Perencanaan Debit Banjir Tempat dan waktu Rancangan Penelitian

a. Faktor meteorologi yang meliputi intensitas curah hujan, durasi curah hujan dan distribusi curah hujan; b. Karakteristik daerah aliran yang meliputi luas dan bentuk daerah aliran, tofografi dan tata guna lahan. Salah satu metoda untuk memperkirakan koefisien aliran permukaan C adalah metoda rasional USSCS 1973. Berdasarkan metoda ini, faktor utama yang mempengaruhi nilai C adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan kedap air, kemiringan lahan, vegetasi, sifat dan kondisi tanah dan intensitas hujan.

2.2.9 Analisa Debit Banjir Rancangan

Untuk menentukan kapasitas saluran drainase harus dihitung dahulu jumlah air hujan dan jumlah air buangan rumah tangga yang akan melewati saluran drainase utama di dalam daerah studi. Debit banjir rancangan Q r adalah debit air hujan Q ah ditambah dengan debit air kotor Q ak . Bentuk perumusan dari debit banjir rancangan tersebut sebagai berikut : Q r = Q ah + Q ak 2.15 dengan : Q r = debit banjir rancangan m 3 detik Q ah = debit air hujan m 3 detik Q ak = debit air kotor m 3 detik

2.3 Perencanaan Debit Banjir

Perencana debit banjir 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. Universitas Sumatera Utara Ada dua macam metode yang umum dipakai dalam menghitung debit banjir: 1. Metode Rasional Metode ini digunakan untuk memperkirakan laju aliran permukaan puncak. Metode ini sering dipakai untuk perencanaan, cuman penggunaanya terbatas untuk DAS – DAS dengan ukuran yang kecil. Persamaan matematik metode Rasional ini dinyatakan dalam bentuk: 2.16 Dimana: : Debit maksimum m 3 detik C : Koefisien run-off 0 C 1, dari table atau dengan rumus I : Intensitas hujan dalam mmjam A : Luas daerah aliran km 2 2. Metode Hidrograf Hidrogaf dapat didefenisikan sebagai hubungan antara salah satu unsur aliran terhadap waktu. Berdasarkan defenisi tersebut dikenal ada dua macam hidrogaf, yaitu hidrogaf muka air dan hidrogaf debit. Hidrogaf muka air tidak lain adalah data atau grafik hasil rekaman AWLR Automatic Water Level Recorder. Sedangkan hidrogaf debit, yang dalam pengertian sehari-hari disebut hidrogaf, diperoleh dari hidrogaf muka air dan lengkung debit.

2.4 Analisa Sistem Drainase

Universitas Sumatera Utara Analisis sistem drainase dilakukan untuk mengetahui apakah secara teknis sistem drainase direncanakan sesuai dengan persyaratan teknis. Analisis sistem drainase diantaranya adalah perhitungan kapasitas saluran, penentuan tinggi jagaan, penentuan daerah sempadan, perhitungan kepadatan drainase, dan bagunan-bangunan yang dibutuhkan dalam sistem drainase. Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis sistem drainase digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada eksisting maupun kondisi perencanaan. Untuk mendukung analisa hitungan guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data dan metode hitungan yang representatif. Analisis untuk drainase dapat dijelaskan sebagai berikut:

2.4.1 Kapasitas Saluran

Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung berdasarkan rumus Manning: Q sal = V sal x A sal 2.17 V sal = n 1 R 23 S 12 2.18 Q sal = n 1 .R 23 S 12 .A sal 2.19 Dimana: V sal = kecepatan aliran rata-rata dalam saluran mdet, Q sal = debit aliran dalam saluran m 3 det, n = koefisien kekasaran Manning, R = jari jari hidraulik m, R = P A dimana A sal = luas penampang saluran m 2 P = keliling basah m. Universitas Sumatera Utara a. Penampang Trapesium Gambar 2.2 . Gambar 2.5 Penampang ekonomis trapezium Dalam hal ini maka digunakan persamaan: V = n 1 R h 23 S 12 2.20 A c = V Q 2.21 Angka kekasaran ditentukan berdasarkan jenis bahan yang digunakan. Kemiringan dasar saluran S ditentukan berdasarkan topografi atau disebut S = 0,0006. Kemiringan dinding saluran berdasarkan bahan yang digunakan Luas Penampang : A= b + mhh V = n 1 R 23 S 12 2.22 Keliling Basah : P = b + 2h 2 1 m + V = n 1 R 23 S 12 . 2.23 Jari jari hidrolis : R h = AP V = n 1 R 23 S 12 2.24 Tinggi jagaan : FB = 25 Dimana : A = Luas penampang saluran m 2 R = Jari-jari Hidrolis m Universitas Sumatera Utara S = Kemiringan saluran n = Koefisien kekasaran Manning B = Lebar dasar saluran m m = Kemiringan talud y = kedalaman saluran m P = keliling basah saluran m b. Penampang Persegi 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 2.6 Penampang Saluran Persegi Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis : A = B.h 2.25 P = B + 2h 2.26 B = 2h atau h = 2 B 2.27 Jari-jari hidroulik R :R = P A 2.27 Universitas Sumatera Utara Tabel 2.9 Nilai Koefisien Kekasaran Manning n 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: Suripin, 2004

2.5 Kondisi Ekstrim

Jika permasalahan drainase tidak biasa terjadi, seperti meluapnya sungai akibat intensitas hujan terlalu tinggi atau faktor alam yang tidak terduga, maka dapat dipertimbangkan untuk menggunakan sistem Polder dan Sumur Resapan pada suatu kawasan tertentu.

2.5.1 Sistem Polder

Sistem Polder adalah sistem penanganan drainase perkotaan dengan cara mengisolasi daerah yang dilayani catchment area terhadap masuknya air dari laut sistem baik berupa limpasan overflow maupun aliran di bawah permukaan tanah gorong-gorong dan rembesan, serta mengendalikan ketinggian muka air banjir di dalam sistem sesuai dengan rencana kebutuhan. Al falah,2008. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7 Komponen Sistem Polder Keterangan: 1. Pintu Air 2. Tanggul 3. Stasiun Pompa 4. Kolam Retensi 5. Jaringan saluran drainase 6. Saluran kolektor

2.5.2 Sumur Resapan

Sumur resapan merupakan sumur atau lubang pada permukaan tanah yang dibuat untuk menampung air hujan agar dapat meresap ke dalam tanah. Sumur resapan ini kebalikan dari sumur air minum. Sumur resapan merupakan lubang Universitas Sumatera Utara untuk memasukkan air ke dalam tanah, sedangkan sumur air minum berfungsi untuk menaikkan air tanah ke permukaan. Dengan demikian, konstruksi dan kedalamannya berbeda. Sumur resapan digali dengan kedalaman di atas muka air tanah, sedangkan sumur air minum digali lebih dalam lagi atau di bawah muka air tanah. Penerapan sumur resapan sangat dianjurkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa fungsi sumur resapan bagi kehidupan manusia adalah sebacial pengendali banjir, melindungi dan memperbaiki konservasi air tanah, serta menekan laju erosi. Sumur resapan dapat dikatakan sebagai suatu rekayasa teknik konservasi air, berupa bangunan yang dibuat sedemikian rupa sehingga menyerupai bentuk sumur galian dengan kedalaman tertentu. Fungsi utama dari sumur resapan ini adalah sebagai tempat menampung air hujan dan meresapkannya ke dalam tanah. Sementara itu, manfaat yang dapat diperoleh dari pembuatan sumur resapan air di antaranya adalah : 1. mengurangi aliran permukaan dan mencegah terjadinya genangan air sehingga memperkecil kemungkinan terjadinya banjir dan erosi, 2. mempertahankan tinggi muka air tanah dan menambah persediaan air tanah, 3. mengurangi atau menahan terjadinya kenaikan air laut bagi daerah yang berdekatan dengan wilayah pantai, 4. mencegah penurunan atau amblasan lahan sebagai akibat pengambilan air tanah yang berlebihan, dan 5. mengurangi konsentrasi pencemaran air tanah. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.8 Sumur Resapan 2.5.2.1 Pengisian Air Tanah gorund Water Recharge Untuk menanggulangi defisit air tanah, telah banyak pemikir yang mengajukan konsep pengisian buatan artificial recharge, misalnya dengan genangan buatan dengan sumber air dari sungai Tood, 1980; membuat kolam- kolam di sekitar rumah Searun, 1970; pemanfaatan pipa jarring-jaring drainase yang porus guna meresapkan air hujan di sekitar rumah Dune dan Leopold, 1978; dan menyebarkan air pada lahan yang luas yang sekaligus untuk mengairi daerah pertanian Mac Donald, 1969 dalam sunjoto 1988, Cara yang erakir ini telah lama dipraktikan di jawa dan bali yaitu pada lahan pertanian basah padi sawah. Pengisian air tanah buatan ke dalam waduk bawah tanah mempunyai kegunaan sebagai berikut : 1. Menyimpan kelebihan air permukaan di dalam waduk bawah tanah. Universitas Sumatera Utara 2. Memperbaiki kualitas air tanah local melalui percampuran dengan pengisian air tanah yang berasal dari air hujan. 3. Pembentukan tabir tekanan pressure barriers untuk mencegah intrusi air asin. 4. Meningkatkan produksi air tanah, baik untuk air minum maupun unuk keperluan lainnya. 5. Pengurangan biaya operasi pompa dengan meninggiinya muka air tanah. 6. Mencegah terjadinya penurunan muka tanah land subsidence.

2.5.2.2 Sumur Resapan Dangkal

Sumur resapan, sebenarnya telah banyak digunakan oleh nenek moyang kita, yaitu dengan membuat lubang-lubang galian di kebun halaman serta memanfaatkan sumur-sumur yang tidak terpakai sebagai penampung air hujan. Konsep dasar sumur resapan pada hakekatnya adalah member kesempatan dan jalan pada air hujan yang jatuh di atap atau lahan yang kedap air untuk meresap kedalam tanah dengan cara konvensional dimana air hujan dibuang ke sungai diteruskan ke laut, dengan caara seperti air dapat mengalirkan air hujan kedalam sumur-sumur resapan ini merupakan sumur kosong dengan kapasitas tampingan yang cukup sebelum air meresap ke dalam tanah. Berdasarkan konsep tersebut, maka ukuran atau dimensi sumur yang diperlukan untuk suatu lahan atau kapling sangat bergantung dari beberapa factor berikut: 1. Luas permukaan penutupan, yaiu lahan yang airnya akan ditampung dalam sumur resapan, meliputi luas atap lapangan parker dan perkerasan- perkerasan lain. Universitas Sumatera Utara 2. Karakteristik hujan, meliputi intensitas hujan, lama hujan, selang waktu hujan. Secara umum dapat dikatakan bahwa makin tinggi hujan, makin lama berlangsungnya hujan memerlukan volume sumur resapan yang semakin besar. Sementara selang waktu hujan yang besar dapat mengurangi volume sumur yang diperlukan. 3. Koefisien permeabilitas tanah, yaitu kemampuan tanah dalam melewatkan air per satuan waktu. Tanah berpasir mempunyai koefisien permeabilitas lebih tinggi dibandingkan tanah berlempung. 4. Tinggi muka air tanah,. Pada kondisi muka air tanah yang dalam, sumur resapan perlu dibuat secara besar-besaran karena tanah benar-benar memerlukan pengisian air melalui sumur-sumur resapan. Sebaliknaya pada lahan yang muka airnya dangkal, pembuatan sumur resapan kurang efektif, terutama pada daerah pasang surut atau daerah rawa dimana air tanahnya sangat dangkal. Ada beberapa metode untuk pendimensian sumur resapan, beberapa diantaranya adalah sebagai berikut: 1 Sunjoto 1988 Secara teoritis, volume dan efisiensi sumur resapan dapat dihitung berdasarkan keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air yang meresap ke dalam tanah Sunjoto, 1988 dan dapat dituliskan sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara Dimana: H = tinggi muka air dalam sumur m F = adalah factor geometric m Q = debit air masuk m 3 dt T = waktu pengaliran detik K = koefisien permeabilitas tanah mdt R = jari-jari sumur m Universitas Sumatera Utara

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan waktu

Peninjauan lokasi di mulai pada Semester A tahun ajaran 2013-2014 dan dilaksanakan di daerah Kabupaten Deli Serdang secara geografis terletak diantara 2 0 57-3 0 16LU dan 97 0 52-98 0 45BT Lampiran 1.

3.2 Rancangan Penelitian

Dalam tugas akhir ini metode penelitian yang di gunakan ialah metode pengumpulan dan analisa data. Data yang akan dipakai adalah data sekunder dan data primer, kemudian data-data tersebut dianalisi berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika. 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 didalamnya. Keseluruhan factor diatas dapat memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir diatas permukaan tanah. Universitas Sumatera Utara Tahapan-tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut ini: Mulai Sekunder - Data curah hujan - Topografi Penyediaan Data Surve Lokasi Primer - Sampel Pembagian Catchment Area Perhitungan Debit banjir Perencanaan dimensi Perhitungan curah hujan Penentuan Layout arah Penggambaran Kesimpulan dan Saran Selesai Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir Tahapan penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini 1. Surve Lokasi Pertama yang di lakukan dalam penilitian ini adalah surve lokasi, guna untuk mngetahui kondisi eksisting dan topografi lokasi penelitian. Data yang didapat di lapangan disebut data primer, data ini digunakan untuk mendapatkan lokasi yang potensial dibuat saluran drainase 2. Penyediaan data Dalam penyediaan data, ada dua data penting yang harus di dapatkan yaitu: • Data Primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan dan pengukuran di lapangan. Secara umum pengertian data primer adalah data yang diperoleh dari sumber pertamasumber data atau data yang dikumpulkan peneliti secara langsung melalui obyek penelitian • Data sekunder adalah data yang mendukung penelitian dan memberikan gambaran umum tentang hal-hal yang mencakup penelitian. Pengumpulan data sekunder didapatkan melalui instansi- instansi yang terkait dalam permasalahan ini, seperti jurnal, buku literatur, internet dan data-data yang digunakan. Secara umum pengertian data sekunder adalah data yang diperoleh dari pihak kedua, data ini biasanya sudah dalam keadaan diolah. 3. Perhitungan curah hujan rencana Disini menghitung curah hujan rata-rata dan menganalisa curah hujan rencana dengan menggunakan analisa frekuensi Metode Distribusi Universitas Sumatera Utara Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Log – Person III dan Distribusi Gumbel. Selanjutnya intensitas curah hujan rencana dihitung menggunakan persamaan Mononobe. 4. Penentuan layout saluran utama Setelah catchment area salurannya dibagi, selanjutnya menentukan letak- letak saluran primer saluran utama dan saluran tersiernya. 5. Pembagian Catchment area Pembagian catchment area diperlukan, guna menghitung kapasitas setiap saluran drainase yang ada, sehingga saluran drainase itu dibagi-bagi penyaluran airnya. 6. Perhitungan debit banjir Untuk perhitungan debit banjir rencana ada beberapa cara, dan disini saya menghitung dengan menggunakan rumus Rasional. 7. Perencanaan dimensi saluran Setelah data sekunder dianalisis, maka langkah berikutnya yaitu 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 slope area method. 8. Penggambaran Setelah dimensi saluran didapatkan dari hasil perhitungan, selanjutnya bentuk saluran digambarkan dengan menggunakan progam AutoCAD. 9. Kesimpulan dan saran Universitas Sumatera Utara Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data diperoleh, ditambah dengan uraian dan informasi yang diperoleh di lapangan.

3.3 Variabel yang diamati