Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir ( Studi Kasus : Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang)

PERENCANAAN KOLAM RETENSI SEBAGAI USAHA MEREDUKSI

DEBIT BANJIR ( STUDI KASUS : KECAMATAN MEDAN SELAYANG

KELURAHAN ASAM KUMBANG )

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk memenuhi ujian sarjana teknik sipil

DAVID PRAMONO 08 0404 096

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Syahrizal, MT Ivan Indrawan ST, MT NIP. 19611231 198811 1 001 NIP. 19761205 200604 1 001

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir ( Studi Kasus : Kec. Medan Selayang Kel. Asam Kumbang”

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. Ayahanda Richard Silalahi, SH dan Ibunda Herbi Manurung, SH tercinta, abang saya Elkana Lawren dan adik-adik saya Hebron Yustiabel dan Elisa Anastasia yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT 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.

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

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

6. Bapak Ir. Teruna Jaya, MT selaku koordinator Teknik Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Bapak Ir. Makmur Ginting, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia

selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin).

10.Sahabat dan teman-teman seperjuangan angkatan 2008, Aran, Andry, Ivan, Samuel, Rahmad, Sutan, Ella, Rama, Dewi, Elis, Ibnu, Harry, Ozi, Coy, Boy, Agi, Aris, Mike, M. Hafiz, Hafiz Obama, Maulana, Arthur, abang-abang angkatan 2005 dan yang lainnya, dan adik-adik angkatan 2011, Chandra, Defrin, Rio, Rizky, Mudek, Ambon, Advent, Surya, Sormin, Manimpan serta teman-teman angkatan 2008 dan adik-adik yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

11.Terkhusus buat teman sekaligus sahabatku Eka Putri Agustina dari arsitek 2008, trima kasih atas segala bantuan support dan semangatnya selama ini.

12.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 2015

Penulis,

( David Pramono ) 08 0404 096

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI …... v

DAFTAR TABEL …... viii

DAFTAR GAMBAR …... x

DAFTAR NOTASI ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan …... 4

1.5 Manfaat …... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Umum ... 6

2.2 Gambaran Umum Wilayah Studi ... 8

2.2.1 Letak Geografis …... 8

2.2.2 Topografi …... 8

2.2.3 Klimatologi & Hidrologi …... 8

2.3 Siklus Hidrologi …... 9

2.3.1 Analisa Curah Hujan Kawasan …... 10

2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan …... 14

2.3.2.1 Metode Normal …... 14

2.3.2.2 Metode Log Normal …... 16

2.3.2.3 Metode Log Person III …... 17

2.3.3 Intensitas Curah Hujan …... 21

2.3.4 Koefisien Pengaliran …... 22

2.3.5 Debit Rencana …... 23

2.3.6 Waktu Konsentrasi …... 24

2.4 Analisis Hidrolika …... 26

2.4.1 Saluran Terbuka …... 26

2.4.2 Saluran Tertutup …... 31

2.4.3 Dimensi Saluran …... 31

2.5 Kolam Retensi …... 34

2.5.1 Jenis-Jenis Kolam Retensi …... 35

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 37

3.1 Tempat dan Waktu …... 37

3.2 Metode Penelitian …... 37

3.3 Rancangan Penelitian …... 38

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 43

4.1 Umum ... 43

4.2 Analisa Hidrologi ... 47

4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum ... 47

4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal ... 49

4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal ... 51

4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III ... 53

4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel ... 55

4.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 58

4.4 Pemilihan Jenis Distribusi ... 59

4.5 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran ... 60

4.6 Analisa Catchment Area dan Koefisien Run Off ... 63

4.7 Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas ... 64

4.8 Analisa Debit Rencana ... 68

4.9 Analisa Kapasitas Drainase ... 70

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 77

5.1 Kesimpulan ... 77

5.2 Saran ... 78

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss ……… 15

Tabel 2.2 Nilai K untuk Distribusi Log-Person III ……… 18 Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel………….. 20 Tabel 2.4 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel…. 20 Tabel 2.5 Reduksi Variat (YTR) sebagai Fungsi Periode Ulang……... 20

Tabel 2.6 Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional……… 22

Tabel 2.7 Koefisien Kekasaran Manning……….. 33

Tabel 2.8 Nilai Kemiringan Dinding Saluran Sesuai Bahan……….. 34

Tabel 4.1 Data Kecamatan Kota Medan………. 43

Tabel 4.2 Jumlah Penduduk, Luas Kelurahan dan Kepadatan

Penduduk Medan Selayang Tahun 2007………. 44

Tabel 4.3 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Polonia……… 47 Tabel 4.4 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Pancur Batu……… 47 Tabel 4.5 Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Belawan………….. 48

Tabel 4.6 Data Rata-rata Curah Hujan Maksimum……….. 48

Tabel 4.7 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal…………. 49 Tabel 4.8 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal... 49 Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal…….. 51 Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log

Normal………. 51

Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III…. 53 Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log

Tabel 4.13 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel…………. 55

Tabel 4.14 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel.. 57

Tabel 4.15 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum…. 57 Tabel 4.16 Analisa Frekuensi Curah Hujan……… 59

Tabel 4.17 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan…… 60

Tabel 4.18 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat……… 62

Tabel 4.19 Perhitungan Uji Smirnof Kolmogorof………. 62

Tabel 4.20 Nilai Koefisien Run Off(C)………. 63

Tabel 4.21 Perhitungan Catchment Area dan Koefisien Run Off... 64

Tabel 4.22 Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan... 65

Tabel 4.23 Perhitungan Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana... 68

Tabel 4.24 Kriteria Desain Hidrologis Sistem Drainase Perkotaan... 69

Tabel 4.25 Perhitungan Analisa Debit Rencana... 70

Tabel 4.26 Perhitungan Kapasitas Drainase... 72

Tabel 4.27 Perbandingan Dimensi Existing dengan Rencana... 73

Tabel 4.28 Tabel Kumulatif Aliran Masuk... 75

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Kecamatan Medan Selayang ……… 2

Gambar 1.2 Peta Kawasan Area Penelitian... 3

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi……… 10

Gambar 2.2 Polygon Thiessen……….. 12

Gambar 2.3 Lintasan Aliran waktu Inlet Time (t0) dan Conduit Time(td)26 Gambar 2.4 Bentuk-bentuk Profil Saluran Terbuka………. 27

Gambar 2.5 Penampang Saluran Persegi... 29

Gambar 2.6 Penampang Saluran Trapesium...30

Gambar 2.7 Kolam Retensi tipe di samping badan sungai... 35

Gambar 2.8 Kolam Retensi tipe di dalam badan sungai... 35

Gambar 2.9 Kolam Retensi tipe storage memanjang... 36

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir... 42

Gambar 4.1 Lokasi Rencana Perletakan Kolam Retensi... 45

Gambar 4.2 Lokasi Kolam Retensi... 46

Gambar 4.3 Aliran Sungai Menuju Sungai Belawan... 46

Gambar 4.4 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang... 58

Gambar 4.5 Grafik Intensitas Curah Hujan... 67

DAFTAR NOTASI

A = Luas daerah aliran sungai (km2) A = Luas penampang drainase (m2) C = Koefisien aliran permukaan C = Koefisien variasi

C = Koefisien Chezy

Cs = Koefisien penyimpangan

G = Koefisien kemencengan “Skewness” h = Kedalaman penampang drainase (m) H = Beda tinggi permukaan (m)

I = Intensitas hujan (mm/jam)

K = Faktor frekuensi dari peluang atau periode ulang dan tipe Model Matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analis peluang L = Panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m)

LS = Panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m)

n = Jumlah data pengamatan P = Keliling basah

Q = Laju aliran permukaan (debit) puncak (m3_/detik)

Q = Debit banjir dengan periode ulang T tahun (m3/detik) r = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam) R = Jari-jari hidrolis (m)

R24 = Curah hujan maksimum harian selama 24 jam

Rn = Tinggi hujan di pos pengamatan ke-n

S = Kemiringan rata-rata saluran utama

S = Reduksi standard deviasi “Reduced Standard Deviation” S = Standard deviasi

to = Inlet time ke saluran terdekat (menit)

td = Conduit time sampai ke tempat pengukuran (menit)

T = Lamanya hujan (jam)

V = Kecepatan aliran sungai (m/detik)

X = Nilai peluang yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T tahun Xi = Data ke-i

Y = Harga tengah Reduced Variate “Reduced Mean” Y = Reduced Variate, sebagai fungsi periode ulang

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kata drainase berasal dari kata drainage yang berarti mengeringkan atau mengalirkan. Drainase didefenisikan sebagai sarana dan prasarana yang dibangun sebagai usaha untuk mengalirkan air hujan dan limbah domestik dari suatu tempat ke tempat lain pada suatu kawasan tertentu. Kelebihan air pada suatu kawasan dapat terjadi karena diakibatkan oleh intensitas hujan yang tinggi atau akibat dari durasi hujan yang lama dan juga bisa karena diakibatkan meluapnya air sungai yang sudah tidak tertampung oleh sungai tersebut.

Masalah banjir tidak lagi asing bagi masyarakat Indonesia, terutama apabila pada musim hujan, dapat dilihat hampir dari seluruh wilayah Indonesia pernah atau bahkan hampir setiap tahun mengalami masalah banjir. Terutama pada wilayah perkotaan, yang sebagian besar wilayahnya merupakan daerah resapan air telah berubah tataguna lahan menjadi bangunan gedung dan bangunan infrastruktur lainnya, sehingga tanah tidak mampu lagi menyerap air ke dalam tanah.

Kota Medan secara geografis terletak di 3,30°-3,43° LU dan 98,35°-98,44° BT. Sebagian besar kota ini memiliki lahan yang relative datar dan ketinggian 22,5 m dari permukaan laut. Kota Medan merupakan salah satu kota terbesar ketiga setelah Jakarta dan Surabaya yang mana perkembangan kota ini sangat pesat dalam waktu singkat.

Salah satunya daerah di Kota Medan yang sering terkena banjir adalah di Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang. Kelurahan Asam Kumbang mempunyai luas wilayah 4 km2 _{dengan jumlah penduduk 14.626 jiwa}

dan kepadatan penduduk 3,657 jiwa/km2. Pada kawasan ini dengan adanya perubahan tata guna lahan dari daerah resapan air hujan menjadi sebuah kawasan permukiman, perencanaan drainase menjadi sangat perlu di pikirkan dan direncanakan guna mencegah banjir & menyalurkan limpasan air hujan ke sungai melalui drainase.

Gambar 1.2 Peta Kawasan Area Penelitian

1.2 Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini, perumusan yang diidentifikasi adalah masalah bahwa daerah Kelurahan Asam Kumbang sering terjadi banjir diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi dan perubahan tata guna lahan di daerah tersebut.

1.3 Pembatasan Masalah

Agar masalah dalam pembahasan ini tidak terlalu luas maka dibuat batasan masalah. Adapun permasalahan yang akan dibahas antara lain:

1. Kawasan Kelurahan Asam Kumbang meliputi areal seluas 4 km2_.

2. Pada curah hujan digunakan dengan metode Rasional.

3. Perhitungan debit banjir rencana digukan metode Rasional dengan periode ulang banjir 25 tahun.

4. Perhitungan kapasitas saluran drainase rencana. 5. Perhitungan kolam retensi rencana.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan penelitian pada Tugas Akhir Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir di daerah Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang ini adalah untuk mengatasi permasalahan banjir di wilayah Kelurahan Asam Kumbang dengan cara memperbaiki kapasitas saluran dan membuat kolam retensi.

1.5 Manfaat

Adapun manfaat yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Hasil dari pendesainan saluran drainase dan kolam retensi ini diharapkan dapat menjadi sebuah solusi untuk mengatasi banjir yang terjadi di daerah Kelurahan Asam Kumbang.

2. Sebagai bahan refrensi bagi siapa saja yang menghadapi masalah yang sama.

1.6Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini akan dibahas secara sistematis, rancangan sistematika penulisan secara keseluruhan pada penelitian ini terdiri dari 5 bab, yang mana uraian masing-masing bab adalah sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan

Bab ini berisi latar belakang pekerjaan, tujuan, data umum dan lingkup pekerjaan yang dilaksanakan serta sistematika penulisan laporan penelitian.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini mencakup segala hal yang dapat dijadikan sebagai dasar pengambilan tema penelitian, penentuan langkah pelaksanaan dan metode penganalisaan yang diambil dari beberapa pustaka yang ada, yang memiliki tema sesuai dengan tema penelitian ini.

Bab III Metodologi

Bab ini menguraikan tentang metode yang akan digunakan dan rencana kerja dari penelitian serta mendeskripsikan lokasi penelitian.

Bab IV Analisa Data dan Pembahasan

Bab ini merupakan analisa tentang permasalahan, evaluasi, dan perhitungan terhadap masalah yang ada dilokasi penelitian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Merupakan kesimpulan dari butir-butir kesimpulan hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan juga disertai dengan rekomendasi saran yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya atau untuk penerapan hasil penelitian di lapangan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai sistem guna memenuhi kebutuhan masyarkat dan merupakan komponen penting dalam perencanaan kota. Secara umum, sistem drainase dapat didefenisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat berfungsi secara optimal.

Sistem drainase juga diartikan sebagai usaha untuk mengontrol kualitas air tanah dalam kaitannya dengan salinitas. Saat ini sistem drainase sudah menjadi salah satu infrastruktur perkotaan yang sangat penting. Kualitas manajemen suatu kota dapat dilihat dari kualitas sistem drainase yang ada. Sistem drainase yang baik dapat membebaskan kota dari genangan air.

Drainase perkotaan adalah sistem drainase dalam wilayah administrasi kota dan daerah perkotaan yang berfungsi untuk mengendalikan atau mengeringkan kelebihan air permukaan didaerah permukiman yang berasal dari hujan lokal, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat bagi kehidupan manusia.

Jenis drainase bila ditinjau berdasarkan dari cara terbentuknya, dapat dikelompokkan menjadi:

a. Drainase alamiah (natural drainage)

Drainase yang terbentuk secara alami dan tidak terdapat bangunan-bangunan penunjang seperti bangunan-bangunan pelimpah, pasangan batu/beton, gorong-gorong dan lain-lain. Saluran ini terbentuk oleh gerusan air yang bergerak karena gravitasi yang lambat laun membentuk jalan air yang permanen seperti sungai.

b. Drainase buatan (artificial drainage)

Drainase yang dibuat dengan maksud dan tujuan tertentu sehingga memerlukan bangunan-bangunan khusus seperti selokan pasangan batu/beton, gorong-gorong, pipa-pipa dan sebagainya.

Jenis drainase ditinjau berdasarkan dari cara konstruksinya, dapat dikelompokkan menjadi:

a. Saluran Terbuka, yaitu saluran yang lebih cocok untuk drainase air hujan yang terletak di daerah yang mempunyai luasan yang cukup, ataupun

untuk drainase air non-hujan yang tidak membahayakan

kesehatan/mengganggu lingkungan.

b. Saluran Tertutup, yaitu saluran yang pada umumnya sering dipakai untuk aliran air kotor (air yang mengganggu kesehatan/lingkungan) atau untuk saluran yang terletak di tengah kota.

2.2 Gambaran Umum Wilayah Studi

2.2.1 Letak Geografis

Daerah Kecamatan Medan Selayang mempunyai luas wilayah sebesar 9,01 km2 dan berada pada ketinggian ±30 m di atas permukaan laut yang mana berbatasan dengan :

 Sebelah Utara : Kecamatan Medan Sunggal dan Medan Polonia

 Sebelah Barat : Kecamatan Medan Sunggal

 Sebelah Timur : Kecamatan Medan Polonia dan Medan Johor

 Sebelah Selatan : Kecamatan Medan Tuntungan

Di wilayah Kecamatan Medan Selayang terdapat sungai yaitu Sungai

Belawan yang mana berfungsi untuk mengalirkan air yang ada di

permukaan di wilayah Kecamatan Medan Selayang maupun di daerah

yang dilewati oleh aliran Sungai Belawan tersebut ke laut.

2.2.2 Topografi

Secara umum topografi Medan Selayang cenderung ke Utara. Kondisi topografi suatu daerah merupakan faktor penting dalam perencanaan sistem drainase sehingga dapat diketahui tinggi rendahnya suatu daerah perencanaan (kontur) yang dapat mempermudah dalam merencanakan arah aliran air hujan yang jatuh ke tanah.

2.2.3 Klimatologi & Hidrologi

Kota Medan mempunyai iklim tropis dengan suhu minimum menurut Stasiun Polonia pada tahun 2006 berkisar antara 23,0º C - 24,1º C dan suhu

maksimum berkisar antara 30,6º C - 33,1º C serta menurut Stasiun Sampali suhu minimumnya berkisar antara 23,6ºC-24,4ºC dan suhu maksimum berkisar antara 30,2ºC - 32,5ºC.

Selanjutnya mengenai kelembaban udara di wilayah Kota Medan rata-rata 78-82 %. Dan kecepatan angin rata-rata sebesar 0,42 m/dtk sedangkan rata-rata total laju penguapan tiap bulannya 100,6 mm. Hari hujan di Kota Medan pada tahun 2006 rata-rata per bulan 19 hari dengan rata-rata curah hujan menurut Stasiun Sampali per bulannya 230,3 mm dan pada Stasiun Polonia per bulannya 211,67 mm.

2.3 Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi 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 terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju dan hujan gerimis. Keseimbangan siklus hidrolgi ditandai oleh curah hujan yang tinggi didukung dengan kapasitas tanah dalam menahan air seperti hutan di daerah hulu, ruang terbuka dan jumlah bangunan di daerah hulu menyebabkan siklus hidrologi tidak seimbang sehingga keluarnya air dari permukaan tanah (run-off) mengakibatkan terjadinya genangan air.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

2.3.1 Analisa curah hujan kawasan

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 memperkirakan debit rencana.

Data curah hujan yang diperoleh dari alat penakar hujan yang terjadi hanya pada satu tempat atau titik saja. Apabila dalam suatu kawasan terdapat beberapa stasiun penakar hujan, maka untuk mendapatkan nilai curah hujan kawasan tersebut dari harga rata-rata curah hujan beberapa stasiun penakar hujan yang ada di dalam atau di sekitar kawasan tersebut. Ada tiga cara yang dapat digunakan untuk menentukan tinggi curah hujan rata-rata tertentu dari beberapa satasiun pencatat curah hujan, yaitu:

 Metode Rata-Rata Aljabar

Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua stasiun penakar hujan di daerah tersebut mempunyai pengaruh yang setara, dan cocok untuk kawasan dengan topografi rata/datar. Cara ini digunakan apabila:

1. Daerah tersebut berada pada daerah yang datar. 2. Penempatan alat ukur tersebar merata.

3. Variasi curah hujan sedikit dari harga tengahnya. Persamaan yang digunakan:

………. (2.1)

dimana:

P = curah hujan maksimum rata-rata (mm) n = jumlah stasiun pengamatan

P1 = curah hujan pada stasiun pengamatan satu (mm)

P2 = curah hujan pada stasiun pengamatan dua (mm)

P3 = curah hujan pada stasiun pengamatan n (mm)

 Metode Polygon Thiessen

Cara ini dikenal sebagai metode rata-rata timbang. Cara ini memberikan proporsi luasan derah pengaruh pos penakar hujan untuk mengakomodasi ketidakseragaman jarak. Cara ini diperoleh dengan membuat poligon yang memotong tegak lurus pada tengah-tengah garis penghubung dua stasiun hujan. Dengan demikian tiap stasiun penakar akan terletak pada suatu poligon tertentu. Cara ini cocok untuk daerah datar dengan luas 500-5000 km2_.

Hal yang perlu diperhatikan dalam metode ini adalah:

1. Jumlah stasiun pengamatan minimal tiga buah stasiun. 2. Penambahan stasiun akan mengubah seluruh jaringan. 3. Topografi daerah tidak diperhitungkan.

Perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut:

………...………(2.2)

dimana:

P = curah hujan maksimum rata-rata (mm)

P1,P2,……..,Pn = curah hujan pada stasiun 1,2…….,n (mm)

A1,A2,..…..,An = luas daerah pada polygon 1,2,…….,n (km2)

Gambar 2.2 Polygon Thiessen

dimana:

1

A

= luas daerah pengaruh stasiun pertama

2

A = luas daerah pengaruh stasiun ke-2 3

A

= luas daerah pengaruh stasiun ke-3

4

A

= luas daerah pengaruh stasiun ke-4

5

A

= luas daerah pengaruh stasiun ke-5

STA 4 STA 5

STA 6

STA 2

STA 3

STA 1

A4

A3

A1 A5

A6

 Metode Isohyet

Cara ini memperhitungkan secara aktual pengaruh tiap-tiap pos penakar hujan dengan menghubungkan titik-titik dengan tinggi curah hujan yang sama membentuk garis kontur dari tinggi curah hujan yang sama. Metode ini digunakan dengan ketentuan:

1. Dapat digunakan pada daerah datar maupun pegunungan 2. Jumlah stasiun pengamatan harus banyak

3. Yang bermanfaat untuk hujan yang sangat singkat Perhitungan menggunakan persamaan sebagai berikut:

………..(2.3)

dimana:

P = curah hujan rata-rata (mm)

P1,P2,P3,…..,n = curah hujan pada stasiun 1,2,3,…….,n (mm)

A1,A2,…….,An = luas area antara 2 (dua) isohyet (km2)

Pada umumnya, data curah hujan yang tercatat terdapat beberapa yang hilang atau dianggap kurang panjang jangka waktu pencatatannya. Untuk mengisi data yang hilang digunakan Metode Reciprocal, dimana metode ini menggunakan data curah hujan referensi dengan mempertimbangkan jarak stasiun yang akan dilengkapi datanya dengan stasiun referensi tersebut. Persamaan matematis yang digunakan:

1 2 n

2 2 2

1 2 n

2 2 2

1 2 n

H H H

+ + ... +

L L L

Hh =

1 ₊ 1 _{+ ... +} 1

L L L

     

     

     

     

     

     

dimana:

Hh = hujan di stasiun yang akan dilengkapi

1 n

H ,..., H = hujan di stasiun referensi

1 n

L ,..., L

= jarak stasiun referensi dengan stasiun dilengkapi (m)

2.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan

Untuk menghitung debit banjir dengan periode ulang tertentu, diperlukan juga hujan maksimum dengan periode ulang tertentu pula. Hujan maksimum ini sering disebut dengan hujan rencana. Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi adalah:

 Metodei Normal

 Metode Log Normal

 Metode Log Person III

 Metode Gumbel

2.3.2.1Metode Normal

Data curah hujan disusun dari urutan yang terbesar sampai yang terkecil. Distribusi normal atau kurva normal disebut juga distribusi Gauss. Fungsi densitas peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah bentuk bell dan dikenal sebagai distribusi normal. PDF distribusi normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut:

 

2

2 x -μ 1

P(X) = exp - x

2σ σ 2π

 

   

 

 

  ………... (2.5)

P(X) = fungsi densitas peluang normal (ordinat kurva normal)

X = variabel acak kontinu

μ = rata-rata nilai X

σ = simpangan baku dari nilai X

Dalam pemakaian praktis, umumnya rumus tersebut tidak digunakan secara langsung karena telah dibuat tabel untuk keperluan perhitungan, dan juga dapat didekati dengan:

T T

X - X

K =

S

………..……. (2.6)

dimana:

T

X

= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahun

X = nilai rata-rata hitung variat

S = deviasi standar nilai variat

T

K

= faktor frekuensi (nilai variabel reduksi Gauss)

Nilai faktor frekuensi KT umumnya sudah tersedia dalam tabel untuk

mempermudah perhitungan, seperti ditunjukkan dalam tabel berikut, biasa disebut sebagai tabel nilai variabel reduksi Gauss (Variable reduced Gauss).

Tabel 2.1 Nilai variabel reduksi Gauss No. Periode ulang, T (tahun) Peluang KT

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

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 1000,000 0,001 3,09

(Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 37)

2.3.2.2Metode 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. PDF (probability density function) untuk distribusi Log Normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut:





2 2 Y

Y

Y -μ 1

P(X) = exp - X > 0

2σ Xσ 2π

 

 

 

  ……….…. (2.7)

Y = Log X

dimana:

P(X) = peluang log normal

X = nilai variat pengamatan

Y

σ

= deviasi standar nilai variat Y

Y

μ

= nilai rata-rata populasi Y

Dengan persamaan yang dapat didekati:

T T

Y = Y + K S ……….……… (2.8)

T T

Y - Y

dimana:

T

Y

= perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T-tahunan

Y = nilai rata-rata hitung variat

S = deviasi standar nilai variat

T

K

= faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang

2.3.2.3Metode Log Person III

Pada situasi tertentu, walaupun data yang diperkirakan mengikuti distribusi sudah konversi kedalam bentuk logaritmis, ternyata kedekatan antara data dan teori tidak cukup kuat untuk menjustifikasi pemakaian distribusi log normal.

Salah satu distribusi dari serangkaian distribusi yang dikembangkan person yang menjadi perhatian ahli sumber daya air adalah Log-Person Type III (LP III). Tiga parameter penting dalam LP III yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefesien kemencengan. Yang menarik adalah jika koefesien kemencengan sama dengan nol maka perhitungan akan sama dengan log Normal. Berikut ini langkah-langkah penggunaan distribusi Log-Person Type III:

 Ubah data kedalam bentuk logaritmis, X = Log X

 Hitung harga rata-rata:

n

i i=1

log X LogX =

n



……… (2.10)





0,5

n ₂

i i=1

logX - logX s = n -1            



……….. (2.11)

 Hitung koefesien kemencengan:





  

3 n i i=1 3

n logX - logX G =

n -1 n - 2 s



……….………. (2.12)  Hitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T dengan rumus:

T

LogX = LogX + K.s

……… (2.13)

K adalah variabel standar (standardized variable) untuk X yang besarnya tergantung koefisien kemencengan G, dicantumkan pada Tabel 2.3.

Tabel 2.2 Nilai K untuk distribusi Log-Person III

Interval kejadian (Recurrence interval), tahun (periode ulang)

Koef. G 1,0101 1,2500 2 5 10 25 50 100

Persentase peluang terlampaui (Percent chance of being exceeded)

99 80 50 20 10 4 2 1

3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 -0,667 -0,714 -0,769 -0,832 -0,905 -0,636 -0,666 -0,696 -0,725 -0,752 -0,396 -0,384 -0,368 -0,351 -0,330 0,420 0,460 0,499 0,537 0,574 1,180 1,120 1,238 1,262 1,284 2,278 2,275 2,267 2,256 2,240 3,152 3,144 3,071 3,023 2,970 4,051 3,973 2,889 3,800 3,705 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 -0,990 -1,087 -1,197 -1,318 -1,449 -0,777 -0,799 -0,817 -0,832 -0,844 -0,307 -0,282 -0,254 -0,225 -0,195 0,609 0,643 0,675 0,705 0,732 1,302 1,318 1,329 1,337 1,340 2,219 2,193 2,163 2,218 2,087 2,192 2,848 2,780 2,076 2,626 3,605 3,449 3,388 3,271 3,149 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 -1,558 -1,733 -1,880 -2,029 -2,178 -0,852 -0,856 -0,857 -0,855 -0,850 -0,164 -0,132 -0,099 -0,066 -0,033 0,758 0,780 0,800 0,516 0,830 1,340 1,336 1,328 1,317 1,301 2,043 1,993 1,939 1,880 1,818 2,542 2,453 2,359 2,261 2,159 3,022 2,891 2,755 2,615 2,472 0,0 -0,2 -2,326 -2,472 -0,842 -0,830 0,000 0,033 0,842 0,850 1,282 1,258 1,715 1,680 2,051 1,945 2,236 2,178

-0,4 -0,6 -0,8 -2,615 -2,755 -2,891 -0,816 -0,800 -0,780 0,066 0,099 0,132 0,855 0,857 0,856 1,231 1,200 1,166 1,606 1,528 1,448 1,834 1,720 1,606 2,028 1,880 1,733 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -3,022 -2,149 -2,271 -2,238 -3,499 -0,758 -0,732 -0,705 -0,675 -0,643 0,164 0,195 0,225 0,254 0,282 0,852 0,844 0,832 0,817 0,799 1,128 1,086 1,041 0,994 0,945 1,366 1,282 1,198 1,116 1,035 1,492 1,379 1,270 1,166 1,069 1,588 1,449 1,318 1,197 1,087 -2,0 -2,2 -2,4 -2,6 -2,8 -3,0 -3,605 -3,705 -3,800 -3,889 -3,973 -7,051 -0,609 -0,574 -0,532 -0,490 -0,469 -0,420 0,307 0,330 0,351 0,368 0,384 0,396 0,777 0,752 0,725 0,696 0,666 0,636 0,895 0,844 0,795 0,747 0,702 0,660 0,959 0,888 0,823 0,764 0,712 0,666 0,980 0,900 0,823 0,768 0,714 0,666 0,990 0,905 0,832 0,796 0,714 0,667 (Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 37)

2.3.2.4Metode Gumbel

Gumbel menggunakan harga ekstrim untuk menunjukkan bahwa untuk setiap data merupakan data exponential. Jika jumlah populasi yang terbatas dapat didekati dengan persamaan:

X = X + SK ……….. (2.14)

dimana:

X = peluang log normal

S = nilai variat pengamatan

Faktor probabilitas K untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat dinyatakan dalam persamaan:

T n

T

n

Y - Y

K =

S

……… (2.15)

dimana:

n

Y

= reduced mean yang tergantung jumlah sampel/data ke-n

n

S

= reduced standar deviation yang tergantung pada jumlah sampel/data ke-n

r T

r

r T

r

T -1 Y = -ln

T

 

 

 ………. (2.16)

Tabel 2.4 : Standard Deviasi (Yn), Tabel 2.5 : Reduksii Standard Deviasi

(Sn), dan Tabel 2.6 : Reduksi Variat (Ytr) berikut mencantumkan nilai-nilai

Variabel Reduksi menurut Gauss untuk menyelesaikan persamaan 2.15.

Tabel 2.3 Reduksi Standar deviasi (Yn) untuk distribusi Gumbel

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5520 20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,5353 30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5403 0,5410 0,5418 0,5424 0,5436 40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481 50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518 60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 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 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585 90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599 100 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611

(Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 51)

Tabel 2.4 Reduksi Standar deviasi (Sn) untuk untuk distribusi Gumbel

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0,9496 0,9676 0,9883 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565 20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080 30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388 40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1547 1,1590 50 1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734 60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844 70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930 80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001 90 1,2007 1,2013 1,2020 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,2060 100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096

(Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 52)

Tabel 2.5 Reduksi variat (YTr) sebagai fungsi periode ulang

Periode ulang, Tr (tahun)

Reduced variate, YTr

Periode ulang, Tr (tahun)

Reduced variate, YTr

2 0,3668 100 4,6012

5 1,5004 200 5,2969

25 3,1993 1000 6,9087

50 3,9028 5000 8,5188

75 4,3117 10000 9,2121

(Suripin,2003, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan : 52)

2.3.3 Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan persatuan waktu. Sifat umum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung intensitasnya cenderung makin tinggi dan makin besar periode ulangnya makin tinggi pula intensitasnya.

Biasanya intensitas hujan dihubungkan dengan durasi hujan jangka pendek misalnya 5 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman. Data curah hujan jangka pendek ini hanya dapat diperoleh dengan menggunakan alat pencatat hujan otomatis. Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data hujan harian maka metode yang dipakai dalam perhitungan intensitas curah hujan adalah Metode Monobe, dimana persamaannya adalah sebagai berikut:

2 3 24

R 24

I =

24 t    

  ………..…….. (2.17)

dimana:

I = intensitas curah hujan (mm/jam)

24

R

= curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)

t = lamanya curah hujan (menit) atau (jam)

Dengan menggunakan persamaan diatas intensitas curah hujan untuk berbagai nilai waktu konsentrasi dapat ditentukan dari besar data curah hujan harian (24 jam).

2.3.4 Koefisien Pengaliran

Koefisien pengaliran (C) adalah perbandingan antara jumlah air hujan yang mengalir atau melimpas di atas permukaan tanah (surface run-off) dengan jumlah air hujan yang jatuh dari atmosfir (hujan total yang terjadi). Besaran ini dipengaruhi oleh tata guna lahan, kemiringan lahan, jenis dan kondisi tanah. Ketetapan dalam menentukan besarnya debit air sangatlah penting dalam penentuan dimensi saluran. Disamping penentuan luas daerah pelayanan drainase dan curah hujan rencana, juga dibutuhkan besar harga koefisien pengaliran (C).

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 tertentuberdasarkan jenis daerah tersebut. Berikut ini koefisien C untuk metode rasional oleh McGueen, 1989 disajikan di dalam tabel 2.7.

Tabel 2.6 Koefiesien limpasan untuk metode Rasional

Deskripsi lahan/karakter permukaan Koefisien aliran, C

Business perkotaan pinggiran Perumahan

rumah tunggal multiunit, terpisah multiunit, tergabung perkampungan apartemen Industri

ringan berat Perkerasan

aspal dan beton batu bata, paving

0,70 – 0,90 0,50 – 0,70 0,30 – 0,50 0,40 – 0,60 0,60 – 0,75 0,25 – 0,40 0,50 – 0,70 0,50 – 0,80 0,60 – 0,90 0,70 – 0,95 0,50 – 0,70

Halaman, tanah berpasir datar 2%

rata-rata 2-7% curam, 7% Halaman tanah berat

datar 2% rata-rata 2-7% curam, 7% Halaman kereta api Taman tempat bermain Taman, pekuburan Hutan

datar, 0-5%

bergelombang, 5-10% berbukit, 10-30%

0,05 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 0,13 – 0,17 0,18 – 0,22 0,25 – 0,35 0,10 – 0,35 0,20 – 0,35 0,10 – 0,25 0,10 – 0,40 0,25 – 0,50 0,30 – 0,60 (Sumber :McGuen, 1989

2.3.5 Debit Rencana

Perhitungan debit rencana untuk saluran drainase di daerah perkotaan dapat dilakukan dengan menggunakan Metode Rasional. Metode Rasional adalah salah satu metode untuk menetukan debit aliran permukaan yang diakibatkan oleh curah hujan, yang umumnya merupakan suatu dasar untuk 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, Metode Rasional sebagai berikut:

p s

Q = 0, 278×C×C ×I×A

_{………. (2.18)}

dimana:

p

Q

= debit rencana (m3/detik)

C = koefisien aliran permukaan

s

C = koefisien tampungan

I = intensitas hujan (mm/jam)

Luas daerah pengeringan pada umumnya diwilayah perkotaan terdiri dari beberapa daerah yang mempunyai karakteristik permukaan tanah yang berbeda (sub area) sehingga koefisien pengaliran untuk masing-masing sub area nilainya berbeda untuk menentukan koefisien pengaliran pada wilayah tersebut dilakukan penggabungan masing-masing sub area. Untuk penentuan koefisien limpasan harus dipilih dari pengetahuan akan daerah yang ditinjau terhadap pengalaman, dan harus dipilih dengan jenis pembangunan yang akan ditetapkan oleh rencana kota.

Daerah yang memiliki cekungan untuk menampung air hujan relatif mengalirkan lebih 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:

c s

c d

2T

C =

2T + T

……….. (2.19)

2.3.6 Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran. Waktu yang diperlukan oleh air hujan yang jatuh, untuk mengalir dari titik terjauh sampai ketempat keluaran DAS (titik kontrol), setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Dalam hal ini diasumsikan bahwa bila durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi, maka setiap bagian DAS secara serentak telah menyumbangkan aliran terhadap titik kontrol.

Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah dengan rumus yang dikembangkan oleh Kirpich (1940) yang ditulis sebagai berikut:

0,385 2

c

0,87×L

t =

100×S













……… (2.20)

dimana:

c

t

= waktu konsentrasi (jam)

L = panjang saluran (km)

S = kemiringan rata-rata saluran

Waktu konsentrasi dapat juga dihitung dengan membedakannya menjadi dua komponen yaitu waktu yang diperlukan air untuk mengalir dipermukaan lahan sampai saluran terdekat (to) dan waktu perjalanan dari pertama masuk

saluran sampai titik keluaran td sehingga Tc = to + td.

0,167 o

2 n

t = ×3, 28× L×

3 S

 

 

  ……….….. (2.21)

s d

L t =

60V ………...…...…. (2.22)

dimana:

o

t

= inlet time ke saluran terdekat (menit)

d

t

= konduit time sampai ke tempat pengukuran (menit)

n = angka kekasaran manning

S = kemiringan lahan (m)

L = panjang lintasan aliran diatas permukaan lahan (m)

s

L = panjang lintasan aliran didalam saluran/sungai (m)

Titik terjauh to menuju saluran drainase

pengamatan Titik

Titik terjauh td menuju saluran drainase

Gambar 2.3 Lintasan aliran waktu inlet time (to) dan conduit time (td)

2.4 Analisis Hidrolika

Analisis hidrolika bertujuan untuk menentukan acuan yang digunakan dalam menentukan dimensi hidrolis dari saluran drainase maupun bangunan pelengkap lainnya dimana aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka maupun saluran tertutup.

2.4.1 Saluran Terbuka

Pada saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas (free surface) dimana permukaan bebas ini dipengaruhi oleh tekanan udara secara langsung. Kekentalan dan gravitasi mempengaruhi sifat aliran pada saluran terbuka. Saluran terbuka umumnya digunakan pada lahan yang masih memungkinkan (luas), lalu lintas pejalan kakinya relatif jarang, dan beban di kiri dan kanan saluran relatif ringan. Saluran terbuka terdiri dari saluran alam seperti sungai-sungai kecil di daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di muara dan saluran buatan seperti saluran drainase tepi jalan, saluran irigasi dan lain-lain. Saluran buatan terbuka dapat berbentuk segitiga, trapesium, segi empat, bulat, setengah lingkaran

Bentuk Persegi Bentuk Trapesium Bentuk Segitiga

Bentuk Tersusun Bentuk Setengah Lingkaran Gambar 2.4. Bentuk-Bentuk Profil Saluran Terbuka

Beberapa rumusan yang digunakan dalam menentukan dimensi saluran:

 Kecepatan dalam saluran Chezy

V = C RI ………...……… (2.23)

dimana:

V = kecepatan rata-rata (m/detik)

C = koefesien Chezy

R = jari-jari hidrolis (m)

I = kemiringan atau gradien dari dasar saluran

Koefesien C dapat diperoleh dengan menggunakan salah satu dari pernyataan berikut:

 Kutter:





0, 0015 1 23 +

s n

C =

23 + 0, 00155 n

1+

s R

……….(2.24)

 Manning:

1 6

1

C =

R

R

……….(2.25)

 Bazin: C = 87_m

1+ R

………..….(2.26)

dimana:

V = kecepatan (m/detik)

C = koefesien Chezy (m1/2_/detik)

S = kemiringan dasar saluran (m/m)

n = koefesien kekasaran Manning (detik/m1/3)

m = koefesien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran

 Debit aliran bila menggunakan rumus Manning

2 1 3 2

1

Q = A×V = ×R ×I ×A

n

(m

3/detik) ………..…. (2.27)

Kondisi debit aliran berfluktuasi sehingga perlu memperhatikan kecepatan aliran. Diupayakan agar pada saat debit pembuangan kecil masih dapat mengangkut sedimen, dan pada keadaan debit besar terhindar dari bahaya erosi.

 Penampang saluran

Penampang saluran yang paling ekonomis adalah saluran yang dapat melewatkan debit maksimum untuk luas penampang basah, kekasaran dan kemiringan dasar tertent. Berdasarkan persamaan kontinuitas, tampak jelas bahwa untuk luas penampang melintang tetap, debit maksimum dicapai jika kecepatan aliran maksimum. Dari rumus Manning maupun Chezy dapat dilihat bahwa untuk kemiringan dasar dan kekasaran tetap, kecepatan maksimum dicapai jika jari-jari hidraulik R maksimum.

Selanjutnya untuk penampang tetap, jari-jari hidraulik maksimum keliling basah, P minimum. Kondisi seperti itu yang telah kita pahami tersebut memberi jalan untuk menentukan dimensi penampang melintang saluran yang ekonomis untuk berbagai macam bentuk seperti tampang persegi dan tampang trapesium.

1. Penampang persegi paling ekonomis

Pada penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar B dan kedalaman air h, luas penampang basah A = B x h dan keliling basah P. Maka bentuk penampang persegi paling ekonomis adalah jika kedalaman setengah dari lebar dasar saluran atau jari-jari hidrauliknya setengah dari kedalaman air.

Gambar 2.5 Penampang saluran persegi

Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis:

A = B×h ………...………… (2.28)

P = B+ 2h ………..…….… (2.29)

B = 2hatauh = B

2 ………...…… (2.30)

Jari-jari hidraulik R:

A B× h

R = =

P B + 2h ………....…..(2.31)

B

2. Penampang saluran trapesium paling ekonomis

Luas penampang melintang A dan keliling basah P, saluran dengan penampang melintang bentuk trapesium dengan lebar dasar b, kedalaman h dan kemiringan dinding 1:m (gambar 2.6) dapat dirumuskan sebagai berikut:

Gambar 2.6 Penampang saluran trapesium





A = B + mh h

………..…………(2.32)

2

P = B + 2h m +1

………. (2.33)

2

B = P - 2h m +1

……….……….. (2.34)

Penampang trapesium paling ekonomis adalah jika kemiringan dindingnya

m =1 3

atauθ = 60o

. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

2

B = h 3

3 ………...….. (2.35)

2

A = h

3

………..………. (2.36)

 Kemiringan dinding saluran m (berdasarkan kriteria)

 Luas penampang

  

A

=

b +

mh h



(m2₎

 Keliling basah

 

P =b + 2h 1+ m2 (m)

 Jari-jari hidrolis R =A P (m)

B

h 1

m

mh mh

 Kecepatan aliran

2 1 3 2

1

V =

×R ×I

n

(m/detik)

2.4.2 Saluran Tertutup

Pada sistem saluran tertutup (pipa flow) seluruh pipa diisi dengan air sehingga tidak terdapat permukaan yang bebas, oleh karena itu permukaan tidak secara langsung dipengaruhi oleh tekanan udara luar. Saluran tertutup umumnya digunakan pada daerah yang lahannya terbatas (pasar, pertokoan), daerah yang lalu lintas pejalan kakinya padat, dan lahan yang dipakai untuk lapangan parkir.

2.4.3 Dimensi Saluran

Dimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata lain debit yang dialirkan oleh saluran (QS) sama atau lebih besar dari debit

rencana (QT). Hubungan ini ditunjukkan sebagai berikut:

S T

Q



Q

……….………. (2.37)

Debit suatu penampang saluran (QS) dapat diperoleh dengan menggunakan

rumus seperti dibawah ini:

S S

Q = A ×V

……….. (2.38)

dimana:

S

A

= luas penampang saluran (m2)

V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik)

Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan menggunakan rumus Manning sebagai berikut:

2 1 3 2

1

V = ×R ×S

n

………...……(2.39)

S

A R =

P ……….………. (2.40)

dimana:

V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/detik) n = koefesien kekasaran Manning

R = jari-jari hidrolis (m)

S = kemiringan dasar saluran

S

A

= luas penampang saluran (m2)

P = keliling basah saluran (m)

Nilai koefisien kekasaran Manning (n), untuk gorong-gorong dan saluran pasangan dapat dilihat pada Tabel 2.7.

Tabel 2.7 Koefisien kekasaran Manning

(Sumber: chow, 1959,)

Tipe saluran dan diskripsinya Minimum Normal Maksimum

Saluran, dilapis atau dipoles 1. Logam

a. Baja dengan permukaan licin Tidak dicat

Dicat

b. Baja dengan permukaan bergelombang 2. Bukan logam

a. Semen Acian Adukan b. Kayu

Diserut, tidak diawetkan Diserut , diawetkan dengan creosoted

Tidak diserut Papan

Dilapis dengan kertas kedap air c. Beton

Dipoles dengan sendok kayu Dipoles sedikit

Dipoles Tidak dipoles

Adukan semprot, penampang rata Adukan semprot, penampang bergelombang

Pada galian batu yang teratur Pada galian batu yang tak teratur d. Dasar beton dipoles sedikit dengan

tebing dari

Batu teratur dalam a dukan Batu tak teratur dalam adukan Adukan batu, semen, diplester Adukan batu dan semen e. Batu kosong atau rip-rap f. Dasar kerikil dengan tebing dari

Beton acuan

Batu tak teratur dalam adukan Batu kosong atau rip-rap g. Bata

Diglasir

Dalam adukan semen h. Pasangan batu

Batu pecah disemen Batu kosong i. Batu potong, diatur j. Aspal

Halus Kasar

k. Lapisan dari tanaman

0,011 0,012 0,021 0,010 0,011 0,010 0,011 0,011 0,012 0,013 0,011 0,013 0,015 0,014 0,016 0,018 0,017 0,022 0,015 0,017 0,016 0,020 0,020 0,017 0,020 0,023 0,011 0,012 0,017 0,023 0,013 0,013 0,016 0,030 0,012 0,013 0,025 0,011 0,013 0,012 0,012 0,013 0,015 0,014 0,013 0,015 0,017 0,017 0,019 0,022 0,020 0,027 0,017 0,020 0,020 0,025 0,030 0,020 0,023 0,033 0,013 0,015 0,025 0,032 0,015 0,013 0,016 0,014 0,017 0,030 0,013 0,015 0,014 0,015 0,015 0,018 0,017 0,015 0,016 0,020 0,020 0,023 0,025 0,020 0,024 0,024 0,030 0,035 0,025 0,026 0,036 0,015 0,018 0,030 0,035 0,017 0,500

Nilai kemiringan dinding saluran diperoleh berdasarkan bahan saluran yang digunakan. Nilai kemiringan dinding saluran dapat dilihat pada Tabel 2.9.

Tabel 2.8 Nilai kemiringan dinding saluran sesuai bahan

Bahan saluran Kemiringan dinding (m)

Batuan/cadas 0

Tanah lumpur 0,25

Lempung keras/tanah 0,5 – 1

Tanah dengan pasangan batuan 1

Lempung 1,5

Tanah berpasir lepas 2

Lumpur berpasir 3

(Sumber :ISBN: 979-8382-49-8)

2.5. Kolam Retensi

Kolam retensi adalah kolam /waduk penampungan air hujan dalam jangka waktu tertentu.Berfungsi untuk memotong puncak banjir yang terjadi dalam badan/ air sungai. Kolam retensi dapat menampung sementara debit air sehingga puncak banjir dan genangan air dapat dikurangi. Selain sebagai penampung air sementara saat banjir datang, kolam retensi juga berfungsi sebgai penyimpan air untuk dilepaskan pada saat musim kemarau dan meningkatkan konservasi air tanah karena peresapan air terjadi selama air tertahan.

2.5.1 Jenis-Jenis Kolam Retensi

a. Kolam retensi tipe di samping badan sungai

Gambar 2.7 Kolam retensi tipe di samping badan sungai Kelengkapan sistem:

- Kolam retensi - Pintu inlet

- Bangunan pelimpah samping - Pintu outlet

- Jalan akses menuju kolam retensi - Saringan sampah

- Kolam penangkap sedimen Kesesuaian tipe:

- Dipakai apabila tersedia lahan kolam retensi - Pemeliharaan lebih mudah

- Pelaksanaan lebih mudah

b) Kolam retensi di dalam badan sungai

Kelengkapan system: - Kolam retensi - Tanggul keliling - Pintu outlet - Bendung

- Saringan sampah

- Kolam penangkap sedimen Kesesuaian tipe:

- Dipakai apabila lahan sulit didapat - Kapasitas kolam retensi terbatas - Mengganggu aliran yang ada di hulu - Pelaksanaan lebih sulit

- Pemeliharaan lebih mahal c) Kolam retensi storage memanjang

Gambar 2.9 Kolam retensi tipe storage menajang Kelengkapan system:

- Saluran yang lebar dan dalam - Cek dam/bending setempat Kesesuaian tipe:

- Mengoptimalkan saluran drainase yang ada karena lahan tidak tersedia - Kapasitas terbatas

- Mengganggu aliran yang ada - Pelaksanaan lebih sulit

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Tempat dan Waktu

Peninjauan lokasi di mulai pada Semester A tahun ajaran 2014-2015 dan dilaksanakan di daerah Medan Sunggal, secara geografis terletak diantara 3o34’31,80” LU dan 98o37’19,06” BT.

3.2Metode Penelitian

Metode yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode deskriptif dan kuantitatif yaitu dengan cara mengumpulkan data primer yang ada di lapangan dan data sekunder dari instansi terkait serta mengumpulkan literatur yang berhubungan dengan tugas akhir ini. Kemudian menganalisa hasil pengolahan data tersebut sedemikian rupa untuk mendapatkan kesimpulan akhir dimensi kolam retensi yang diperlukan untuk mereduksi banjir di Kecamatan Medan Sunggal..

Data curah hujan digunakan untuk analisa hidrologi meliputi perhitungan curah hujan maksimum suatu wilayah. Perhitungan nilai intensitas hujan daerah aliran sungai serta perhitungan debit banjir rencana pada suatu penampang drainase dipengaruhi oleh iklim yang berupa kelembaban udara, besarnya nilai evaporasi akibat lamanya penyinaran sinar matahari, kondisi permukaan tanah dan jenis vegetasi yang terdapat didalamnya. Keseluruhan faktor diatas dapat memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir diatas permukaan tanah.

3.3 Rancangan Penelitian

Dalam penelitian ini, ada beberapa tahapan yang dilakukan untuk mendapatkan kesimpulan. Maka dari itu penelitian ini dibagi dalam beberapa bagian sesuai urutan di bawah ini:

1. Studi Literatur

Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan konsep penelitian Perencanaan Kolam Retensi Sebagai Usaha Mereduksi Debit Banjir di daerah Kecamatan Medan Sunggal .

2. Survey Lokasi

survey lokasi berguna untuk mengetahui kondisi eksisting dan topografi lokasi penelitian. Data yang didapat di lapangan digunakan untuk mendapatkan lokasi yang potensial dibuat Kolam Retensi.

3. Pengumpulan Data

Pengumpulan data merupakan hal yang harus dipenuhi sebelum melakukan sebuah penelitian, data-data yang terkait dengan studi ini sangat mendukung penyelesaian studi ini. Oleh karena itu penulis mencari informasi untuk mengetahui sumber-sumber data yang diperlukan, serta mengumpulkan data yang dibutuhkan tersebut. Adapun data yang diperlukan adalah sebagai berikut:

a. Data Primer

Data primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan langsung di lapangan atau dengan kata lain data yang dikumpulkan peneliti secara

Dalam penelitian ini yang termasuk data primer yaitu Survey dan kondisi eksisting.

b. Data Sekunder

Data Sekunder adalah data yang mendukung penelitian, yang mana data ini biasanya sudah dalam keadaan diolah. Data sekunder dalam penelitian ini adalah data curah hujan dari stasiun curah hujan dengan rentang waktu pengamatan selama 10 tahun terakhir yang dapat di peroleh dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Kota Medan, peta adminitrasi Kota Medan untuk pembagian catchment area dan data kontur Kecamatan Medan Sunggal.

4. Pengolahan dan Analisa Data

Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari instansi terkait dan hasil survei lapangan akan di hitung guna dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Beberapa pengolahan data tersebut berupa:

a.Perhitungan curah hujan rencana

Menghitung curah hujan rata-rata dan menganalisa curah hujan rencana dengan menggunakan analisa frekuensi Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log – Person III dan Distribusi Gumbel. Selanjutnya intensitas curah hujan rencana dihitung menggunakan persamaan Mononobe.

b.Pembagian Catchmen Area

Pembagian catchmen area diperlukan, guna menghitung kapasitas setiap saluran drainase yang ada, sehingga saluran drainase itu dibagi-bagi penyaluran airnya.

c.Penentuan layout saluran utama

Setelah catchment area salurannya dibagi, selanjutnya menentukan letak-letak saluran primer (saluran utama) dan saluran tersiernya.

d.Perhitungan debit banjir

Untuk perhitungan debit banjir rencana ada beberapa cara, dan disini saya menghitung dengan menggunakan rumus Rasional.

e.Perencanaan dimensi saluran

Mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data sekunder dan merencanakan dimensi salurannya. Saluran drainase dikatakan banjir apabila nilai debit banjir rencana hasil analisis lebih besar dari pada nilai debit maksimum saluran drainase yang dihitung dengan persamaan Manning.

f. Perencanaan Kolam Retensi

Mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data sekunder dan merencanakan dimensi kolam retensi.

g.Penggambaran

Setelah dimensi saluran didapatkan dari hasil perhitungan, selanjutnya bentuk saluran digambarkan dengan menggunakan progam AutoCAD.

5. Kesimpulan dan Saran

Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan dan analisa data diperoleh, ditambah dengan uraian, informasi yang diperoleh di lapangan dan juga teori-teori yang digunakan sebagai landasan berpikir studi ini.

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir

Sekunder - Data curah hujan - Topografi Studi Literatur

Primer

- Survey

- Kondisi Eksisting

Penentuan Layout arah aliran saluran utama

Perhitungan Debit banjir Metode Rasional

Perencanaan dimensi saluran

Perhitungan curah hujan rencana

Pembagian Catchment Area

Penggambaran

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Perencanaan dimensi kolam retensi Mulai

Survey

NO

1 Medan Tuntungan

2 Medan Selayang

3 Medan Johor

4 Medan Amplas

5 Medan Denai

6 Medan Tembung

7 Medan Kota

8 Medan Area

9 Medan Baru

10 Medan Polonia

11 Medan Malmun

12 Medan Sunggal

13 Medan Helvetia

14 Medan Barat

15 Medan Petisah

16 Medan Timur

17 Medan Perjuangan

18 Medan Deli

19 Medan Labuhan

20 Medan Marelan

21 Medan Belawan

Sumber : Badan Pusat Statistik Kota Medan

KECAMATAN

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Kota Medan secara geografis terletak di antara 02º 27’ 00” – 02º 47’ 00” Lintang Utara (LU) dan 98º 35’ 00” – 98º 44’ 00” Bujur Timur (BT) dengan batas-batas sebagai berikut ini :

 Batas Utara : Kabupaten Deli Serdang dan Selat Malaka

 Batas Selatan : Kabupaten Deli Serdang

 Batas Timur : Kabupaten Deli Serdang

 Batas Barat : Kabupaten Deli Serdang

Bila ditinjau dari ketinggian di atas permukaan laut menurut Kabupaten/ Kota lokasi Kota Medan berada di ketinggian 2,5 – 37,5 meter di atas permukaan laut. Luas wilayah kota Medan berdasarkan data BPS Kota Medan seluas 26.510 hektar yang secara administratif dibagi atas 21 kecamatan. Kecamatan tersebut seperti tertera pada Tabel (4.1) berikut ini :

Dari ke-21 Kecamatan di Kota Medan ini, maka yang dipilih menjadi daerah kajian untuk lokasi kolam retensi adalah Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang. Data mengenai luas dan jumlah penduduk perkelurahan Medan Selayang tertera pada Tabel (4.2) berikut ini :

Tabel 4.2. Jumlah Penduduk, Luas Kelurahan dan Kepadatan Penduduk Medan Selayang Tahun 2007

No Kelurahan Luas km2

Jumlah Penduduk

Kepadatan Penduduk Perkm2

1 Sempakata 5.10 8,877 1,741 2 Beringin 0.79 7,592 9,610 3 PB Selayang II 7.00 14,309 2,044 4 PB Selayang I 1.80 9,686 5,381 5 Tanjung Sari 5.10 29,058 5,698 6 Asam Kumbang 4.00 14,626 3,657 Total 23.79 84,148 28,131

Sumber : Badan Pusat Statistik Kota Medan

Kota Medan adalah salah satu kota yang sangat pesat pertumbuhannya, di mana daerah pinggiran yang selama ini adalah daerah pertanian ataupun lahan kosong berubah menjadi daerah pemukiman dan perumahan penduduk, yang mana selama ini merupakan daerah resapan air telah berubah fungsi menjadi penyumbang banjir karena tanah diatas perumahan tersebut tidak lagi menyerap air.

Demikian juga sungai-sungai yang mengalir ke kota Medan seperti : Sungai Percut, Sungai Deli, Sungai Babura, Sungai Belawan dan sungai-sungai kecil lainnya, pada bagian hulu sungai telah mengalami kerusakan hutan yang semakin lama semakin parah. Hal ini akan memberikan sumbangan banjir terhadap kota Medan. Kedua hal tersebut di atas membuat kota Medan sangat rawan banjir, air yang masuk kedalam sungai tidak dapat tertampung lagi, hal ini menyebabkan banjir apabila terjadi hujan dalam jangka waktu yang pendek terjadi banjir di mana-mana, apalagi dalam jangka waktu yang agak lama dampak banjir tersebut sudah sangat mengganggu kehidupan masyarakat.

Kegunaan data curah hujan pada analisa hidrologi meliputi perhitungan curah hujan maksimum suatu wilayah. Perhitungan nilai intensitas hujan daerah aliran sungai serta perhitungan debit banjir rencana pada suatu penampang drainase dipengaruhi oleh iklim yang berupa kelembaban udara, besarnya nilai evaporasi akibat lamanya penyinaran sinar matahari, kondisi permukaan tanah dan jenis vegetasi yang terdapat di dalamnya. Keseluruhan faktor di atas dapat memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir di atas permukaan tanah.

Frekuensi curah hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disertakan atau dilalui. Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos penakar hujan baik yang manual maupun otomatis. Analisa frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan yang akan datang.

Solusi yang saya lakukan untuk mencegah banjir di Kecamatan Medan Selayang Kelurahan Asam Kumbang yaitu dengan membangun kolam-kolam retensi dibagian hulu sungai sebelum masuk ke daerah pemukiman, kolam-kolam retensi tersebut dapat menampung banjir pada saat hujan turun dan setelah hujan berhenti, air dapat kembali disalurkan ke sungai. Gambar (4.1) s/d (4.3) di bawah ini merupakan lokasi rencana perletakan kolam retensi :

Gambar 4.2. Lokasi kolam retensi (Sumber : Foto Dokumentasi)

4.2 Analisa Hidrologi

4.2.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum

Pos/stasiun curah hujan yang cocok untuk pengambilan data curah hujan adalah Pos Polonia, Pos Pancur Batu dan Pos Belawan selama 10 tahun terakhir. Selanjutnya, dilakukan analisa terhadap 4 (empat) metode analisa distribusi frekuensi hujan yang ada. Data curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel (4.3) s/d (4.5) berikut ini :

Tabel 4.3. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Polonia 10 tahun terakhir

(Sumber : BMKG Medan)

Tabel 4.4. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Pancur Batu 10 tahun terakhir

Tabel 4.5. Data curah hujan Stasiun Klimatologi Belawan 10 tahun terakhir

(Sumber : BMKG Medan)

Tabel 4.6. Data rata-rata curah hujan maksimum (Metode Rata-rata Aljabar)

Tahun SP SPB SB

Rata - rata

2000 138,3 106,5 85 110

2001 170,8 145 135 150

2002 74,6 99 47 74

2003 97,6 118 140 119

2004 100,2 76 91 89

2005 87,9 190 143 140

2006 124,8 159 396 227

2007 88,2 219 103 137

2008 82,4 83 190 118

2009 115,4 87 96 99

4.2.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal

Tabel 4.7. Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Normal No Curah hujan _{( mm ) Xi}

1 227 100,70 10140,49

2 150 23,70 561,69

3 140 13,70 187,69

4 137 10,70 114,49

5 119 -7,30 53,29

6 118 -8,30 68,89

7 110 -16,30 265,69

8 99 -27,30 745,29

9 89 -37,30 1391,29

10 74 -52,30 2735,29

Jumlah 1263 16264,10

126,30

S 42,51

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari data-data di atas didapat : = 126,30 mm Standar deviasi : S = 42,51

Tabel 4.8. Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Normal No Periode ulang (T)

tahun KT S

Curah hujan (XT) (mm)

1 2 0 126,30 42,51 126,30

2 5 0,84 126,30 42,51 162,01

3 10 1,28 126,30 42,51 180,71

4 25 1,64 126,30 42,51 196,02

5 50 2,05 126,30 42,51 213,45

6 100 2,33 126,30 42,51 225,35

(Sumber : Hasil Perhitungan)

X X

2 i

(X X)

i

(X X)

Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Normal :

Untuk periode ulang (T) 2 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 0 42,51 ) = 126,30 mm

Untuk periode ulang (T) 5 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 0,84 42,51 ) = 162,01 mm

Untuk periode ulang (T) 10 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 1,28 42,51 ) = 180,71 mm

Untuk periode ulang (T) 25 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 1,64 42,51 ) = 196,02 mm

Untuk periode ulang (T) 50 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 2,05 42,51 ) = 213,45 mm

Untuk periode ulang (T) 100 tahun T

T T T

X X

K X X (K S)

S



    

= 126,30 + ( 2,33 42,51 ) = 225,35 mm













4.2.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal

Tabel 4.9. Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Normal

No Curah hujan

(mm) Xi Log Xi

(log Xi - log

X) (log Xi - log X)

2

1 227 2,36 0,25 0,06

2 150 2,18 0,07 0,01

3 140 2,15 0,04 0,00

4 137 2,14 0,04 0,00

5 119 2,08 -0,03 0,00

6 118 2,07 -0,03 0,00

7 110 2,04 -0,06 0,00

8 99 2,00 -0,11 0,01

9 89 1,95 -0,15 0,02

10 74 1,87 -0,23 0,05

Jumlah 1263 20,8 0,17

126,30 2,08

S 0,14

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari data-data di atas didapat : = 2,08 mm Standar deviasi : S = 0,14

Tabel 4.10 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Normal

No Periode ulang (T)

tahun KT Log X Log S Log XT

Curah hujan (XT)

1 2 0 2,08 0,14 2,08 120,73

2 5 0,84 2,08 0,14 2,20 157,12

3 10 1,24 2,08 0,14 2,25 178,12

4 25 1,64 2,08 0,14 2,31 201,93

5 50 2,05 2,08 0,14 2,36 229,64

6 100 2,33 2,08 0,14 2,40 250,72

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Normal : X

Log XT = LogX (K _TS)

T = 2 tahun

Log X2 = 2,08 + (0 × 0,14)

Log X2 = 2,08

X2 = 120,73 mm

Log XT = LogX (K _TS)

T = 5 tahun

Log X2 = 2,08 + (0,84 × 0,14)

Log X2 = 2,20

X2 = 157,12 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 10 tahun

Log X2 = 2,08 + (1,24 × 0,14)

Log X2 = 2,25

X2 = 178,12 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 25 tahun

Log X2 = 2,08 + (1,64 × 0,14)

Log X2 = 2,31

X2 = 201,93 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 50 tahun

Log X2 = 2,08 + (2,05 × 0,14)

Log X2 = 2,36

Log XT = LogX (K _TS)

T = 100 tahun

Log X2 = 2,08 + (2,33 × 0,14)

Log X2 = 2,40

X2 = 250,72 mm

4.2.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III

Tabel 4.11. Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari data-data di atas didapat : = 2,082 mm Standar deviasi : S = 0,135

Koefisien kemencengan : G = 0,527

Tabel 4.12. Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Log Person III No Periode ulang

(T) tahun K Log X Log S Log XT

Curah hujan ( XT)

1 2 -0,087 2,082 0,136 2,070 117,465

2 5 0,806 2,082 0,136 2,192 155,444

3 10 1,324 2,082 0,136 2,262 182,896

4 25 1,917 2,082 0,136 2,343 220,292

5 50 2,324 2,082 0,136 2,398 250,248

6 100 2,704 2,082 0,136 2,450 281,919

(Sumber : Hasil Perhitungan) X

Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Log Person III :

Log XT = LogX (K _TS)

T = 2 tahun

Log X2 = 2,082 + ( -0,087 × 0,136 )

Log X2 = 2,070

X2 = 117,465 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 5 tahun

Log X2 = 2,082 + ( 0,806 × 0,136 )

Log X2 = 2,192

X2 = 155,444 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 10 tahun

Log X2 = 2,082 + ( 1,324 × 0,136 )

Log X2 = 2,262

X2 = 182,896 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 25 tahun

Log X2 = 2,082 + ( 1,917 × 0,136 )

Log X2 = 2,343

X2 = 220,292 mm

Log XT = LogX (K TS) T = 50 tahun

Log X2 = 2,082 + ( 2,324 × 0,136 )

Log X2 = 2,398

Log XT = LogX (K _TS)

T = 100 tahun

Log X2 = 2,082 + ( 2,704 × 0,136 )

Log X2 = 2,450

X2 = 281,919 mm

4.2.1.4 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel

Tabel 4.13. Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Gumbel

No Curah hujan _{( mm ) Xi} Periode _ulang

1 227 0,09 11,11 100,70 10140,49

2 150 0,18 5,56 23,70 561,69

3 140 0,27 3,70 13,70 187,69

4 137 0,36 2,78 10,70 114,49

5 119 0,45 2,22 -7,30 53,29

6 118 0,54 1,85 -8,30 68,89

7 110 0,64 1,56 -16,30 265,69

8 99 0,73 1,37 -27,30 745,29

9 89 0,82 1,21 -37,30 1391,29

10 74 0,91 1,10 -52,30 2735,29

Jumlah 1263 16264,10

126,30

S 42,51

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari data-data di atas didapat : = 126,30 mm Standar deviasi : S = 42,51

Dari Tabel 2.4 dan Tabel 2.5 untuk n = 10

n

n

Y 0.4952

S 0.9496

 

X

2 i

(X X)

i

(X X) m

P

n 1

 

Berikut hasil analisa curah hujan rencana dengan Distribusi Gumbel :

Untuk periode ulang (T) 2 tahun TR

Y 0.3668

TR n n

Y Y 0.3668 0.4952

K 0.135

S 0.9496

 

   

XT = 126,30 + ( –0,135 * 42,51 ) = 120,56 mm

Untuk periode ulang (T) 5 tahun TR

Y 1.5004

TR n n

Y Y 1.5004 0.4952

K 1.06

S 0.9496

 

  

XT = 126,30 + ( 1,06 * 42,51 ) = 171,36 mm

Untuk periode ulang (T) 10 tahun TR

Y 2.2510

TR n n

Y Y 2.2510 0.4952

K 1.85

S 0.9496

 

  

XT = 126,30 + ( 1,85 * 42,51 ) = 204,94 mm

Untuk periode ulang (T) 25 tahun TR

Y 2.9709

TR n n

Y Y 2.9709 0.4952

K 2.61

S 0.9496

 

  

XT = 126,30 + ( 2,61 * 42,51 ) = 237,25 mm

Untuk periode ulang (T) 50 tahun TR

Y 3.9028

TR n n

Y Y 3.9028 0.4952

K 3.59

S 0.9496

 

  

Untuk periode ulang (T) 100 tahun TR

Y 4.6012

TR n n

Y Y 4.6012 0.4952

K 4.32

S 0.9496

 

  

XT = 126,30 + ( 4,32 * 42,51 ) = 309,94 mm

Tabel 4.14. Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel No Periode ulang (T)

tahun YTR Yn Sn S K

Curah hujan (XT) (mm)

1 2 0,3668 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 -0,14 120,56

2 5 1,5004 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 1,06 171,36

3 10 2,2510 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 1,85 204,94

4 25 2,9709 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 2,61 237,25

5 50 3,9028 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 3,59 278,91

6 100 4,6012 0,4952 0,9496 126,30 42,5103 4,32 309,94

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Tabel 4.15. Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum

No Periode ulang

(T) tahun Normal Log Normal Log Person III Gumbel

1 2 126,30 120,73 117,47 120,56

2 5 162,01 157,12 155,44 171,36

3 10 180,71 178,12 182,90 204,94

4 25 196,02 201,93 220,29 237,25

5 50 213,45 229,64 250,25 278,91

6 100 225,35 250,72 281,92 309,94

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dan selanjutnya hasil analisis dapat dilihat pada grafik berikut :

Gambar 4.4 Grafik Curah Hujan Maksimum dan Periode Ulang

4.3 Analisa Frekuensi Curah Hujan

Frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampaui. Analisa frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari penakar hujan, baik yang manual maupun otomatis. Analisa frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang. Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu. Analisa frekuensi curah hujan diperlukan untuk menentukan jenis sebaran (distribusi). Perhitungan analisa frekuensi curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel (4.16) berikut ini :

Tabel 4.16. Analisa Frekuensi Curah Hujan

No. Tahun Xi P (Xi - X) (Xi - X)2 _{(Xi - X)}3 _{(Xi - X)}4

1 2006 227 0,09 100,70 10.140,49 1.021.147,34 102.829.537,44

2 2001 150 0,18 23,70 561,69 13.312,05 315.495,66

3 2005 140 0,27 13,70 187,69 2.571,35 35.227,54

4 2007 137 0,36 10,70 114,49 1.225,04 13.107,96

5 2003 119 0,45 -7,30 53,29 -389,02 2.839,82

6 2008 118 0,55 -8,30 68,89 -571,79 4.745,83

7 2000 110 0,64 -16,30 265,69 -4.330,75 70.591,18

8 2009 99 0,73 -27,30 745,29 -20.346,42 555.457,18

9 2004 89 0,82 -37,30 1.391,29 -51.895,12 1.935.687,86

10 2002 74 0,91 -52,30 2.735,29 -143.055,67 7.481.811,38

Jumlah 1263,0 16.264,10 817.667,01 113.244.501,85

Rerata ( X ) 126,30

(Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari hasil perhitungan di atas, selanjutnya ditentukan jenis sebaran yang sesuai, dalam penentuan jenis sebaran diperlukan faktor-faktor sebagai berikut :

1. Koefisien Skewness ( Cs ) = 1,478 2. Koefisien Kurtosis ( Ck ) = 6,880 3. Koefisien Variasi ( Cv ) = 0,337 4. Simpangan Baku ( S ) = 42,51

5. Rata-rata ( X ) = 126,30

4.4 Pemilihan Jenis Distribusi

Dalam statistik terdapat beberapa jenis sebaran (distribusi), diantaranya yang sering digunakan dalam hidrologi adalah :

1. Distribusi Gumbel 2. Distribusi Log Normal 3. Distribusi Log Person III 4. Distribusi Normal

Berikut ini adalah perbandingan syarat-syarat distribusi dan hasil perhitungan analisa frekuensi hujan.

4.10 Perencanaan Kolam Retensi Diketahui pada jalan Bunga Melati : A = 0,048732982 km2

C = 0,36265 L = 267,7866 m V = 0,690626 m/detik R = 220,292 mm

 Rencanakan waktu pengaliran sepanjang saluran :

 Perencanaan waktu konsentrasi :

 Koefisien penyimpangan :

 Debit air yang masuk : Q = 0,278 * C * I * A

Q = 0,278 * 0,36265 * 0,8359 * 3,4015 * 0,048732982 Q = 0,013969 m3/detik

Dari data di atas diperoleh hidrograf aliran masuk seperti di bawah ini :

Gambar 4.6. Hidrograf aliran masuk

Lalu hitung kumulatif aliran masuk Qin pada tabel berikut :

Tabel 4.28. Tabel kumulatif aliran masuk

t Aliran

Masuk

Rata-rata Aliran

Masuk A Volume

Kumulatif Volume 2 m^3

0 0 225

10 0,0085 0,004242699 225 0,954607 5.280 16,4624 0,0140 0,011227199 225 2,52612 5.282,52612 20 0,0063 0,010145596 225 2,282759 5.284,808879 22,9248 0 0,003161096 225 0,711247 5.285,520125

30 0 0 225 0 5.285,520125

40 0 0 225 0 5.285,520125

50 0 0 225 0 5.285,520125

60 0 0 225 0 5.285,520125

0,013969 Q

16,4624 tc + td = 22,9248

Lalu hitung volume kolam retensi dengan memakai pompa 5 m3/detik dan 10 m3/detik.

Tabel 4.29. Analisa volume kolam retensi dan keperluan pompa Kumulatif Komulatif Volume Komulatif

Pompa Volume Kolam Retensi

Waktu Volume 2

(menit) (m^3) 5 m^3/det 10m^3/det 5 m^3/det 10m^3/det

0 0 0 0 0

10 5.280 600 4.800 4.680 480

16,4624 5.282,52612 3.950,976 7.901,952 1.331,5501

-2.619,42588 20 5.284,808879 4.800 9.600 484,80888

-4.315,19112 22,9248 5.285,520125 5.501,952 11.003,904 -216,4319

-5.718,38387 30 5.285,520125 7.200 14.400 -1.914,48

-9.114,47987 40 5.285,520125 9.600 19.200 -4.314,48

-13.914,4799 50 5.285,520125 12.000 24.000 -6.714,48

-18.714,4799 60 5.285,520125 14.400 28.800 -9.114,48

-23.514,4799 (Sumber : Hasil Perhitungan)

Dari Tabel (4.29) dihasilkan volume kolam retensi sebagai berikut :

 Untuk pompa 5 m3_{/detik maka volume kolam retensinya 4.680 m}3_.  Maka dimensi kolam retensinya adalah :

Panjang = 15 m Lebar = 15 m

Dalam = 480 / (15 x 15) = 2,13 m

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

a. Dari analisa frekuensi curah hujan berdasarkan empat jenis distribusi dengan periode ulang 25 tahun diperoleh nilai curah hujan seperti berikut :

- Distribusi Normal R25 = 196.02 mm

- Distribusi Log Normal R25 = 201.93 mm

- Distribusi Log Person III R25 = 220.292 mm

- Distribusi Gumbel R25 = 237.25 mm

b. Nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan intensitas curah hujan

adalah nilai curah hujan Distribusi Log Person III periode ulang 25 tahun.

c. Dari analisa dimensi saluran ternyata ada beberapa saluran yang tidak mampu

menampung debit saluran. Nilai debit saluran lebih kecil dari nilai debit

rencana.

d. Dari pengamatan dan analisa yang dilakukan penyebab terjadinya banjir adalah

perubahan tata guna lahan sehingga merubah nilai koefisien limpasan, saluran

drainase yang tidak terkoneksi dengan baik, penyerobotan bantaran sungai dan

5.2 Saran

a. Memperbaiki saluran yang ada agar berfungsi dengan optimal.

b. Membuat drainase tambahan apabila ada penambahan jalan baru.

c. Membuat tempat pembuangan sampah yang efektif untuk mencegah

dibuangnya sampah kesaluran atau sungai.

d. Perlunya penghutanan kembali daerah tangkapan hujan sehingga air hujan

DAFTAR PUSTAKA

Chow, VenTe. 1985,HidrolikaSaluran Terbuka. Erlangga. Jakarta.

Eko, Ohan. 2013. Studi Evaluasi Normalisasi Saluran Drainase Tanjung Sadari Krembangan Surabaya. Jurnal Teknik Sipil. Fakultas Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya. Malang.

Gede, I. 2012, Rencana Pengendalian Banjir Tukad Mati Di Kota Denpasar Dengan Retarding Basin (Kolam Retensi). Jurnal Teknik Sipil Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Udayana. Denpasar.

Hasmar, Halim. 2011,Drainase Terapan. Penerbit UII Pres. Yogyakarta

Kodoatie, Robert. 2002,Banjir Beberapa Penyebab dan Metode Pengendaliannya Dalam Perspektif Lingkungan. PustakaPelajar. Yogyakarta.

Kamiana, I Made. 2011, Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. GrahaIlmu. Yogyakarta.

Suripin, Dr. Ir. M. Eng. 2004,Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi. Yogyakarta.

Subarkah, Imam. 1978, Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Idea Dharma. Bandung

Soemarto, CD. 1993,Hidrolika Teknik. Erlangga. Jakarta.

Triatmojo, Bambang. 1995,Hidrolika II. Beta Offset. Yokyakarta.

Wesli. 2008, Drainase Perkotaan. Graha Ilmu. Yogyakarta.

Wulandari, Yohana Lilis. 2011,Kajian Sistem Drainase Untuk Mengatasi banjir Genangan Studi Kasus Sistem Drainase Jalan Akasia Kota Pangkalan Kerinci. Jurnal Sains dan Teknologi 10, Departemen Teknik Sipil,