Analisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh Tenggara

LEMBAR PENGESAHAN

Yang bertanda tangan dibawah ini, Pembimbing dan Pembanding pada seminar Tugas Akhir yang berjudul :

”Analisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh Tenggara”

Dengan ini menerangkan bahwa mahasiswa :

Nama : Maulana Rizal Manurung

NIM : 08 0404 040

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc

Telah menyelesaikan Tugas Akhir, Untuk diajukan melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil.

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Ivan Indrawan, ST, MT. Riza Inanda Siregar, ST, MT. NIP. 19761205 200604 1 001 NIP. 19900429 2015 1 001

Medan, Agustus 2015 Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc NIP. 19660417 199303 1 004

ANALISA EROSI DAN SEDIMENTASI UNTUK PERKUATAN

TEBING DAN NORMALISASI SUNGAI LAWE SIGALA-GALA DI

KABUPATEN ACEH TENGGARA

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

MAULANA RIZAL MANURUNG

08 0404 040

Dosen Pembimbing :

Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc

NIP. 19660417 199303 1 004

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2015

ABSTRAK

Kata drainase berasal dari kata drainage yang artinya mengeringkan atau mengalirkan air. Air merupakan salah satu komponen penting untuk kehidupan semua makhluk hidup dibumi, air juga merupakan kebutuhan dasar manusia yang digunakan untuk kebutuhan minum, mandi, dan kegiatan lainnya. Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan air meluap dari aliran sungai atau banjir, dimana penyebabnya adalah terjadinya erosi dan sedimentasi pada aliran sungai. Erosi merupakan terkikisnya permukaan tanah oleh aliran air, akibat terkikisnya permukaan tanah maka aliran sungai terjadi pengendapan sedimentasi pada sungai yang mengakibatkan terjadinya banjir. Pada kasus ini, lokasi yang diteliti oleh peneliti adalah daerah aliran sungai kecamatan lawe sigala-gala, kabupaten Aceh Tenggara.

Kecamatan lawe sigala-gala adalah salah satu dari 16 kecamatan dikabupaten aceh tenggara. Kecamatan lawe sigala-gala berbatasan dengan kecamatan semadam disebelah utara dan kecamatan babulmakmur dibagian selatan. Kecamatan ini berpenduduk sebesar 20.872 jiwa yang luasnya adalah 4.032 Ha dan kepadatan penduduknya 15%. Kecamatan ini merupakan daerah yang sering terjadinya banjir akibat seringnya terjadi erosi yang mengakibatkan penumpukan sedimen pada aliran sungai.

Dalam menghitung terjadinya erosi dan besarnya muatan sedimen yang terdapat pada sungai dilawe sigala-gala digunakan beberapa metode. Metode yang digunakan untuk menghitung terjadinya erosi adalah metode Roughly, rumus ketiga dan Trial n Error. Sedangkan metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen adalah

dengan menggunakan metode yang’s dan metode Shen and Hung.

Dari hasil perhitungan erosi dengan menggunakan rumus roughly, rumus ketiga dan trial and error, didapat hasil bahwa aliran sungai lawe sigala-gala merupakan aliran yang rentan terjadi erosi. Untuk muatan sedimen, dari hasil perhitungan metode yang

tepat untuk dipakai menghitung penumpukan sedimen adalah metode yang’s,

dikarenakan hasil penumpukannya lebih besar jumlahnya mencapai 8,562 ton/hari dibandingkan metode shen and hung yang hanya mencapai 5,667 ton/hari.

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karuni-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Analisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh

Tenggara”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Saya menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku dosen pembimbing sekaligus orang tua bagi saya yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan saya hingga selesainya tugas akhir ini. 4. Bapak Ivan Indrawan, ST,MT dan Ibu Riza Inanda Siregar, ST, MT selaku dosen

pembanding/penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

6. Ayahanda Sudirman Manurung dan Ibunda Tri Salmah yang selalu mendukung saya dalam doa, membimbing dan memotivasi saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Kepada teman-teman dan adik-adikku tersayang, yang selalu mendukung penyelesaian

Tugas Akhir ini.

8. Semua sahabat-sahabatku stambuk 2008 khususnya kepada, M.Hafis, Rumanto, Tofandi, Berry Kurniawan, Riza, Ahmad Safii, Khatab, Alfrendi, Aris, Ibnu, Ucup, Muazzi, Andi yang telah memberikan dukungan dalam pengerjaan tugas akhir.

9. Kepada Dinas Pertanian dan Dinas Pekerjaan Umum Aceh Tenggara yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam pengambilan data.

10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil dan Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi.

Semoga Tuhan membalas dan melimpahkan berkat dan karuni-Nya kepada kita semua

dan atas dukungan yang telah diberikan saya ucapkan terima kasih. Semoga tugas akhir ini

dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Maret 2015 Hormat Saya

Maulana Rizal Manurung

DAFTAR ISI

ABSTRAK

KATA PENGANTAR ……….i

DAFTAR ISI ………..iii

DAFTAR GAMBAR ………....vii

DAFTAR TABEL ………viii

DAFTAR NOTASI ……….x

DAFTAR LAMPIRAN ……….xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………...1

1.2 Perumusan Masalah ………...2

1.3 Batasan Masalah ………2

1.4 Tujuan ………3

1.5 Metode Penelitian ………..4

1.6 Manfaat ………..5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) ………6

2.1.1 Data Umum DAS ………..6

2.1.2 Karateristik Wilayah Studi ………7

2.1.3 Analisa Hidrologi ………...10

2.2 Erosi………...12

2.2.1 Pengertian Erosi ………...12

2.2.2 Proses Terjadinya Erosi ………..………….16

2.2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi ………18

2.2.5 Perhitungan Erosi…………... ………...22

2.3 Fisik Sedimen ………....23

2.3.1 Pengertian Sedimen ………....23

2.3.2 Sifat-sifat Sedimen ………...23

2.3.3 Ukuran Partikel Sedimen……….23

2.3.4 Rumus-rumus Angkutan Sedimen………...25

2.3.5 Dampak Erosi dan Sedimen……….27

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu… ……….29

3.2 Rancangan Penelitian ……….29

3.3 Pelaksanaan Penelitian ………...31

3.4 Variabel yang diamati……….31

3.5 Biaya Penelitian ………....31

3.6 Jadwal Pengerjaan Skripsi ………32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Curah Hujan……….. ………34

4.1.1 Analisa Curah Hujan Harian Maksimum .………...34

4.1.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal ………....35

4.1.1.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Normal ………....36

4.1.1.3 Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III ……....37

4.1.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel ………...39

4.1.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan ………..42

4.1.3 Pemilihan Jenis Distribusi ………...43

4.1.4 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran ……….…..44

4.1.5 Analisa Cacthment Area dan Koefisien Run Off ……….……..46

4.1.7 Analisa Debit Rencana ………...52

4.2 Perhitungan Erosi……… ……….53

4.2.1 Menghitung Cara Roughly ………53

4.2.2 Menghitung Cara Rumus Ketiga ………...53

4.2.3 Menghitung Cara Trial and Error ……….53

4.2.4 Menentukan Jenis Aliran yang Stabil atau tidak Stabil ……....56

4.3 Perhitungan Angkutan Sedimen ………...57

4.3.1.Menghitung Angkutan Sedimen harian, bulanan dan tahunan dengan metode yang’s………...…………...57

4.3.2 Menghitung Angkutan Sedimen harian, bulanan dan tahunan dengan metode Shen and Hung ………....…...……....60

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ………..63

5.2 Saran ………65

DAFTAR PUSTAKA ………..66

DAFTAR GAMBAR Gambar Uraian

1.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir 3

1.2 Peta Lokasi 4

2.1 Siklus Hidrologi 8

2.2 Diagram Shield 22

2.2 Klasifikasi Tanah Menurut USDA 24

3.1 Tahapan Rencana Pelaksanaan Tugas Akhir 30

3.2 Jadwal pengerjaan Skripsi 32

4.1 Grafik Curah Hujan Maksimum dan periode ulang 41

4.2 Peta Catchment Area 47

4.3 Grafik Intensitas Curah Hujan 50

4.4 Penampang Sungai 66

DAFTAR TABEL Tabel Uraian

2.1 Klasifikasi Ukuran Butir dan Sedimen 24

4.1 Data Curah Hujan 33

4.2 Analisa Distribusi Normal 35

4.3 Analisa Rencana Distribusi Normal 35

4.4 Analisa Distribusi Log Normal 36

4.5 Analisa Rencana Distribusi Log Normal 36

4.6 Analisa Distribusi Log Person III 37

4.7 Analisa Rencana Distribusi Log Person III 38

4.8 Analisa Distribusi Gumbel 39

4.9 Analisa Rencana Distribusi Gumbel 41

4.10 Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum 41

4.11 Analisa Frekuensi Curah Hujan 42

4.12 Perbandingan Syarat Distribusi dan Hasil Perhitungan 44

4.13 Perhitungan Uji Chi – Kuadrat 46

4.14 Analisa Intensitas Curah Hujan 48

4.15 Kriteria desain hidrologis sistem drainase perkotaan 52

DAFTAR NOTASI

A = erosi

�s = berat jenis sedimen

� = berat jenis ar

g = gravitasi

d = diameter sedimen � = kinematic viscositas

R = erosivitas curah hujan tahunan rata-rata �0 = tegangan geser

d35 = diameter sedimen 35% dari material dasar d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar

d65 = diameter sedimen 60% dari material dasar K = indeks erodibilitas tanah

V = kecepatan aliran

S = kemiringan sungai

LS = indeks panjang dan kemiringan lereng

C = indeks pengelolahan lahan

P = indeks upaya konservasi tanah atau lahan Rm = erosivitas curah hujan bulanan

(Rain)m = curah hujan bulanan

A = Luas penampang sungai P = Keliling basah

R = jari-jari hidrolis

Qs = jumlah angkutan sedimen D = kedalaman sungai

� = kecepatan jatuh

M = persentase ukuran partikel OM = persentase bahan organik S = kode struktur tanah P = kelas permeabilitas Z = konstanta

n = koefisien kekasaran manning

ABSTRAK

Kata drainase berasal dari kata drainage yang artinya mengeringkan atau mengalirkan air. Air merupakan salah satu komponen penting untuk kehidupan semua makhluk hidup dibumi, air juga merupakan kebutuhan dasar manusia yang digunakan untuk kebutuhan minum, mandi, dan kegiatan lainnya. Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan air meluap dari aliran sungai atau banjir, dimana penyebabnya adalah terjadinya erosi dan sedimentasi pada aliran sungai. Erosi merupakan terkikisnya permukaan tanah oleh aliran air, akibat terkikisnya permukaan tanah maka aliran sungai terjadi pengendapan sedimentasi pada sungai yang mengakibatkan terjadinya banjir. Pada kasus ini, lokasi yang diteliti oleh peneliti adalah daerah aliran sungai kecamatan lawe sigala-gala, kabupaten Aceh Tenggara.

Kecamatan lawe sigala-gala adalah salah satu dari 16 kecamatan dikabupaten aceh tenggara. Kecamatan lawe sigala-gala berbatasan dengan kecamatan semadam disebelah utara dan kecamatan babulmakmur dibagian selatan. Kecamatan ini berpenduduk sebesar 20.872 jiwa yang luasnya adalah 4.032 Ha dan kepadatan penduduknya 15%. Kecamatan ini merupakan daerah yang sering terjadinya banjir akibat seringnya terjadi erosi yang mengakibatkan penumpukan sedimen pada aliran sungai.

Dalam menghitung terjadinya erosi dan besarnya muatan sedimen yang terdapat pada sungai dilawe sigala-gala digunakan beberapa metode. Metode yang digunakan untuk menghitung terjadinya erosi adalah metode Roughly, rumus ketiga dan Trial n Error. Sedangkan metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen adalah

dengan menggunakan metode yang’s dan metode Shen and Hung.

Dari hasil perhitungan erosi dengan menggunakan rumus roughly, rumus ketiga dan trial and error, didapat hasil bahwa aliran sungai lawe sigala-gala merupakan aliran yang rentan terjadi erosi. Untuk muatan sedimen, dari hasil perhitungan metode yang

tepat untuk dipakai menghitung penumpukan sedimen adalah metode yang’s,

dikarenakan hasil penumpukannya lebih besar jumlahnya mencapai 8,562 ton/hari dibandingkan metode shen and hung yang hanya mencapai 5,667 ton/hari.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kata drainase berasal dari kata drainage yang artinya mengeringkan atau mengalirkan. Drainase didefenisikan sebagai sarana dan prasarana yang dibangun sebagai usaha untuk mengalirkan air hujan dan limbah domestik dari satu tempat ke tempat lain pada suatu kawasan. Kelebihan air dapat disebabkan oleh intensitas hujan yang tinggi atau dari akibat durasi hujan yang lama, dan juga dapat diakibatkan oleh meluapnya air sungai.

Kecamatan Lawe Sigala-gala adalah salah satu dari 16 kecamatan di Kabupaten Aceh Tenggara, Nanggroe Aceh Darussalam (NAD), Indonesia. Kecamatan Lawe Sigala-gala berbatasan dengan Kecamatan Semadam di sebelah utara, Kecamatan Babul Makmur di selatan. Kecamatan ini merupakan daerah resapan air. Kecamatan ini mempunyai penduduk sebesar 20.872 jiwa. Luasnya adalah 4.032 Ha dan kepadatan penduduknya adalah 1,5 %.

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh suatu kondisi dimana setiap tahun pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga sering terjadi genangan yang mengganggu aktivitas masyarakat. Berdasarkan identifikasi, genangan-genangan yang terjadi di Kecamatan Lawe Sigala-gala disebabkan karena semakin kecilnya luasan aliran drainase di daerah hilir sungai sehingga air tidak dapat mengalir yg diakibatkan oleh besarnya air yang mengalir dari daerah hulu sungai dan kapasitas saluran drainase yang tidak mampu menampung akumulasi air hujan.

1.2Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini, perumusan yang diidentifikasi adalah masalah bahwa Kecamatan Lawe Sigala-gala memiliki daerah tangkapan air (catchment area) yang besar, tetapi dapat diperkirakan kemungkinan terjadinya banjir yang diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi. Oleh sebab itu dalam kajian ini penulis akan menganalisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh Tenggara, apakah masih dapat menahan banjir, serta membuang air yang berasal dari daerah tangkapan air pada kondisi banjir (curah hujan tinggi).

1.3 Pembatasan Masalah

Permasalahan yang akan penulis identifikasi ataupun di bahas adalah :

a. Perhitungan debit banjir rencana yang didasarkan pada analisa hidrologi dari data

curah hujan yang ada di Aceh Tenggara khususnya di Kecamatan Lawe Sigala-gala.

b. Menganalisa Erosi sungai di Kecamatan Lawe Sigala-gala dengan metode Roughly,

Rumus Ketiga dan Trial Error.

c. Menganalisa Sedimen sungai di Kecamatan Lawe Sigala-gala dengan metode

Yang’s, Shen and Hung dan Englund and Hansen.

d. Lokasi yang akan ditinjau pada penulisan ini adalah khusus bagian Kecamatan

Lawe sigala-gala.

1.4 Tujuan

Sesuai dengan judul tugas akhir ini maksud dari “Analisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh

Tenggara” ini adalah :

a. Memprediksi besaran Q banjir rencana.

c. Memperkirakan besar penumpukan sedimen pada sungai dan berapa lama waktu pengerukan penumpukan sedimen di sungai tersebut.

1.5 Klimatologi

Dengan adanya kutipan dari buku Badan Pusat Statistik, daerah Kecamatan Lawe Sigala-gala luas areal ±4.032 Ha. Dari hal diatas kita dapat mengetahui bahwa, permasalahan utama drainase sungai adalah terjadinya genangan. Daerah genangan ini mencakup genangan potensial. Hal-hal yang perlu di catat adalah sebagai berikut :

1. Petakan lokasi genangan yang berada dalam area studi.

2. Catat luas, tinggi dan lamanya genangan serta frekuensi dan waktu kejadian dalam satu

tahun untuk masing-masing daerah genangan.

3. Catat penyebab genangan apakah disebabkan karena hujan atau karena tidak dapat

1.5 Metode Penelitian

Gambar 1.1 Tahapan Pengerjaan Tugas Akhir Data Primer :

Skema jaringan drainase

Data Sekunder :

1. Data curah hujan 2. Topografi

3. Catchment Area

Analisa Eksisting

Analisa Solusi

Kesimpulan dan Saran Mulai

Survei

Selesai Data Sungai :

1. Lebar 2. Panjang 3. Tikungan

Data Aliran :

1. Q Banjir Rencana 2. Erosi

1.6 Manfaat

Penulisan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat :

a. Untuk menghindari dampak banjir, erosi yang besar dan penumpukan sedimen

khususnya di sungai Lawe sigala-gala dari dampak genangan air hujan yang

merugikan.

b. Sebagai bahan referensi bagi siapa saja yang membacanya khususnya bagi

mahasiswa yang menghadapi masalah yang sama.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) 2.1.1 Data Umum DAS

Air merupakan salah satu komponen penting untuk kehidupan semua makhluk hidup di bumi, air juga merupakan kebutuhan dasar manusian yang digunakan untuk kebutuhan minum, mandi, mencuci dan kegiatan lainnya. Keberadaan air di bumi ini terdistribusi dan bergerak dalam suatu siklus hidrologi yang terjadi oleh energi alamiah. Siklus hidrologi terjadi melalui proses penguapan yaitu air menjadi uap, penguapan ini bergantung pada 2 faktor penting yaitu suhu udara dan besarnya kandungan uap air yang ada di udara. Semakin tinggi suhu udara semakin banyak uap air diserap oleh udara semakin kecil persentasi uap air di udara semakin banyak uap air dapat diserap udara.

Selain memiliki manfaat yang besar bagi kelangsungan makhluk hidup di bumi, air juga memiliki potensi bahaya yang besar. Negara Indonesia terletak di wilayah tropis basah yang kaya akan curah hujan, akibat tingginya curah hujan ini Indonesia memiliki potensi rawan banjir. Hujan adalah suatu proses alamiah siklus air yaitu air dalam bentuk cair dan turun ke permukaan bumi sebagai air hujan. Penyebab masalah banjir terjadi akibat kenaikan suhu bumi, perubahan iklim, gangguan pengaliran air hujan di dalam sungai, pengurangan luas permukaan tanah yang menyerap air karena banyak berdirinya bangunan dan terjadinya kerusakan hutan.

Bencana banjir ini banyak dirasakan masyarakat baik di kota maupun di desa, keadaan ini diperburuk lagi dengan adanya proses konversi lahan atau perubahan tata guna lahan yang berlangsung cepat sampai ke pedesaan, proses pendangkalan sungai-sungai dan danau yang berlangsung terus karena proses erosi akibat penggundulan hutan sehingga tidak dapat menampung lagi luapan air hujan. Sementara tanah tidak mampu lagi menyerap air secara maksimal maka terjadilah banjir dimana-mana.

2.1.2 Karateristik Wilayah Studi . Letak Geografis

Pemerintahan pada kecamatan Lawe Sigala-gala mempunyai luas wilayah seluas ± 4.032 Ha. Batas wilayah secara administrasi adalah sebagai berikut :

 Sebelah Utara berbatasan dengan Kecamatan Semadam  Sebelah Selatan berbatasan dengan Kecamatan Babul Makmur  Sebelah Barat berbatasan dengan Kecamatan Babul Rahmah  Sebelah Timur berbatasan dengan Gunung Bahorok

Tofografi dalam daerah pengaliran

Kondisi topografi seperti corak, elevasi, gradient, arah pengaliran dan lain-lain dari daerah pengaliran mempunyai pengaruh terhadap sungai dan hidrologi daerah pengaliran tersebut. Corak daerah pengaliran adalah faktor bentuk yakni perbandingan panjang sungai utama terhadap lebar rata-rata daerah pengaliran.

Jika faktor bentuk menjadi lebih kecil dengan kondisi skala daerah pengaliran yang sama maka hujan lebat yang merata akan berkurang dengan perbandingan yang sama sehingga kemungkinan terjadi banjir akan kecil. Elevasi daerah pengaliran dan elevasi rata-rata mempunyai hubungan dengan infiltrasi, limpasan permukaan, kelembaban dan pengisian air tanah. Gradien daerah pengaliran adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi waktu mengalirnya aliran permukaan, waktu konsentrasi dan mempunyai hubungan langsung terhadap debit banjir. Arah daerah pengaliran mempunyai pengaruh terhadap kehilangan evaporasi dan transpirasi karena mempengaruhi kapasitas panas yang diterima dari matahari.

Perencanaan sistem drainase sangat ditentukan oleh topografi wilayah. Kesalahan data topografi akan mengakibatkan kerugian-kerugian yang tidak terduga akibat terjadinya banjir dan genangan yang timbul dari perencanaan sistem drainase yang salah.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

Masalah banjir atau genangan yang terjadi pada lokasi tertentu dan penyebab banjir atau genangan tersebut dapat berasal dari kota itu sendiri, akibat kurang berfungsinya saluran drainase yang ada, juga berasal dari luar kota disebabkan meluapnya sungai sekitarnya akibat terlalu mengalir air hujan dari bagian hulu. Besarnya kerugian tergantung besaran genangan meliputi luas, frekuensi, tinggi dan lamanya genangan, tetapi yang paling menentukan besarnya kerugian adalah nilai kegiatan yang ada dalam lokasi tersebut. Pendekatan umum mengenai penentuan alternatif pemecahan masalah drainase bertitik tolak dari penyebab utama timbulnya banjir/genangan itu sendiri.

Ditinjau dari segi fungsi pelayanan sistem drainase diklasifikasi menjadi sistem drainase utama (major drainage sistem) dan sistem drainase lokal (minor drainage sistem).

a. Sistem Drainase Utama

Yang termasuk dalam sistem drainase utama adalah saluran primer, sekunder dan tersier

beserta bangunan kelengkapannya yang melayani kepentingan sebagian besar warga

b. Sistem Drainase Lokal

Yang merupakan dalam sistem drainase local adalah sistem saluran awal yang melayani

suatu kawasan kota tertentu seperti kompleks permukiman, areal pasar, perkantoran, areal

industry dan komersial. Sistem ini melayani area lebih kecil dari 10 Ha.

Bila ditinjau dari segi fisik (hirarki susunan saluran), sistem dainase diklasifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.

a. Sistem Saluran Primer Adalah saluran utama yang menerima masukan aliran dari saluran

sekunder dimensi saluran relatif besar. Akhir saluran primer adalah badan penerima air.

b. Sistem Saluran Sekunder Adalah saluran terbuka atau tertutup yang berfungsi menerima

aliran air dan saluran tersier dan limpasan air permukaan sekitarnya, dan meneruskan aliran

ke saluran primer. Dimensi saluran tergantung pada debit yang dialirkan.

c. Sistem Saluran Tersier Adalah saluran drainase yang menerima air dari sistem drainase

lokal dan menyalurkannya ke saluran sekunder.

2.1.3 Analisa Hidrologi

Dalam Perencanaan berbagai macam bangunan air, seperti persoalan drainase dan bangunan pengendalian banjir diperlukan Analisa Hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan dialirkan pada sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem drainase mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Disain hidrologi diperlukan untuk mengetahui debit pengaliran.

Dalam menentukan dimensi penampang dari berbagai bangunan pengairan misalnya saluran drainase diperlukan suatu penentuan besar debit rencana. Untuk itu perlu diketahui faktor-faktor yang digunakan untuk menganalisa debit rencana:

Data Curah Hujan

Hujan merupakan komponen yang penting dalam analisa hidrologi perencanaan debit untuk menentukan dimensi saluran dainase. Penentuan hujan rencana dilakukan

dengan analisa frekuensi terhadap data curah hujan harian maksimum tahunan, dengan lama pengamatan sekurang-kurangnya 10 tahun.

Koefisien Limpasan

Limpasan merupakan gabungan antara aliran permukaan, aliran-aliran yang tertunda pada cekungan-cekungan dan aliran permukaan (surface flow). Dalam perencanaan drainase bagian air hujan yang menjadi perhatian adalah aliran permukaan (surface runoff), sedangkan untuk pengendalian banjir tidak hanya aliran permukaan tetapi limpasan (runoff).

Faktor – faktor yang berpengaruhi limpasan aliran pada saluran atau sungai tergantung dari berbagai macam faktor secara bersamaan. Faktor yang berpengaruh secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu :

 Faktor meteorologi yaitu karateristik hujan seperti intensitas hujan, durasi hujan dan distribusi hujan.

 Karateristik DAS meliputi luas dan bentuk DAS, topografi dan tata guna lahan.

Ketetapan dalam menentukan besarnya debit air sangatlah penting dalam penentuan dimensi saluran. Disamping penentuan luas daerah pelayanan drainase dan curah hujan rencana, juga dibutuhkan besaran harga koefisien pengaliran (C).

2.2 Erosi

2.2.1 Pengertian Erosi

Sumberdaya alam yang utama adalah air dan tanah. Salah satu faktor yang turut mempercepat kemerosotan kemampuan sumberdaya alam yaitu terjadinya erosi. Timbulnya erosi akan menurunkan kemampuan fungsi lingkungan, baik sebagai media pengendali tata air, media pertumbuhan tanaman yang nantinya akan berpengaruh pula terhadap makhluk hidup yang memanfaatkannya.

Kata erosi berasal dari bahasa Latin, erosio atau erodere yang berarti menggerogoti atau menggali. Istilah erosi pertama kali digunakan dalam bidang geologi untuk menggambarkan bentuk lubang yang diakibatkan oleh air, terkikisnya material padat oleh air hujan. Istilah erosi itu sendiri digunakan pada abad ke-19, sedangkan istilah erosi tanah diperkenalkan kemudian, pada abad ke-20.

Erosi adalah terkikisnya permukaan tanah oleh aliran air, angin, es atau perantara geologi lainnya, termasuk diantaranya proses gravitasi. Secara umum erosi dapat diartikan sebagai perusakan tanah oleh kegiatan air dan angin. Para ahli yang lain menyebutkan erosi sebagai perusakan tanah, selain oleh kegiatan alam juga oleh organisme.

Erosi juga dapat disebut sebagai pengikisan atau kelongsoran, merupakan proses penghanyutan tanah oleh desakan-desakan atau kekuatan air dan angin, baik yang berlangsung secara alamiah atau perbuatan manusia. Pengertian erosi yang lain menyebutkan bahwa erosi adalah hilangnya atau terkikisnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat yang diangkat oleh air atau angin ke tempat lain.

Dari pengertian erosi tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa erosi adalah proses hilangnya atau terkikisnya tanah oleh suatu faktor atau pengaruh yang berasal dari alam ataupun organisme. Erosi pada dasarnya proses perataan kulit bumi. Proses ini terjadi dengan penghancuran, pengangkutan dan pengendapan. Di alam ada dua penyebab utama yang aktif dalam proses ini yakni air dan angin. Akan tetapi dengan adanya aktifitas manusia dialam, maka manusia menjadi faktor yang sangat penting dalam mempengaruhi erosi.

Di daerah beriklim tropis basah, air merupakan penyebab utama erosi tanah, sedangkan angin tidak mempunyai pengaruh yang berarti. Proses erosi oleh air merupakan kombinasi dua sub proses yaitu penghancuran struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbuk butir-butir-butir-butir hujan yang menimpa tanah dan perendaman

oleh air yang tergenang dan pemindahan (pengangkutan) butir-butir tanah oleh percikan hujan dan penghancuran struktur tanah diikuti pengangkutan butir-butir tanah tersebut oleh air yang mengalir dipermukaan tanah.

Dua sebab utama terjadinya erosi adalah karena sebab alamiah dan aktivitas manusia. Erosi alamiah dapat terjadi karena adanya pembentukan tanah dan proses yang terjadi untuk mempertahankan keseimbangan tanah secara alami. Sedangkan erosi karena ativitas manusia disebabkan oleh terkelupasnya lapisan tanah bagian atas akibat cara bercocok tanam yang tidak mengindahkan kaidah-kaidah konservasi tanah atau kegiatan pembangunan yang bersifat merusak keadaan fisik tanah.

Ada beberapa jenis erosi tanah yang disebabkan oleh air hujan yang umum dijumpai di daerah tropis, yaitu:

1. Erosi Percikan

(splash erosion) adalah proses terkelupasnya partikel-partikel tanah sebagian atas oleh tenaga kinetik air hujan bebas atau sebagai air lolos. Tenaga kinetik tersebut ditentukan oleh dua hal, massa dan kecepatan jatuhan air. Tenaga kinetik bertambah besar dengan bertambahnya besar diameter air hujan dan jarak antara ujung daun penetas (driptis) dan permukaan tanah (pada proses erosi di bawah tegakan vegetasi).

2. Erosi Kulit

(sheet erosion) adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah di daerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air limpasan (runoff). Tipe erosi ini disebabkan oleh kombinasi air hujan dan air limpasan yang mengalir ke tempat yang lebih rendah. Berdasarkan sumber tenaga penyebab erosi kulit, tenaga kinetik air hujan lebih penting karena kecepatan air jatuhan lebih besar, yaitu antara 0,3 sampai 0,6 m/dtk. Tenaga kinetik air hujan akan menyebabkan lepasnya partikel-partikel tanah dan

bersama-sama dengan pengendapan sedimen di atas permukaan tanah, menyebabkan turunnya laju infiltrasi karena pori-pori tanah tertutup oleh kikisan partikel tanah. Bentang lahan dengan komposisi lapisan permukaan tanah atas yang rentan/lepas terletak diatas lapisan bawah permukaan yang solid merupakan bentang lahan dengan potensi terjadinya erosi kulit besar. Besar kecilnya tenaga penggerak terjadinya erosi kulit ditentukan oleh kecepatan dan kedalaman air limpasan.

3. Erosi Alur

Erosi alur adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan partikel-partikel tanah oleh aliran air limpasan yang terkonsentrasi di dalam saluran-saluran air. Hal ini terjadi ketika air limpasan masuk ke dalam cekungan permukaan tanah, kecepatan air limpasan meningkat dan akhirnya terjadilah transport sedimen. Tipe erosi alur umumnya dijumpai pada lahan-lahan garapan dan dibedakan dari erosi parit (gully erosion) dalam hal erosi alur dapat diatasi dengan pengerjaan/pencangkulan tanah. Dalam hubungannya dengan faktor-faktor penyebab erosi ditegaskan bahwa tipe erosi ini terbentuk oleh tanah yang kehilangan daya ikat partikel-partikel tanah sejalan dengan meningkatnya kelembapan tanah di tempat tersebut. Kelembapan tanah yang berlebihan akan mengakibatkan tanah longsor. Bersama dengan longsornya tanah, kecepatan air limpasan ini mengangkut sedimen hasil erosi dan ini menandai awal dari terjadinya erosi parit.

4. Erosi Parit

Erosi parit membentuk jajaran parit yang lebih dalam dan lebar dan merupakan tingkat lanjutan dari erosi alur. Erosi parit dapat diklasifikasikan sebagai parit bersambungan dan parit terputus-putus. Erosi parit terputus dapat dijumpai di daerah yang bergunung. Erosi tipe ini biasanya diawali oleh adanya gerusan yang melebar

dibagian atas hamparan tanah miring yang berlangsung dalam waktu relatif singkat akibat adanya air limpasan yang besar. Kedalaman erosi parit ini menjadi berkurang pada daerah yang kurang terjal. Erosi parit bersambungan berawal dari terbentuknya gerusan-gerusan permukaan tanah oleh air limpasan kearah tempat yang lebih tinggi dan cenderung berbentuk jari-jari tangan. Pada tahap awal, proses pembentukan erosi parit tampak mempunyai kecenderungan kearah keseimbangan dinamis. Pada tahap lanjutan, proses pembentukan erosi parit tersebut akan kehilangan karekteristik dinamika perkembangan gerusan-gerusan pada permukaan tanah oleh aliran air dan pada akhirnya terbentuk pola aliran-aliran kecil atau besar yang bersifat permanen. Namun demikian, proses pembentukan erosi parit tidak selalu beraturan seperti yang disebut diatas. Pada kondisi tertentu, terutama oleh perubahan-perubahan geologis karena pengaruh aktivitas manusia, proses erosi parit tidak pernah sampai pada tahap lanjutan.

5. Erosi Tebing

Erosi tebing adalah pengikisan tanah pada tebing-tebing sungai dan penggerusan dasar sungai oleh aliran sungai. Dua proses berlangsungnya erosi tebing sungai adalah oleh adanya gerusan aliran sungai dan oleh adanya longsoran tanah pada tebing sungai. Proses yang pertama berkorelasi dengan kecepatan aliran sungai. Semakin cepat laju aliran sungai (debit puncak atau banjir) semakin besar kemungkinan terjadinya erosi tebing. Erosi tebing sungai dalam bentuk gerusan dapat berubah menjadi tanah longsor ketika permukaan sungai surut (meningkatnya gaya tarik kebawah) sementara pada saat bersamaan tanah tebing sungai telah jenuh. Dengan demikian, longsoran tebing sungai terjadi setelah debit yang kedua lebih ditentukan oleh keadaan kelembapan tanah di tebing sungai menjelang terjadinya erosi. Dengan kata lain, erosi tebing sungai dalam bentuk longsoran tanah terjadi karena beban meningkat oleh adanya kelembapan tanah yang tinggi dan beban ini lebih besar daripada gaya yang mempertahankan tanah tetap pada tempatnya.

2.2.2 Proses Terjadinya Erosi

Permukaan kulit bumi akan selalu mengalami proses erosi. Pengikisan dan penimbunan sering terjadi di suatu tempat. Peristiwa ini terjadi secara alamiah dan berlangsung secara lambat, sehingga akibat yang ditimbulkan baru muncul setelah berpuluh bahkan beratus tahun kemudian. Proses pengikisan kulit bumi secara alamiah ini disebut sebagai erosi alam atau dikenal sebagai erosi geologi karena merupakan bagian dari siklus geologi. Penyebab erosi geologi semata-mata oleh proses alam tanpa adanya campur tangan manusia. Pada tahap erosi geologi, alam akan mampu membentuk keseimbangan dinamis, sehingga ketebalan tanah tetap stabil. Dengan adanya aktivitas manusia, keseimbangan ini akan terganggu, karena pada umumnya aktivitas manusia akan mempercepat laju erosi (accelerated erosion). Pada tahap ini manusia harus sudah mulai mengendalikan supaya laju erosi tidak melebihi batas yang dapat diterima (acceptable limit erosion).

Kemampuan yang kurang dari tanah untuk menginfiltrasikan air ke lapisan tanah yang lebih dalam, baik pada waktu hujan atau dengan adanya air yang mengalir ke permukaan, laju aliran akan terjadi di permukaan tanah sambil mengangkut atau menghanyutkan partikel-partikel tanah. Dengan tidak dapat ditembusnya (non permeability) tanah oleh air karena pori-pori tanah kemungkinan tertutup, makin banyak air yang mengalir dipermukaan makin banyak pula partikel-partikel tanah yang terangkut atau hanyut terus mengikuti aliran air ke sungai melakukan sedimentasi atau terus dilanjutkan ke muara atau laut dan lazimnya melakukan pembentukan tanah-tanah baru di sekitarnya atau di pantai-pantai.

Erosi tanah terjadi melalui tiga tahap, yaitu tahap pertama pelepasan partikel tunggal dari massa tanah dan tahap kedua pengangkutan oleh media seperti aliran air dan angin. Pada kondisi dimana energi yang tersedia tidak lagi cukup untuk mengangkut partikel, maka akan terjadi tahap yang ketiga yaitu pengendapan. Agregat

tanah akan hancur terpecah menjadi partikel yang lebih kecil oleh percikan air hujan. Partikel tanah tersebut akan terbawa oleh arus untuk diendapkan ditempat lain. Sebagian partikel tanah yang berukuran lebih kecil akan masuk ke pori-pori tanah, sehingga partikel tanah tersebut akan menyumbat infiltrasi air hujan ke dalam tanah. Air hujan yang tidak terinfiltrasi ke dalam tanah akan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan akan menjadi lebih besar karena pori-pori tanah tertutup partikel tanah yang menghambat proses infiltrasi air hujan. Dengan meningkatnya aliran permukaan maka daya gerusan air terhadap tanah akan menguat sehingga bagian atas tanah (top soil) akan mudah terkikis.

2.2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Erosi

Pada dasarnya erosi adalah akibat dari interaksi kerja antara faktor iklim, topografi, tumbuh-tumbuhan dan manusia terhadap lahan. adapun faktor-faktor tersebut antara lain:

1. Iklim

Pengaruh iklim terhadap erosi dapat bersifat langsung atau tidak langsung. Pengaruh langsung adalah melalui tenaga kinetis air hujan, terutama intensitas dan diameter butiran air hujan. Pada hujan yang intensif dan berlangsung dalam waktu pendek, erosi yang terjadi biasanya lebih besar daripada hujan dengan intensitas lebih kecil dengan waktu yang lebih lama. Pengaruh iklim tidak langsung ditentukan melalui pengaruhnya terhadap pertumbuhan vegetasi. Di daerah beriklim basah faktor yang mempengaruhi erosi adalah hujan. Besarnya curah hujan, intensitas dan distribusi hujan menentukan kekuatan disperse hujan terhadap tanah, jumlah dan kecepatan aliran permukaan dan kerusakan erosi. Besarnya curah hujan adalah volume air yang jatuh pada suatu areal tertentu. Besarnya curah hujan dapat dimaksudkan untuk satu kali hujan atau massa tertentu seperti per hari, per bulan, per musim atau per tahun.

Kemampuan hujan untuk menimbulkan erosi atau menyebabkan erosi di sebut daya erosi atau erosivitas hujan.

2. Topografi

Kemiringan lereng dan panjang lereng adalah dua unsur topografi yang paling berpengaruh terhadap aliran permukaan dan erosi. Selain memperbesar jumlah aliran permukaan, makin curamnya lereng juga memperbesar kecepatan aliran permukaan dengan demikian memperbesar energi angkut air. Kecepatan air limpasan yang besar umumnya ditentukan oleh kemiringan lereng yang tidak terputus dan panjang serta terkonsentrasi pada saluran-saluran sempit yang mempunyai potensi besar terjadinya erosi alur dan erosi parit. Kedudukan lereng juga menentukan besar kecilnya erosi. Lereng bagian bawah lebih mudah tererosi daripada lereng bagian atas karena momentum air limpasan lebih besar dan kecepatan dan terkonsentrasi ketika mencapai lereng bagian bawah.

Daerah tropis vulkanik dengan topografi bergelombang dan curah hujan tinggi sangat potensial untuk terjadinya erosi dan tanah longsor. Oleh karena itu, dalam program konservasi tanah dan air di daerah tropis, usah-usaha pelandaian permukaan tanah seperti pembuatan teras di lahan-lahan pertanian, peruntukan tanah-tanah dengan kemiringan lereng besar untuk kawasan lindung seringkali dilakukan. Usaha tersebut dilakukan terutama untuk menghindari terjadinya erosi yang dipercepat dan meningkatnya tanah longsor.

3. Vegetasi

Pengaruh vegetasi terhadap erosi adalah menghalangi air hujan agar tidak jatuh langsung di permukaan tanah, sehingga kekuatan untuk menghancurkan tanah sangat kurang. Adapun pengaruh vegetasi penutup tanah terhadap erosi adalah sebagai berikut:

1. Melalui fungsi melindungi permukaan tanah dari tumbuhan air hujan 2. Menurunkan kecepatan air limpasan

4. Mempertahankan kemantapan kapasitas tanah dalam menyerap air.

Dalam meninjau vegetasi terhadap mudah tidaknya tanah tererosi, harus dilihat apakah vegetasi penutup tanah tersebut mempunyai struktur tajuk yang berlapis sehingga dapat menurunkan kecepatan terminal air hujan dan memperkecil diameter tetesan air hujan. Telah dikemukakan bahwa yang lebih berperan dalam menurunkan besarnya erosi adalah tumbuhan bawah karena ia merupakan stratum vegetasi terakhir yang akan menentukan besar kecilnya erosi percikan. Dengan kata lain, semakin rendah dan rapat tumbuhan bawah semakin efektif pengaruh vegetasi dalam melindungi permukaan tanah terhadap ancaman erosi karena ia akan menurunkan besarnya tumbukan tetesan air hujan ke permukaan tanah. Oleh karena itu dalam melaksanakan program konservasi tanah dan air melalui vegetasi, sistem pertanaman (tanah pertanian) dan pengaturan struktur tegakan (vegetasi hutan) diusahakan agar tercipta struktur pelapisan tajuk yang serapat mungkin.

4. Tanah

Tipe tanah mempunyai kepekaan terhadap erosi yang berbeda-beda. Kepekaan erosi tanah yaitu mudah tidaknya tanah tererosi adalah fungsi berbagai interaksi sifat-sifat fisik dan kimia tanah. Sifat-sifat-sifat tanah yang mempengaruhi kepekaan erosi adalah sifat-sifat tanah yang mempengaruhi laju infiltrasi, permeabilitas, dan kapasitas menahan air dan sifat-sifat tanah yang mempengaruhi ketahanan struktur tanah disperse

dan pengikisan oleh butir-butir hujan yang jatuh dan aliran permukaan. 5. Manusia

Manusia sangat berperan dalam mempercepat proses terjadinya erosi. Manusia merupakan faktor sangat menentukan apakah suatu tanah yang diusahakannya akan rusak atau produktif secara berkelanjutan. Banyak faktor yang menentukan apakah manusia akan memperlakukan dan merawat serta mengusahakan tanahnya secara bijaksana sehingga menjadi lebih baik dan dapat memberikan pendapatan yang cukup untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Pemanfaatan sumberdaya alam oleh manusia

dalam DAS yang berlebihan akan mengganggu keseimbangan DAS. Faktor ini juga berkaitan dengan penggunaan lahan yaitu bentuk-bentuk intervensi manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik materil maupun spiritual. Faktor-faktor yang berkenaan dengan fungsi manusia dalam kaitannya dengan erosi antara lain:

 Luas tanah pertanian yang diusahakan

 Sistem pengusaha tanah

 Status pengusahaan tanah

 Tingkat pengetahuan dan keterampilan

 Harga hasil usaha tani

 Ikatan hutan

 Pasar dan sumber keperluan usaha tani

 Infrastruktur dan fasilitas kesejahteraan dan

 Mentalitas manusia itu sendiri

Meskipun faktor-faktor tersebut dapat diprediksi menggunakan teknologi canggih yang berkembang saat ini, tapi fenomena alam merupakan rahasia alam yang sangat sulit untuk diprediksi dengan tepat. Wischemeier & smith dalam Asdak (1995)

menyebutkan bahwa ada empat faktor utama yang dianggap terlibat dalam proses erosi, keempat faktor tersebut yaitu iklim, sifat tanah, topografi, dan vegetasi penutup tanah.

2.2.4 Perhitungan Erosi

Dalam Perhitungan Erosi dapat digunakan dengan tiga cara, yaitu: 1. Menghitung dengan cara Roughly

2. Menghitung dengan cara rumus ketiga 3. Menghitung dengan cara trial and error

Dari ketiga cara diatas, untuk melengkapi data dalam perhitungan dibutuhkan data dari diagram shield. Dimana diagram shield dapat dilihat seperti dibawah ini

Gambar 2.2 Diagram Shield (Sumber : Buku Sediment Transport)

2.3 FISIK SEDIMEN 2.3.1 Pengertian Sedimen

Dalam kamus besar bahasa Indonesia kata sedimen adalah benda padat berupa serbuk yang terpisah dari cairan dan mengendap didasar bejana. Sedangkan dalam ilmu alam, kata sedimen digunakan sebagai material yang lepas dari permukaan bumi, yang dihasilkan dari pelapukan bebatuan dan kemudian terbawa karena angin, air atau es. 2.3.2 Sifat-sifat Sedimen

Sedimen bisa berasal dari erosi garis pantai, daratan yang dibawa oleh sungai, dan dari laut dalam yang terbawa arus ke daerah pantai. Sifat-sifat sedimen adalah sangat

penting di dalam mempelajari proses erosi dan sedimentasi. Sifat-sifat tersebut adalah ukuran partikel dan distribusi butir sedimen, rapat massa, bentuk, kecepatan endap, tahanan terhadap erosi, dan sebagainya. Di antara beberapa sifat tersebut, distribusi ukuran butir adalah yang paling penting.

2.3.3 Ukuran Partikel Sedimen

Sedimen diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir menjadi lempung, lumpur, pasir, kerikil, koral (pebble), cobble, dan batu (boulder). Berdasarkan klasifikasi yang akan di jelaskan tersebut pasir mempunyai diameter antara 0,063 dan 2,0 mm yang selanjutnya dibedakan menjadi 5 (lima) kelas. Sedangkan material sangat halus seperti lumpur dan lempung berdiameter di bawah 0,063 mm yang merupakan sedimen kohesif. Bisa dilihat di Tabel 2.9 klasifikasi ukuran butir dan sedimen dan Gambar 2.3 klasifikasi tanah menurut USDA.

Tabel 2.1 Klasifikasi Ukuran Butir dan Sedimen

Klasifikasi Diameter Partikel

mm Satuan phi

Batu 256 -8

Cobble 128 -7

Koral (Pebble)

Besar 64 -6

Sedang 32 -5

Kecil 16 -4

Sangat kecil 8 -3

Kerikil 4 -2

Pasir

Sangat kasar 2 -1

Kasar 1 0

Sedang 0,5 1

Halus 0,25 2

Sangat Halus 0,125 3

Lumpur

Kasar 0,063 4

Sedang 0,031 5

Halus 0,015 6

Sangat Halus 0,0075 7

Lempung

Kasar 0,0037 8

Sedang 0,0018 9

Halus 0,0009 10

Sangat Halus 0,0005 11

Koloid 0,0003 12

Gambar 2.3 Klasifikasi Tanah Menurut USDA

2.3.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen

Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan angkutan sedimen adalah persamaan-persamaan Yang’s, Engelund and Hansen, dan Shen and Hung.

A. Persamaan Yang's

Yang’s (1973) mengusulkan formula transportasi sedimen berdasarkan konsep

unit aliran listrik, yang dapat dimanfaatkan untuk prediksi materi keseluruhan tempat tidur konsentrasi diangkut dalam flumes tempat tidur pasir dan sungai. Persamaan

Yang’s dapat ditulis sebagai berikut:

Log Ct = 5,435-0,286 . log - 0,457 . log

+

Gw = � . W . D . V

Qs = Ct . Gw

Keterangan : Ct : Konsentrasi Sedimen Total (ppm)

d50 : Diameter sedimen 50% dari material dasar (mm)

w : Kecepatan Jatuh (m/s)

v : Viskositas kinematik (m2/s)

V : Kecepatan Aliran (m/s)

Vcr : Kecepatan Kritis (m/s)

U* : Kecepatan Geser (m/s)

W : Lebar dasar Sungai (m)

D : Kedalaman Sungai (m)

Qs : Muatan Sedimen (kg/s)

B. Engelund and Hansen

Engelund and Hansen (1967) persamaan Engelund-Hansen didasarkan pada pendekatan tegangan geser. Persamaan Engelund and Hansen dapat ditulis sebagai berikut:

�

Qs = W x qs

Dimana, � tegangan geser (kg/m2), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).

Dimana :

� Tegangan geser (kg/m2)

Qs = Muatan Sedimen (kg/s)

C. Shen and Hungs

Shen dan Hung (1971) diasumsikan bahwa transportasi sedimen adalah begitu kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Reynolds, bilangan Froude, kombinasi ini dapat ditemukan untuk menjelaskan transportasi sedimen dengan semua kondisi. Shen & Hung mencoba untuk menemukan variabel yang dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen, mereka merekomendasikan kemunduran persamaan berdasarkan 587 set data laboratorium. Persamaan Shen dan Hung dapat ditulis sebagai berikut:

Log Ct = - 107404.459 + 324214.747 . Y – 326309.589 . Y2 + 109503.872 . Y3 Gw = � * W * D * V

Qs = Ct . Gw Dengan

_�

di mana :

Ct = kosentrasi sedimen total

V = kecepatan aliran (m/s)

= kecepatan jatuh (m/s)

S = kemiringan sungai

W = lebar sungai (m)

D = kedalaman sungai (m)

Qs = muatan sedimen (kg/s)

2.3.5 Dampak Erosi dan Sedimentasi

A. Pengaruh Erosi Terhadap Perkuatan Tebing Sungai

Seperti yang telah diuraikan, erosi dan sedimentasi yang diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi) meliputi beberapa proses. Terutama meliputi proses pelepasan, penghanyutan/pengangkutan dan pengendapan daripada partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan percikan air hujan dan aliran permukaan.

Air hanya akan mengalir di permukaan tanah apabila jumlah air hujan lebih besar

daripada kemampuan tanah untuk menginfiltrasi air ke lapisan yang lebih dalam. Dengan

menurunnnya porositas tanah, karena sebagian pori-pori tertutup oleh partikel tanah yang

halus, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang, akibatnya aliran air di permukaan akan semakin bertambah banyak. Aliran air di permukaan mempunyai akibat yang penting. Lebih banyak air yang mengalir di permukaan tanah maka lebih banyak tanah yang terkikis dan terangkut banjir yang dilanjutkan terus ke sungai untuk akhirnya diendapkan. Lebih lanjut tetesan air hujan ini dapat menimbulkan pembentukan lapisan tanah keras pada lapisan permukaan. Akibatnya dapat menyetop sama sekali laju infiltrasi sehingga aliran permukaan semakin berlimpah. Dari uraian ini jelas bahwa pengaruh erosi ini dapat menimbulkan kemerosotan kesuburan fisik dari tanah. Maka dari itu, untuk pencegahan

pengaruh erosi pada tebing sungai dapat digunakan berbagai jenis bangunan penahan sungai, seperti halnya dalam kasus ini PemKab Aceh Tenggara memilih untuk menggunakan jenis

bronjong (Susunan Batu Kali) untuk jenis penahan tebing sungai.

B. Pengaruh Sedimentasi Terhadap Normalisasi Sungai

Erosi tidak hanya berpengaruh negatif pada lahan dimana terjadi erosi, tetapi juga di daerah hilirnya dimana material sedimen diendapkan. Banyak bangunan-bangunan sipil di daerah hilir akan terganggu, saluran-saluran, jalur navigasi air akan mengalami pengedapan sedimen. Disamping itu kandungan sedimen yang tinggi pada air sungai juga akan merugikan pada penyediaan air bersih yang bersumber dari air permukaan, biaya pengelolaan akan menjadi lebih mahal. Dengan ini Sedimen sangatlah memberi kerugian untuk pemukiman warga jika sedimen pada sungai tidak dikeruk ulang jika sudah terjadi penumpukan. Selain merugikan pemukiman, jika tidak dikeruk apabila sudah terjadi penumpukan sedimen, aliran sungai menjadi tidak normal dan dapat terjadinya banjir diseluruh kawasan tersebut.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan waktu

Penelitian untuk penulisan skripsi ini berlangsung pada 30 Mei 2014 sampai dengan selesai yang dilakukan di Kecamatan Lawe Sigala-gala, Kabupaten Aceh Tenggara, Provinsi NAD.

3.2 Rancangan Penelitian

Dalam tugas akhir ini metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder, kemudian data tersebut dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika kemudian di evaluasi berdasarkan nilai debit saluran eksisting dengan nilai debit saluran rencana.

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 faktor diatas dapat memberikan gambaran terhadap besaran curah hujan yang jatuh dan mengalir diatas permukaan tanah.

Tahapan-tahapan penelitian yang ditunjukan dengan panah disajikan pada Gambar 3.1 berikut ini :

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Tugas Akhir Data curah

hujan

Analisa Eksisting

Analisa Solusi Kesimpulan dan Saran

Mulai Survei Lokasi

Selesai 4. Lebar

5. Panjang 6. Tikungan

Data Aliran Skema jaringan

drainase

Topografi Catchment Area Data Sekunder : Data Primer :

Gambar Skema

Data Sungai

Q Banjir Rencana

Sedimen Erosi

Perhitungan Data dengan menggunakan beberapa Metode

3.3 Pelaksanaan Penelitian

Pertama-tama melakukan pensurveian di daerah lokasi aliran sungai atau disebut dengan menganalisa data primer, kemudian menganalisa data sekunder, yaitu menghitung curah hujan rata-rata, topograpi dan Catchment Area. Selanjutnya menganalisa kondisi Eksisting

Analisa Kondisi Eksisting mencakup kepada bentuk aliran sungai, seperti lebar, panjang dan bentuk tikungan pada aliran sungai tersebut. Analisa Kondisi Eksisting tidak mencakup kepada bentuknya saja, melainkan kepada Debit penampang banjir, erosi dan sedimen.

Setelah menganalisa kondisi eksisting, maka langkah berikutnya yaitu menganalisa solusinya.

3.4 Variabel yang diamati

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Data curah hujan dari stasiun pencatat curah hujan dengan rentang waktu pengamatan selama 15 tahun terakhir yang diperoleh dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika aceh tenggara.

2. Peta administrasi Kota kutacane, peta jaringan drainase, peta pembagian

catcment area.

3. Data kondisi eksisting drainase di Kecamatan Lawe sigala-gala.

3.6 Jadwal Pengerjaan Skripsi

Jadwal pengerjaan skripsi dapat dilihat pada gambar 3.2 dibawah ini: Gambar 3.2. Pengerjaan Skripsi.

No kegiatan

2015

Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus 1 Pengajuan judul

2 Penyusunan proposal 3 Survei awal 4 Evaluasi proposal 5 Pelaksanaan

penelitian 6 Pengolahaan data,

analisis, dan penyusunan

laporan 7 Seminar hasi

penelitian 8 colloqium

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Curah Hujan

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.

Frekuensi 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 yang otomatis. Analisa frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan yang akan datang masih sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu.

4.1.1. Analisa Curah Hujan Harian Maksimum

Data curah hujan yang diperoleh dari badan meterologi dan geofisika Aceh Tenggara selama 15 tahun terakhir akan dianalisis terhadap 4 (empat) metode analisa distribusi frekuensi hujan yang ada. Dimana data curah hujan ini dapat kita lihat pada tabel 4.1 dihalaman 46.

4.1.1.1 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal

Data Analisa curah hujan distribusi normal dapat kita lihat pada tabel 4.2 di bawah ini dan untuk data analisa curah hujan rencana distribusi normal dapat juga kita lihat pada tabel 4.3

Tabel 4.2 Analisa Curah Hujan Distribusi Normal

No Tahun Curah Hujan (mm)

Xi

̅ ̅ 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2006 2011 2008 2007 2002 2004 1998 2000 1997 2001 2003 2005 1999 2010 2009 17,19 17,80 19,15 20,33 21,66 21,66 22,52 24,28 27,42 28,26 29,92 29,92 33 12 36,50 68,25 -10,6753 -10,0653 -8,71533 -7,53533 -6,20533 -6,20533 -5,34533 -3,58533 -0,44533 0,394667 2,054667 2,054667 5,254667 8,634667 40,38467 113,9627 101,3109 75,95704 56,78125 38,50616 38,50616 28,57259 12,85462 0,198322 0,155762 4,221655 4,221655 27,61152 74,55747 1630,921

Jumlah 417,98 2208,339

̅ 27,86

S 12,56

Dari data-data di atas di dapat :

̅

27,86 mm

Standart deviasi :

√

̅

√

12,56

Tabel 4.3 Analisa Curah Hujan Rencana Dengan Distribusi Normal

No Periode ulang (T) tahun KT ̅ S Curah hujan (XT) (mm)

1 2 0 27,86 12,56 27,86

2 5 0,84 27,86 12,56 38,41

3 10 1,28 27,86 12,56 43,93

4 20 1,64 27,86 12,56 48,45

5 50 2,05 27,86 12,56 53,61

6 100 2,33 27,86 12,56 57,12

̅ ̅

Untuk mengetahui nilai dari analisa curah hujan distribusi log normal dan analisa curah hujan rencana distribusi log normal dapat kita lihat pada tabel 4.4 dan tabel 4.5.

Tabel 4.4 Analisa Curah Hujan Dengan Distribusi Log Normal

No Tahun Curah hujan (mm)

Xi

Log Xi (log Xi- log ̅ (log Xi- log ̅ 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2006 2011 2008 2007 2002 2004 1998 2000 1997 2001 200 2005 1999 2010 2009 17,19 17,8 19,15 20,33 21,66 21,66 22,52 24,28 27,42 28,26 29,92 29,92 33,12 36,5 68,25 1,23 1,25 1,28 1,30 1,33 1,33 1,35 1,38 1,43 1,45 1,47 1,47 1,52 1,56 1,83 -0,180 -0,165 -0,134 -0,108 -0,080 -0,080 -0,063 -0,030 0,021 0,034 0,059 0,059 0,103 0,146 0,417 0,032 0,027 0,017 0,011 0,006 0,006 0,004 0,000 0,000 0,001 0,003 0,003 0,010 0,021 0,174

jumlah 417,98 21,24 0,323

̅ 27,86 1,41

S 12,56 0,152

Dari data-data di atas di dapat : ̅

27,86 mm

Standart deviasi : √ ̅

√

0,152

Tabel 4.5 Analisa Curah Hujan Rencana Dengan Distribusi Log Normal

No Periode ulang ( T ) KT Log ̅ Log S Log XT Curah hujan( XT) 1 2 3 4 5 6 2 5 10 20 50 100 0 0,84 1,24 1,64 2,05 2,33 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 2,60 2,69 2,73 2,77 2,82 2,85 25,703 34,488 39,671 45,633 52,674 58,097

LogXT=Log ̅ T = 2 tahun

Log XT = 1,41 + (0x 0.152) Log XT = 1,41

XT = 25,703 mm

4.1.1.3. Analisa Curah Hujan Distribusi Log Person III

Distribusi Log Person III merupakan hasil transformasi dari distribusi person III dengan menggantikan data menjadi nilai logaritmik. Untuk mengetahui nilai-nilai dari Analisa curah hujan dan analisa curah hujan rencana dapat kita lihat pada tabel 4.6 dan tabel 4.7.

Tabel 4.6 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Person III

No Tahun Curah hujan

(mm) Xi

Log Xi ( log Xi – log

X)

( log Xi–log X ) 2

( log Xi – log X

)3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2006 2011 2008 2007 2002 2004 1998 2000 1997 2001 2003 2005 1999 2010 2009 17,19 17,8 19,15 20,33 21,66 21,66 22,52 24,28 27,42 28,26 29,92 29,92 33,12 36,5 68,25 1,235 1,250 1,282 1,308 1,335 1,335 1,352 1,385 1,438 1,451 1,475 1,475 1,520 1,562 1,834 -0,180 -0,165 -0,134 -0,108 -0,080 -0,080 -0,063 -0,030 0,021 0,034 0,059 0,059 0,103 0,146 0,417 0,032 0,027 0,017 0,011 0,006 0,006 0,004 0,000 0,000 0,001 0,003 0,003 0,010 0,021 0,174 -0,005 -0,004 -0,002 -0,001 -0,000 -0,000 -0,000 -2,961 1,047 4,282 0,000 0,000 0,001 0,003 0,072

Jumlah 417,98 21,24 0,323 0,062

̅ 27,86 1,41

S 12,56 0,152

Dari data-data di atas di dapat :

̅

27,86

mm

Standart deviasi :

√

̅

√

0,152

Koefisien kemencengan :

∑ ̅

1,455

Tabel 4.7. Analisa Curah Hujan Rencana Dengan Distribusi Log Person III

No

Periode ulang

(T) tahun K Log ̅ Log S Log XT

Curah hujan (XT) 1 2 3 4 5 6 2 5 10 20 50 100 -0.225 0.705 1.337 1.733 2.706 3.271 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 0,152 0,152 0,152 0,152 0,152 0,152 2,60 2,69 2,73 2,77 2,82 2,85 23,757 32,897 41,041 47,142 66,269 80,759

Log ̅ T = 2 tahun

Log XT = 1,41 + (-0.225x 0.152) Log XT = 1,375

XT = 23,757 mm

4.1.1.4. Analisa Curah Hujan Distribusi Gumbel

Hasil nilai dari analisa curah hujan distribusi gumbel dapat dilihat pada tabel 4.8, sedangkan Hasil nilai dari analisa curah hujan rencana distribusi gumbel dapat dilihat pada tabel 4.9.

Tabel 4.8. Analisa Curah Hujan Dengan Distribusi Gumbel

No

Tahun Curah hujan (mm) Xi

Periode ulang

( Xi - ̅) ( Xi - ̅)2

1 2006 _17,19 0.06 16,66 _{-10,675 113,962}

2 2011 _17,8 0,12 8,33 _{-10,065 101,310}

3 2008 _19,15 0,18 5,55 _{-8,715 75,957}

4 2007 _20,33 0,25 4 _{-7,535 56,781}

5 2002 _21,66 0,31 3,22 _{-6,205 38,506}

6 2004 _21,66 0,37 2,70 _{-6,205 38,506}

7 1998 _22,52 0,43 2,32 _{-5,345 28,572}

8 2000 _24,28 0,50 2 _{-3,585 12,854}

9 1997 _27,42 0,56 1,78 _{-0,445 0,198}

10 2001 _28,26 0,62 1,61 _{0,394 0,155}

11 2003 _29,92 0,68 1,47 _{2,054 4,221}

12 2005 _29,92 0,75 1,33 _{2,054 4,221}

13 1999 _33,12 0,81 1,23 _{5,254 27,611}

14 2010 _36,5 0,87 1,14 _{8,634 74,557}

15 2009 _68,25 0,93 1,07 _{40,384 1630,921}

Jumlah

417,98 2208,339

̅ _27,86

S 12,56

Dari data-data di atas di dapat : ̅

27,86 mm

Standart deviasi : √ ̅

√

12,56

Untuk n = 15, di dapat nilai Yn dan Sn seperti dibawah ini Yn = 0,5128

Sn = 1,020

Untuk periode ulang (T) 2 tahun YTR = 0,3668

Untuk periode ulang (T) 5 tahun YTR = 1,5004

̅ Untuk periode ulang (T) 10 tahun

YTR = 2,2510

̅ Untuk periode ulang (T) 20 tahun

YTR = 2,9709

̅ Untuk periode ulang (T) 50 tahun

YTR = 3,9028

̅ Untuk periode ulang (T) 100 tahun

YTR = 4,6012

Tabel 4.9 Analisa Curah Hujan Rencana Dengan Distribusi Gumbel

No Periode ulang (T)

tahun

YTR ̅ S K

Curah hujan (XT)

1 2 3 4 5 6 2 5 10 20 50 100 0,3668 1,5004 2,2510 2,9709 3,9028 4,6012 0,5128 0,5128 0,5128 0,5128 0,5128 0,5128 1,020 1,020 1,020 1,020 1,020 1,020 27,86 27,86 27,86 27,86 27,86 27,86 12,56 12,56 12,56 12,56 12,56 12,56 0,86 1,97 2,70 3,41 4,32 5,01 38,662 52,603 61,772 70,689 82,119 90,785

Tabel 4.10.Rekapitulasi Analisa Curah Hujan Rencana Maksimum

No Periode ulang (T) tahun

Normal Log normal Log person III Gumbel

1 2 27,86 25,703 23,757 38,662

2 5 38,41 34,488 32,897 52,603

3 10 43,93 39,671 41,041 61,772

4 20 48,45 45,633 47,142 70,689

5 50 53,61 52,674 66,269 82,119

6 100 57,12 58,097 80,759 90,785

Dan selanjutnya hasil anaisis dapat dilihat pada grafik berikut :

Gambar 4.1 grafik curah hujan maksimum dan periode ulang 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2 5 10 20 50 100

Cu rah H u jan R e rata (m m ) Normal Log normal

Log person III

Dari hasil analisa distribusi frekuensi hujan dengan berbagai metode terlihat bahwa metode distribusi Gumbel yang paling ekstrim sehingga data inilah yang digunakan untuk analisa berikutnya.

4.1.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan

Analisa frekuensi curah hujan diperlukan untuk menentukan jenis sebaran (distribusi). Perhitungan analisa frekuensi curah hujan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.11 berikut ini.

Tabel 4.11 analisa frekuensi Curah hujan

No Tahun Xi (Xi-X) (Xi-X)2 (Xi-X)3 (Xi-X)4

1 2006 17,19 -10,67 113,96 -1216,59 12987,51 2 2011 17,8 -10,06 101,31 -1019,72 10263,91 3 2008 19,15 -8,71 75,95 -661,99 5769,47 4 2007 20,33 -7,53 56,78 -427,86 3224,11 5 2002 21,66 -6,20 38,50 -238,94 1482,72 6 2004 21,66 -6,20 38,50 -238,94 1482,72 7 1998 22,52 -5,34 28,57 -152,73 816,39 8 2000 24,28 -3,58 12,85 -46,08 165,24

9 1997 27,42 -0,44 0,19 -0,08 0,03

10 2001 28,26 0,39 0,15 0,06 0,02

11 2003 29,92 2,05 4,22 8,67 17,82

12 2005 29,92 2,05 4,22 8,67 17,82

13 1999 33,12 5,25 27,61 145,08 762,39

14 2010 36,5 8,63 74,55 643,77 5558,81

15 2009 68,25 40,38 1630,92 65864,21 2659904

Jumlah 417,98 2208,339 62667,522 2702453

X 27,86

Dari hasil perhitungan diatas selanjutnya ditentukan jenis sebaran yang sesuai dalam penentuan jenis sebaran diperlukan factor-factor sebagai berikut:

√∑ ̅ √

1. Koefisien Kemencengan (Cs) ∑ ̅ 2. Koefisien Kurtosis (Ck)

∑ ̅ 3. Koefisien Variasi (Cv)

̅

4.1.3 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 tipe III 4. Distribusi Normal

Berikut ini adalah perbandingan syarat-syarat distribusi dan hasil perhitungan analisa frekuensi curah hujan yang dapat dilihat pada tabel 4.12.

Tabel 4.12 perbandingan syarat distribusi dan hasil perhitungan

No Jenis Distribusi Syarat Hasil Perhitungan

1 Gumbel Cs ≤ 1,1396

Ck ≤ 5,4002

0.112 < 1,1396 0,139 < 5,4002 2 Log Normal Cs = 3 Cv + Cv2

Cs = 0,8325

0.112 < 0,8325

3 Log-Person tipe III Cs ≈ 0 0.112 > 0

4 Normal Cs = 0 0,112 ≠ 0

Berdasarkan perbandingan hasil perhitungan dan syarat di atas, maka dapat dipilih jenis distribusi yang memenuhi syarat, yaitu Distribusi Log Person III.

4.1.4 Pengujian Kecocokan Jenis Sebaran

Pengujian kecocokan sebaran berfungsi untuk menguji apakah sebaran yang dipilih dalam pembuatan duration curve cocok dengan sebaran empirisnya. Dalam hal ini menggunakan metode Chi-kuadrat. Uji Chi-kuadrat (uji kecocokan) diperlukan untuk mengetahui apakah data curah hujan yang ada sudah sesuai dengan jenis sebaran (distribusi) yang dipilih. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter X2 yang dihitung dengan rumus :

∑( )

di mana :

X2 = harga chi-kuadrat, G = jumlah sub kelompok,

Of = frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama,

Prosedur perhitungan chi-kuadrat adalah sebagai berikut :

1. Urutkan data pengamatan dari data yang besar ke data yang kecil atau sebaliknya.

2. Hitung jumlah kelas yang ada (k) = 1 + 3,322 log n. Dalam pembagian kelas disarankan agar masing-masing kelas terdapat empat buah data pengamatan. 3. Hitung nilai Ef = jumlah data (n)/jumlah kelas (k)

4. Tentukan nilai Of untuk masing-masing kelas

5. Hitung nilai X2 untuk masing-masing kelas kemudian hitung nilai total X2 6. Nilai X2 dari perhitungan harus lebih kecil dari nilai X2 dari tabel untuk

derajat nyata tertentu yang sering diambil sebesar 5 % dengan parameter derajat kebebasan.

Rumus Derajat Kebebasan : dk = k - R -1

dimana :

dk = derajat kebebasan k = jumlah kelas

R = banyaknya keterikatan

(nilai R = 2 untuk distribusi normal dan binomial, nilai R = 1 untuk distribusi poisson dan gumbel).

Perhitungan Chi-kuadrat :

1. Jumlah Kelas (k) = 1 + 3,322 log n = 1 + 3,322 log 15

= 4,90 ≈ diambil nilai 5 kelas 2. Derajat Kebebasan (dk) = k - R - 1

= 5 - 1 - 1 = 3

Untuk dk = 3, signifikan (α) = 5 %, maka dari tabel uji chi-kuadrat didapat harga X2 = 7,815 Tabel uji chi-kuadrat.

3. Ef = n / k = 15 / 3 = 5

4. Dx = (Xmax – Xmin) / (k – 1) Dx = (68,25–17,19) / (5 – 1)

= 12,76

5. Xawal = Xmin – (0,5×Dx) = 17,19 – (0,5× 12,76) = 10,81

6. Tabel dibawah ini dapat dilihat untuk perhitungan X2 Tabel 4.13 perhitungan uji Chi-kuadrat

No Nilai batasan Of Ef (Of - Ef)2 (Of - Ef)2/ Ef

1 68.215 ≤ X ≥ 83.785 2 5 9 1,8

2 83.785 ≤ X ≥ 99.355 4 5 1 0,2

3 99.355 ≤ X ≥114.925 3 5 4 0,8

4 114.925≤ X ≥130.495 1 5 16 3,2

Jumlah 6,00

Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai X2 sebesar 6,00 yang kurang dari nilai X2 pada tabel uji Chi-Kuadrat yang besarnya adalah 7,815. Maka dari pengujian kecocokan penyebaran Distribusi Gumbel dapat diterima.

4.1.5 Analisa Cacthment Area dan Koefisien Run Off

Factor-faktor yang mempengaruhi sebelum menganalisa debit rencana suatu daerah/kawasan yang akan ditinjau perlu diperkirakan terlebih dahulu seperti daerah tangkapan hujan (cacthment area dan koefisien Run off) pada kawasan tersebut. Faktor utama yang mempengaruhinya adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan kedap air, kemiringan lahan, tanaman penutup tanah dan lain-lain. Untuk Daerah di kedua kecamatan ini karakter permukaan tanahnya bervariasi dari daerah perdagangan padat dan sedang, perumahan/perkantoran padat dan sedang serta kawasan hutan.

Daerah tangkapan hujan sangat tergantung terhadap kondisi lahan/tanah yang ada. Untuk menganalisanya disesuaikan dengan kondisi karakter permukaannya yang

dikaitkan dengan daerah catchment area sesuai dengan sub drainase yang dimaksud. Dalam hal ini telah ditentukan nilai dari koefisien limpasan terhadap kondisi karakter permukaannya yaitu :

C1 = 0.07 Kawasan Perumahan/Perkantoran Sedang C2 = 0.93 Kawasan perkebunan dan hutan yang curam

Salah satu perhitungan Cacthment Area dan Koefisien Run Off daerah kec. Lawe sigala-gala adalah sebagai berikut :

Koefisien run off = C1+C2

= 0.07 + 0.93 = 1 C rata-rata = 1/5

= 0.2

Gambar 4.2 Peta Catchment Area

4.1.6 Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas

Waktu yang diperlukan oleh hujan yang jatuh untuk mengalir dari titik terjauh sampai ketempat keluarannya (titik control) disebut dengan Waktu konsentrasi suatu daerah aliran . dimana setelah tanah menjadi jenuh dan tekanan – tekanan kecil terpenuhi. Dalam hal ini diasumsikan bahwa jika durasi hujan sama dengan waktu

Lawe Sigala-gala 2

Aliran Lawe Sigala-gala

Pemukiman Perkebunan Keterangan :

konsentrasi maka setiap bagian daerah aliran secara serentak telah menyumbangkan aliran terhadap titik kontrol.

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

Hubungan antara intensitas hujan, lamanya hujan dan frekuensi hujan biasanya dinyatakan dalam lengkung Intensitas-Durasi-Frekuensi (IDF) yaitu Intensity, Duration, Frequency Curve). Diperlukan data hujan jangka pendek misalnya 5 menit, 10 menit, 30 menit, 60 menit dan jam-jaman untuk membentuk lengkung IDF. Data hujan jenis ini hanya dapat diperoleh dari stasiun penakar otomatis, selanjutnya berdasarkan hujan jangka pendek tersebut lengkung IDF dapat dibuat. Dari tabel dibawah dan divariasikan terhadap waktu konsentrasi serta fungsi dari drainase itu sendiri (primer atau sekunder). Untuk saluran drainase primer curah hujan rencana yang diperkirakan untuk 5 tahunan sedangkan untuk saluran drainase sekunder diambil curah hujan rencana untuk 2 tahunan, sehiingga didapatlah analisa perhitungan intensitas dan waktu konsentrasi pada tabel 4.14.

Tabel 4.14. Analisa Intensitas Curah Hujan No T

(menit) T (jam)

I (mm/jam)

R2 R5 R10 R20 R50 R100

1 5 0.08333 _{69,981 95,220 111,814 127,930 148,651 164,333} 2 10 0.16667 _{44,254 60,214 70,707 80,899 94,002 103,919} 3 20 0.33333 _{27,789 37,812 44,401 50,801 59,029 65,256} 4 30 0.50000 _{21,216 28,868 33,899 38,785 45,067 49,822} 5 40 0.66667 _{17,511 23,827 27,979 32,012 37,197 41,121} 6 50 0.83333 _{15,095 20,539 24,118 27,594 32,064 35,446} 7 60 1.00000 _{13,371 18,193 21,364 24,443 28,402 31,398} 8 70 1.16667 _{11,840 16,111 18,918 21,645 25,151 27,805} 9 80 1.33333 _{11,035 15,015 17,631 20,173 23,440 25,913} 10 90 1.50000 10,197 13,875 16,293 18,641 21,661 23,946 11 100 1.66667 _{9,504 12,932 15,186 17,375 20,189 22,319} 12 110 1.83333 _{8,924 12,143 14,259 16,315 18,957 20,957}

No T (menit)

T (jam)

I (mm/jam)

R2 R5 R10 R20 R50 R100

13 120 2.00000 _{8,425 11,464 13,462 15,402 17,897 19,785} 14 130 2.16667 _{7,990 10,872 12,767 14,607 16,973 18,763} 15 140 2.33333 _{7,603 10,346 12,149 13,900 16,151 17,855} 16 150 2.50000 _{7,265 9,885 11,608 13,281 15,433 17,061} 17 160 2.66667 _{6,959 9,469 11,119 12,722 14,783 16,342} 18 170 2.83333 _{6,669 9,074 10,656 12,192 14,167 15,661} 19 180 3.00000 6,427 8,746 10,270 11,750 13,653 15,094

Salah satu contoh perhitungan (R2, R5, R10, R20, R50, dan R100) analisa intensitas curah hujan distribusi gumbel diatas sebagai berikut :

Untuk Periode Ulang (T) 2 Tahun

( ) ( ) Untuk Periode Ulang (T) 5 Tahun

( ) ( ) Untuk Periode Ulang (T) 10 Tahun

( ) ( ) Untuk periode ulang (T) 20 Tahun

( ) ( ) Untuk Periode Ulang (T) 50 Tahun

( ) ( ) Untuk Periode Ulang (T) 100 Tahun

( ) ( )

Dari Analisa Diatas Dapat Digambarkan Kurva IDR Sebagai Berikut :

Gambar 4.3 Grafik Intensitas Curah Hujan 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

In te n si tas cu rah h u jan (m m /jam )

Waktu konsentrasi (menit)

R2 R5 R10 R20 R50 R100

Perhitungan Analisa Waktu Konsentrasi dan Intensitas Hujan Rencana dengan menggunakan rumus Dr.Mononobe adalah sebagi berikut :

V = 72 x (H/L)0.6

t = L/V

_{( )}

Keterangan :

L = panjang saluran (m)

S = kemiringan rata-rata saluran (m)

V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik) t = waktu (menit)

I= intensitas hujan (mm/jam)

Salah satu contoh Perhitungan waktu kosentrasi dan intensitas hujan rencana daerah kecamatan Lawe sigala-gala.

Metode Dr.Mononobe

V = 72 x (H/500)0.6

= 72 x (1/500)0.6

= 1,729

t = L/V

= 500/1,729

= 289,184

_{( )} = 0,307 mm/jam

Aliran pada saluran atau sungai tergantung pada dari berbagai faktor-faktor secara bersamaan. Dalam perencanaan saluran drainase dapat dipakai standar yang telah ditetapkan, baik debit rencana (Periode Ulang) dan cara analisis yang dipakai Dalam kaitannya dengan limpasan, faktor yang berpengaruh secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu :

• Faktor Meteorologi yaitu karateristik hujan seperti intensitas hujan, durasi hujan dan distribusi hujan

• Karateristik DAS meliputi luas dan bentuk DAS, topografi dan tata guna lahan.

Perhitungan debit rencana saluran drainase didaerah perkotaan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus rasional. Tabel berikut ini menyajikan standar desain saluran drainase berdasarkan Pedoman Drainase Perkotaan dan Standar Desain Teknis.

Tabel 4.15. kriteria desain hidrologis sistem drainase perkotaan.

Luas DAS (ha) Periode ulang (tahun) Metode perhitungan debit banjir

<10 2 Rasional

10-100 2-5 Rasional

101-500 5-10 Rasional

>500 10-25 Hidrograf satuan

(suripin, sistem drainase yang berkelanjutan )

Dari hasil analisa terhadap data yang diperoleh besar debit rencana untuk masing-masing saluran dapat dicari dengan menggunakan metode Rasional seperti perhitungan di bawah ini.

Qp = 0,278 C x I x A

Keterangan

C = koefisien limpasan rata-rata I = intensitas hujan (mm/jam) Qp = debit banjir rencana (m3 / det) A = luas catchment area

Salah satu contoh perhitungan debit rencana kecamatan Lawe Sigala-gala dengan data sebagai berikut :

I = 0,307 mm/jam C = 0.2

A = 57 Ha

Maka penyelesaian nya adalah sebagai berikut : Qp = 0,278C x I x A

= 0,278 x 0.2 x 0,307 x 57 = 9,421 m3 / det

4.2 Perhitungan Erosi

4.2.1 Menghitung dengan cara Roughly

Untuk diameter 0,04608 mm, dengan mengansumsi �

�

� 4.2.2 Menghitung dengan cara Rumus Ketiga

( �

� )

(

)

Untuk maka diketahui �

�

� 4.2.3 Menghitung dengan cara Trial and Error

4.3.2 Menghitung Angkutan Sedimen Harian, Bulanan dan Tahunan dengan Metode Shen dan Hung

Diketahui data-data sebagai berikut :

 Ukuran diameter sedimen (d50) = 0,16 mm

 Kemiringan Sungai (s) = 2,5 x 10-4  Lebar dasar Sungai (W) = 4 m  Kedalaman sungai (D) = 2 m

 Massa jenis sedimen � = 2657 Kg/m3  Massa jenis air � = 999,45 Kg/m3  Gravitasi (g ) = 9,81 m2/s  Kecepatan Jatuh (�) = 0,045 m/s

Diasumsikan nilai debit harian dalam 1 bulan sama setiap harinya, dengan mengambil nilai rata-rata debit perbulan sebagai debit dalam 1 hari dengan debit Q = 12,68 m3/s

Langkah-langkah perhitungan adalah sebagai berikut : 1. Hitung luas penampang (A)

A = W . D + 2 . D2 = 4 . 2 + 2 . 22 = 16 m2

2. Hitung Kecepatan rata-rata (V) V = =

= 0,79 m/s 3. Hitung Keliling Basah (P) P = W + √ . D = 4 + 2√ . 2 = 12,944 m

4. Hitung Jari-jari Hidrolik (R)

R =

=

= 1,236 m

5. Hitung kecepatan geser (U*) U* = (g . R . S)0.5

= (9,81 . 1,236 . 2,5x10-4)0,5 = 0,06 m/s

6. Hitung nilai bilangan Reynold (Re) Re =

=

= 6

7. Hitung Harga parameter kecepatan keritis

+ 0,66

+ 0,66

4,141 m/s

8. Hitung konsentrasi sedimen total (Ct)

Log Ct = -107404,459 + 324214,747 y – 32630,589 y2 + 109503,872 y3

Dimana : Y =

Jadi :

Log Ct = -107404,459 + 324214,747 y – 32630,589 y2 + 109503,872 y3 =-107404,459 + 324214,747(0,969) – 32630,589(0,969)2 + 109503,872(0,969)3

9. Hitung volume berat air (Gw) Gw = � . W . D . V

= 999,45 . 4 . 2 . 0,792 = 6316,52 kg/s

10. Hitung muatan sedimen (Qs)

Qs = Gw . Ct

= 6316,52 x 12,618 = 0,079 kg/s

= 0,079.

= 6,886 ton/hari

Untuk itu, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 1997 adalah : Qs = 6,886 x 31 hari

Qs = 213,466 ton/bulan

Untuk melihat nilai Angkutan sedimen Bulanan dan Tahunan selanjutnya dapat kita lihat pada lampiran 2.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Ada beberapa kesimpulan yang bisa kita ambil dari hasil “Analisa Erosi dan Sedimentasi untuk Perkuatan Tebing dan Normalisasi Sungai Lawe Sigala-gala di Kabupaten Aceh Tenggara” ini yaitu:

1. Dari data distribusi gumbel maka didapat nilai intensitas hujan, nilai intensitas hujan sangat dibutuhkan untuk menghitung nilai debit banjir. Debit banjir yang didapat adalah sebesar 9,421 m3 / det.

2. Dari hasil perhitungan Erosi dengan menggunakan rumus Roughly, rumus Ketiga dan rumus trial and error.didapat hasil bahwa aliran sungai Lawe Sigala-gala merupakan aliran yang rentan terjadi erosi.

3. Metode yang tepat untuk dipakai menghitung penumpukan sedimen yang terjadi di sungai lawe sigala-gala ialah metode yang’s, dikarenakan hasil penumpukannya lebih besar jumlahnya sehingga mencapai 7,979 ton/hari bahkan sampai dengan 247,378 ton/bulan.

5.2 Saran

1. Supaya dinas terkait selalu melakukan peninjauan pada tebing sungai dan pengecekan perawatan pada beronjong sungai, agar sungai tetap bisa setabil dan beronjong masih dapat digunakan untuk pencegahan erosi dari sungai tersebut.

2. Agar selalu melakukan pengerukan berkala sebanyak 2 kali dalam setahun, untuk pencegahan terjadinya penumpukan sedimen yang berlebihan sehingga mengganggu aliran sungai.

3. Menyediakan wadah untuk sedimen hasil pengerukan dan memanfaatkannya dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Sasongko,Djoko. 1991. Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga. Triatmojo, Bambang. 1995. Hidrolika II. Yogyakarta. Beta Offset.

Suntoyo. 1996. Perencanaan Fasilitas Pantai dan Laut. Surabaya: BPFE. Tachyan, Endang P. 1985. Hidrolika Teknik. Jakarta: Erlangga.

Siregar, Irin Maryam Rufaedah. 2013. Evaluasi Perencanaan Hidrolik Sungai Percut Pengendalian Banjir dari Bendung Bandar Sidoras PE- 71 SAMPAI KE PE-129 (MFC-2). Jurnal Tugas Akhir. Universitas Sumatera Utara.

Mokonio, Olviana. 2013. Analisis Sedimentasi di Muara Sungai Saluwangko di desa Tounelet Kecamatan Kakas Kabupaten Minahasa. Jurnal Sipil Statik. Universitas Sam Ratulangi.

Anasiru, Triyanti. 2006. Angkutan Sedimen pada Muara Sungai Palu. SMARTek. Universitas Tadulako, Palu.

Fathoni, Muhammad Ali, 2013. Analisa Hidrolika Aliran pada Bendung Gerak Batang Asai di Kabupaten Sarolangun Provinsi Jambi yang ditempatkan di Tikungan Sungai. Jurnal Tugas Akhir. Universitas Brawijaya, Malang