f(t) – fc) = Log (fo – fc) – kt Log e

Log (f(0.05) – fc) = Log (23) = 1.362 Log (f(0.117) – fc) = Log (15) = 1.176

Setelah semua persamaan tersebut di logaritma kan maka hasil analisis grafik Log (fo – fc) terhadap waktu dapat ditunjukan seperti Gambar 4.3 berikut

Gambar 4.3Grafik Fungsu Log (fo-fc) terhadap Waktu Kumlatif

Dari grafik di atas, maka besar nilai kemiringan gradien (m) sebesar -0.476, yang menunjukan bahwa f(t) akan berkurang seiring bertambahnya waktu. Setelah diketahui nilai (m) = -0.476 maka nilai (k) dapat diketahui dengan cara sebagai berikut:

�= − 1

�log� −0.476 =− 1

�log� �log�= − 1

−0.476 �log�= 2.101 � 0.4343 = 2.101 �= 4.840

Dengan diketahuinya nilai (k) maka laju infiltrasi f(t) terhadap waktu dapat dihitung seperti pada Tabel 4.2

y = -0,476x + 0,743 R² = 0,894

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

W a k tu K u m u la ti f (J a m ) Log (fo-fc)

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Nyata No Waktu

(menit) Waktu kumulatif (jam) Penurunan (cm) fo (cm/jam) Fc (cm/jam) Log (fo-fc)

K (-kt) f(t) (cm/jam)

1 3 0.050 1.9 38 15 1.362 4.840 -0.242 56.063

2 4 0.117 2.4 36 15 1.322 4.840 -0.566 47.924

3 4 0.183 2.2 33 15 1.255 4.840 -0.886 40.421

4 5 0.267 2.1 25.2 15 1.010 4.840 -1.292 28.002 5 5 0.350 1.7 20.4 15 0.732 4.840 -1.694 21.392

6 5 0.433 1.5 18 15 0.477 4.840 -2.096 18.369

7 10 0.600 2.5 15 15 0.000 4.840 -2.904 15

8 10 0.767 2.5 15 15 0.000 4.840 -3.712 15

9 10 0.933 2.5 15 15 0.000 4.840 -4.562 15

Sumber: Hasil Perhitungan

Dimana: f(t) : Laju infiltrasi nyata cm/jam) fo : Laju infiltrasi awal (cm/jam) fc : Laju infiltrasi tetap (cm/jam) k : Konstanta geofisik

t : Waktu kumulatif (jam)

Dari perhitungan table di atas maka gambar grafik laju infiltrasi nyata dapat dilihat pada Gambar 4.4 berikut:

Gambar 4.4Grafik f(t) Horton

56,063 47,924 40,421 28,002 21,392 18,369

15 15 15

0 10 20 30 40 50 60

0,050 0,117 0,183 0,267 0,350 0,433 0,600 0,767 0,933

La ju I n fi lt ra si N y a ta ( cm /j a m )

Dengan laju infiltrasi konstan sekitar 15 cm/jam maka tanah pada daerah penelitan dapat dikaategorikan kelas cepat sesuai dengan ketentuan (Susanto, 2008) pada table 2.2 diantara 12.5 – 25.0 cm/jam.

Berdasarkan pada grafik di atas, dapat dilihat bahwa umumnya laju infiltrasi maksimum terjadi pada awal permulaan pengukuran. Kemudian perlahan konstan diantara waktu 0.433 jam samai 0.600 jam. Dengan bertambahnya waktu maka laju infiltrasi mulai menurun dan semakun lama kurva yang dibentuk akan mendatar ataupun konstan. Hal ini terjadi disebabkan oleh keadaan air tanah yang tidak jenuh, sehingga terjadilah tarikan dari matriks tanah dan gaya gravitasi.

4.3 Uji Permeabilitas Tanah

Uji permeabilitas tanah pada penilitian ini dilaksanakan dengan bantuan Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Sipil USU. Penentuan harga koefisien permeabilitas (k) pada tanah didapat dari pengujian falling head permeability.Sampel tanah berasal dari lokasi penelitian pada kedalaman 1.5 meter dan diharapkan sudah mewakili kondisi tanah di lokasi penelitian.

Berikut data-data pada pengujian falling head permeability: • Data alat

Pipa

Diameter (cm) 10

Luas Penampang (cm2) 78.5

• Data hasil pemeriksaan kadar air

I II

Berat Krus + Tanah Basah (gr) 28.8 29.5

Berat Krus + Tanah Kering (gr) 23.7 24

Berat Air (gr) 5.1 5.5

Berat Krus (gr) 9 9.1

Berat Tanah Kering 14.7 14.9

Kadar Air (%) 34.69 36.92

• Data hasil pemeriksaan berat isi tanah

Isi Silinder (cm3) 13

Diameter Silinder (cm) 10

Tinggi Silinder (cm) 1020.5

Berat Silinder (gr) 1000

Berat Silinder + Tanah (gr) 2500

Berat Tanah Basah (gr) 1500

Berat Isi Basah (gr/cm3)) 1.79

Gambar 4.5 berikut adalah dokumentasi pada saat pengujian falling head permeability yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Sipil USU.

Gambar 4.5 Percobaan Falling Head Permeability

Untuk pengujian falling head permeability rumus yang digunakan untuk mencari koefisien permeabilitas tanah adalah:

�= 2.303�.�� ��.�log

h1

ℎ2

Dimana: K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik) a = Luas penampang pipa (cm2)

Ls = Panjang sampel tanah (cm) As = Luas penampang sampel (cm2)

t = Interval penurunan dari h1 ke h2 (detik)

h1 = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) h2 =Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm)

Adapun data perhitungan dari hasil pengujian falling head permeability ditunjukan padaTabel 4.3berikut ini:

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Pengujian Falling Head Permeability Tanah No. Panjang

Sampel (cm)

Temp (oC)

Waktu (detik) Tinggi Muka Air (cm) Permeability (KToC)

MToC / M20oC

Permeability (K20)

1 13 28 0 100 0 0.828 0

2 13 28 15 86.3 0.001278017 0.828 0.0010582 3 13 28 15 74.2 0.001271806 0.828 0.00105306 4 13 28 15 63.8 0.001263502 0.828 0.00104618 5 13 28 15 55.1 0.001213442 0.828 0.00100473 6 13 28 15 47.7 0.001190972 0.828 0.00098612

7 13 28 15 42 0.001186475 0.828 0.0009824

8 13 28 15 36.3 0.001175007 0.828 0.00097291 9 13 28 15 31.2 0.001173824 0.828 0.00097193 10 13 28 15 26.9 0.001170659 0.828 0.00096931 11 13 28 15 23.5 0.00116894 0.828 0.00096788 12 13 28 15 18.9 0.001072313 0.828 0.00088788 13 13 28 15 17.6 0.001036569 0.828 0.00085828 14 13 28 15 15.1 0.001027373 0.828 0.00085066 15 13 28 15 13.9 0.001012644 0.828 0.00083847 Rerata 0.00089653 Sumber: Hasil Perhitungan

Contoh cara perhitungan: Diketahui: a = 0.785 cm2

Ls = 13 cm As = 78.5 cm2 t = 15 detik h1 = 100 cm h2 = 86.3 cm Penyelesaian:

� = 2.303 × �.��

��.�×��� ℎ1

ℎ2

= 2.303 ×0.785 × 13

78.5 × 15 ×��� 100 86.3 = 0.001278017

Untuk T = 28o(Das, 1993):

� =��

�_�

�2�� = 0.828

�20 = 0.001278017 × 0.828 = 0.0010582 Maka:

�= �������20= 0.00089653

Dari hasil pengujian falling head permeability di Laboratorium Mekanika Tanah, diperoleh koefisien permeabilitas (K) = 0.00089653 cm/detik pada kedalaman 1.5 m. Berdasarkan tabel 2.11 maka tanah pada kedalaman 1.5 m pada lokasi penelitian termasuk jenis tanah lanau.

4.4 Analisis Hidrologi

Analisis hidrologi ditujukan untuk mengetahui debit limpasan air hujan yang terjadi di daerah pemukiman Lingkungan III Pasar III Padang Bulan. Untuk melakukan analisis hidrologi diperlukan data curah hujan yang bersumber dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan GeofisikaSampali Medan. Data curah hujan diambil untuk 10 tahun, dari tahun 2003– 2012 dan dapat dilihat dari Tabel 4.4 berikut

Tabel 4.4 Data Curah Hujan Kota Medan

Tahun Bulan

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sep Okt Nov Des

2003 58 118 46 65 49 91 47 87 52 98 66 61

2004 24 21 57 59 48 46 68 236 76 49 30 66

2005 190 30 60 50 75 54 42 41 36 59 20 54

2006 57 36 52 44 40 32 43 62 43 49 50 49

2007 63 40 57 48 44 35 59 47 70 72 101 112

2008 65 39 42 66 51 46 33 69 47 53 55 54

2009 85 81 61 63 79 18 67 62 79 39 61 39

2010 38 28 85 28 52 35 52 57 71 40 78 40

2011 62 19 97 56 43 0 49 49 28 89 55 77

2012 53 29 70 54 56 27 56 46 71 100 92 40

4.4.1 Analisis Curah Hujan Rencana

Parameter-parameter statistik yang diperlukan adalah nilai tengah, standart deviasi dan koefisien kemencengan. Metode analisis yang digunakan adalah Metode Distribusi Normal, Metode Log Normal, Metode Gumbel.

4.4.1.1 Metode Distribusi Normal

Perhitungan curah hujan rencana dengan metode Distribusi Normal disajikan pada Tabel 4.5berikut:

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Normal No. Tahun Xi P (Xi - X) (Xi - X)2

1 2006 62 0.09 -53.40 2851.56

2 2008 69 0.18 -46.40 2152.96

3 2009 85 0.27 -30.40 924.16

4 2010 85 0.36 -30.40 924.16

5 2011 97 0.45 -18.40 338.56

6 2012 100 0.55 -15.40 237.16

7 2007 112 0.64 -3.40 11.56

8 2003 118 0.73 2.60 6.76

9 2005 190 0.82 74.60 5565.16

10 2004 236 0.91 120.60 14544.36

Jumlah 1154.0 27556.40

Rerata (X) 115.40

Tr 2 5

K 0 0.84

Sx 55.33

Xt 115.40 161.99 Sumber: Hasil Perhitungan

�� = ∑ �� � = 1154.0

10 = 115.40

�� = �

(�_�− �)2

� −1 = �27556.40

9 = 55.33

Untuk periode ulang 2,5 tahun � = 0 ��� 0.84 (Tabel 2.1) �2 = ��+���

= 115.4 + (0 × 55.33) = 115.40

�5 = ��+���

= 115.4 + (0.84 × 55.33) = 161.99

4.4.1.2 Metode Distribusi Log Normal

Perhitungan curah hujan rencana dengan metode Distribusi Normal disajikan pada Tabel 4.6 berikut:

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Log Normal

No. Tahun Xi Log Xi (Log Xi – Log

Xrata)

(Log Xi – Log Xrata)2

1 2006 62 1.792 -0.270 0.072900

2 2008 69 1.839 -0.223 0.049729

3 2009 85 1.930 -0.132 0.017424

4 2010 85 1.930 -0.132 0.017424

5 2011 97 1.987 -0.075 0.005625

6 2012 100 2.000 -0.062 0.003844

7 2007 112 2.050 -0.012 0.000144

8 2003 118 2.072 0.010 0.000100

9 2005 190 2.279 0.217 0.047089

10 2004 236 2.373 0.311 0.096721

Jumlah 1154.0 20.252 0.31100

Rerata (X) 115.40 2.0252

Tr 2 5

K -0.202 0.677

Log x 2.0252 2.182

k. S Log x 19.711 28.270 Xt 97.191 141.620 Sumber: Hasil Perhitungan

����

�������� =∑ ���� � =20.252

10 = 2.0252

����� = �∑

(����� − ������������)2

� −1 = �0.31100

9 = 0.1860 �� = ��

� = 55.33

115.40 = 0.4795

Dengan periode ulang 2 tahun,interpolasi dari Tabel.2

� =−0.1975− �0.5000−0.4795

0.5000−0.4500× (−0.1975— 0.2111)� =−0.202

Maka:

���� =������������+ (�×�����) = 2.0252 + (−0.202 × 0.1860) = 1.988

4.4.1.3 Metode Distribusi E.J. Gumbel I

Perhitungan curah hujan rencana dengan metode Distribusi E.J. Gumbel I disajikan pada Tabel 4.7 berikut:

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi E.J.Gumbel No. Tahun Xi P (Xi - X) (Xi - X)2

1 2006 62 0.09 -53.40 2851.56

2 2008 69 0.18 -46.40 2152.96

3 2009 85 0.27 -30.40 924.16

4 2010 85 0.36 -30.40 924.16

5 2011 97 0.45 -18.40 338.56

6 2012 100 0.55 -15.40 237.16

7 2007 112 0.64 -3.40 11.56

8 2003 118 0.73 2.60 6.76

9 2005 190 0.82 74.60 5565.16

10 2004 236 0.91 120.60 14544.36

Jumlah 1154.0 27556.40

Rerata (X) 115.40

Tr 2 5

K -1.19 1.06

Sx 55.33

Xt 107.90 173.94 Sumber: Hasil Perhitungan

�� =∑ �� � = 1154

10 = 115.40

�� = �

(�_�− �)2

� −1 = �27556.40

9 = 55.33

�� = 0.4952 (Tabel 2.3) �� = 0.9496 (Tabel2.4)

�� = 0.3665 (Tabel 2.5) Maka:

�� = ��+ (���)

= 115.40 +�(0.3665−0.4952

0.9496 × 55.33� = 107.901

4.4.1.4 Distribusi Log Person III

Perhitungan curah hujan rencana dengan metode Distribusi Log Person III disajikan pada Tabel 4.8 berikut:

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Hujan Rencana Metode Distribusi Log Person No. Xi P (%) Log Xi Log (Xi - X)2 Log (Xi - X)3

1 62 0.09 1.7924 0.0541 -0.0126

2 69 0.18 1.8388 0.0347 -0.0065

3 85 0.27 1.9294 0.0091 -0.0009

4 85 0.36 1.9294 0.0091 -0.0009

5 97 0.45 1.9868 0.0015 -0.0001

6 100 0.55 2.0000 0.0006 0.0000

7 112 0.64 2.0492 0.0006 0.0000

8 118 0.73 2.0719 0.0022 0.0001

9 190 0.82 2.2788 0.0644 0.0163

10 236 0.91 2.3729 0.1210 0.0421

Jumlah 20.252 0.2973 0.0375

Rerata 2.0252

Tr 2 5

CS 0.8094

SLogX 0.1860

K -0.15 0.77

Xt 99.38 147.37

Sumber: Hasil Perhitungan

����

��������= ∑ ����

� =

20.252

10 = 2.0252 ����� =�∑

(����� − ������������)2

=�0.31100 9 = 0.1860

�� = � ∑(���� − �����������)

3

(� −1) × (� −2) × (�����)3

=0.0375 0.4633 = 0.8094

Dengan periode ulang 2 dan 5 tahun interpolasi dari Tabel 2.6

� = −0.132−( 0.900−0.8094

0.9000−0.8000× (−0.132−0.148) = −0.15

���� =������������+ (�×�����) = 2.0252 + (−0.15 × 0.1860) = 1.9973

�= 99.38

4.4.2 Uji Keselarasan Distribusi Frekuensi

4.4.2.1 Uji Chi Kuadrat

4.4.2.1.1 Uji Chi Kuadrat Terhadap Distribusi Normal

Data pengamatan dibagi dalam beberapa kelas dengan rumus �= 1 + 3.322 ����

Dimana: n = 10

Maka �= 1 + 3.322 ��� 10 = 4.322 ≈5 ����� Dengan interval peluang

� = 1 �=

1

5= 0.2 Maka �_� = ��+ (���)

P = 1 – 0.2 = 0.8 nilai reduksi gauss (k) = -0.84 maka X = 68.923 P = 1 – 0.4 = 0.6 nilai reduksi gauss (k) = -0.25 maka X = 101.568 P = 1 – 0.6 = 0.4 nilai reduksi gauss (k) = 0.25 maka X = 129.233 P = 1 – 0.8 = 0.2 nilai reduksi gauss (k) = 0.84 maka X = 161.877

� = 2

�� =� −(�+ 1) = 5−(2 + 1) = 2

Chi Krisis = 5.991(Tabel 4.7) Nilai yang diharapkan

�� = �_� = 10

5 = 2

Tabel 4.9 Perhitungan Uji Kuadrat Metode Distribusi Normal

No. Nilai Batas Kelas Jumlah Data (Oi – Ei) (�� − ��)� ��

Oi Ei

1 x < 68.923 1 2 -1 0.5

2 68.923 < x < 101.568 5 2 3 4.5

3 101.568 < x < 129.233 2 2 0 0

4 129.233 < x < 161.877 0 2 -2 2

5 x > 161.877 2 2 0 0

Total 10 10 7

Sumber: Hasil Perhitungan

Berdasarkan Tabel 4.9 X2Cr > Chi krisis (7 > 5.991), maka distribusi Normal tidak dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.2.1.2 Uji Chi Kuadrat Terhadap Distribusi Log Normal

Data pengamatan dibagi dalam beberapa kelas dengan rumus �= 1 + 3.322 ����

Dimana: n = 10

Maka �= 1 + 3.322 ��� 10 = 4.322 ≈5 ����� Dengan interval peluang

� = 1 �=

1

5= 0.2

Maka ���� =������������+ (������)

P = 1 – 0.2 = 0.8 nilai reduksi gauss (k) = -0.84 maka X = 78.661 P = 1 – 0.4 = 0.6 nilai reduksi gauss (k) = -0.25 maka X = 101.274 P = 1 – 0.6 = 0.4 nilai reduksi gauss (k) = 0.25 maka X = 124.458 P = 1 – 0.8 = 0.2 nilai reduksi gauss (k) = 0.84 maka X = 161.525

� = 2

�� =� −(�+ 1) = 5−(2 + 1) = 2

Chi Krisis = 5.991 Nilai yang diharapkan

Tabel 4.10 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi Log Normal No. Nilai Batas Kelas Jumlah Data (Oi – Ei) (�� − ��)�

��

Oi Ei

1 x < 78.661 2 2 0 0

2 78.661 < x < 101.274 4 2 2 2

3 101.274 < x < 125.458 2 2 0 0

4 125.458 < x < 161.525 0 2 -2 2

5 x > 161.525 2 2 0 0

Total 10 10 4

Sumber: Hasil Perhitungan

Berdasarkan Tabel 4.10 X2Cr < Chi krisis (4 < 5.991), maka metode distribusi Log Normal dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.2.1.3 Uji Chi Kuadrat Terhadap Metode Distribusi E.J. Gumble Type I

Data pengamatan dibagi dalam beberapa kelas dengan rumus �= 1 + 3.322 ����

Dimana: n = 10

Maka �= 1 + 3.322 ��� 10 = 4.322 ≈5 ����� Dengan interval peluang

� = 1 �=

1

5= 0.2 Maka �_� = ��+ (���)

P = 1 – 0.2 = 0.8 nilai reduksi gauss (k) = -0.84 maka X = 68.923 P = 1 – 0.4 = 0.6 nilai reduksi gauss (k) = -0.25 maka X = 101.568 P = 1 – 0.6 = 0.4 nilai reduksi gauss (k) = 0.25 maka X = 129.233 P = 1 – 0.8 = 0.2 nilai reduksi gauss (k) = 0.84 maka X = 161.877

� = 1 �=

1

5= 0.2 � = 1

= 5−(1 + 1) = 2.5

Chi Krisis = 6.903 (Tabel 4.7) Nilai yang diharapkan

�� = �_� = 10

5 = 2

Tabel 4.11 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi E.J. Gumble No. Nilai Batas Kelas Jumlah Data (Oi – Ei) (�� − ��)�

��

Oi Ei

1 x < 68.923 1 2 -1 0.5

2 68.923 < x < 101.568 5 2 3 4.5

3 101.568 < x < 129.233 2 2 0 0

4 129.233 < x < 161.877 0 2 -2 2

5 x > 161.877 2 2 0 0

Total 10 10 7

Sumber: Hasil Perhitungan

Berdasarkan Tabel 4.11 X2Cr > Chi krisis (7 > 6.903), maka distribusi E.J. Gumble tidak dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.1.2.4 Uji Chi Kuadrat Terhadap Metode Distribusi Log Person Type III

Data pengamatan dibagi dalam beberapa kelas dengan rumus �= 1 + 3.322 ����

Dimana: n = 10

Maka �= 1 + 3.322 ��� 10 = 4.322 ≈5 ����� Dengan interval peluang

� = 1 �=

1

5= 0.2

Maka ���� =������������+ (������)

P = 1 – 0.2 = 0.8 nilai reduksi gauss (k) = -0.84 maka X = 78.661 P = 1 – 0.4 = 0.6 nilai reduksi gauss (k) = -0.25 maka X = 101.274

P = 1 – 0.6 = 0.4 nilai reduksi gauss (k) = 0.25 maka X = 124.458 P = 1 – 0.8 = 0.2 nilai reduksi gauss (k) = 0.84 maka X = 161.525

� = 1

�� =� −(�+ 1) = 5−(1 + 1) = 2.5

Chi Krisis = 6.903 Nilai yang diharapkan

�� = �_� = 10

5 = 2

Tabel 4.12 Perhitungan Uji Chi Kuadrat Metode Distribusi Log Normal No. Nilai Batas Kelas Jumlah Data (Oi – Ei) (�� − ��)�

��

Oi Ei

1 x < 78.661 2 2 0 0

2 78.661 < x < 101.274 4 2 2 2

3 101.274 < x < 125.458 2 2 0 0

4 125.458 < x < 161.525 0 2 -2 2

5 x > 161.525 2 2 0 0

Total 10 10 4

Sumber: Hasil Perhitungan

Berdasarkan Tabel 4.12 X2Cr < Chi krisis (4 < 6.903), maka metode distribusi Log Normal dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.2.2 Uji Smirnov – Kolmogorov

4.4.2.2.1 Uji Smirnov – Kolmogorov Terhadap Metode Distribusi Normal

Tabel 4.13 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode Distribusi Normal

No. Xi m P(x) P(x<) K P’(x<) D

1 62 10 0.9090 0.0909 -0.9651 0.1093 0.7997 2 69 9 0.8181 0.1818 -0.8386 0.1210 _0.6971 3 85 8 0.7272 0.2727 -0.5494 0.2546 _0.4726 4 85 7 0.6363 0.3636 -0.5494 0.2981 _0.3382 5 97 6 0.5454 0.4545 -0.3326 0.4052 _0.1402 6 100 5 0.4545 0.5454 -0.2783 0.4761 _0.0216 7 112 4 0.3636 0.6363 -0.0614 0.5714 _0.2078 8 118 3 0.2727 0.7272 0.04699 0.7764 _0.5037 9 190 2 0.1818 0.8181 1.34827 0.9389 _0.7571 10 236 1 0.0909 0.9090 2.17965 0.9738 _0.8829

∆maks 0.8829

∆kritis 0.41 Sumber: Hasil Perhitungan

Untuk �= 62 �� �(�) = �

�+ 1

= 10

10 + 1 = 0.9090 � =� − ��

��

=62−115.40 55.33 =−0.9651

∆ = |�′(�< � − �(�<)| = 0.7997

Berdasarkan hasil perhitungan Tabel 4.13, ∆maks > ∆kritis (0.5163 > 0.41), maka distribusi Normal tidak dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.2.2.2 Uji Smirnov-Kolgomorov Terhadap Metode Distribusi Log Normal

Tabel 4.14 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode Distribusi Log Normal

No. Log Xi M P(x) P(x<) K P’(x<) D

1 1.792 10 0.9090 0.0909 -1.2540 0.0985 0.0076 2 1.839 9 0.8181 0.1818 -1.0011 0.1879 0.0061 3 1.930 8 0.7272 0.2727 -0.5118 0.2439 0.0288 4 1.930 7 0.6363 0.3636 -0.5118 0.3208 0.0428 5 1.987 6 0.5454 0.4545 -0.2054 0.3981 0.0564 6 2.000 5 0.4545 0.5454 -0.1355 0.6028 0.0574 7 2.050 4 0.3636 0.6363 0.1333 0.6965 0.0602 8 2.072 3 0.2727 0.7272 0.2516 0.8057 0.0785 9 2.279 2 0.1818 0.8181 1.3645 0.9089 0.0908 10 2.373 1 0.0909 0.9090 1.8699 0.9568 0.0478

∆maks 0.0908

∆kritis 0.41 Sumber: Hasil Perhitungan

Untuk �= 62 �� �(�) = �

�+ 1

= 10

10 + 1 = 0.9090 � =���� − �����

����� =1.7920−2.0252

0.1860 =−1.2540

∆ = |�′(�< � − �(�<)| = 0.0076

Berdasarkan hasil perhitungan Tabel 4.14, ∆maks < ∆kritis (0.0908< 0.41), maka distribusi Log Normal dapat diterima untuk menganalisis frekuensi curah hujan.

4.4.2.2.3 Uji Smirnov-Kolmogorov Terhadap Metode Distribusi E.J. Gumbel

Tabel 4.15 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov Metode Distribusi E.J. Gumbel

No. Log Xi M P(x) P(x<) K Y Z P’(x<) D

1 1.792 10 0.9090 0.0909 -1.2540 -0.6491 1,9139 0.1475 0,7615 2 1.839 9 0.8181 0.1818 -1.0011 -0.4881 1,6293 0.1961 _0,6220 3 1.930 8 0.7272 0.2727 -0.5118 -0.1201 1,1276 0.3238 0,4034 4 1.930 7 0.6363 0.3636 -0.5118 -0.1201 1,1276 0.3238 _0,3125 5 1.987 6 0.5454 0.4545 -0.2054 0.1558 0,8557 0.4250 _0,1204 6 2.000 5 0.4545 0.5454 -0.1355 0.2248 0,7986 0.4500 _0,0045 7 2.050 4 0.3636 0.6363 0.1333 0.5008 0,6060 0.5455 _0,1819 8 2.072 3 0.2727 0.7272 0.2516 0.6388 0,527 0.5898 _0,3171 9 2.279 2 0.1818 0.8181 1.3645 2.2948 0,1007 0.9041 _0,7223 10 2.373 1 0.0909 0.9090 1.8699 3.3528 0,0349 0.9656 _0,8747

∆maks 0.8747

∆kritis 0.41 Sumber: Hasil Perhitungan

Untuk �= 62 �� �(�) = �

�+ 1

= 10

10 + 1 = 0.9090 � =���� − �����

����� =1.7920−2.0252

0.1860 =−1.2540

�(�<) = 1− �(�) = 1−0.9090 � =1.2825

�� = 1.2825

55.33 = 0.023

PENGERUKAN SUMUR RESAPAN KEDALAN 75 cm

KONDISI SUMUR PASKA HUJAN DERAS

PEMASANGAN BATU BATA UNTUK DINDING SUMUR

SALURAN OUTLET (PIPA PEMBUANGAN LIMBAH RUMAH)