Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Universitas Sumatera Utara Tahun 2012

EVALUASI PERBAIKAN SALURAN DRAINASE KAMPUS

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA TAHUN 2012

SKRIPSI

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk

Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

OLEH :

RIZKI YOWA KINARA

070404159

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberi karunia

kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat

dan salam kepada Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar

dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas sehari-hari,

karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk

tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada

Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Universitas Sumatera Utara Tahun

2012 ”

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari

dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin

menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang

berperan penting yaitu :

1.

Bapak Dr. Ir Ahmad Perwira Mulia, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak

memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan

waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2.

Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

3.

Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

5.

Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Koordinator Teknik Sumber Daya Air Departemen

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang memberikan dorongan

yang keras dan bimbingan moral kepada penulis.

6.

Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc , dan Ibu Emma P Bangun ST, MT selaku Dosen

Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas

Akhir ini.

7.

Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku ahli sipil dalam proyek perbaikan drainase yang

berperan penting untuk sumber pengambilan data yang diperlukan dalam Tugas Akhir ini.

8.

Bapak Muhammad Faisal, ST, MT yang memberikan banyak masukan serta data-data

dari penelitian yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini.

9.

Bapak Yudi Mardiansyah, ST, yang telah banyak membantu memberikan beberapa

informasi dalam penyelesaian Tugas Akhir.

10.

Ayahanda Sirwandi dan Ibu Mamik tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan

motivasi hidup, semangat dan nasehat, beserta saudara-saudari tersayang: Mas Tiara dan

Mbak Irma, Mas Krisna dan Mbak Winnie, Mas Abar dan Mbak Intan, Kak Putri dan

Bang Toni yang selalu mendoakan dan mendukung penulis.

11.

Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

12.

Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

13.

Bapak Aswin Hidaya, ST yang telah memberikan motivasi serta semangat dan

membantu dalam perjalanan terelesaiankannya Tugas Akhir ini.

14.

Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2007, Adi, Adit, Alfi, Dhani, Fadli, Ari, Arie, Didi,

Juangga, Jeffri, Andreas, Rustxell, Deddy.G, Zulhendri, Doan, Bekro, Markus, Boyma,

Deddy J, Arsad, Irsyad, Jayusri, Kahfi, Yusuf, Ricki, Tri Utomo, Rilly serta teman-teman

angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terimakasih atas semangat dan

bantuannya selama ini.

15.

Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung

dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan

dengan baik.

Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis

menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala

saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan

laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini

bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, April 2014

Penulis,

Rizki Yowa Kinara

07 0404 159

ABSTRAK

Rizki Yowa Kinara 07 0404 159, Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Universitas

Sumatera Utara Tahun 2012 (Dibimbing oleh Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc).

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kondisi drainase di Kampus USU Medan dimana sebagaian dari saluran yang telah ada di Kampus USU sudah dinormalisasi pada tahun 2012 dan telah dilakukan banyak perbaikan di beberapa saluran. Namun terkadang dibeberapa titik di Kampus USU masih terjadi genangan air, karena itu perlu dilakukan beberapa langkah pelestarian infrastruktur lingkungan kampus. Pada bulan Desember 2013 dibeberapa titik di Kampus USU telah terjadi genangan air di pintu keluar jl.Universitas dan jl.Tridharma yang membuat terhambatnya kegiatan transportasi di Kampus USU. Hal ini yang menjadi alasan mendasar tentang perlunya beberapa solusi untuk mencegah terjadinya genangan tersebut. Studi ini bertujuan untuk memperoleh dan mengetahui gambaran mengenai pentingnya pengaturan sistem drainase USU secara teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, maupun rembesan, dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan/lahan Kampus USU tidak terganggu. Dalam hal ini dicoba solusi untuk mengurangi debit air yang ada pada saluran drainase dengan membuat sumur resapan.

Dalam melakukan studi ini dilakukan pengumpulan data primer dan data sekunder. Data primer mencakupi pengukuran penampang saluran drainase dan peninjauan lapangan terhadap sistem saluran yang telah ada di Kampus USU menggunakan alat yang telah ada. Data sekunder meliputi data drainase Kampus USU, data curah hujan dari BMKG, data tata guna lahan, dll. Selanjutnya perhitungan debit banjir periodik menggunakan Rumus Rasional.

Dari data curah hujan yang ada, diperoleh curah hujan maksimum sebesar 134,352 mm dalam kala ulang 10 tahun. Dengan menggunakan metode rasional dan rumus intensitas curah hujan Mononobe, didapat debit yang terjadi pada masing-masing saluran drainase. Telah didapat dimensi sumur resapan yang memungkinkan untuk berbagai jenis bangunan sesuai luas bangunan tersebut.

Dari hasil penelitian, kapasitas masing-masing saluran masih mampu mengalirkan air hujan dengan baik, namun pada saluran pembuang aliran air berjalan lambat akibat adanya sampah sehingga pada daerah hilir sering terjadi genangan. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh sumur resapan terhadap debit yang mengalir pada saluran drainase.

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pembatasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Metodologi Penelitian ... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 4

1.8 Kerangka Penelitian ... 7

BAB II STUDI LITERATUR ... 8

2.1 Analisa Hidrologi ... 8

2.1.2 Analisa Curah Hujan Rencana ... 10

2.1.3 Analisa Frekuensi Hujan Rencana ... 10

2.1.3.1 Distribusi Normal ... 10

2.1.3.2 Distribusi Log Normal ... 12

2.1.3.3 Distribusi Pearson Type III ... 13

2.1.3.4 Distribusi Log Pearson Type III ... 14

2.1.3.5 Distribusi Gumbel Type I Ekstermal ... 14

2.1.4 Intensitas Curah Hujan ... 14

2.1.5 Pengelolaan Data Hujan ... 16

2.1.6 Banjir Rencana ... 17

2.1.7 Koefisien Pengaliran (C) ... 20

2.1.8 Koefisien Tampungan ... 23

2.1.9 Waktu Konsentrasi ... 23

2.1.10 Perhitungan Debit ... 25

2.2 Analisa Hidrolika ... 26

2.1.1 Kriteria Teknis Saluran Drainase ... 29

2.1.2 Dimensi Tampang Saluran ... 30

2.1.3 Dimensi Sumur Resapan ... 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 32

3.1 Tempat ... 32

3.2 Rencana Penelitian ... 33

3.3 Sistematika Penulisan ... 34

3.4 Bahan Dan Alat ... 35

3.5.1 Analisis Hidrologi ... 35

3.5.1.1 Analisis Frekwensi Curah Hujan ... 36

3.5.1.2 Uji Distribusi ... 39

3.5.2 Analisis Hidraulis ... 39

3.5.3 Analisis Debit Banjir Periodik ... 40

BAB IV KONDISI LOKASI HASIL STUDI DAN ANALISA DATA ... 41

4.1 Kondisi Umum Studi Lokasi ... 41

4.1.1 Batas-batas Daerah Perencanaan ... 41

4.1.2 Topografi ... 43

4.1.3 Tata Guna Lahan ... 43

4.1.4 Iklim ... 43

4.1.5 Jaringan Jalan Dan Drainase ... 43

4.1.6 Keadaan Saluran ... 43

4.1.7 Lokasi - lokasi Banjir ... 44

4.1.8 Saluran Pembuang ... 44

4.1.9 Penampang Saluran Drainase Yang Telah Ada ... 46

4.1.10 Perhitungan Kapasitas Saluran Yang Telah Ada ... 49

4.1.11 Tinggi Jagaan ... 59

4.2 Analisis Hidrologi ... 59

4.2.2 Uji Distribusi ... 65

4.2.3 Analisis Debit Banjir Periodik ... 67

4.2.4 Banjir Rencana Peride Ulang Tahunan ... 67

4.2.5 Koefisien Pengaliran (C) ... 67

4.2.6 Koefisien Tampungan ... 68

4.2.7 Waktu Konsentrasi (tc) ... 68

4.2.8 Intensitas Dan lama Curah Hujan ... 69

4.2.9 Perhitungan Debit Saluran ... 69

4.3 Perencanaan Sumur Resapan ... 80

4.3.1 Hujan Rancangan dan Intensitas Durasi Frekuensi ... 80

4.3.2 Kedalaman Muka Air Tanah... 81

4.3.3 Debit Rencana Sumur Resapan... 81

4.3.4 Kedalaman Sumur Resapan ... 83

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 86

5.1 Kesimpulan ... 86

5.2 Saran ... 87

DAFTAR PUSTAKA ... 88

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Parameter Statistik ... 11

2.2 Nilai Variabel Reduksi Gauss ... 12

2.3 Tabulasi Besar Tetapan ... 17

2.4 Probabilitas Banjir ... 21

2.5 Koefisien Aliran (C) secara umum ... 22

2.6 Koefisien pengaliran berdasarkan persentase permukaan yang kedap, dengan waktu konsentrasi ... 23

2.7 Unsur-unsur Geometris Penampang Saluran ... 29

2.8 Koefisien Kekasran Manning ... 31

4.1 Kondisi Eksisting Saluran Drainase ... 46

4.2 Perhitungan Kapasitas Angkut Saluran Yang Ada ... 51

4.3 Perhitungan Rata-rata Aljabar Daerah aliran Saluran USU ... 61

4.4 Metoda Distribusi Normal ... 62

4.5 Metoda Distribusi Log Normal 2 Parameter ... 63

4.6 Metoda Distribusi Pearson Type III ... 63

4.7 Metoda Distribusi Log Perason Type III ... 64

4.9 Kombinasi Periode Ulang Tahunan daerah Aliran Saluran USU (mm) ... 65

4.10 Uji Distribusi Frekwensi Curah Hujan ... 66

4.11 Curah Hujan Harian Maksimum Metode Log Person Tipe III ... 67

4.12 Frequensy Factor ... 68

4.13 Perhitungan Debit Saluran Dalam Kala Curah Hujan 10 Tahun ... 72

4.14 Debit Rencana dari Luas Atap untuk Berbagai Periode Ulang (Durasi Hujan 1 Jam) ... 81

4.15 Perhitungan Kedalaman Sumur Dalam Kala Curah Hujan 10 Tahun... ... 85

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

2.1 Siklus Hidrologi ... 9

2.2 Contoh Poligon Thiessen (Wesli, 2008) ... 18

2.3 Contoh Garis Isohyt Topografi (Sri Harto, 1993) ... 18

2.4 Contoh Saluran A-B pada Suatu daerah pengaliran (suyono, 1976) ... 25

2.5 Bentuk-bentuk Profil Saluran ... 28

2.6 Tampang Trapesium (Suripin, 2004) ... 30

3.1 Kerangka Tahapan Rencana Pelaksanaan Tugas Akhir... 33

3.2 Hidrograf Rasional untuk durasi hujan ... 38

4.1 Lokasi Universitas Sumatera Utara ... 41

4.2 Peta Lokasi Kampus USU ... 42

4.3 Denah Drainase USU ... 45

4.4 Tampang Trapesium ... 46

4.5 Tampang Lingkaran Saluran ... 49

4.6 Kondisi Stasiun dalam Google Earth versi 5.0.11733.9347 ... 60

4.7 Peta Daerah Tangkapan Curah Hujan USU ... 60

4.8 Kurva Intensidas Durasi Frekuensi (IDF) ... 80

DAFTAR NOTASI

A = Luas daerah pengaliran (Ha),

= Luas tampang basah saluran (m2), B = Lebar tampang atas saluran (m), b = Lebar dasar saluran (m),

C = Koefisien pengaliran,

Cv = Koefisien variasi dari Log Normal v Parameter, Cs = Koefisien tampungan,

= Koefisien skewness, F = Faktor geometrik f = Tinggi jagaan (m), H = Kedalaman sumur (m), h = Ketinggian air (m), ht = Kedalaman saluran (m), I = Intensitas hujan (mm/jam), K = Permeabilitas tanah (m/detik), k = Faktor frekwnsi,

KT = Faktor sifat distribusi Pearson Type III, yang merupakan fungsi dari besarnya Cs

L = Panjang sluran yang ditinjau dari in-let (pemasukan) sampai ke tampang yang ditinjau (m),

log

x

= Curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga logaritmik, m = Rank (nomor urut data),

= Kemiringan sisi saluran,

N = Banyaknya harga “t” (lama curah hujan), n = Koefisien kekasaran daerah saluran,

= Jumlah data,



_{n = Reduced standard deviasi yang merupakan fungsi dari jumlah data,}

P = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau dilampaui,

= Keliling basah (m)

Pr = Probabilitas (kemungkinan) dari peristiwa yang terjadi di samai atau Kurang dari,

Q = Debit aliran (m3/det), Qr = Debit rencana (m3/det), R = curah hujan daerah,

= jari-jari hidrolis (m), = jari-jari sumur (m)

Rt = Curah hujan untuk periode ulang t tahun (mm), S = deviasi standar nilai variat,

= Slop (kemiringan dasar saluran), s = luas penampang (m2),

Slog x = Standard deviasi dari rangkaian data dalam harga logaritmiknya, T = Return period (tahun),

t = Lama curah hujan (menit, jam), tc = Waktu konsentrasi (menit),

toe = Waktu pemasukan yang dibutuhkan oleh air dari mulai masuk ke saluran sampai titik yang ditinjau (menit),

V = Kecepatan aliran (m/det), v = Volume sumur (m3)



dan



adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-rata dan standar deviasi dari variat,

X = nilai rata-rata hitung variat

XT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan XTR = Besarnya curah hujan dengan periode ulang t,

xi = Data ke-i,

yang ditunjukan pada tabel,

Sn, Yn = Faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah data,

Y = nilai rata-rata hitung variat,

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

I. Perhitungan Curah Hujan Rata-Rata Metode Aljabar ... 89

II. Tabel Faktor Geometrik Sumur Resapan ... 94

ABSTRAK

Rizki Yowa Kinara 07 0404 159, Evaluasi Perbaikan Saluran Drainase Kampus Universitas

Sumatera Utara Tahun 2012 (Dibimbing oleh Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc).

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kondisi drainase di Kampus USU Medan dimana sebagaian dari saluran yang telah ada di Kampus USU sudah dinormalisasi pada tahun 2012 dan telah dilakukan banyak perbaikan di beberapa saluran. Namun terkadang dibeberapa titik di Kampus USU masih terjadi genangan air, karena itu perlu dilakukan beberapa langkah pelestarian infrastruktur lingkungan kampus. Pada bulan Desember 2013 dibeberapa titik di Kampus USU telah terjadi genangan air di pintu keluar jl.Universitas dan jl.Tridharma yang membuat terhambatnya kegiatan transportasi di Kampus USU. Hal ini yang menjadi alasan mendasar tentang perlunya beberapa solusi untuk mencegah terjadinya genangan tersebut. Studi ini bertujuan untuk memperoleh dan mengetahui gambaran mengenai pentingnya pengaturan sistem drainase USU secara teknis untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, maupun rembesan, dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi kawasan/lahan Kampus USU tidak terganggu. Dalam hal ini dicoba solusi untuk mengurangi debit air yang ada pada saluran drainase dengan membuat sumur resapan.

Dalam melakukan studi ini dilakukan pengumpulan data primer dan data sekunder. Data primer mencakupi pengukuran penampang saluran drainase dan peninjauan lapangan terhadap sistem saluran yang telah ada di Kampus USU menggunakan alat yang telah ada. Data sekunder meliputi data drainase Kampus USU, data curah hujan dari BMKG, data tata guna lahan, dll. Selanjutnya perhitungan debit banjir periodik menggunakan Rumus Rasional.

Dari data curah hujan yang ada, diperoleh curah hujan maksimum sebesar 134,352 mm dalam kala ulang 10 tahun. Dengan menggunakan metode rasional dan rumus intensitas curah hujan Mononobe, didapat debit yang terjadi pada masing-masing saluran drainase. Telah didapat dimensi sumur resapan yang memungkinkan untuk berbagai jenis bangunan sesuai luas bangunan tersebut.

Dari hasil penelitian, kapasitas masing-masing saluran masih mampu mengalirkan air hujan dengan baik, namun pada saluran pembuang aliran air berjalan lambat akibat adanya sampah sehingga pada daerah hilir sering terjadi genangan. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh sumur resapan terhadap debit yang mengalir pada saluran drainase.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Sebuah komplek kampus merupakan kebutuhan dasar bagi para mahasiswa, para

dosen, dan pegawainya. Menyadari akan pentingnya suatu kampus maka sudah sewajarnya

kampus terencana dalam suatu sistem dan pola pengaturan yang tertata dengan baik. Pola

pengaturan yang direncanakan meliputi tata letak baik geografis maupun topografis, kualitas

dan kuantitas kampus yang dibutuhkan dan kebutuhan penyediaan sarana dan prasarana fisik

dan nonfisik.

Sistem saluran drainase kampus sangat penting untuk menjamin kenyamanan

penghuninya, karena tidak sedikit komplek kampus yang mengalami banjir karena sistem

saluran drainase yang kurang baik. Drainase kampus merupakan sarana atau prasarana untuk

mengalirkan air hujan, dari suatu tempat ke tempat yang lain, misalnya dari daerah kampus ke

daerah pembuang seperti saluran utama, sungai, danau, laut, dan lain-lain.

Pada dasarnya sistem drainase dibagi menjadi dua macam yaitu sistem drainase

tertutup dan sistem drainase terbuka. Sistem drainase tertutup jarang dipakai dikampus karena

dibutuhkan biaya untuk pembuatan resapannya, sedang untuk sistem drainase terbuka tidak

membutuhkan bak resapan.

Pada komplek kampus USU menggunakan sistem drainase terbuka, yaitu saluran

drainase terdiri dari saluran sekunder yang mengalir ke saluran primer kemudian diteruskan

ke sungai sebagai tempat pembuangan akhir.

Setelah adanya normalisasi saluran drainase dan perbaikan infrastruktur jalan pada

Kampus USU, genangan yang timbul sudah banyak berkurang. Namun timbul masalah lain

yaitu terjadi genangan pada daerah hilir (outlet)

terutama pada jl.Universitas dan jl.Tri

Dharma. Hal ini diakibatkan oleh lebih besarnya koefisien pengaliran pada saluran Kampus

USU daripada koefisien pengaliran saluran pembuangan utama menuju sungai babura.

Dalam tugas akhir ini akan dievaluasi kembali sistem saluran drainase yang sudah ada

atau yang sudah diterapkan sehingga dapat diketahui apakah sistem saluran drainase tersebut

layak atau tidak.

1.2

Perumusan Masalah

Dari latar belakang diatas dapat disusun perumusan masalah sebagai berikut:

1.

Sering terjadi genangan pada daerah hilir (pembuangan) karena lambatnya aliran pada

pembuangan saluran utama ke sungai.

2.

Dalam kajian ini akan dievaluasi kapasitas dan kondisi saluran drainase di Kampus

USU yang diakibatkan oleh curah hujan tinggi.

3.

Beberapa solusi yang telah ada merupakan solusi permasalahan drainase dengan

pendekatan secara struktural dan masih menimbulkan masalah, maka dari itu perlu

adanya beberapa pendekatan solusi secara hidrologi.

1.3

Pembatasan Masalah

Agar masalah dapat lebih sederhana, maka perlu dibuat batasan dalam penulisan tugas

akhir ini. Adapun batasan masalah dari penulisan tugas akhir ini yaitu :

1.

Perhitungan debit saluran didasarkan atas tinggi hujan di beberapa stasiun curah hujan

di sekitar komplek Kampus USU dengan mengabaikan interaksi saluran di daerah

sekitar Kampus USU.

1.4 Tujuan Penelitian

1.

Memperoleh gambaran mengenai sistem drainase pada Kampus USU guna

mengurangi terjadinya genangan sehingga fungsi lahan tidak terganggu.

2.

Untuk mengetahui dan mengevaluasi seberapa besar pengaruh drainase di Kampus

USU dengan luas lahan ±143 Ha terhadap debit banjir melalui karakteristik hasil

pengukuran intensitas hujan yang sesuai dengan stasiun penakar curah hujan secara

rasional.

3.

Memberi beberapa alternatif solusi bagi permasalahan yang timbul akibat adanya

limpasan permukaan run-off sehingga fungsi lahan/kawasan Kampus USU tidak

terganggu.

1.5 Manfaat Penelitian

Sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai, maka penelitian ini akan memberikan

manfaat sebagai berikut :

1.

Bagi kalangan akademis dan peneliti, diharapkan sebagai sarana untuk menambah

pengetahuan khususnya dalam bidang drainase.

2.

Meningkatkan kualitas hidup warga USU dan masyarakat sekitar agar komplek

tersebut aman dari genangan air hujan dan aktivitas masyarakat tidak terganggu atau

tertunda, lingkungan akan menjadi bersih dan sehat, sehingga kesejahteraan dan

kualitas hidup masyarakat meningkat .

3.

Bagi warga kampus USU dapat mengetahui bahwa sistem drainase tersebut

sangatlah penting dalam kenyamanan, keamanan, dan sebagai acuan dalam

perencanaan sistem saluran drainase yang akan datang.

Metode pengolahan dari analisis data pada penelitian ini adalah menggunakan metode rasional. Metode Rasional adalah salah satu metode untuk menentukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk merencanakan debit saluran drainase.

Pengolahan data curah hujan menggunakan rumus Distribusi Normal, Distribusi Log Normal 2 Parameter, Distribusi Pearson Type III, Distribusi log Pearson Type III dan Distribusi Gumbel Type I Eksternal dengan pengujian menggunakan metode Smirnov-Kolgomorof. Sedangkan untuk mencari intensitas curah hujan menggunakan rumus mononobe.

1.7 Sistematika

Penulisan

Tugas akhir ini akan dibahas secara sistematis sehingga diharapkan dapat memaparkan secara jelas permasalahan, analisis, simulasi, dan kondisi yang terjadi serta kemungkinan solusi yang dapat diberikan atas masalah yang timbul. Sistematika tersebut adalah sebagai berikut:

1.

BAB I PENDAHULUAN

membahas tentang latar belakang pengambilan topik

tugas akhir; maksud dan tujuan penulisan tugas akhir; ruang lingkup pembahasan

topik yang diambil; manfaat; dan kemudian terakhir adalah sistematika

pembahasan yang memaparkan sistematika penulisan tugas akhir.

2.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA membahas dasar-dasar teori yang berkenaan

dengan lingkup pembahasan dalam upaya mendukung segala pengambilan

keputusan dan hasil yang diperoleh dalam tugas akhir ini serta mencakup data

kepustakaan yang diperoleh dengan cara menghimpun berbagai literatur yang

berhubungan data yang diperlukan.

3.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

membahas tentang kondisi atau tempat,

rancangan penelitian, dan metode-metode yang digunakan untuk mendapatkan dan

menganalisis data.

4.

BAB IV KONDISI LOKASI STUDI DAN ANALISIS DATA

membahas tentang

kondisi lokasi studi dan hasil studi terdahulu yang mencakup konsep-konsep

pengendalian banjir yang sudah ada, sistem pengelolaan drainase, Rencana Tata

Ruang Wilayah (RTRW), dan hal lain yang berkaitan. Selain itu juga dipaparkan

kondisi topografi serta catchment area dan pola aliran drainase eksisting

berdasarkan survey lapangan proyek terkait dan akan dilakukan analisis terhadap

data yang diperoleh sehingga dihasilkan suatu output yang nantinya akan dijadikan

bahan masukan dalam simulasi pemodelan. Analisis meliputi analisis hidrologi dan

analisis hidrolika. Analisis hidrologi mencakup: analisis terhadap curah hujan

dengan tujuan untuk dapat melakukan ramalan terhadap distribusi curah hujan; dan

analisis debit banjir untuk penentuan debit banjir maksimum periode tertentu.

Analisis hidrolika mencakup: analisis kapasitas saluran dan debit maksimum

saluran. Perencanaan sumur resapan yang merupakan alternatif solusi yang dipilih.

5.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

membahas tentang kesimpulan dari

pembahasan yang telah dilakukan dan juga saran yang dapat diberikan untuk

memberi solusi alternatif bagi permasalahan yang ada.

Studi Pustaka

Pengambilan Data

Data Sekunder: 1. Data drainase USU 2. Data curah hujan BMKG 3. Peta stasiun penakar

.curah hujan

4. Data tata guna lahan

Analisis dan Pengolahan Data:

1.

Hidrologi

2. Debit Banjir Periodik

Hasil dan Kesimpulan

Analisis dan Evaluasi Saluran Drainase

Selesai Mulai

Identifikasi Masalah

Perencanaan Solusi

1.8 Kerangka

Penelitian

Adapun rancangan penelitian pelaksanaan Tugas Akhir ini seperti Gambar 1.1 berikut:

Gambar 1.1

Kerangka tahapan rencana pelaksanaan Tugas Akhir

Data Primer:

BAB II

STUDI LITERATUR

2.1 Analisa Hidrologi

Persoalan drainase berkaitan erat dengan aspek hidrologi yaitu masalah hujan yang merupakan sumber air dimana sistem drainase tidak dapat mengalirkan limpasan air ke tempat pembuangan akhir dan menyebabkan terjadinya genangan. Sedangkan hujan itu sendiri adalah fenomena alam yang terjadi sebagai bentuk keseimbangan jumlah air yang ada dimuka bumi. Desain hidrologi diperlukan sebagai pemanfaatan fenomena hujan yang terjadi untuk mengetahui debit pengaliran yang terjadi sehingga sistem drainase dapat direncanakan.

2.1.1 Siklus Hidrologi

Siklus Hidrologi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

• Evaporasi / transpirasi; Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju dan es.

• Infiltrasi/ perkolasi ke dalam tanah; Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air

• 2.1.2 dapat berg memasuki Air Permu makin lan Aliran per satu sama daerah alir (danau, w membentu komponen

Analisa C

gerak secara i kembali sist

ukaan; Air b ndai lahan da rmukaan tan lain dan me ran sungai m waduk, rawa) uk sungai da n-komponen

Curah Hujan

vertikal atau tem air perm

ergerak di a an makin sed nah dapat dil embentuk sun menuju laut. A

), dan sebag an berakhir siklus hidrol Gamb n Rencana u horizontal mukaan. atas permuka dikit pori-por lihat biasany ungai utama y

Air permuka gian air baw

ke laut. Pro logi yang me

bar 2.1Siklu

di bawah p

aan tanah dek ri tanah, mak ya pada daer

yang memba aan, baik yan wah permuk oses perjalan embentuk sis

s Hidrologi

ermukaan ta

kat dengan a ka aliran per ah urban. Su awa seluruh ng mengalir m kaan akan te nan air di da stem Daerah anah hingga aliran utama rmukaan sem ungai-sungai air permuka maupun yan erkumpul da aratan itu te Aliran Sung air tersebut dan danau, makin besar. i bergabung aan disekitar g tergenang an mengalir rjadi dalam gai (DAS).

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam analisis hidrologi. Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam baik secara manual maupun otomatis, dengan cara ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang terjadi selama satu hari. Dalam analisa digunakan curah hujan rencana, hujan rencana yang dimaksud adalah hujan harian maksimum yang akan digunakan untuk menghitung intensitas hujan, kemudian intensitas ini digunakan untuk mengestimasi debit rencana. Untuk berbagai kepentingan perancangan drainase tertentu data hujan yang diperlukan tidak hanya data hujan harian, tetapi juga distribusi jam jaman atau menitan. Hal ini akan membawa konsekuen dalam pemilihan data, dan dianjurkan untuk menggunakan data hujan hasil pengukuran dengan alat ukur otomatis. Dalam perencanaan saluran drainase periode ulang (return period) yang dipergunakan tergantung dari fungsi saluran serta daerah tangkapan hujan yang akan dikeringkan. Menurut pengalaman, penggunaan periode ulang untuk perencanaan:

- Saluran Kwarter : periode ulang 1 tahun

- Saluran Tersier : periode ulang 2 tahun

- Saluran Sekunder : periode ulang 5 tahun

- Saluran Primer : periode ulang 10 tahun

2.1.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan

Distribusi frekuensi digunakan untuk memperoleh probabilitas besaran curah hujan rencana dalam berbagai periode ulang. Dasar perhitungan distribusi frekuensi adalah parameter yang berkaitan dengan analisis data yang meliputi ratarata, simpangan baku, koefisien variasi, dan koefisien skewness

(kecondongan atau kemencengan) ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1Parameter Statistik

Parameter Sampel Populasi

Simpangan Baku

(standar deviasi) s n . x x

/ _{σ E x μ} /

Koefisien Variasi CV CV

Koefisien

Skewness

G

∑

ᵞ

Sumber: (Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan)

Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi. Berikut ini empat jenis distribusi frekuensi yang paling banyak digunakan dalam bidang hidrologi:

- Distribusi Normal - Distribusi Log Normal - Distribusi Pearson Type III - Distribusi Log Person III - Distribusi Gumbel.

2.1.3.1 Distribusi Normal

Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss. Perhitungan curah hujan rencana menurut metode distribusi Normal, mempunyai persamaan sebagai berikut (persamaan 2.1):

atau ...(2.1)

di mana: XT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan, X = nilai rata-rata hitung variat,

KT = faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulangdan tipe model matematik disrtibusi peluang yang digunakan untukanalisis peluang.

Distribusi Normal memiliki fungsi kerapatan probabilitas pada persamaan 2.1.1:

=

. √ .

.

exp

.

∞

∞

...(2.1.1)

di mana

μ

dan

σ

adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-rata dan standar deviasi dari variat.

Untuk mempermudah perhitungan, nilai faktor frekuensi KT umumya sudah tersedia dalam tabel, disebut sebagai tabel nilai variabel reduksi Gauss (Variablereduced Gauss), seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.2Nilai Variabel Reduksi Gauss

No. Periode

ulang,T Peluang KT

(tahun)

1 1,001 0,999 -3,05 2 1,005 0,995 -2,58 3 1,010 0,990 -2,33 4 1,050 0,950 -1,64 5 1,110 0,900 -1,28 6 1,250 0,800 -0,84 7 1,330 0,750 -0,67 8 1,430 0,700 -0,52 9 1,670 0,600 -0,25 10 2,000 0,500 0 11 2,500 0,400 0,25 12 3,330 0,300 0,52

13 4,000 0,250 0,67 14 5,000 0,200 0,84 15 10,000 0,100 1,28 16 20,000 0,050 1,64 17 50,000 0,020 2,05 18 100,000 0,010 2,33 19 200,000 0,005 2,58 20 500,000 0,002 2,88 21 1,000,000 0,001 3,09

Sumber: (Suripin, 2004)

2.1.3.2 Distribusi Log Normal

Dalam distribusi Log Normal data X diubah kedalam bentuk logaritmik Y = log X. Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan mengikuti distribusi Log Normal. Untuk distribusi Log Normal perhitungan curah hujan rencana menggunakan persamaan berikut ini (persamaan 2.2):

atau ...(2.2)

di mana: YT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun, Y = nilai rata-rata hitung variat,

S = deviasi standar nilai variat,

KT = faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik disrtibusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang.

Fungsi kerapatan probabilitas Log Normal adalah persamaan 2.2.1 sebagai berikut:

=

di mana:

,

dan . Persamaan: =

+

k

.

=

Sehingga didapatkan rumus standard deviasi adalah (persamaan 2.3) sebagai berikut:

=

∑

;

=

∑

...(2.3)

di mana: X = besarnya curah hujan dengan periode ulang t,

n = jumlah data,

log x = curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga logaritmik,

k = faktor frekuensi dari Log Normal 2 Parameter, (sebagai fungsi dari koefisien variasi, Cv; dan periode ulang t),

S

= standard deviasi dari rangkaian data dalam harga logaritmiknya, dan Cv = koefisien variasi dari Log Normal v Parameter.

2.1.3.3 Distribusi Pearson Type III

Secara sederhana fungsi kerapatan peluang distribusi Pearson Type III adalah pada persamaan 2.4 berikut:

x

t

=

x

i

+ K

T

.S

i

...(2.4)

di mana: xi = data ke-i,

Si = standar deviasi , Cs = koefisien skewness,

KT = faktor sifat distribusi Pearson Type III.

2.1.3.4 Distribusi Log Pearson Type III

Secara sederhana fungsi kerapatan peluang distribusi Pearson Type III ini ditunjukkan pada persamaan 2.5 sebagai berikut:

= . ...(2.5)

=

∑

S

i

=

standar deviasi

=

Cs = koefisien skewness =

.

di mana: xi = data ke-i,

Si = standar deviasi ,

Cs = koefisien skewness,

n = jumlah data

KT = koefisien frekuensi.

2.1.3.5 Distribusi Gumbel Type I Ekstremal

Metoda distribusi Gumbel banyak digunakan dalam analisis frekuensi hujan yang mempunyai rumus yang ditunjukkan pada persamaan 2.6:

Rt = R + K.Sx

K

=

(y

t

- y

n

)/S

n

Yt = - (0,834 + 2,303 log t/(t-1)) ...(2.6) di mana: Rt = curah hujan untuk periode ulang t tahun (mm),

R = curah1hujan maksimum rata-rata, Sx = standar deviasi,

K = faktor frekuensi,

Sn, Yn = faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah data.

2.1.4 Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan dalam satu satuan waktu, umpamanya mm/ jam untuk curah hujan jangka pendek, dan besarnya intensitas curah hujan tergantung pada lamanya

curah hujan. Beberapa rumus yang menyatakan hubungan antara intensitas dan lamanya curah hujan adalah sebagai berikut:

1.

Prof. Talbot:

...(2.7)

2.

Prof. Sherman:

...(2.8)

3.

Dr. Ishiguro:

√

...(2.9)

4.

Mononobe:

/

_...(2.10)

Rumus Mononobe sering dugunakan di Jepang, digunakan untuk menghitung intensitas curah hujan setiap berdasarkan data curah hujan harian.

dimana: I = intensitas curah hujan (mm/jam),

t = lamanya curah hujan (menit), untuk rumus Mononobe dalam(jam), a;b; a;

n = tetapan,

R = curah hujan yang mungkin terjadi berdasarkan masa ulang tertentu (curah hujan maximum dalam 24 jam - mm).

Harga-harga tetapan untuk setiap rumus intensitas curah hujan tersebut adalah

sebagai berikut:

1.

Cara Prof. Talbot:

′

di mana: =

.

b = .

...

(2.7.2)

2.

Cara Prof. Sherman:

di mana: a = – .

...

(2.8.1)

n = – .

...

(2.8.2)

3.

Cara Dr. Ishiguro:

√

di mana:

a

=

√ – √

...

(2.9.1)

n = √ – √

...

(2.9.2)

Harga N pada rumus di atas adalah banyaknya harga “t” (lamanya curah hujan) yang ditinjau, misalnya untuk t = 5 menit, 10 menit, 15menit, 30 menit, 60 menit, 120 menit, 360 menit, 720 menit maka : N = 8.

Untuk memudahkan menghitung besar tetapan-tetapan di atas digunakan

Tabel 2.3 Tabulasi Besar Tetapan.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

No t I I..t I2 I2..t log t log I log t.

log I

(log t)2 _√t r√ I2√

1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Ʃ

Sumber:(Martua Simbolon, 1988)

2.1.5 Pengolahan Data Hujan

1. Hujan Rerata Daerah Aliran

a. Cara rata-rata aljabar

… ...(2.11)

di mana: R = curah hujan daerah,

n = jumlah pos pengamatan,

R , R , R = curah hujan tiap pos pengamatan.

b. Metode Thiessen

R = …

…

...

...(2.12) di mana: R = curah hujan daerah,

R , R , R = curah hujan tiap pos pengamatan,

.

Gambar 2.2Contoh Poligon Thiessen (Wesli, 2008)

c. Metode Isohyet

R = …

… ...(2.13) di mana: R = curah hujan daerah,

R , R , R = curah hujan rata-rata pada area A , A , A ;

A , A , A = luas area antara garis isohyt (topografi).

Gambar 2.3Contoh Garis Isohyt Topografi (Sri Harto, 1993)

Dalam hal area Kampus USU ini tidak dipakai area DPL (di atas permukaan laut) karena berada dalam luasan daerah yang kecil yang dipakai hanya area lokal saja walaupun daerahnya lebih tinggi maka digunakan elevasi galian dan timbunan.

Banjir rencana tidak boleh kita tetapkan terlalu kecil agar jangan terlalu sering terjadi ancaman pengrusakan bangunan atau daerah di sekitarnya. Tetapi juga tidak boleh terlalu besar sehingga ukuran bangunan tidak ekonomis. Jatuhnya hujan terjadi menurut suatu pola dan suatu siklus tertentu. Hanya kadang-kadang terjadi penyimpangan-penyimpangan pada pola itu tetapi biasanya kembali pada pola yang teratur. Untuk menentukan banjir rencana dalam perencanaan selluran drainase, perlu diadakan pertimbangan-pertimbangan hidro ekonomis yang didasarkan pada:

a.

Besarnya kerugian yang akan diderita jika terjadi banjir dan sering tidaknya

kerusakan itu terjadi.

Maka dari pertimbangan ini adalah pentingnya objek yang harus diamankan,

misalnya suatu daerah pemukiman penduduk atau perkantoran di dalam kota umumnya dinilai lebih penting dari pada suatu daerah kosong di pedesaan. Kerugian yang diakibatkan genangan air banjir di derah perkotaan dapat berupa kerugian harta benda, terganggunya arus lalu-lintas dan terganggunya kegiatan penduduk. Sedangkan genangan air yang terjadi di daerah pedesaan mungkin hanya mengakibatkan terputusnya hubungan lau-lintas kendaraan selama beberapa waktu, yang umumnya tidak begitu besar pebgaruhnya pada kehidupan rakyat setempat.

b.

Umur ekonomis bangunan

Besarnya banjir rencana juga harus disesuaikan terhadapa umur ekonomis bangunan,

umpamanya umur ekonomis suatu saluran drainase selama 10 tahun, tentunya tidak akan

dibangun terhadap banjir rencana 20 tahun yang mungkin tidak akan pernah terjadi selama

umur bangunan itu.

c.

Biaya pembangunan

Pertambahan biaya pembangunan untuk suatu saluran drainase akan sebanding

dengan besarnya banjir rencana yang ditetapkan untuk pembangunan saluran drainase tersebut. Untuk menentukan banjir rencana yang akan diterapkan dalam studi ini, diambil pertimbangan berdasarkan

ketentuan-ketetntuan mengenai masa ulang dan analisa frekwensi untuk pembangunan saluran drainase.

Umpamanya di inggris digunakan masa ulang 2 tahun untuk sebagian besar saluran drainase, masa ulang 5 tahun diterapkan pada daerah yang mudah diserang banjir dan masa ulang 10 tahun atau 25 tahun diterapkan pada sluran-saluran di pusat kota. Gorong-gorong jalan utama umumnya didasarkan pada banjir rencana 50 sampai 100 tahun, dan 25 tahun untuk jalan-jalan yang kurang penting.

Untuk daerah Kampus USU Medan saluran-salurannya direncanakan terhadap masa ulang banjir 5 atau 10 tahun. Masa ulang yang akan diterapkan pada saluran drainase suatu daerah tertentu dipengaruhi juga oleh karakteristik curah hujan di daerah tersebut. Dalam menentukan banjir rencana diadakan analisa frekwensi. Sasaran utama dari analisa frekwensi dimaksud adalah untuk mengetahui probalbilitas terjadinya banjir selama N tahun dalam masa ulang Tr tahun. Dalam hal ini interval masa ulang atau disebut juga return period dinyatakan dengan Tr yang mana merupakan wktu rata-rata berlangsung antara dua kejadian yang disamai atau dilalui. Atau dengan kata lain N tahun kejadian adalah merupakan kejadian yang diharapkan untuk disamai melebihi rata-rata setiap N tahun dalam masa ulang Tr tahun.

Jika P X x merupakan probabilitas bahwa x akan disamai atau kurang dari, maka P X x merupakan probabilitas bahwa x akan disamai atau kurang dari n tahun kejadian berulang.

=

Kejadian yang sama atau kurang dari:

Umpamanya untuk banjir dengan masa ulang tahun 10 tahun maka probabilitas terjadinya banjir untuk 2 tahun seekali adalah:

= , . %

Dengan kata lain untuk perencanaan dengan masa ulang 10 tahun maka probabilitas banjir untuk 2 tahun sekali adalah 19 %.

Table 2.4 berikut ini menunjukan probabilitas terjadinya banjir selama N tahun dalam masa ulang Tr tahun.

Tabel 2.4 Probabilitas Banjir.

Jumlah tahun Rata-rata periode ulang Tr, dalam tahun

dalam periode 5 10 20 50 100 200 500 1000

1 20 10 5 2 1 0,5 0,2 0,1

2 36 19 10 4 2 1 0,4 0,2

3 49 27 14 6 3 1,5 0,6 0,3

5 67 41 23 10 5 2,5 1 0,5

10 89 65 40 18 10 5 2 1

20 99 88 64 33 18 10 4 2

30 99,8 96 79 45 26 14 6 3

60 - 99,8 95 70 45 26 11 6

100 - - 99,4 87 63 39 18 10

200 - - - 98,2 87 63 33 18

500 - - - - 99,3 92 63 39

1000 - - - - - 99.3 86 63

Bila tidak tertulis, % probabilitasnya 99,9

Sumber: (Martua Simbolon, 1988)

Koefisien pengaliran (C) adalh perbandingan antara jumlah aliran (run off) dengan jumlah curah hujan. Sehingga disingkat dengan:

C =

Persentase angka pengaliran berangsur-angsur bertambah selama hujan berlangsung, juga harga koefisien pengaliran tersebut berbeda-beda, yang mana hal ini dapat disebabkan antara lain:

1.

Faktor meteorologi, yang mencakup:

a.

Curah hujan

b.

Intersepsi

c.

Evaporasi

d.

Transpirasi

2.

Faktor daerah, yang mencakupi:

a.

Karakteristik daerah pengaliran

b.

Faktor fisik, yaitu antara lain:

‐

Penggunaan tanah (land use)

‐

Jenis tanah

‐

Kondisi topografi

Dapat dimengerti betapa sukar untuk menentukan besarnya pengaruh dari setiap faktor itu sendiri-sendiri. Berhubung dengan itu mungkin diperhitungkan semua faktor secara sendiri-sendiri. Pemilihan koefisien pengaliran harus memperhitungkan kemungkinan adanya perubahan tataguna lahan dikemudian hari karena dalam hal ini pengaruh koefisien pengaliran sangat besar dalam menentukan besarnya aliran disuatu tempat daerah tertentu berdasarkan jenis daerah aliran tersebut, koefisien pengaliran secara umum diperlihatkan Table 2.5 berikut ini:

Tabel 2.5 Koefisien Aliran (C) secara umum.

Tipe Daerah Aliran Kondisi Koefisien Aliran C

Rerumputan Tanah pasir, datar, 2% 0.05 - 0.10

Tanah pasir, curam, 7% 0.15 - 0.20

Tanah gemuk, datar, 2% 0.13 - 0.17

Tanah gemuk, rata-rata, 2-7% 0.18 - 0.22

Tanah gemuk Curam, 7% 0.25 - 0.35

Business Daerah Kota lama 0.75 - 0.95

Daerah pinggiran 0.50 - 0.70

Perumahan Daerah "Single family" 0.30 - 0.50

"Multi units" terpisah-pisah 0.40 - 0.60

"Multi units" tertutup 0.60 - 0.75

"Suburban" 0.25 - 0.40

Daerah rumah apartemen 0.50 - 0.70

Tipe Daerah Aliran Kondisi Koefisien Aliran C

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 Bersapal 0.70 - 0.95

Beton 0.80 - 0.95

Batu 0.70 - 0.85

Untuk berjalan dan naik 0.70 - 0.85

Atap 0.70 - 0.95

Sumber:(Wesli, 2008)

Pada perencanaan drainase di Kampus USU Medan, digunakan koefisien pengaliran pada Tabel 2.6 dengan alasan-alasan sebagia berikut:

1.

Harga-harga koefisien run off (koefisien pengaliran pada Tabel 2.6 merupakan

hasil yang disurvey (diselidiki) pada sebagian daerah di Amerika Serikat.

2.

Harga-harga koefisien pada Tabel 2.6 tidak tergantung pada lamanya hujan.

3.

Harga-harga koefisien pengaliran pada Tabel 2.6 sangat sesuai untuk studi kasus

ini, karena persentase daerah kedap dapat disurvey di lapangan.

Dan table berikut ini (Tabel 2.6) menunjukan besarnya koefisien pengaliran berdasarkan persentase permukaan yang kedap, dengan waktu konsentrasi ( t )

Tabel 2.6 Koefisien pengaliran berdasarkan persentase permukaan yang kedap,

…………

.

dengan waktu konsentrasi.

tc Persentase permukaan yang kedap

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 0,149 0,189 0,229 0,269 0,309 0,350 0,390 0,430 0,470 0,510 0,550

20 0,236 0,277 0,318 0,360 0,401 0,442 0,483 0,524 0,566 0,607 0,648

30 0,287 0,329 0,372 0,414 0,457 0,499 0,541 0,584 0,626 0,669 0,711

45 0,334 0,377 0,421 0,464 0,508 0,551 0,594 0,638 0,681 0.73 0.768

tc Persentase permukaan yang kedap

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

60 0,371 0,415 0,458 0,502 0,546 0,590 0,633 0,677 0,721 0,764 0,808

75 0,398 0,442 0,486 0,530 0,574 0,618 0,661 0,705 0,749 0,793 0.837

90 0,422 0,465 0,509 0,552 0,596 0,639 0,682 0,736 0,769 0,813 0,856

105 0,445 0,487 0,530 0,572 0,615 0,657 0,699 0,742 0,784 0,827 0,869

120 0,463 0,505 0,546 0,588 0,629 0,671 0,713 0,754 0,796 0,837 0,879

135 0,479 0,521 0,561 0,601 0,642 0,683 0,724 0,765 0,805 0,846 0,887

150 0,495 0,535 0,574 0,614 0,654 0,694 0,733 0,775 0,813 0,852 0,892

Sumber: (Civil Enginerring Hand Book, Urguhart L. C)

2.1.8 Koefisien Tampungan

Daerah yang memiliki cekungan untuk menampung air hujan relatif mengalirkan lebh

sedikit air hujan dibandingkan dengan daerah yang tidak memiliki cekungan sama sekali. Efek

tampungan oleh cekungan ini terhadap debit rencana diperkirakan dengan koefisien

tampungan yang diperoleh dengan rumus berikut ini.

...

(2.14)

di mana: Cs = koefisien tampungan,

Tc = waktu konsentrasi (jam),

Td = waktu aliran air mengalir di dalam saluran dari hulu hingga ke tempat pengukuran (jam).

2.1.9 Waktu

Konsentrasi

Waktu konsentrasi pada daerah pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan air untuk mengalir dari daerah yang terjauh ke suatu pembuang (outlet) tertentu, yang diasumsikan bahwa lamanya hujan sama dengan waktu konsentrasi pada semua bagian daerah pengaliran dimana air hujan berkumpul bersama-sama untuk mendapatkan suatu debit yang maksimum pada outlet.

Waktu konsentasi terdiri dari 2 (dua) bagian:

a.

Waktu pemasukan (inlet time) atau time of entry yaitu waktu yang dibutuhkan oleh

aliran permukaan untuk masuk ke saluran.

b.

Waktu pengaliran (conduit time) yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk

mengalir di sepanjang saluran sampai titik kontrol yang ditentukan di bagian

hilir.pada saluran.

Gambar 2.4 Contoh Saluran A – B pada suatu daerah pengaliran (Suyono, 1976)

Pada Gambar 2.4, terlihat sebuah saluran drainase melintasi diagonal A- B pada sebuah daerah pengaliran. Bila hujan jatuh pada titik A maka hujan tersebut akan segera mengalirkan ke titik B dan seterusnya, demikian juga halnya air hujan yang jatuh di sekitar titik A akan masuk ke saluran dan seterusnya sampai di titik B.

Dari gambaran ini dapat dijelaskan adalah waktu pemasukan adalah waktu yang dibutuhkan air hujan dari titik terjauh masuk ke titik pengaliran misalnya titik A, sedangkan waktu pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan oleh air dalam perjalanan dari titik A ke B.

Waktu pemasukan (inlet time) dipengaruhi oleh:

1.

Kekasaran permukaan daerah pengaliran.

2.

Kejenuhan daerah pengaliran.

3.

Kemiringan daerah pengaliran.

4.

Sisi dari bagian daerah atau jarak areal pembagi ke saluran.

5.

Susunan atap/ perumahan yang ada pada daerah tersebut.

Dalam hal ini untuk curah hujan yang berasal dari atap, perkerasan halaman ataupun jalan yang langsung masuk kesaluran, waktu pemasukannya tidak lebih dari 5 menit. Pada daerah komersial yang relatif datar, waktu pemasukan yang dibutuhkan sekitar 10 samapi 15 menit, dan pada daerah pemukiman penduduk yang relatif datar waktu yang dibutuhkan sekitar 20 sampai 30 menit.

Waktu pengaliran (time of flow) tergantung pada perbandingan panjang saluran dan kecepatan aliran. Menurut rumus empiris dari Kirpich yang diasumsikan dari rumus Manning untuk koefisien kekasaran rata-rata dan jari-jari hidraulis yang berlaku umum adalah pada persamaan 2.15 sebagai berikut:

, _√ , ...(2.15)

di mana: t = waktu pengaliran (menit),

L = panjang saluran yang ditinjau dari inlet (pemasukan) sampai ke tampang yang ditinjau (m),

s = slope (kemiringan daerah pengaliran).

Maka waktu konsentrasi = waktu pemasukan + waktu pengaliran atau:

...(2.16)

2.1.10 Perhitungan Debit

Untuk menghitung debit rencana pada studi ini dipakai perhitungan dengan metode Rasional. Metode Rasional adalah salah satu metode untuk menentukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk merencanakan debit saluran drainase. Adapun asumsi dari metode Rasional adalah pengaliran maksimum terjadi kalau lama waktu curah hujan sama dengan lama waktu konsentrasi daerah alirannya. Secara matematis dapat ditulis dalam persamaan 2.17 sebagai berikut:

, . . ...(2.17)

di mana: Q = debit dalam m / det,

A = luasan daerah aliran dalam Ha,

I = intensitas curah hujan dalam mm/ jam,

C = angka pengaliran.

Rumus di atas berlaku untuk daerah yang luas pengalirannya tidak lebih dari 80 Ha, sedangkan untuk daerah yang luas pengalirannya lebih besar dari 80 Ha maka rumus rasional di atas harus dirubah menjadi:

, . . . ...(2.17.1)

di mana: Q = debit dalam m / det,

A = luasan daerah aliran dalam Ha,

I = intensitas curah hujan dalam mm/ jam,

C = angka pengaliran,

C

= koefisien tampungan

.

...(2.18)

di mana: Cs = koefisien tampungan,

T

= waktu konsentrasi (jam),

T

= waktu aliran air mengalir did lam saluran dari hulu hingga ke tempat pengukuran (jam).

2.2 Analisa

Hidrolika

Zat cair dapat diangkut dari suatu tempat lain melalui bangunan pembawa alamiah maupun buatan manusia. Bangunan pembawa ini dapat terbuka maupun tertutup bagian atasnya. Saluran yang tertutup bagian atasnya disebut saluran tertutup (closed conduits), sedangkan yang terbuka bagian atasnya disebut saluran terbuka (open channels). Pada sistem pengaliran melalui saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas (free surface) di mana permukaan bebas ini dipengaruhi oleh tekanan udara luar secara langsung, saluran terbuka umumnya digunakan pada lahan yang masih memungkinkan (luas), lalu lintas pejalan kakinya relatif jarang, beban kiri dan kanan saluran relatif ringan.

diklas a. b. kecil chann pembu minum seteng Tabel

2.2.1

Berdasark ifikasikan m Saluran pr melintang Contoh : s Saluran no penampan Contoh : s Aliran pad di daerah h

nel), seperti uangan, salu m, dan salur gah lingkaran

2.7.

Kriteria

kan konsisten menjadi:

rismatik (pris

dan kemirin saluran drain on prismatik ng melintang

sungai. da saluran te hulu (pegunu

saluran dra uran untuk m

ran banjir. S n, dan bentu

G

Teknis Sal

nsi bentuk p

smatic chann

ngan dasarny ase, saluran (non prisma

dan kemirin

erbuka terdir ungan) hing inase tepi j membawa air Saluran buata uk tersusun (

Gambar 2.5

B

luran Drain

penampang d

nel), yaitu sa ya tetap.

irigasi.

atic channel) ngan dasarny

ri dari salura gga sungai b

alan, salura r ke pemban an dapat be (Gambar 2.5

Bentuk-ben

nase

dan kemiring

aluran yang b

, yaitu salura ya berubah-ub

an alam (natu

besar di mu n irigasi un ngkit listrik t rbentuk segi 5) dengan un

ntuk Profil S

gan dasarnya

bentuk penam

an yang bent bah.

ural channel

uara, dan sal ntuk mengai

tenaga air, sa itiga, trapesi nsur geometr

Saluran

a saluran ter

mpang

tuk

l), seperti su aluran buatan

iri persawah aluran untuk ium, segi em risny dapat d

rbuka dapat

ungai-sungai n (artificial

han, saluran k supply air mpat, bulat,

draina sesuai

Tabel

Dalam pe ase untuk air i dengan fung

a.

Kriter

1.

M

2.

A

3.

K

b.

Kriter

1.

M

2.

Ti

3.

Ti

4.

A

te

5.

Ti

2.7Unsur-u

erencanaan d hujan dan ai gsinya. kriter

ria teknis sa

Muka air ren

Aliran berlan

Kapasitas sal

ria teknis sa

Muka air ren

idak mence

idak mudah

Ada proses p

ersangkut se

idak menye

unsur Geomet

dan pelaksan ir limbah per ria teknis sal

aluran drain

cana lebih r

ngsung cepa

luran memb

aluran drain

cana lebih r

mari kualita

h dicapai ole

pengenceran

ecara cepat s

ebarkan bau

tris Penampa

anaan pembu rlu di perhati luran drainas

nase air huja

rendah dari

at, namun ti

besar searah

nase air limb

rendah dari

as air sepan

eh binatang

n atau pengg

sampai ke t

u atau mengg

ang Saluran

uatan salura ikan agar sal se tersebut ad

an:

muka tanah

dak menimb

h aliran

bah:

muka tanah

njang lintasa

yang dapat

gelontoran

empat pemb

ganggu este

n drainase, uran drainas dalah sebaga

h yang akan

bulkan eros

h yang akan

annya

t menyebark

sehingga ko

buangan akh

etika.

kriteria tek se tersebut da ai berikut:

n dilayani

si

n dilayani

kan penyaki

otoran yang

khir

knis saluran apat bekerja

it

2.2.2

Dimensi Tampang Saluran

Dimensi tampang saluran (Gambar 2.6) adalah berdasarkan debit aliran yang harus di tampung oleh saluran tersebut. Didalam perencanaan ini hubungan debit dengan dimensi tampang ditentukan berdasarkan rumus Manning:

V = . /

.

/

...

(2.19) .

.

.

/ _. / _...(2.20)

Gambar 2.6Tampang Trapesium(Suripin, 2004)

di mana: A = luas tampang basah saluran,

R = jari-jari hidrolis = A/P, P = keliling basah,

S = kemiringan dasar saluran,

n = koefisien kekasaran Manning.

Didalam menggunakan rumus Manning harga dari koefisien kekasaran n adalah merupakan suatu harga pendekatan berdasarkan eksperimen. Selanjutnya berdasarakan penyelidikan Robert E. Horton harga n adalah seperti yang terdapat pada Tabel 2.8 berikut:

Tabel 2.8Koefisien Kekasaran Manning.

JENIS SALURAN NORMAL MAX.

Saluran tanah dengan permukaan bersih 0,018 0,020

Saluran tanah yang bersih setelah hujan 0,022* 0,025

Saluran tanah yang berkerikil dan bersih 0,025 0,030

Saluran tanah yang ditumbuhi rumput pendek 0,027 0,030

Saluran dengan lining beton 0,013* 0,015

Gorong-gorong dalam keadaan baik 0,011 0,013

Gorong-gorong yang mengalami belokan 0,013* 0,014

Sumber: (Design of small dam and Bureau of Reclamation, Washington DC)

2.2.3

Dimensi Sumur Resapan

Sumur resapan merupakan salah satu solusi untuk mendukung sistem drainase agar berfugsi secara optimal dengan mengupayakan limpasan air yang dihasilkan oleh atap bangunan untuk tidak langsung dialirkan ke saluran melainkan terlebih dahulu dialirkan ke dalam sumur resapan. Limpasan air yang mengalir pada sumur resapan akan meresap kedalam tanah terlebih dahulu sebelum memenuhi volume sumur. Jika sumur tidak mampu menampung debit air lebih lanjut, maka pada saat itu kelebihan debit akan dialirkan ke sistem drainase.

Dimensi sumur resapan secara umum dapat dilihat pada persamaan 2.21 sebagai berikut : ...(2.21)

di mana: H = kedalaman (m),

Q = debit rencana (m3/detik), T = durasi hujan dominan (detik)

F = faktor geometrik (dapat dilihat di lampiran), K = nilai permeabilitas (m/detik),

Sedangkan untuk volume sumur resapan didapat setelah memasukkan nilai pada persamaan 2.21 di atas kedalam persamaan 2.22 berikut:

...(2.22) di mana : v = volume sumur resapan (m3)

H = kedalaman sumur resapan (m) R = jari-jari rencana sumur resapan (m)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat

Di dalam merencanakan suatu proyek pembangunan, diperlukan sejumlah informasi mengenai daerah serta lingkungan tempat proyek pembangunan itu akan dilaksanakan. Untuk itu dilakukan pengambilan data baik secara langsung maupun tidak langsung. Pengambilan data langsung maksudnya adalah peninjauan dan pencatatan atau pengukuran langsung dilakukan di lapangan. Dan yang dimaksud dengan pengambilan data tidak langsung ialah pengambilan data kepada instansi atau pejabat yang berwenang.

Data mengenai daerah kampus USU diambil dari Lembaga Peningkatan dan Pengembangan Perguruan Tinggi USU (P3T USU) Medan dan Stasiun Klimatologi Sampali Medan.

Batas-batas daerah perencanaan areal Kampus USU adalah suatu daerah yang terletak di kecamatan Medan Baru Kotamadya Medan. Areal Kampus USU Medan ini mempunyai batas-batas sebagai berikut:

-

Sebelah Utara berbatasan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan Sei Padang.

-

Sebelah Timur berbatasan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan Kapiten

Pattimura.

-

Sebelah Barat berbatassan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan

Pembangunan.

-

Sebelah Selatan berbatasan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan Berdikari.

Luas total areal kampus USU adalah ± 143 ha.

Studi Pustaka 

Pengambilan Data 

Data Sekunder:  1. Data drainase USU  2. Data curah hujan BMKG  3. Peta stasiun penakar     

Analisis dan Pengolahan Data: 

3.

Hidrologi

Hasil dan Kesimpulan 

Analisis dan Evaluasi Saluran Drainase 

Selesai  Mulai 

Identifikasi Masalah 

Perencanaan Solusi 

3.2 Rancangan

Penelitian

Adapun rancangan penelitian pelaksanaan Tugas Akhir ini seperti Gambar 3.1 berikut:

Gambar 3.1

Kerangka tahapan rencana pelaksanaan Tugas Akhir

Data Primer: 

3.3 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

1.2

Perumusan Masalah

1.3

Pembatasan Masalah

1.4

Tujuan Penelitian

1.5

Manfaat Penelitian

1.6

Sistematika Penulisan

BAB II STUDI LITERATUR

2.1

Intensitas Curah Hujan

2.2

Frekwensi Curah Hujan

2.3

Pengelolaan Data Hujan

2.4

Banjir Rencana

2.5

Koefisien Pengaliran (C)

2.6

Koefisien Tampungan

2.7

Waktu Konsentrasi

2.8

Kriteria Teknis Saluran Drainase

2.9

Perhitungan Debit

2.10

Perhitungan Dimensi Tampang

2.11

Tinggi Jagaan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Tempat

3.2

Rancangan Penelitian

3.3

Sistematika Penulisan

3.4

Bahan Dan Alat

3.5

Variabel Yang Diamati

BAB IV KONDISI LOKASI STUDI DAN ANALISA DATA

4.1

Kondisi Umum Lokasi Studi

4.2

Analisis Hidrologi

4.3

Perencanaan Sumur Resapan

B

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

5.2

Saran

3.4 Bahan Dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1.

Data curah hujan bulanan dan harian maksimum tahun 2000 hingga 2010 yang diperoleh

dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Sampali Medan. Serta peta

digital batas DAS Deli yang diperoleh dari BPDAS Wampu-Sei Ular dan Dinas PSDA

tahun 2011.

2.

Peta digital batas Daerah Aliran Saluran USU yang diperoleh dari pelaksana proyek

drainase USU tahun 2012. Dan data keadaan drainase di Kampus USU yang bersumber

dari pelaksana proyek USU tahun 2012 dan survei.

Peralatan yang digunakan dalam penilitian ini berupa perangkat keras (hardware) dan

perangkat lunak (software) mulai dari pemasukan data (input) sampai dengan pencetakan hasil

(output) berupa peta. Peralatan tersebut mencakup:

1.

Perangkat keras yang terdiri dari: (a) komputer, (b) printer dan (c) alat tulis. Perangkat

lunak yang terdiri dari: (a) Microsoft office 2010, (b) ESRI Acrview Versi 3.3, (c) Google

Earth versi 5.0.11733.9347, (d) Smada-Distrib versi 2.12, (e) Auto Cad versi 2010

3.5 Variabel yang diamati

3.5.1 Analisis Hidrologi

Analisis hidrologi yang dilakukan pada studi ini meliputi kegiatan mengolah data

mentah sampai didapatkan harga debit limpasan (banjir). Data hujan yang dipakai untuk

analisis ini berasal dari 3 (tiga) stasiun yang berada di wilayah kota Medan, yaitu: Sta.

Tuntungan di koordinat (3,500244 LU ; 98,630518 BT), Sta. Sei Seumayang di koordinat

(3,5827930 LU ; 98,583347 BT), dan Sta. Polonia di koordinat (3,5827930 LU ; 98,583347

BT) (3,5827930 LU ; 98,583347 BT).

3.5.1.1 Analisis Frekuensi Curah Hujan

Tujuan dari analisis frekuensi curah hujan ini adalah untuk memperoleh curah hujan dengan beberapa perioda ulang. Data hujan yang digunakan adalah data bulanan maksimum. Pada analisis ini digunakan beberapa metoda analisis distribusi untuk memperkirakan curah hujan dengan tahun periode ulang tertentu. Metoda yang dipakai nantinya harus ditentukan dengan melihat karakteristik distribusi hujan daerah setempat. Periode ulang yang akan dihitung pada masing-masing metode adalah untuk periode ulang 2, 5, dan 10 tahun.

1.

Metoda Distribusi Normal

Merupakan Fungsi Distribusi Kumulatif (CDF) Normal atau dikenal dengan distribusi Gauss (Gaussian Distribution). Distribusi Normal memiliki fungsi kerapatan probabilitas yang dirumuskan (persamaan 2.1.1):

=

. √ .

.

exp

.

∞

∞

Dimana

μ

dan

σ

adalah parameter statistik, yang masing-masing adalah nilai rata-rata dan standar deviasi dari variat.

2.

Metoda Distribusi Log Normal 2 Parameter

Fungsi kerapatan probabilitas Log Normal adalah persamaan 2.2.1 berikut:

=

. . √ .

.

exp

.

Dimana:

,

dan .

Persamaan: =

+

k

.

=

Dimana: X = besarnya curah hujan dengan periode ulang t, n = jumlah data, log x = curah hujan harian maksimum rata-rata dalam harga logaritmik, k = faktor frekuensi dari Log Normal 2 Parameter, (sebagai fungsi dari koefisien variasi, Cv; dan periode ulang t),

S

= Standard deviasi dari rangkaian data dalam harga logaritmiknya, dan Cv = koefisien variasi dari Log Normal v Parameter.

3.

Metoda Distribusi Pearson Type III

Secara sederhana fungsi kerapatan peluang distribusi Pearson Type III adalah (persamaan 2.4) sebagai berikut:

x

t

=

x

i

+ K

T

.S

i

Dimana: xi = data ke-i, Si = standar deviasi , Cs = koefisien skewness, dan KT = faktor sifat distribusi Pearson Type III, yang merupakan fungsi dari besarnya Cs yang ditunjukan pada tabel.

4.

Metoda Distribusi Log Pearson Type III

Secara sederhana fungsi kerapatan peluang distribusi Pearson Type III ini mempunyai rumus (persamaan 2.5) sebagai berikut:

= .

=

∑

S

i

=

standar deviasi

=

Cs = koefisien skewness =

.

Dimana: KT = Koefisien frekuensi diperoleh dari table.

5.

Metoda Distribusi Gumbel Type I Ekstremal

Metoda distribusi Gumbel banyak digunakan dalam analisis frekuensi hujan yang mempunyai rumus (persamaan 2.6):

Rt = R + K.Sx

K

=

(y

t

- y

n

)/S

n

Yt = - (0,834 + 2,303 log t/(t-1))

Dimana: Rt = curah hujan untuk periode ulang t tahun (mm), R = curahhujan

maksimum rata-rata, Sx = Standar deviasi, K = faktor frekuensi, dan Sn, Yn = faktor pengurangan deviasi standar rata-rata sebagai fungsi dari jumlah data.

Pengolahan data selanjutnya untuk frekuensi curah hujan ini mempergunakan Program

Smada-Distrib 2.12 for Windows, Statistical Distribution Analysis. Hasil pengolahan data yang dilakukan disajikan pada lampiran. Kemudian disajikan tabel resume perhitungan frekuensi hujan pada stasiun-stasiun yang dihitung dengan mempergunakan 5 (lima) metode perhitungan distribusi frekuensi.

Dari Gambar 3.2 (a). memperlihatkan hidrograf rasional untuk durasi hujan sama

dengan waktu konsentrasi. Debit maksimum terjadi saat waktu konsentrasi yaitu setelah aliran

dari tempat yang paling jauh dengan aliran dari bagian lainnya bersama-sama sampai

ketempat pengukuran dan aliran langsung kembali mengecil setelah hujan berhenti. Apabila

lama hujan lebih besar dari waktu konsentrasi, maka debit akan konstan sebesar debit

maksimum sampai hujan berhenti dan kemudian aliran mengecil kembali,seperti gambar

diperlihatkan pada Gambar 3.2 (b).

(a)

(b)

Q Q

Q mak

Q mak

Tc = T t Tc

t

T

Gambar 3.2 (a) hidrograf rasional durasi hujan (T) sama dengan waktu konsentrasi

(Tc), dan Gambar 1.1 (b) durasi hujan (T) lebih besar daripada waktu konsentrasi

(Tc).Drainase Perkotaan, Wesli (2008)

3.5.1.2 Uji Distribusi

Pengujian kecocokan sebaran adalah untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Pengujian parameter dilakukan dengan metode Smirnov-Kolmogorof.

Prosedur dasarnya mencakup perbandingan antara probabilitas kumulatif lapangan dan distribusi kumulatif fungsi yang ditinjau. Sampel yang berukuran n, diatur dengan urutan yang meningkat. Dari data yang diatur akan membentuk suatu fungsi frekuensi kumulatif tangga. Prosedur pengujian ini adalah sebagai berikut:

1.

Urutkan data (dari besar ke kecil atau sebaliknya) dan tentukan besarnya peluang

dari masing-masing data tersebut:

X1 P(X1) X2 P(X2) Xn P(Xn)

2.

Tentukan nilai masing-masing peluang teoritis dari hasil penggambaran data.

X

1

P’(X

1

) X

2

P’(X

2

) X

n

P’(X

n

)

3.

Dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih terbesar antara peluang

pengamatan dengan peluang teoritis.

D = Maksimum [ P (Xm) – P’(Xm) ]

4.

Berdasarkan tabel nilai kritis (Smirnov-Kolmogorov test) tentukan Nilai kritis

(Do).

Apabila nilai D lebih kecil dari nilai Do maka distribusi teoritis yang digunakan untuk

menentukan persamaan distribusi dapat diterima, tetapi apabila nilai D lebih besar dari nilai

Do maka distribusi teoritis yang digunakan untuk menentukan distribusi tidak dapat diterima.

3.5.2 Analisis Hidraulis

Analisis hidrolis dilakukan terhadap drainase USU dimana pada potongan penampang drainase waktu pemasukan (inlet time) dan waktu pengeluaran (outlet time) yang didapat serta

menentukan kapasitas penampang berdasarkan data-data yang diperoleh sehingga didapat kapasitas debit yang teleh direncanakan.

3.5.3 Analisis Debit Banjir Periodik

Untuk menghitung debit rencana pada studi ini dipakai perhitungan dengan metode rasional. Metode rasional adalah salah satu metode untuk menentukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk merencanakan debit saluran drainase.

Adapun asumsi dari metode rasional adalah pengaliran maksimum terjadi kalau lama waktu curah hujan sama dengan lama waktu konsentrasi daerah alirannya.

Untuk daerah yang luas pengalirannya lebih besar dari 80 Ha maka rumus Rasional (persamaan 2.17.1) secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

,

. . .

Dimana: Q = debit dalam (m3/det), C = koefisien pengaliran, Cs = koefisien tampungan, I= intensitas curah hujan (mm/jam), A = luas daerah pengaliran Ha.

4.1

4.1.1

Pergur pada G adalah Medan

-Kondisi U Batas-bat Data meng ruan Tinggi Gambar 4.1 h suatu daera n ini mempu

Sebelah U

KOND

Umum Loka

Ga

tas Daerah P

genai daerah USU (P3T diambil mel ah yang terle unyai batas-b

Utara berbat

DISI LOKA

asi Studi

ambar 4.1Lo

Perencanaan

h kampus US USU) Meda lalui Google

etak di kecam atas sebagai

tasan denga

BAB IV

ASI STUDI D

okasi Univers

n

SU diambil an dan Stasiu

e earth. Batas matan Medan berikut:

an pemukim

V DAN ANAL sitas Sumate dari Lembag un Klimatol s-batas daera n Baru Kota

man pendudu

LISA DATA ra Utara ga Peningka ogi Sampali ah perencana madya Meda

uk sepanjan

atan dan Pen i Medan. Lo aanareal Ka an. Areal Ka

ng Jalan Sei

ngembangan okasi daerah ampus USU ampus USU

-

Sebelah Timur berbatasan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan Kapiten

Pattimura.

-

Sebelah Barat berbatassan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan

Pembangunan.

-

Sebelah Selatan berbatasan dengan pemukiman penduduk sepanjang Jalan Berdikari.

Luas total areal kampus USU adalah ± 143 ha. Peta Lokasi dapat dilihat di Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Peta Lokasi Kampus Universitas Sumatera Utara

4.1.2 Topografi

Areal Kampus USU Medan terletak antara 8,50 m sampai 12,00 m di atas permukaan laut. Dimana daerah yang terendah berada di sebelah Barat Laut dan Utara sedangkan daerah yang tertinggi berada di sebelah Selatan dan Barat Daya dari areal Kampus USU. Untuk peta topografi areal Kampus USU dapat dilihat di Lampiran.

4.1.3 Tata Guna Lahan

Penggunaan tata pada areal Kampus USU Medan adalah sebagai berikut:

-

Bangunan umum (kantor, gedung perkuliahan, laboratorium, rumah sakit, dan

lain-lain).

-

Perumahan staff dosen, asrama dan jalan-jalan penghubung antar fakultas.

-

Lapangan parkir, pertamanan dan lapangan terbuka

.

Untuk derah Kampus USU Medan, temperature berkisaran antara , C sampai C sehingga daerah ini dikatakan yang berhawa panas. Distribusi hujan cukup merata sepanjang tahun tanpa bulan-bulan kering, sehingga untuk daerah Kampus USU ini musim banjir yang ditandai dengan musim hujan bisa tidak menentu sepanjang tahun.

4.1.5 Jaringan Jalan Dan Drainase

Jaringan jalan di daerah Kampus USU terdiri dari beberapa jalan utama dan jalan penghubung antar fakultas, jalan-jalan tersebut mempunyai saluran drainase yang ditempatkan pada kedua sisi jalan.Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.3.

4.1.6 Keadaan Saluran

Pada umumnya kondisi saluran yang ada di Kampus USU masih dalam keadaan baik. Saluran sebagian besar terdiri dari saluran terbuka dengan penampang trapesium, untuk pengaliran air hujan dari bangunan ke saluran di tepi jalan umumnya adalah drainase dengan saluran tertutup.

4.1.7 Lokasi - lokasi Banjir

Dari hasil peninjauan dan pengamatan secara langsung maka ditemukan beberapa lokasi banjir di Kampus USU, yaitu:

-

Jalan Universitas mulai dari Fakultas Kedokteran sampai persimpangan Jalan Dr.

Mansur.

-

Sepanjang Jalan Dr. Mansur terkecuali persimpangan Jalan Almamater.

-

Jalan Tri Dharma mulai dari Lapangan Tennis USU sampai persimpangan Jalan

Dr. Mansyur.

Air hujan yang jatuh di daerah Kampus USU dibuang ke Sungai Babura melalui 4 buah saluran pembuang, yaitu:

1.

Saluran pembuang I mulai dari Jalan Dr. Sumarsono sampai Jalan Kapiten

Pattimura kemudian melalui gorong-gorong (titi Benggali) ke Sungai Babura.

2.

Saluran pembuang II mulai dari Jalan Dr. Sofyan melalui dua buah gorong-gorong

masing-masing di Jalan Berdikari dan Jalan Kapiten Pattimura (titi Rante) sampai

ke Sungai Babura.

3.

Saluran pembuang III mulai dari Jalan Universitas melalui drainase kemudian

gorong-gorong besar di bawah permukaan Jalan Gg. Medan Area serta memotong

Jalan Kapiten Patimura sampai ke Sungai Babura.

4.

Saluran pembuang IV mulai dari Jalan Dr. Mansur menuju Jalan Kapiten

Pattimura sampai ke Sungai Babura.

Gambar 4.3 Denah drainase USU

Gambar 4.4Tampang Trapesium

di mana: B = lebar tampang atas saluran (m),b = lebar dasar saluran (m), h = ketinggian air (m) f = tinggi jagaan (m).

Keterangan Tabel Pada Gambar 4.5:

U = Universitas, M = Maas, B = Baru I, R = Baru II, O = Outlet (saluran pembuang). di mana: m = kemiringan saluran, R = Jari-jari hidrolis (m), S =Slope (kemiringan saluran).

Tabel 4.1 Kondisi Eksisting Saluran Drainase.

Penam h b B f m R S Foto

pang (m) (m) (m) (m) (m) Lapangan

U1 0.8 0.5 1.0 0.08 0.3125 0.2599 0.00121

U8 0.8 1.0 1.6 0.08 0.3750 0.3603 0.0016

M1 0.8 0.8 1.2 0.08 0.2500 0.3089 0.00111

M4 0.8 1 1.6 0.08 0.3750 0.3603 0.00176

B1 1 1.1 1.6 0.1 0.2500 0.4035 0.00144

R5 1 0.8 1.2 0.1 0.200 0.3346 0.00162

O1 1.1 2.6 3.0 0.11 0.1818 0.5967 0.00290

Sumber: (Survei dan Data USU).

4.1.10 Perhitungan Kapasitas Saluran Yang Ada

Perhitungan kapasitas saluran yang ada bertujuan untuk mengetahui besarnya debit yang mampu dialirkan oleh saluran tersebut, sehingga debit yang mampu dialirkan oleh saluran tersebut nantinya berdasarkan analisa hidrologi dapat dikontrol apakah saluran tersebut masih dapat digunakan atau tidak.

Saluran-saluran yang ada di Kampus USU adalah saluran dengan lining beton dan saluran tanpa lining berupa galian tanah. Dalam hal ini kapasitas saluran yang dihitung hanyalah saliran dengan lining, sedangkan saluran tanpa lining akan dimensi berdasarkan kapasitas rencana.

Perhitungan kontrol untuk tampang trapesium (Gambar 4.4):

V = . / . /

.

.

.

/ _. /

di mana: A = luas tampang basah saluran, R = jari-jari hidrolis = A/P, P = keliling basah, S = kemiringan dasar saluran, n = koefisien kekasaran Manning.

Selanjutnya perhitungan kapasitas saluran dapat dilihat pada Tabel 4.2

Keterangan tabel:

U = Universitas, M = Maas, T = Tengku Hanafiah, H = Hamzah, Z = Zulkarnain, F = Sofyan, R = Baru II, A = Abdul Hakim, P = Pancasila, N = Mansyur, S = Sumarsono, O = Outlet (saluran pembuang), B = Baru I

Perhitungan beberapa saluran:

1.

Penampang saluran U

1

di Jalan Universitas USU

Luas Penampang Saluran: A = 0.5220 meter

2

Keliling basah: P = 2.0087

Jari-jari hidrolis: R = A/P = 0.2599

Kemiringan dasar saluran: S = 0,00121

Koefisien kekasaran Manning untuk beton: n = 0.015

V =

.

/

.

/

.

Q

,

. ,

.

m

3

/det

2.

Penampang saluran O

3

di Gang Medan Area

Diameter riol gorong-gorong: D = 1.50 meter

Jari-jari lingkaran: r = 0,5 x D

=

0,5

x

1,50

=

0.75

meter

α

α

∞

∞

Gambar 4.5 Tampang Lingkaran Saluran

Debit maksimum bila:

∞

= 154

0

= 180

0

– 154

0

= 26

0

Panjang AD : AD

= r Cos

α

=

0.6741

Panjang BC : BC

= D Sin

α

= 1,50 Sin 26

0\

=

0,6546

m

Luas tampang basah: A

A =

.

. π . r

. (BC . AD)

=

.

. π

. (

0,75)

2

+

. (0,6576 . 0,06741)

= 1,7335 m

2

Keliling basah: P

P =

.

. π .

D

=

.

. π .

1.50 m

= 4,0317 m

Jari-jari Hidrolis: R =

=

,

,

= 0,4300

Koefisien kekasaran Manning untuk beton: n = 0.015

V = .

/

.

/

= 1/0.015.

.

/

. .

/

= 0.9444 m

2

/det

.

Q , . , . m3/det

Rumus Debit:

. . / _. /

. . / , . , / _{. ,} /

Tabel 4.2 Perhitungan Kapasitas Angkut Saluran Yang Ada.

Penampang h b B f m A P R S Q

Zona 1 (m) (m) (m) (m) (m2) (m) (m) (m3 / det)

U4 0.8 0.5 1 0.08 0.3125 0.522 2.0087 0.2599 0.00121 0.4929 U10 0.8 1 1.6 0.08 0.375 0.9144 2.5379 0.3603 0.0016 1.2346 U11 0.8 1 1.6 0.08 0.375 0.9144 2.5379 0.3603 0.0016 1.2346

K1 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789 K2 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789 K3 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789 K4 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789 M1 0.8 0.8 1.2 0.08 0.25 0.7056 2.2843 0.3089 0.00111 0.7125 M2 0.8 0.5 1 0.08 0.3125 0.522 2.0087 0.2599 0.00121 0.4929 M6 0.8 0.8 1.2 0.08 0.25 0.7056 2.2843 0.3089 0.00111 0.7125

M7 1.2 1.2 2 0.12 0.3333 1.6848 3.4768 0.4846 0.00284 3.6928 R2 1 1.1 1.6 0.1 0.25 1.1925 2.9554 0.4035 0.00144 1.6473 R5 1 0.8 1.2 0.1 0.2 0.882 2.6356 0.3346 0.00162 1.1407 R6 1 0.8 1.2 0.1 0.2 0.882 2.6356 0.3346 0.00162 1.1407 H1 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789

bersambung -

Penampang h b B f m A P R S Q

Zona 1 (m) (m) (m) (m) (m2) (m) (m) (m3 / det) H2 0.8 0.7 0.9 0.08 0.125 0.5688 2.1512 0.2644 0.00477 1.0789 B4 1 1 1.6 0.1 0.3 1.143 2.8793 0.397 0.00144 1.5619 B5 1 1 1.6 0.1 0.3 1.143 2.8793 0.397 0.00144 1.5619