Analisis Tinggi Muka Air Dan Daerah Genangan Banjir Rob Muara Sungai Deli Menggunakan Software Hec-Ras

HEC-RAS

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

YUSRIAWAN

100404026

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

i terjadi kondisi pasang yang sangat tinggi dapat memberikan dampak banjir terhadap daerah pemukiman disekitar muara Sungai Deli. Untuk mencegah banjir tersebut maka diperlukan analisis lebih lanjut mengenai tinggi muka air banjir ROB pasang muara sungai deli.

Metode penelitian yang digunakan yaitu metode kuantitatif dan data yang digunakan adalah data sekunder kemudian dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika.

Dalam hasil analisa nilai pasang surut yang digunakan untuk perhitungan tinggi muka air banjir ROB adalah nilai pasang surut maksimum dan nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan debit banjir adalah nilai curah hujan log person III. Metode Admiralty digunakan untuk menghitung pasang surut dan menghitung debit banjir Sungai Deli dengan metode HSS Nakayasu, tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dianalisa dengan menggunakan software HEC RAS.

Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh elevasi pasang maksimum = 270 cm dan dengan metode HSS Nakayasu diperoleh debit banjir maksimum dengan periode kala ulang Q25 = 606,654 m3/det, Q50 = 670,073 m3/det, dan Q100 = 733,032 m3/det. Dengan

menggunakan Software Hecrass diperoleh elevasi muka air banjir ROB (pasang) tinggi muka air banjir ROB dengan kala ulang Q25 =0,4 m, Q50 = 1,5 m dan Q100 = 1,8 m dan

menimbulkan luas genangan yang terjadi dengan periode kala ulang Q25= 1.200.970,19 m2,

Q50= 8.988.025,22 m2dan Q100=.9.463.059,968 m2.

ii Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

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

ANALISIS TINGGI MUKA AIR DAN DAERAH GENANGAN BANJIR ROB MUARA SUNGAI DELI MENGGUNAKAN SOFTWARE

HEC-RAS

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 M.yusuf dan Ibunda Sri Ningsih tercinta, kakak saya Sri Wahyuni, Yusnika Sari dan yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat.

iii 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 M.Sc dan Bapak Ir.Alferido Malik selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

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

8. 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).

9. Kepada abangda Asril Zevri, ST, MT, yang bersedia membantu dalam mengerjakan skripsi saya, terima kasih atas bantuanya selama ini.

10. Kepada kawan-kawan Asisten Laboratorium Hidrolika, Dicky, Rizky tandem, Reno, Rico, Dhika, Wahyu, Barly, Arief Gumit, Anshar, terima kasih atas semangat dan bantuanya selama ini.

iv Dachi, serta teman-teman angkatan 2010 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih atas semangat dan bantuannya 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, Agustus 2015 Penulis,

( YUSRIAWAN ) 10 0404 026

v

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR... x

DAFTAR NOTASI ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian. ... 2

1.4. Pembatasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. Hidrologi ... 4

2.2. Banjir ROB ... 5

2.3. Pasang Surut... 6

2.3.1 Metode Analisa Pasang Surut... 8

2.4. Curah Hujan ... 11

2.4.1. Distribusi Frekuensi Curah Hujan ... 14

2.5. Uji Frekuensi Curah Hujan ... 21

2.5.1. Uji Chi Kuadrat ... 21

2.5.2. Uji Smirnov Kolmogorf... 22

vi

2.6. Metode Perhitungan Debit Banjir ... 26

2.6.1. Debit Rancangan dengan Metode Rasional... 26

2.6.2. Metode Hidrograf Banjir ... 26

2.7. Prediksi Tinggi Muka Air Banjir dengan HEC - RAS... 33

2.7.1. Graphical User Interface... 34

2.7.2. Penyimpanan Data dan Manajemen Data... 34

2.7.3. Grafik dan Pelaporan ... 35

BAB III METODE PENELITIAN... 41

3.1. Lokasi Penelitian... 41

3.2. Metode Penelitian... 42

3.2. Jadwal Penelitian... 44

3.3. Variabel yang Diamati ... 46

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 47

4.1. Perhitungan Pasang Surut dengan Metode Admiralty ... 47

4.2. Perhitungan Curah Hujan Kawasan DAS Deli ... 50

4.3. Perhitungan Koefisien Pengaliran DAS Deli ... 55

4.4. Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli ... 58

4.4.1. Metode Distribusi Gumbel ... 59

4.4.2. Metode Distribusi Log Pearson Tipe III ... 61

4.4.3. Metode Distribusi Normal... 64

4.4.4. Metode Distribusi Log Normal... 66

4.5. Analisa Hidrologi ... 69

vii

4.6. Perhitungan Intensitas Hujan Jam_–jaman ... 74

4.7. Debit Banjir Rancangan Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Sungai Deli ... 76

4.7.1. Hidrograf Satuan Nakayasu... 78

4.8. Debit Banjir DAS Sungai Deli ... 84

4.8.1. Tinggi Pasang Surut Muara Deli ... 85

4.8.2. Pengukuran Penampang Muara Sungai Deli ... 86

4.8.3. Tinggi Muka Air Banjir Muara Sungai Deli dengan HEC-RAS... 90

4.9. Analisa Daerah Genangan Banjir Rob Muara Sungai Deli... 93

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 97

5.1. Kesimpulan ... 97

5.2. Saran ... 98

DAFTAR PUSTAKA ... 99

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss ... 15

Tabel 2.2 Nilai K untuk DIstribusi Log Normal ... 16

Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel... 17

Tabel 2.4 Reduksi Variat (YTr) sebagai Fungsi Periode Ulang Gumbel... 18

Tabel 2.5 Reduksi Standar Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel ... 18

Tabel 2.6 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III ... 20

Tabel 2.8 Tabel ∆P Smirnov Kolmogrov (Kamiana, 2011) ... 23

Tabel 2.9 Nilai Koefisien Limpasan ... 25

Tabel 4.1 Data Pasang Surut Sungai Deli (01 Desember – 31 Desember 2013) ... 47

Tabel 4.2 Elevasi Muka Air Pasang Sungai Deli ... 49

Tabel 4.3 Luas Areal Pengaruh Stasiun Hujan Daerah Aliran Sungai Deli... 51

Tabel 4.4 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Belawan ... 51

Tabel 4.5 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Pancur Batu ... 52

Tabel 4.6 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Patumbak ... 52

Tabel 4.7 Perhitungan Curah Hujan Regional Harian Maksimum DAS Deli ... 54

ix

Tabel 4.9 Nilai Koefisien Pengaliran di DAS Deli... 57

Tabel 4.10 Rangking Curah Hujan Regional Harian Maksimum DAS Deli…….. 58

Tabel 4.11 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel ... 59

Tabel 4.12 Analisa Curah Hujan Rencana dengan Distribusi Gumbel ... 60

Tabel 4.13 Analisa Curah Hujan dengan Distribusi Log Pearson III ... 61

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan dengan Metode Log Pearson Tipe III ... 62

Tabel 4.15 Analisa Curah Hujan Metode Distribusi Normal ... 64

Tabel 4.16 Analisa Curah Hujan Metode Distribusi Normal ... 65

Tabel 4.17 Analisa Curah Hujan dengan Metode Distribusi Log Normal ... 66

Tabel 4.18 Analisa Curah Hujan dengan Metode Distribusi Log Normal ... 66

Tabel 4.19 Resume Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli .. 68

Tabel 4.20 Analisa Frekuensi Curah Hujan ... 69

Tabel 4.21 Uji parameter statistik untuk menentukanjenis sebaran 2014... 71

Tabel 4.22 Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov... 72

Tabel 4.23 Nilai D kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorov ... 73

Tabel 4.24Perhitungan Analisa Intensitas Curah Hujan ... 75

Tabel 4.25 Parameter Untuk Menghitung HSS Nakayasu ... 78

Tabel 4.26 Hujan Efektif Daerah Pengaliran ... 78

Tabel 4.27 Tabel Hasil Perhitungan HSS Nakayasu ... 81

Tabel 4.28 Debit Banjir HSS Nakayasu DAS Sungai Deli Log Pearson III……… 84

Tabel 4.29 Elevasi Pasang Surut Muara Sungai Deli……….... 85

Tabel 4.30 Resume Tinggi Banjir Rob DAS Sungai Deli dengan Debit Banjir Periode Kala Ulang………. 93

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi ... 4

Gambar 2.2 Bagan alir perhitungan dan perilaku pasang surut laut ... 8

Gambar 2.3 Polygon Thiessen pada DAS ... 13

Gambar 2.4 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ... 31

Gambar 2.5 Tampilan Menu Utama HEC-RAS 4.0 ... 36

Gambar 2.6Tampilan menu geometri data ………... 36

Gambar 2.7Menu Cross Section Pada Geometri Data………. 37

Gambar 2.8 Tampilan Data Cross Section ………... 38

Gambar 2.9Unsteady Data dimasukkan data debit banjir hasil perhitungan HSS Nakayasu……….. 39

Gambar 2.10Unsteady Data dimasukkan data hasil perhitungan Metode Admiralty………. 39

Gambar 2.11 Tampilan Compute Data Unsteady Flow Analysis………. 40

Gambar 3.1 Lokasi Penelitian ... 41

Gambar 3.2 Lokasi Penelitian ... 42

Gambar 3.3 Tahapan Penelitian Tugas Akhir ... 43

Gambar 4.1 Grafik Pasang Surut dengan menggunakan Metode Admiralty ... 48

xi

Gambar 4.3 Polygon Thiessen DAS Deli ... 50

Gambar 4.4 Peta Rencana Tata Ruang Kota Medan ... 55

Gambar 4.5 Grafik Resume Frekuensi Curah Hujan Kala Ulang DAS Deli ... 68

Gambar 4.6 Batas-Batas Daerah Sempadan Sungai ... 77

Gambar 4.7 Grafik Debit Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ... 82

Gambar 4.8 Grafik Debit Banjir dengan Metode Nakayasu ... 83

Gambar 4.9 Elevasi Penampang Memanjang dan Melintang Muara Sungai Deli... 87

Gambar 4.10 Penampang Memanjang Maksimum Q100 Muara Sungai Deli……… 88

Gambar 4.11Penampang Melintang Maksimum Q100 Muara Sungai Deli………... 89

Gambar 4.12 Kondisi Banjir Muara Sungai Deli dengan Q100 tahun……….90

Gambar 4.13 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q100 tahun……….... 91

Gambar 4.14 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q50 tahun…………. 91

xii

DAFTAR NOTASI

η(tn ) = elevasi pasang surut sebagai fungsi waktu фk = fase komponen ke k, pada saat t=0

ωk = frekuensi komponen ke k

An = luas daerah pengaruh pos penakar hujan (km2)

A = Luas daerah aliran (km2) Ak dan Bk = konstanta harmonic

C = Koefisien pengaliran

Cs = Koefisien kemencengan

Ck(x) dan φk (x) = amplitudo dan fasa konstanta harmonic C-kdan φ-k = conjugate kompleksnya

Ck = amplitudo komponen ke k

D = tinggi curah hujan rerata daerah (mm) dn = hujan pada pos penakar hujan (mm)

d = tinggi curah hujan rata-rata,

d1, d2 . . . dn = tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2, . . . , n, DK = derajat kebebasan

F = Faktor konversi = 0,278

F = bilangan Formazhl

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

xiii I = panjang busur lingkaran galiner (m)

i = Nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil

JK = jumlah kelas

K = Variabel reduksi

K = jumlah konstituen yang harus ditentukan

K1 dan O1 = konstanta pasang surut harian utama

L = Panjang saluran utama dari hulu sampai penguras dalam km

Ls = Panjang lintasan aliran di dalam salura/sungai (m)

Log X = Harga rata – rata dari data

Log XT = Variate diekstrapolasikan

M2 dan S2 = konstanta pasang surut ganda utama

n = Angka kekasaranManning

n = Jumlah data

n = banyak pos penakaran.

P = faktor keterikatan

R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)

S = Kemiringan rata-rata saluran utama dalam m/m

Sn = Reduced standard deviation sebagai fungsi dari banyak data N

So = tinggi muka air laut rerata

Sx = Standard Deviasi

t = waktu

xiv (t0) = Inlet time

(td) = Conduit time

Tk = periode komponen ke k

tn = waktu pengamatan tiap jam

W = teganganolehgayaberatirisan vertical persatuanlebar (t/m)

X = Harga rata – rata dari data

XT = Variate yang diekstrapolasikan X = Harga rata–rata dari data

YT = Reduced variate sebagai fungsi dari periode ulang T

i terjadi kondisi pasang yang sangat tinggi dapat memberikan dampak banjir terhadap daerah pemukiman disekitar muara Sungai Deli. Untuk mencegah banjir tersebut maka diperlukan analisis lebih lanjut mengenai tinggi muka air banjir ROB pasang muara sungai deli.

Metode penelitian yang digunakan yaitu metode kuantitatif dan data yang digunakan adalah data sekunder kemudian dianalisis berdasarkan analisis hidrologi dan analisis hidrolika.

Dalam hasil analisa nilai pasang surut yang digunakan untuk perhitungan tinggi muka air banjir ROB adalah nilai pasang surut maksimum dan nilai curah hujan yang digunakan untuk perhitungan debit banjir adalah nilai curah hujan log person III. Metode Admiralty digunakan untuk menghitung pasang surut dan menghitung debit banjir Sungai Deli dengan metode HSS Nakayasu, tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dianalisa dengan menggunakan software HEC RAS.

Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh elevasi pasang maksimum = 270 cm dan dengan metode HSS Nakayasu diperoleh debit banjir maksimum dengan periode kala ulang Q25 = 606,654 m3/det, Q50 = 670,073 m3/det, dan Q100 = 733,032 m3/det. Dengan

menggunakan Software Hecrass diperoleh elevasi muka air banjir ROB (pasang) tinggi muka air banjir ROB dengan kala ulang Q25 =0,4 m, Q50 = 1,5 m dan Q100 = 1,8 m dan

menimbulkan luas genangan yang terjadi dengan periode kala ulang Q25= 1.200.970,19 m2,

Q50= 8.988.025,22 m2dan Q100=.9.463.059,968 m2.

1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Daerah hilir Wilayah Sungai Belawan-Ular-Padang (WS BUP) terletak dikoordinat 04°13′ LU _98°14′ BT ₍₀₄0 13’ 30” LU dan 980 ₁₄’ ₄₇’ ₇₅” _{BT) yang}

berada di kawasan pantai timur Provinsi Sumatera Utara. Wilayah sungai ini mencakup enam Daerah Aliran Sungai (DAS) dengan luas seluruhnya 6.215,66 km2 (Departemen PU Balai Wilayah Sungai Sumatera II, 2008). Dari keenam wilayah sungai tersebut DAS Belawan dan DAS Deli merupakan DAS yang luasannya mencakup Kota Medan. Hulu dari kedua DAS tersebut berada di Kabupaten Deli Serdang yaitu di Kecamatan Sibolangit dan Kecamatan Kutalimbaru yang kemudian mengalir melintasi jantung Kota Medan hingga bermuara di perairan Pelabuhan Belawan.

Kedua DAS tersebut memiliki sungai utama dan anak-anak sungainya yang berperan penting dalam kehidupan masyarakat di Kota Medan. Dari kedua DAS tersebut terdapat tiga sungai yang sangat krusial yaitu Sungai Deli, Sungai Babura dan Sungai Belawan. Ketiga sungai tersebut menjadi saluran utama yang mendukung sistem saluran drainase di Kota Medan. Pada musim hujan, curah hujan dengan intensitas yang sangat tinggi dapat meningkatkan laju aliran limpasan dengan cepat.

Kondisi hilir Sungai Deli dipengaruhi oleh pasang surut muara Sungai Deli apabila terjadi kondisi pasang yang sangat tinggi dapat memberikan dampak banjir terhadap daerah pemukiman disekitar muara Sungai Deli. Debit banjir

Sungai Deli yang berasal dari hulu juga dapat memberikan dampak banjir ROB (pasang), hal ini terjadi apabila debit banjir tersebut secara bersamaan bertemu dengan pasang tertinggi di muara Sungai Deli. Dengan adanya kejadian ini dapat mengakibatkan tinggi muka air banjir yang lebih tinggi sehingga memberikan luas genangan banjir yang luas. Oleh karena itu perlu dilakukan suatu penanggulangan banjir ROB (pasang) muara Sungai Deli untuk mengurangi dampak banjir terhadap pemukiman di sekitar muara Sungai Deli.

1. 2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh debit banjir Sungai Deli dengan pasang surut di muara Sungai Deli ?

2. Berapakah tinggi muka air banjir ROB (pasang) maksimum yang terjadi di muara Sungai Deli ?

3. Seberapa luas daerah genangan banjir ROB (pasang) yang terjadi di muara Sungai Deli ?

1.3 Tujuan Penelitian

Untuk dapat menganalisa tinggi muka air banjir ROB (pasang) Sungai Deli maka penelitian ini mempunyai tujuan sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui pengaruh debit banjir Sungai Deli terhadap pasang surut muara Sungai Deli.

2. Untuk mengetahui debit dan tinggi muka air banjir ROB (pasang) maksimum dimuara Sungai Deli.

3. Untuk mengetahui luas daerah genangan banjir ROB (pasang) maksimum dimuara Sungai Deli.

1.4 Pembatasan Masalah

Oleh karena keterbatasan waktu dan luasnya areal DAS yang mencakup Kota Medan, maka penelitian ini hanya membahas masalah tinggi muka air banjir ROB (pasang) dan luas daerah genangan di sungai utama khususnya di bagian muara Sungai Deli

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagi penulis: menambah wawasan dan ilmu pengetahuan bagi penulis. 2. Bagi akademik: sebagai mutu pembelajaran bagi pihak-pihak yang

membutuhkan.

3. Bagi masyarakat: dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai bahan evaluasi untuk menghindari dampak banjir ROB (pasang) pada daerah pemukiman di muara Sungai Deli.

4

2.1 Hidrologi

Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi – penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (outflow). Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi. Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah. Gambar 2.1 berikut merupakan gambar siklus hidrologi.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi. ( Sumber: Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Praktis. Lubuk Agung. Bandung).

2.2 Banjir ROB

Banjir ROB adalah nama lain dari banjir air laut. Lebih tepatnya adalah jenis banjir yang diakibatkan pasang surutnya air laut. Wilayah yang tergenang air laut ini adalah mean sea level atau permukaan yang jauh lebih rendah dari titik laut. Sama seperti banjir lainnya, banjir Rob ini juga membahayakan pemukiman manusia.

Penyebab Terjadinya Banjir ROB antara lain:

1. Penyebab utama Banjir ROB adalah Gravitasi, baik itu gravitasi bulan atau matahari atas Bumi. Gravitasi ini mempegaruhi tinggi dan rendahnya kenaikan air lautan.

2. Banjir ROB disebabkan kapasitas air di lautan bertambah dalam jumlah massif oleh karena mencairnya es.

3. Penyebab selanjutnya adalah karena terjadi penurunan pada permukaan tanah. Hal ini bisa dipicu dua hal yakni tidak kuatnya tanah menopang bagunan yang berdiri di atasnya dan juga karena penggunaan air tanah yang terlalu banyak dan menciptakan ruang kosong dalam tanah.

4. Penyebab selanjutnya adalah karean tekanan udara di wilayah pantai cukup rendah. Hal ini, dalam kondisi tertentu, bisa membuat air laut menyembul.

5. Banjir ROB juga bisa terjadi karena adanya sejumlah fenomena seperti air laut yang saling berinteraksi, bada tropis atau juga swell atau gelombang yang muncul dari jarak yang jauh.

6. Tambahan penyebab lain datang dari aktivis LSM, mereka berpendapat rusaknya vegetasi di kawasan leuser turut menjadi penyebab terjadinya Banjir Rob.

Dampak Banjir ROB antara lain :

1. Banjir karena pasang air laut (ROB) ini telah memberikan dampak negatif terhadap kawasan permukiman pesisir. Selain merubah lingkungan, banjir Rob juga memberi tekanan batin pada masyarakat.

2. Banjir ROB bisa merusak infrastruktur di lingkungan masyarakat. Misalnya saja kayu yang cepat lapuk karena terus-menerus tergenang air. 3. Banjir akibat pasang air laut (ROB) juga berdampak pada rusaknya sarana

dan prasarana lingkungan seperti air bersih. Air laut akan bercampur dengan air tawar. Hal ini akan membuat masyarakat kesulitan mendapat air bersih.

4. Banjir ROB juga mengganggu sistem persampahan, drainase, dan juga sanitasi. Air yang bercampur dengan sampah tentu tak baik.

5. Apabila berlangsung cukup lama, maka banjir ROB akan membawa pada penurunan kualitas kesehatan masyarakat di wilayah tersebut.

2.3 Pasang Surut

Pasang surut air laut adalah suatu gejala fisik yang selalu berulang dengan periode tertentu dan pengaruhnya dapat dirasakan sampai jauh masuk ke arah hulu dari muara sungai. Pasang surut terjadi karena adanya gerakan dari benda benda angkasa yaitu rotasi bumi pada sumbunya, peredaran bulan mengelilingi bumi dan peredaran bulan mengelilingi matahari. Gerakan tersebut berlangsung dengan

teratur mengikuti suatu garis edar dan periode yang tertentu. Pengaruh dari benda angkasa yang lainnya sangat kecil dan tidak perlu diperhitungkan.

Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi. Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut. Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari. Periode pasang surut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke puncak atau lembah gelombang berikutnya. Harga periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit.

Terdapat tiga tipe dasar pasang surut yang didasarkan pada periode dan keteraturannya, yaitu pasang surut harian (diurnal), tengah harian (semi diurnal) dan campuran (mixed tides). Dalam sebulan, variasi harian dari rentang pasang surut berubah secara sistematis terhadap siklus bulan. Rentang pasang surut juga bergantung pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai samudera. Tipe pasang surut suatu perairan tertentu dapat ditentukan oleh perbandingan antara amplitudo unsur-unsur pasang surut utama dengan unsur-unsur pasang surut ganda yang dikenal dengan bilangan Formazhl (Komar, 1998)

F = 1 + 1

2 + 2………( 2.1)

Dimana:

F : bilangan Formazhl

K1 dan O1 : konstanta pasang surut harian utama M2 dan S2 : konstanta pasang surut ganda utama Maka jika nilai F berada diantara:

0 - 0.25 : pasut bertipe ganda

0.26 – 1.5 : pasut tipe campuran dengan tipe ganda lebih menonjol 1.5 – 3.0 : pasut tipe campuran dengan tipe tunggal lebih menonjol

Gambar 2.2 Bagan alir perhitungan dan peramalan perilaku pasang surut laut. (sumber: PT. Pemetar Argeo Consultant. 2014. S.I.D. Pengendalian Banjir ROB (pasang) Belawan Kota Medan. Laporan Hidrologi dan Hidrometri. Medan).

2.3.1 Metode Analisa Pasang Surut

Metode analisa pasang surut ada 3 macam yang pertama adalah metode harmonik yaitu yang mendasarkan perhitungannya pada hubungan antara waktu air tinggi dan waktu air rendah dengan fase bulan dan berbagai parameter astronomis lainnya. Metode yang kedua adalah metode respons yang dikemukakan Munk dan Cartwright dimana metode ini banyak digunakan oleh beberapa lembaga pasang surut di beberapa negara. Kelebihan metode ini dapat menganalisa pasang surut baik di laut dangkal maupun laut dalam. Untuk menganalisa laut dangkal, metode ini hanya berlaku bagi gelombang linier saja,

sedangkan analisa laut dalam digunakan metode hidrodinamika. Metode yang ketiga adalah metode harmonik dimana variasi tinggi air laut sebagai superposisi dari sejumlah gelombang komponen harmonik pasang surut yang kecepatan sudut dan fasenya dapat dihitung berdasarkan parameter astronomis. Berikut ini beberapa metode analisa harmonik pasang surut, antara lain:

a. Metode Admiralty

Pada metode Admiralty data pasang surut yang ada yang digunakan untuk menghitungkonstanta harmonik Ck dan φk

( ) = + ∑ cos ( + ) ………. (2.2)

Dimana :

So : tinggi muka air laut rerata Ck : amplitudo komponen ke k

фk : fase komponen ke k, pada saat t=0 ωk : frekuensi komponen ke k

t : waktu

nilai Ck dan фk tidak dapat langsung ditentukan, tetapi harus dikoreksi terlebih dahulu dengan koreksi nodal karena amplitudo dan fase tersebut merupakan amplitudo dan fase sesaat dari masing-masing komponen.

b. Metode Least Square

Metode least square merupakan metode perhitungan pasang surut dimana metode ini berusaha membuat garis yang mempunyai jumlah selisis (jarak vertikal) antara data dengan regresi yang terkecil. Pada prinsipnya metode least square meminimumkan persamaan elevasi pasut, sehingga diperoleh persamaan simultan. Kemudian, persamaan simultan tersebut diselesaikan dengan metode

numerik sehingga diperoleh konstanta pasut. Analisa dari metode least square faung adalah menentukan apa dan berapa jumlah parameter yang ingin diketahui. Pada umumnya, jika data yang diperlukan untuk mengetahui tipe dan datum pasang surut diperlukan 9 konstanta harmonis yang biasa digunakan. Cukup aman untuk mengasumsikan bahwa konstanta yang sama mendominasi sifat pasang surut pada lokasi yang baru sama seperti pada lokasi yang sebelumnya untuk daerah geografis yang sama.Secara umum persamaan numerik pasang surut untuk menentukan besarnya konstanta harmonis dirumuskan sebagai berikut:

( ) = + ∑ cos + ∑ sin ) ………. ( 2.3)

Dimana:

η(tn ) : elevasi pasang surut sebagai fungsi waktu Ak dan Bk : konstanta harmonic

k : jumlah konstituen yang harus ditentukan ωk :

Tk : periode komponen ke k tn : waktu pengamatan tiap jam

C. Metode Fourier

Amplitudo dan fasa konstanta harmonik dari analisa fourier dapat dituliskan sebagai berikut:

C(x,t)=∑ ( x) e + C−k( x) e ………( 2.4)

Dimana:

Ck(x) dan φk (x) adalah amplitudo dan fasa konstanta harmonic. C-k dan φ-k adalah conjugate kompleksnya.

Dasar dari analisa harmonik adalah hukum Laplace, gelombang komponen pasut setimbang selama penjalarannya akan mendapatkan respon dari laut yang dilewatinya sehingga amplitudonya akan mengalami perubahan dan fasanya mengalami keterlambatan namun frekuensi (kecepatan sudut) masing-masing komponen senantiasa tetap. Jadi variasi tinggi muka air laut di suatu tempat dapat dinyatakan sebagai superposisi dari berbagai gelombang komponen harmonik pasang surut.

2.4 Curah Hujan

Data curah hujan yang tercatat diproses berdasarkan areal yang mendapatkan hujan sehingga didapat tinggi curah hujan rata-rata dan kemudian diramalkan besarnya curah hujan pada periode tertentu. Berikut dijabarkan tentang cara menentukan tinggi curah hujan arel. Dengan melakukan penakaran atau pecatatan hujan, kita hanya mendapat curah hujan di suatu titik tertentu (point rainfall). Jika di dalam suatu areal terdapat beberapa alat penakar atau pencatat curah hujan, maka dapat diambil nilai rata-rata untuk mendapatkan nilai curah hujan areal.

Ada 3 macam cara yang berbeda dalam menentukan tinggi curah hujan rata-rata pada areal tertentu dari angka-angka curah hujan di beberapa titik pos penakar atau pencatat.

1. Rata-rata aljabar

Tinggi rata-rata curah hujan didapatkan dengan mengambil nilai rata-rata hitung (arithmatic mean) pengukuran hujan di pos penakar-penakar hujan di dalam areal studi.

d = … = ∑ ………...……… (2.6)

Dimana:

d : tinggi curah hujan rata-rata,

d1, d2 . . . dn : tinggi curah hujan pada pos penakar 1, 2, . . . , n, n : banyak pos penakaran.

Cara ini akan memberikan hasil yang dapat dipercaya jika pos-pos penakarnya ditempatkan secara merata di areal tersebut, dan hasil penakaran masing-masing pos penakar tidak menyimpang jauh dari nilai rata-rata seluruh pos di seluruh areal.

2. Cara Poligon Thiessen

Cara ini berdasarkan rata-rata timbang (weighted average). Masing-masing penakar mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung di antara dua buah pos penakar. Gambar 2.3 menunjukkan contoh posisi stasiun 1, 2, dan 3 dari skema poligon Thiessen dalam Daerah Aliran Sungai (DAS).

Gambar 2.3 Poligon Thiessen pada DAS.( Sumber: Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Praktis. Lubuk Agung. Bandung).

Curah hujan pada suatu daerah dapat dihitung dengan persamaan berikut:

………..(2.7)

………..(2.8)

Dimana:

d : tinggi curah hujan rerata daerah (mm). dn : hujan pada pos penakar hujan (mm).

An : luas daerah pengaruh pos penakar hujan (km2). A : luas total DAS (km2).

n 2 1 n n 2 2 1 1 A ... A A d . A ... d . A d . A d        A d . A ... d . A d . A

2.4.1 Distribusi Frekuensi Curah Hujan

Untuk menganalisis probabilitas curah hujan biasanya dipakai beberapa macam distribusi yaitu:

A. Distribusi Normal B. Log Normal C. Gumbel

D.Log Pearson Type III

A. Distribusi Normal

Distribusi normal atau kurva normal disebut pula distribusi Gauss. Untuk analisa frekuensi curah hujan menggunakan metode distribusi Normal, dengan persamaan sebagai berikut:

XT = X + k.Sx ………...(2.9)

Dimana:

XT : Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rencana untuk periode ulang T tahun.

X : Harga rata–rata dari data n

X

n

1 i



 K : Variabel reduksi

Sx : Standard Deviasi

1 n

X X

n

1 i n

1 2 i

 

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

12 3,330 0,300 0,52

13 4,000 0,250 0,67

14 5,000 0,200 0,84

15 10,000 0,100 1,28

16 20,000 0,050 1,64

17 50,000 0,020 2,05

18 100,000 0,010 2,33

19 200,000 0,005 2,58

20 500,000 0,002 2,88

21 1,000,000 0,001 3,09

( Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 37, Suripin 2004 Yogyakarta)

B. Distribusi Log Normal

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

Log XT = Log X + k.Sx Log X ………..(2.10)

Dimana:

Log XT : Variate yang diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang T tahun.

Log X : Harga rata – rata dari data

n ) (X log

n

1

i



SxLog X : Standard Deviasi 1 n ) X Log (LogX n 1 i n 1 2 i   





K : Variabel reduksi

Tabel 2.2 Nilai K untuk Distribusi Log Normal

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

12 3,330 0,300 0,52

13 4,000 0,250 0,67

14 5,000 0,200 0,84

15 10,000 0,100 1,28

16 20,000 0,050 1,64

17 50,000 0,020 2,05

18 100,000 0,010 2,33

19 200,000 0,005 2,58

20 500,000 0,002 2,88

21 1,000,000 0,001 3,09

( Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 37, Suripin 2004 Yogyakarta )

C. Distribusi Gumbel

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

XT = X + K.Sx ……….(2.11)

Dimana:

curah hujan rencana untuk periode ulang T (tahun).

X : Harga rata – rata dari data n X n 1 i





Sx : Standard Deviasi

1 n X X n 1 i n 1 2 i   





K : Variabel reduksi.

Untuk menghitung variabel reduksi E.J. Gumbel mengambil harga:

K n n T S Y Y   ……….(2.12) Dimana:

YT : Reduced variate sebagai fungsi dari periode ulang T Yn : Reduced mean sebagai fungsi dari banyak data (N)

Sn : Reduced standard deviation sebagai fungsi dari banyak data N

Tabel 2.3 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel

No 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 0,5220

20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,535

30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5403 0,5410 0,5418 0,5424 0,5346

40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,473 0,5477 0,5481

50 0,5486 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 0,5510 0,5611

( Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 51, Suripin 2004 Yogyakarta ).

Tabel 2.4 Reduksi Variat (YTR) sebagai fungsi periode ulang Gumbel

( Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 52, Suripin 2004 Yogyakarta ) .

Tabel 2.5 Reduksi Standard Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel

(Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 52, Suripin 2004 Yogyakarta )

Periode Ulang

( TR ) Reduced Variate _{( YTR )} Periode Ulang _{( TR )} Reduce Variate _{( YTR )}

(Tahun) (Tahun) (Tahun) (Tahun)

2 0.3668 100 4.6012

5 1.5004 200 5.2969

10 2.251 250 5.5206

20 2.9709 500 6.2149

25 3.1993 1000 6.9087

50 3.9028 5000 8.5188

75 4.3117 10000 9.2121

No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0.94 0,96 0,99 1,00 1,020 1,03 1,04 1,049 1,049 1,056

20 1,06 1,06 1,07 1,08 1,08 1,091 1,09 1,10 1,104 1,108

30 1,11 1,11 1,11 1,12 1,12 1,28 1,13 1,13 1,136 1,138

40 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,151 1,15 1,15 1,157 1,159

50 1,10 1,16 1,10 1,16 1,16 1,168 1,16 1,17 1,172 1,173

60 1,17 1,17 1,17 1,17 1,17 1,180 1,18 1,18 1,183 1,184

70 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,189 1,19 1,19 1,192 1,193

80 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,97 1,19 1,19 1,199 1,200

90 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,203 1,20 1,20 1,205 1,206

D. Distribusi Log Person III

Untuk analisa frekuensi curah hujan menggunakan metode Log Person Type III, dengan persamaan sebagai berikut:

Log XT = Logx + Ktr. S1………...(2.13)

Dimana:

Log XT : Variate diekstrapolasikan, yaitu besarnya curah hujan rancangan untuk periode ulang T tahun.

Log X : Harga rata – rata dari data, LogX

n X Log n 1 i i



_ 

S1 : Standard Deviasi, S1 =





1 n X Log X Log n 1 i 2 i  



_

dengan periode ulang T.





3 i n 1 i 3 i S . ) 2 n ( ) 1 n ( X Log X Log . n Cs    



 Dimana :

Tabel 2.6 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III

Kemencengan (Cs)

Periode Ulang Tahun

2 5 10 25 50 100 200 1000

Peluang (%)

50 20 10 4 2 1 0,5 0,1

3,0 -0,396 0,420 1,180 2,278 3,152 4,051 4,970 7,250 2,5 -0,360 0,518 1,250 2,262 3,048 3,845 4,652 6,600 2,2 -0,330 0,574 1,284 2,240 2,970 3,705 4,444 6,200 2,0 -0,307 0,609 1,302 2,219 2,912 3,605 4,298 5,910 1,8 -0,282 0,643 1,318 2,193 2,848 3,499 4,147 5,660 1,6 -0,254 0,675 1,329 2,163 2,780 3,388 3,990 5,390 1,4 -0,225 0,705 1,337 2,128 2,706 3,271 3,828 5,110 1,2 -0,195 0,732 1,340 2,087 2,626 3,149 3,661 4,820 1,0 -0,164 0,758 1,340 2,043 2,542 3,022 3,489 4,540 0,9 -0,148 0,769 1,339 2,018 2,498 2,957 3,401 4,395 0,8 -0,132 0,780 1,336 2,998 2,453 2,891 3,312 4,250 0,7 -0,116 0,790 1,333 2,967 2,407 2,824 3,223 4,105 0,6 -0,099 0,800 1,328 2,939 2,359 2,755 3,132 3,960 0,5 -0,083 0,808 1,323 2,910 2,311 2,686 3,041 3,815 0,4 -0,066 0,816 1,317 2,880 2,261 2,615 2,949 3,670 0,3 -0,050 0,824 1,309 2,849 2,211 2,544 2,856 3,525 0,2 -0,033 0,830 1,301 2,818 2,159 2,472 2,763 3,380 0,1 -0,017 0,836 1,292 2,785 2,107 2,400 2,670 3,235 0,0 0,000 0,842 1,282 2,751 2,054 2,326 2,576 3,090 -0,1 0,017 0,836 1,270 2,761 2,000 2,252 2,482 3,950 -0,2 0,033 0,850 1,258 1,680 1,945 2,178 2,388 2,810 -0,3 0,050 0,853 1,245 1,643 1,890 2,104 2,294 2,675 -0,4 0,066 0,855 1,231 1,606 1,834 2,029 2,201 2,540 -0,5 0,083 0,856 1,216 1,567 1,777 1,955 2,108 2,400 -0,6 0,099 0,857 1,200 1,528 1,720 1,880 2,016 2,275 -0,7 0,116 0,857 1,183 1,488 1,663 1,806 1,926 2,150 -0,8 0,132 0,856 1,166 1,488 1,606 1,733 1,837 2,035 -0,9 0,148 0,854 1,147 1,407 1,549 1,660 1,749 1,910 -1,0 0,164 0,852 1,128 1,366 1,492 1,588 1,664 1,800 -1,2 0,195 0,844 1,086 1,282 1,379 1,449 1,501 1,625 -1,4 0,225 0,832 1,041 1,198 1,270 1,318 1,351 1,465 -1,6 0,254 0,817 0,994 1,116 1,166 1,200 1,216 1,280 -1,8 0,282 0,799 0,945 0,035 1,069 1,089 1,097 1,130 -2,0 0,307 0,777 0,895 0,959 0,980 0,990 1,995 1,000 -2,2 0,330 0,752 0,844 0,888 0,900 0,905 0,907 0,910 -2,5 0,360 0,711 0,771 0,793 0,798 0,799 0,800 0,802 -3,0 0,396 0,636 0,660 0,666 0,666 0,667 0,667 0,668

(Sumber: Buku sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan hal 43, Suripin 2004 Yogyakarta )

2.5 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan

Untuk mengetahui apakah data tersebut benar sesuai dengan jenis sebaran teoritis yang dipilih maka perlu dilakukan pengujian lebih lanjut. Untuk keperluan analisis uji kesesuaian dipakai dua metode statistik sebagai berikut:

2.5.1 Uji Chi Kuadrat

Uji Chi Kuadrat digunakan untuk menguji apakah distribusi pengamatan dapat disamai dengan baik oleh distribusi teoritis. Perhitungannya dengan menggunakan persamaan berikut:

………..(2.14)

di mana k : 1 + 3,22 Log n, OF : nilai yang diamati, dan EF : nilai yang diharapkan.

Agar distribusi frekuensi yang dipilih dapat diterima, maka harga X2 hitung < X2Cr. Harga X2Cr dapat diperoleh dengan menentukan taraf signifikan α dengan derajat kebebasan. Batas kritis X2 tergantung pada derajat kebebasan dan ฀. Untuk kasus ini derajat kebebasan mempunyai nilai yang didapat dari perhitungan sebagai berikut:

DK = JK - (P + 1) ………...(2.15)

di mana DK : derajat kebebasan, JK : jumlah kelas, dan P : faktor keterikatan (untuk pengujian Chi-Square mempunyai keterikatan 2).



_

 k

1 i

2 2

hit

EF ) OF -(EF X

2.5.2 Uji Smirnov Kolmogorov

Pengujian distribusi probablitas dengan Metode Smirnov-Kolmogrov dilakukan dengan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut:

1.Urutkan data (Xi) dari besar ke kecil atau sebaliknya

2.Tentukan peluang empiris masing-masing data yang sudah diurut tersebut (Xi)

dengan rumus tertentu, rumus Weibull misalnya,

P( Xi) = ……….……..(2.16)

dimana, n: Jumlah data dan i: Nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil atau sebaliknya.

3. Tentukan peluang teoritis masing-masing data yang sudah di urut tersebut P’(Xi) berdasarkan persamaan distribusi probablitas yang dipilih (Gumbel,

Normal, dan sebagainya).

4. Hitung selisih (∆Pi) antara peluang empiris dan teoritis untuk setiap data yang sudah diurut:

∆Pi = P( Xi) − P’( Xi) …………..………(2.17)

5. Tentukan apakah ∆Pi < ∆P kritis, jika “tidak” artinya Distribusi Probablitas yang dipilih tidak dapat diterima, demikian sebaliknya.

Tabel 2.8 Nilai ∆ Kritis Smirnov-Kolmogrov (Kamiana, 211)

N (derajat kepercayaan)

0,20 0,10 0,05 0,01

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,45 0,32 0,27 0,23 0,21 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,51 0,37 0,30 0,26 0,24 0,22 0,20 0,19 0,18 0,17 0,56 0,41 0,34 0,29 0,27 0,24 0,23 0,21 0,20 0,19 0,67 0,49 0,40 0,36 0,32 0,29 0,27 0,25 0,24 0,23

N > 50 107

. 1,22 . 1,36 . 1,63 .

2.5.3 Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu dimana air tersebut terkonsentrasi, Subarkah (1980). Dalam penelitian ini intensitas hujan diturunkan dari data curah hujan harian. Menurut Subarkah (1980) intensitas hujan (mm/jam) dapat diturunkan dari data curah hujan harian (mm) empirik menggunakan metode mononobe sebagai berikut:

I = ……… (2.18)

Dimana:

I : Intensitas curah hujan (mm/jam).

t : Lamanya curah hujan (jam).

2.5.4 Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi suatu DAS adalah waktu yang diperlukan oleh air hujan yang jatuh untuk mengalir dari titik terjauh sampai ketempat keluar DAS (Titik Kontrol) setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Salah satu rumus untuk memperkirakan waktu konsentrasi (tc) adalah rumus yang

dikembangkan oleh Kirpich (1940), yang ditulis sebagai berikut.

tc = 0,87 x L 21000 x S x 0,385 ………(2.19)

dimana:

L : Panjang saluran utama dari hulu sampai penguras (km).

S : Kemiringan rata-rata saluran utama dalam (m/m).

Waktu konsentrasi dapat juga dihitung dengan membedakan menjadi dua komponen yaitu:

1. Inlet time (t0) yakni waktu yang diperlukan air untuk mengalir di permukaan lahan sampai saluran terdekat.

2. Conduit time (td) yakni waktu perjalanan dari pertama masuk sampai titik keluaran.

tc = t0 + td……….……….(2.20)

dimana:

t0 : 23 x 3,28 x L x nS (menit) td : Ls 60 V (menit),

n : Angka kekasaran Manning,

2.5.5 Koefisien Limpasan

Nilai koefisien limpasan ataupun koefisien pengaliran sangat berpengaruh terhadap debit banjir. Limpasan air hujan yang langsung mengalir di atas permukaan suatu lahan dapat memberikan aliran yang cepat maupun lambat pada saat menuju suatu saluran drainase dan yang nantinya menuju ke saluran primer atau sungai, hal ini tergantung dari tata guna lahan yang telah terjadi disekitar saluran tersebut.

suatu DAS (Daerah Aliran Sungai) yang artinya memiliki kondisi fisik yang baik. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kodoatie dan Syarief (2005) yang menyatakan bahwa angka koefisien aliran permukaan itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar antara 0 – 1, nilai C = 0 menunjukkan bahwa semua air hujan terinterepsi dan terinfiltrasi ke dalam tanah dan sebaliknya untuk C = 1 menunjukkan bahwa semua air hujan mengalir sebagai aliran permukaan (run off). Perubahan tata guna lahan yang terjadi secara langsung mempengaruhi debit puncak yang terjadi pada suatu DAS.

Tabel 2.9 Nilai Koefisien Limpasan

2.6 Metode Perhitungan Debit Banjir

2.6.1 Debit Rancangan Dengan Metode Rasional

Besarnya debit rencana dihitung dengan memakai metode Rasional kalau daerah alirannya kurang dari 80 Ha.Untuk daerah yang alirannya lebih luas sampai dengan 5000 Ha, dapat digunakan metode rasional yang diubah.Untuk luas daerah yang lebih dari 5000 Ha, digunakan hidrograf satuan atau metode rasional yang diubah. Rumus metode rasional:

Q = f x C x I x A ……….………...………..(2.21)

Dimana:

C : Koefisien pengaliran.

I : Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam). A : Luas daerah aliran (km2).

F : Faktor konversi = 0,278.

2.6.2 Metode Hidrograf Banjir

Kebanyakan daerah aliran sungai sebagian besar curah hujan akan menjadi limpasan langsung. Aliran semacam ini dapat menghasilkan puncak banjir yang tinggi. Teori hidrograf satuan menghubungkan hujan netto atau hujan efektif, yaitu sebagian hujan total yang menyebabkan adanya limpasan permukaan, dengan hidrograf limpasan langsung sehingga merupakan sarana untuk menghitung hidrograf akibat hujan sebarang. Ini dikerjakan atas dasar anggapan bahwa transformasi hujan netto menjadi limpasan langsung tidak berubah karena waktu (time invariant).Dari sudut limpasan langsung semua hujan yang tidak

memberikan sumbangan terhadap terjadinya banjir dipandang sebagai kehilangan. Kehilangan tersebut terdiri atas:

1. Air hujan yang tersangkut didahan pohon dan tumbuhan (interception) 2. Tampungan di cekungan (depression storage)

3. Pengisian lengas tanah (replenisment of soil moisture) 4. Pengisian air tanah (recharge) dan

5. Evapotranspirasi

Jadi hidrograf tersebut didefinisikan sebagai hubungan antara salah satu unsur aliran terhadap waktu. Berdasarkan definisi tersebut dikenal ada 2 macam hidrograf, yaitu hidrograf muka air dan hidrograf debit. Hidrograf muka air tidak lain adalah data atau garafik hasil rekaman AWLR (Automatic Water Level Recorder). Sedangkan hidrograf debit, yang dalam pengertian sehari hari disebut hidrograf, diperoleh dari hidrograf muka air dan lengkung debit.Hidrograf tersusun atas dua komponen, yaitu aliran permukaan, yang berasal dari aliran langsung air hujan, dan aliran dasar (base flow).Aliran dasar berasal dari air tanah yang pada umumnya tidak memberikan respon yang cepat terhadap hujan.

a. Hidrograf Satuan

Hidrograf satuan adalah hidrograf limpasan langsung yang dihasilkan oleh hujan efektif yang terjadi merata diseluruh DAS dan dengan intensitas tetap selama satu satuan waktu yang ditetapkan, yang disebut hujan satuan.Hujan satuan adalah curah hujan yang lamanya sedimikian rupa sehingga lamanya limpasan permukaan tidak menjadi pendek, meskipun curah hujan itu menjadi pendek. Jadi hujan satuan yang dipilih adalah yang lamanya sama atau lebih pendek dari periode naik hidrograf (waktu dari titik permulaan aliran permukaan

sampai puncak). Periode limpasan dari hujan satuan semuanya adalah kira-kira sama dan tidak ada sangkut pautnya dengan intensitas hujan.

Hidrograf satuan merupakan model sederhana yang menyatakan respon DAS terhadap hujan.Tujuan dari hidrograf satuan adalah untuk memperkirakan hubungan antara hujan efektif dan aliran permukaan.Konsep hidrograf saatuan pertama kali dikemukakan oleh Sherman pada tahun 1932. Dia menyatakan bahwa suatu sistem DAS mempunyai sifat khas yang menyatakan respon DAS terhadap suatu masukan tertentu yang berdasarkan 3 prinsip:

1. Pada hujan efektif berintensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu, intensitas hujan yang berbeda tetapi memiliki durasi sama, akan menghasilkan limpasan dengan durasi sama, meskipun jumlahnya berbeda. Ini merupakan aturan empiris yang mendekati kebenaran.

2. Pada hujan efektif berintensitas seragam pada suatu daerah aliran tertentu, intensitas hujan yang berbeda tetapi memiliki durasi sama, akan menghasilkan hidrograf limpasan, dimana ordinatnya pada sembarang waktu memiliki proposi yang sama dengan proposi intensitas hujan efektif. Dengan kata lain, ordinat hidrograf satuan sebanding dengan volume hujan efektif yang menimbulkannya. Hal ini berarti bahwa hujan sebanyak n kali lipat dalam satuan waktu tertentu akan menghasilkan suatu hidrograf dengan ordinat sebesar n kali lipat.

3. Prinsip superposisi dipakai pada hidrograf yang dihasilkan oleh hujan efektif berintensitas seragam yang memiliki periode periode yang berdekatan dan/atau tersendiri. Jadi, hidrograf yang merepresentasikan kombinasi

beberapa kejadian aliran permukaan adalah jumlah dari ordinat hidrograf tunggal yang member kontribusi.

Ketiga asumsi ini secara tidak langsung menyatakan bahwa tanggapan DAS terhadap hujan adalah linier, walaupun sebenarnya kurang tepat.Namun demikian, penggunaan hidrograf satuan telah banyak memberikan hasil yang memuaskan untuk berbagai kondisi. Sehingga, teori hidrograf satuan banyak dipakai dalam menentukan debit atau banjir rencana.

b. Hidrograf Satuan Sintetik

Sebagaimana diuraikan sebelumnya bahwa untuk menurunkan hidrograf satuan diperlukan rekaman data limpasan dan data hujan, padahal sering kita jumpai ada beberapa DAS tidak memiliki sama sekali catatan limpasan. Dalam kasus ini, hidrograf satuan diturunkan berdasarkan data-data dari sungai pada DAS yang sama atau DAS terdekat yang mempunyai karakteristik yang sama. Karakteristik atau parameter daerah pengaliran tersebut terlebih dahulu perlu dicari waktu, lebar dasar, luas, kemiringan, panjang, koefisien limpasan dan lain sebagainya. Hasil dari penurunan hidrograf satuan ini dinamakan hidrograf satuan sintetik (HSS). Ada tiga jenis hidrograf satuan sintetis, yaitu:

1. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu 2. Hidrograf Satuan Sintetik Snyder 3. Hidrograf Satuan Sintetik Gama I 4. Hidrograf Satuan Sintetik SCS

Dalam tugas akhir ini hanya akan dibahas mengenai Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu. Hidrograf tersebut penulis rasa cocok dengan kedaan lokasi studi (Sungai Deli).

c. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Stasiun pengukur debit dan tinggi muka air sungai (stasiun hidrometri) pada umumnya hanya dipasang di tempat tempat tertentu yang dipandang oleh pengelolanya mempunyai arti yang cukup penting. Hal tersebut disebabkan karena tidak mungkin memasang stasiun hidrometri disembarang tempat dan biaya pemasangannya juga tidak murah. Namun masalah yang banyak timbul adalah ketidak-cocokan antara rencana pengembangan jaringan stasiun hidrometri.Pengembangan suatu daerah sering tidak dapat diketahui sebelumnya, atau kalau rencana itu diketahui tidak selekasnya diikuti dengan keiatan pengumpulan data. Hingga pada saat dibutuhkan untuk analisis data tidak tersedia, atau tersedia dalam jangka waktu yang sangat pendek.

Untuk mengatasi hal ini sebenarnya di Indonesia telah dikenal dan banyak digunakan cara cara untuk memperkirakan banjir rancangan yang didasarkan atas persamaan rasional. Cara ini mengandalkan data curah hujan sebagai dasar hitungan. Namun dari penelitian terbukti bahwa cara cara seperti Melchior, Der Weduwen dan Haspers mempunyai penyimpangan yang berkisar antara 2% - 80%, dengan penyimpangan rata rata berturut turut sebesar 89%, 85% dan 56%. Selain itu tercatat pula bahwa 77% dari kasus yang ditinjau menunjukkan perkiraan lebih (overestimated). Cara - cara rasional untuk memperkirakan banjir yang mendapatkan kritikan tajam, karena pemakaian koefisien limpasan (runoff coefficient) mengundang subjektivitas yang sangat besar dan merupakan salah

satu faktor penyebab penyimpangannya. Penyebab lainnya adalah koefisien reduksi (reduction coefficient). Persamaan rasional hanya dianjurkan untuk DAS kecil, kurang dari 80 hektar, atau untuk DAS yang memiliki unsur unsur penyusun yang seragam. Dalam perancangan diharapkan perkiraan banjir rancangan yang menyimpang sekecil mungkin. Sudah barang tentu perkiraan yang tepat tidak akan dapat diharapkan, karena proses pengalihragaman hujan menjadi banjir merupakan proses alam yang sangat kompleks yang tidak dapat diungkapkan dengan persamaan matematik secara tuntas. Cara cara lain yang lebih baik hampir seluruhnya menuntut ketersediaan data pengukuran sungai yang memadai. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu ini merupakan salah satu upaya untuk mengatasi kesulitan kesulitan tersebut.Cara ini dapat digunakan disembarang lokasi yang dikehendaki dalam suatu DAS tanpa tergantung ada atau tidaknya data pengukuran sungai. Akan tetapi, perlu ditegaskan bahwa kegiatan hidrometrik masih tetap merupakan pilihan utama, sehingga walaupun telah ditemukan cara pendekatan yang akan banyak mengatasi masalah kelangkaan data, namun prioritas pengukuran sungai ditempat mutlak masih diperlukan. Hidrograf satuan ini secara sederhana dapat disajikan sebagai berikut ini:

Gambar.2.4 Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu. ( Sumber: Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Praktis. Lubuk Agung. Bandung).

Tr i

Lengkung Turun Lengkung Naik

0.8 Tr

Tg t

Q

t Qp

0.3 Qp

0.3

Nakayasu (1950) telah menyelidiki hidrograf satuan di Jepang dan memberikan seperangkat persamaan untuk membentuk suatu hidrograf satuan sebagai berikut:

1. Waktu kelambatan (tg), rumusnya:

untukL > 15 : = 0,4 + 0, 058 …….(2.22)

untukL < 15 : = 0,21 , ………..(2.23)

2. Waktu pucak dan debit puncak hidrograf satuan sintetis dirumuskan sebagai berikut:

= + 0,8 ………...(2.24)

3. Waktu saat debit sama dengan 0,3 kali debit puncak:

, = ………(2.25)

4. Waktu puncak

= + 0,8 ……… (2.26)

5. Debit puncak hidrograf satuan sintetis dirumuskan sebagai berikut:

=

, ( , , ) ……...

(2.27)

6. Bagian lengkung naik (0 < t < tp)

=

,

………. (2.28)

7. Bagian lengkung turun

 Jika < < ,

= 0,3

 Jika > > ,

= 0,3

, ,

, _{, ………. (2.30)}

 Jika > 1,5 _,

= 0,3

, ,

, _{………..(2.31)}

2.7 Prediksi Tinggi Muka Air Banjir dengan HEC-RAS

HEC-RAS merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran di sungai, River Analysis System (RAS), dibuat oleh Hydrologic Engineering Center (HEC) yang merupakan satuan kerja di bawah US Army Corps of Engineers (USACE).HEC-RAS merupakan model satu dimensi aliran permanen maupun tak-permanen (steady and unsteady one-dimensional flow model). HEC-RAS memiliki empat komponen model satu dimensi: (1) Hitungan profil muka air aliran permanen, (2) Simulasi aliran tak permanen, (3) Hitungan transport sedimen, dan (4) Hitungan kualitas (temperatur) air.

Satu elemen penting dalam HEC-RAS adalah keempat komponen tersebut memakai data geometri yang sama, routine hitungan hidraulika yang sama, serta beberapa fitur desain hidraulik yang dapat diakses setelah hitungan profile muka air dilakukan.

HEC-RAS merupakan program aplikasi yang mengintegrasikan fitur graphical user interface, analisis hidraulik, manajemen dan penyimpanan data, grafik, serta pelaporan.

Dengan menggunakan software HEC-RAS ini dapat memberikan prediksi tinggi muka air banjir sungai deli dengan banjir pasang muara sungai deli.

2.7.1 Graphical User Interface

Interface ini berfungsi sebagai penghubung antara pemakai dan HEC-RAS. Graphical interface dibuat untuk memudahkan pemakaian HEC-RAC dengan tetap mempertahankan efisiensi. Melalui graphical interface ini, dimungkinkan untuk melakukan hal-hal berikut ini dengan mudah:

 Manajemen file

 Menginputkan data serta mengeditnya

 Melakukan analisis hidraulik

 Menampilkan data masukan maupun hasil analisis dalam bentuk tabel dan grafik

 Penyusunan laporan, dan

 Mengakses On-Line help

2.7.2 Penyimpanan Data dan Manajemen Data

Penyimpanan data dilakukan ke dalam “flat” files (format ASCII dan biner), serta file HEC-DSS. Data masukan dari pemakai HEC-RAS disimpan kedalam file-file yang dikelompokkan menjadi: project, plan, geometry, steady flow, unsteady flow, dan sediment data. Hasil keluaran model disimpan kedalam binary file. Data dapat ditransfer dari HEC-RAS ke program aplikasi lain melalui HEC-DSS file.

Manajemen data dilakukan melalui user interface. Pemakai diminta untuk menuliskan satu nama file untuk project yang sedang dia buat. HEC-RAS akan

menciptakan beberapa file secara automatik (file-file: plan, geometry, steady flow, unsteady flow, output, etc.) dan menamainya sesuai dengan nama file project yang dituliskan oleh pemakai. Penggantian nama file, pemindahan lokasi penyimpanan file, penghapusan file dilakukan oleh pemakai melalui fasilitas interface; operasi tersebut dilakukan berdasarkan project-by-project. Penggantian nama, pemindahan lokasi penyimpanan, ataupun penghapusan file yang dilakukan dari luar HEC-RAS (dilakukan langsung pada folder), biasanya akan menyebabkan kesulitan pada saat pemakaian HEC-RAS mengingat pengubahan tersebut kemungkinan besar tidak dikenali oleh HEC-RAS. Oleh karena itu, operasi atau modifikasi file-file harus dilakukan melalui perintah dari dalam HEC-RAS.

2.7.3 Grafik dan Pelaporan

Fasilitas grafik yang disediakan oleh HEC-RAS mencakup grafik X-Y alur sungai, tampang lintang, rating curves, hidrograf, dan grafik-grafik lain yang merupakan plot X-Y berbagai variabel hidraulik. HEC-RAS menyediakan pula fitur plot 3D beberapa tampang lintang sekaligus. Hasil keluaran model dapat pula ditampilkan dalam bentuk tabel.Pemakai dapat memilih antara memakai tabel yang telah disediakan oleh HEC-RAS atau membuat/mengedit tabel sesuai kebutuhan. Grafik dan tabel dapat ditampilkan di layar, dicetak, atau dicopy ke clipboard untuk dimasukkan kedalam program aplikasi lain (word processor, spreadsheet). Fasilitas pelaporan pada HEC-RAS dapat berupa pencetakan data masukan dan keluaran hasil pada printer atau plotter.

Untuk mulai pekerjaan HEC-RAS klik File terus New Project, kemudian simpan dengan nama Sungai Deli pada direktori atau folder .

Gambar 2.5 Tampilan Menu Utama HEC-RAS 4.0

Langkah selanjutnya adalah membuat dan mengisi geometri data. Dengan cara klik tool bar Edit/Enter Geometric Data dari tampilan awal HEC RAS. Seperti tampilan berikut ini:

Setelah muncul tampilan Geometric Data, langkah selanjutnya adalah membuat layout Sungai Deli dengan cara klik tool bar River Reach dari tampilan Geometric Data , kemudian mulai menggambar layout Sungai Deli dengan memberi nama River dan Reach nya. Kemudian masukkan data geometry muara Suara Deli pada tampilan ini dimasukkan data long section (penampang memanjang muara Sungai Deli) dengan cara klik ikon Cross Section pada tampilan Geometric Data , sehingga selanjutnya akan muncul tampilan seperti ini:

Gambar 2.7 Menu Cross Section Pada Geometri Data

Untuk memasukkan data-data potongan melintang, klik Option terus Add a New Cross Section, masukkan nomor stationing (Sta) atau nomor patok. Pada bagian kiri tampilan Cross Section Data terdapat dua buah kolom, yaitu station dan elevation. Yang dimaksud dengan station adalah jarak pias potongan melintang (sumbu X), sedangkan yang dimaksud dengan elevation adalah elevasi pias potongan melintang (sumbu Y). kemudian masukkan Downstream Reach Length atau jarak antar potongan melintang yang kini sedang dibuat dengan

potongan melintang dihilirnya, angka Manning, dan Main Channel Bank Station yang berada pada bagian tengah tampilan Cross Section Data. Pada Reach Length, kemudian masukkan data berupa jarak pada LOB (Left Over Bank) atau tebing kiri, Channel atau bagian tengah, dan ROB (Right Over Bank). Angka Manning dimasukkan berdasarkan kekasaran material dinding saluran, sedangkan data Bank Stationing dimasukkan berdasarkan tebing yang ada pada data potongan melintang.

Gambar 2.8 Tampilan Data Cross Section

Setelah semua geometri data selesai dimasukkan, selanjutnya di save dengan klik File terus Save Geometric Data As.

Langkah selanjutnya adalah memasukkan data aliran, untuk memasukkan data aliran, klik Edit/Unsteady Flow Data . Pada tab Boundary Condition, klik tampilan flow hydrograph masukkan data debit banjir yang dihitung dengan metode HSS Nakayasu, seperti tampilan berikut:

Gambar 2.9 Unsteady Flow Data yang dimasukkan data debit banjir hasil perhitungan HSS Nakayasu

Selanjutnya masukkan data pasang surut yang dihitung dengan metode Admiralty klik tampilan stage/flow hydrograph, seperti gambar 2.10.

Gambar 2.10 Unsteady Flow Data yang dimasukkan data hasil perhitungan Metode Admiralty

Pada aliran unsteady, selain data boundary condition, kita juga harus memasukkan data initial condition. Data initial condition ini merupakan asumsi aliran pada jam ke-nol. Setelah data aliran telah selesai dimasukkan, klik file kemudian save unsteady flow data as.

Selanjutnya running aliran unsteady klik item-item pada Programs to Run, mengisi waktu atau tanggal simulasi pada Simulation Time Window dan menyetting interval waktu perhitungan pada Computation Setting. Pada tampilan Flow Analysis, pilih Geometry File dan Flow File yang akan dirunning, dan menamai Plan. Selanjutnya klik Compute,seperti gambar 2.11

41

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Peninjauan lokasi di mulai pada Semester B tahun ajaran 2014-2015 dan dilaksanakan dimuara sungai deli dan secara geografis terletak 04° 13′ _{LU 98° 14}′

BT (040 13’ 30” _{LU dan 98}0 ₁₄’ ₄₇’ ₇₅ ‘’ _{BT). Tanggul berada pada daerah}

pemukiman warga yang tidak terawat dan pada beberapa daerah tanggul telah berubah fungsi menjadi bagian dari bangunan rumah warga. Pada gambar 3.1 dapat dilihat kondisi tanggul pada muara sungai Deli.

Gambar 3.2 Lokasi Penelitian 3.2 Metode Penelitian

Dalam tugas akhir ini metode penelitian yang di gunakan ialah metode kuantitatif. Data yang akan dipakai adalah data sekunder dan data primer, kemudian data-data tersebut dianalisis 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 serta perhitungan debit banjir dan pasang surut dipengaruhi oleh iklim yang berupa kelembaban udara, besarnya nilai evaporasi akibat lamanya penyinaran sinar matahari, kondisi permukaan tanah dan jenis vegetasi yang terdapat

didalamnya, gaya gravitasi bulan terhadap pasang surut laut. Keseluruhan faktor diatas dapat memberikan gambaran terhadap banjir rob di muara Sungai Deli.

Tahapan-tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut ini:

Gambar 3.3 Tahapan Penelitian Tugas Akhir Sekunder

- Data Curah Hujan - Tata Guna Lahan - Data pasang surut

- Long Section dan Cross Section - Data Bathimetri

-Penyediaan Data Survey Lokasi

Analisis Pasang Surut

Kesimpulan dan Saran

Analisis Hidrologi - Curah Hujan - Debit Banjir

Prediksi tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dengan HEC-RAS

Analisis Tinggi Muka Air Dan Daerah Genangan Banjir Rob Muara Sungai Deli Menggunakan Software HEC-RAS

3.3 Jadwal Penelitian

No Kegiatan

Bulan

ke-1 2 3 4

1 Pengajuan judul

2 Penyusunan proposal

3 Evaluasi proposal

4 Pelaksanaan penelitian

5

Pengolahan data, analisis dan penyusunan laporan

6 Seminar hasil penelitian

Tahapan penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini 1. Survey Lokasi

Pertama yang di lakukan dalam penilitian ini adalah survey lokasi, guna untuk mngetahui kondisi dan topografi lokasi penelitian. Data yang didapat di lapangan disebut data primer dan data yang mendukung penelitian disebut data sekunder.

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 pertama/sumber 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.

Disini 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 Distribusi Log Person III .

4. Perhitungan debit banjir

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

5. Perhitungan pasang surut.

Untuk perhitungan pasang surut ada beberapa cara, dan disini saya menghitung dengan menggunakan rumus metode Admiralty.

6. Perediksi tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dengan

software HEC-RAS.

7. Setelah data sekunder dianalisis, maka langkah berikutnya yaitu mengevaluasi masing-masing nilai yang dihasilkan dari analisis data sekunder dan memprediksi tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan dengan HEC-RAS.

8. Kesimpulan dan saran

Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data diperoleh, ditambah dengan uraian dan informasi yang diperoleh di lapangan.

3.4 Variabel yang diamati

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. 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.

2. Data contour muara sungai Deli dari Balai Wilayah Sungai Sumatera II 3. Data pasang surut laut dari PT.Pelindo I Belawan

47

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1-Dec-13 2,3 2,0 1,6 1,1 0,8 0,7 0,7 0,9 1,3 1,6 1,9 2,1 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,7 0,8 1,1 1,5 2,0 2,4 2,6 2-Dec-13 2,5 2,3 1,9 1,4 0,9 0,6 0,5 0,6 0,9 1,4 1,8 2,1 2,2 2,1 1,8 1,4 1,0 0,8 0,7 0,9 1,2 1,7 2,2 2,5 3-Dec-13 2,7 2,6 2,2 1,7 1,1 0,7 0,4 0,4 0,6 1,0 1,5 1,9 2,2 2,3 2,1 1,7 1,3 0,9 0,7 0,7 1,0 1,4 1,9 2,3 4-Dec-13 2,6 2,7 2,5 2,0 1,5 0,9 0,5 0,3 0,4 0,7 1,2 1,7 2,1 2,3 2,3 2,0 1,6 1,2 0,9 0,7 0,8 1,1 1,6 2,0 5-Dec-13 2,5 2,7 2,6 2,3 1,8 1,3 0,7 0,4 0,3 0,4 0,8 1,3 1,8 2,2 2,3 2,2 1,9 1,5 1,1 0,9 0,8 0,9 1,3 1,7 6-Dec-13 2,2 2,5 2,6 2,5 2,1 1,6 1,1 0,6 0,4 0,3 0,6 1,0 1,5 1,9 2,2 2,3 2,2 1,9 1,5 1,1 0,9 0,9 1,1 1,4 7-Dec-13 1,8 2,2 2,4 2,5 2,3 1,9 1,4 1,0 0,6 0,4 0,5 0,7 1,1 1,6 1,9 2,2 2,2 2,1 1,8 1,5 1,2 1,0 1,0 1,2 8-Dec-13 1,5 1,9 2,1 2,3 2,3 2,1 1,7 1,3 0,9 0,6 0,5 0,6 0,9 1,2 1,6 1,9 2,1 2,1 2,0 1,8 1,5 1,3 1,1 1,1 9-Dec-13 1,3 1,5 1,8 2,0 2,1 2,1 1,9 1,6 1,3 0,9 0,7 0,7 0,8 1,0 1,3 1,6 1,9 2,1 2,1 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 10-Dec-13 1,2 1,3 1,5 1,7 1,9 1,9 1,9 1,8 1,6 1,3 1,0 0,9 0,8 0,9 1,1 1,3 1,6 1,9 2,0 2,1 2,0 1,8 1,6 1,5 11-Dec-13 1,3 1,2 1,3 1,4 1,5 1,7 1,8 1,8 1,7 1,6 1,4 1,1 1,0 0,9 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,0 2,1 2,1 1,9 1,7 12-Dec-13 1,5 1,3 1,2 1,2 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 1,7 1,6 1,5 1,2 1,1 1,0 1,0 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1 2,2 2,2 2,0 13-Dec-13 1,8 1,5 1,2 1,1 1,0 1,1 1,2 1,5 1,7 1,8 1,8 1,7 1,5 1,3 1,1 1,0 1,0 1,1 1,3 1,6 1,9 2,2 2,3 2,2 14-Dec-13 2,0 1,7 1,4 1,1 0,9 0,9 1,0 1,2 1,4 1,7 1,9 1,9 1,8 1,6 1,3 1,1 1,0 1,0 1,1 1,4 1,7 2,1 2,3 2,3 15-Dec-13 2,2 2,0 1,6 1,2 0,9 0,8 0,8 0,9 1,2 1,5 1,8 1,9 1,9 1,8 1,6 1,3 1,0 0,9 1,0 1,2 1,5 1,9 2,2 2,4 16-Dec-13 2,4 2,2 1,8 1,4 1,0 0,7 0,6 0,7 0,9 1,3 1,6 1,9 2,0 2,0 1,8 1,5 1,2 1,0 0,9 1,1 1,3 1,7 2,1 2,3 17-Dec-13 2,4 2,3 2,1 1,6 1,2 0,8 0,6 0,6 0,7 1,1 1,4 1,8 2,0 2,1 1,9 1,7 1,4 1,1 1,0 1,0 1,2 1,5 1,9 2,2 18-Dec-13 2,4 2,4 2,2 1,9 1,4 1,0 0,7 0,5 0,6 0,9 1,2 1,6 1,9 2,1 2,0 1,9 1,6 1,3 1,0 1,0 1,1 1,3 1,7 2,1 19-Dec-13 2,3 2,4 2,3 2,0 1,6 1,2 0,8 0,5 0,5 0,7 1,0 1,4 1,8 2,0 2,1 2,0 1,7 1,4 1,2 1,0 1,0 1,2 1,5 1,9 20-Dec-13 2,2 2,4 2,4 2,2 1,8 1,4 0,9 0,6 0,5 0,6 0,9 1,2 1,6 1,9 2,1 2,1 1,9 1,6 1,3 1,1 1,0 1,1 1,4 1,7 21-Dec-13 2,0 2,3 2,4 2,3 2,0 1,6 1,1 0,8 0,6 0,6 0,7 1,1 1,4 1,8 2,0 2,1 2,0 1,8 1,5 1,2 1,1 1,1 1,2 1,5 22-Dec-13 1,8 2,1 2,3 2,3 2,1 1,7 1,3 1,0 0,7 0,6 0,7 0,9 1,2 1,6 1,9 2,1 2,1 1,9 1,7 1,4 1,2 1,1 1,2 1,4 23-Dec-13 1,6 1,9 2,1 2,2 2,1 1,9 1,6 1,2 0,9 0,7 0,7 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,0 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,2 1,3 24-Dec-13 1,4 1,7 1,9 2,0 2,1 2,0 1,7 1,4 1,1 0,9 0,7 0,8 0,9 1,2 1,5 1,8 2,0 2,0 2,0 1,8 1,6 1,4 1,3 1,2 25-Dec-13 1,3 1,5 1,7 1,8 1,9 1,9 1,8 1,6 1,4 1,1 0,9 0,8 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,0 2,0 2,0 1,8 1,6 1,5 1,3 26-Dec-13 1,3 1,3 1,4 1,6 1,7 1,8 1,8 1,7 1,6 1,4 1,2 1,0 0,9 1,0 1,1 1,3 1,6 1,8 2,0 2,0 2,0 1,9 1,7 1,5 27-Dec-13 1,3 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,7 1,7 1,7 1,6 1,4 1,3 1,1 1,0 1,0 1,1 1,3 1,6 1,8 2,0 2,1 2,1 2,0 1,8 28-Dec-13 1,5 1,3 1,1 1,1 1,1 1,2 1,4 1,6 1,7 1,8 1,7 1,5 1,4 1,2 1,0 1,0 1,1 1,3 1,6 1,9 2,1 2,2 2,2 2,1 29-Dec-13 1,8 1,5 1,2 1,0 0,9 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 1,9 1,8 1,7 1,4 1,2 1,0 0,9 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,4 2,3 30-Dec-13 2,1 1,8 1,4 1,0 0,8 0,7 0,8 1,0 1,3 1,7 1,9 2,0 1,9 1,7 1,4 1,1 0,9 0,9 1,0 1,3 1,7 2,1 2,4 2,5 31-Dec-13 2,4 2,1 1,7 1,3 0,8 0,6 0,5 0,7 1,0 1,4 1,8 2,1 2,1 2,0 1,8 1,4 1,1 0,8 0,8 1,0 1,4 1,8 2,2 2,5

Waktu ( jam )

Tanggal

BAB IV

ANALISA PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Pasang Surut dengan Metode Admiralty

Pengamatan pasang surut di perairan Belawan Deli dilakukan pada tanggal 1 – 30 Desember 2013. Perhitungan pasang surut menggunakan metode Admiralty, untuk mencari harga amplitudo (A) dan beda fase (g0) dari data pengamatan selama 30 piantan (hari pengamatan) dan mean sea level (S0) yang sudah terkoreksi.

Tabel 4.1 Data pasang surut di S. Deli 01 Desember – 31 Desember 2013

Hasil pasang surut dianalisis dengan menggunakan metode Admiralty disajikan pada grafik-grafik berikut:

4

8

, December 02, 2013 , December 03, 2013 , December 04, 2013 , December 05, 2013 , December 06, 2013 , December 07, 2013 , December 08, 2013 , December 09, 2013 , December 10, 2013 , December 11, 2013 , December 12, 2013 , December 13, 2013 , December 14, 2013 , December 15, 2013 , December 16, 2013 , December 17, 2013 , December 18, 2013 , December 19, 2013 , December 20, 2013 , December 21, 2013 , December 22, 2013 , December 23, 2013 , December 24, 2013 , December 25, 2013 , December 26, 2013 , December 27, 2013 , December 28, 2013 , December 29, 2013 , December 30, 2013 , December 31, 2013

W a k tu G ra fi k Pa s a n g Su ru t G am b a r 4. 1 G ra fik P as a n g S ur u t de n ga n m e n ggu n aka n M et ode A dm ir al ty n g pa sa n g d i S u n ga i D e li 2. 35 m et er . K o n st itue n p as ut da n tip e pa sut d i si in i a d a la h s e b aga i b er ikut :  S o = 1 ,501  A m p lit udo M 2 = 359, 72 cm ; B eda F as e = 0, 614  A m p lit udo S 2 = 38, 54 c m ; B eda F as e = 0, 298  A m p lit udo N 2 = 350, 60 c m ; B eda F as e = 0, 119  A m p lit udo K 1 = 332, 03 c m ; B eda F as e = 0, 204  A m p lit udo M 4 = 358, 50c m ; B eda F as e = 0, 004

 Amplitudo O1 = 259,47 cm ; Beda Fase = 0,059

 Amplitudo P1 = 332,03 cm ; Beda Fase = 0,075

 Amplitudo K2 = 38,54 cm ; Beda Fase = 0,084

 Amplitudo MS4 = 228,23 cm ; Beda Fase = 0,004

 F = 0.425

 Jenis pasut mixed, semidiurnal

Hasil analisis muka air penting untuk masing-masing lokasi disajikan pada tabel-tabel berikut:

Tabel 4.2 Elevasi muka air pasang di Sungai Deli

Elevasi

Bacaan Pelischall (cm)

Beda Tinggi (m)

Elevasi Kedaratan (m) Highest Water Spring

(HWS) 270 240 1,44

Mean High Water

Spring (MHWS) 230 200 1,0

Mean High Water

Level (MHWL) 180 150 0,5

Mean Sea Level

(MSL) 150 120 0,2

Mean Low Water

Spring (MLWS) 120 90 -0,1

MEAN Low Water

Level (MLWL) 60 30 -0,7

Lowest Water Spring

(LWS) 30 0 -1

Gambar 4.2

Pengikatan Peilschaal

Bacaan Peilschall (cm) Bacaan Alat Theodolite (m)

4.2 Perhitungan Curah Hujan Kawasan DAS Deli

Perhitungan data curah hujan kawasan bertujuan untuk mengetahui curah hujan yang terjadidi Daerah Aliran Sungai Deli yangdimulai dari hulu sampai hilir (Gambar 4.3).

Dari perhitungan luas area dengan menggunakan metode Polygon Thiessen yang dibagi menjadi 3 daerah diatas dapat dijelaskan pada berikut (Tabel 4.3).

Tabel 4.3 Luas Areal Pengaruh Stasiun Hujan Daerah Aliran Sungai Deli

No. Nama Stasiun Penakar Curah Hujan Luas Areal

1 Stasiun Belawan 33,8969 Km2

2 Stasiun Pancur Batu 44,4934 Km2

3 Stasiun Patumbak 271,6097 Km2

Luas Total 350 Km2

Sumber hasil perhitungan

Tabel 4.4 Data Curah Hujan Bulanan dan Harian Maksimum Stasiun Belawan

Sumber: Data Sekunder, BMKG Sampali

Tahun Jan

(mm) Feb (mm) Mar (mm) Apr (mm) May (mm) Jun (mm) Jul (mm) Aug (mm) Sep (mm) Oct (mm) Nov (mm) Dec (mm) Harian maksimum (mm)

2003 212 66 24 144 227 88 354 58 171 336 176 215 354

2004 51 47 179 53 80 164 221 114 363 304 230 121 363

2005 68 12 38 51 154 97 122 353 186 339 364 295 364

2006 155 48 110 296 262 438 258 378 253 309 158 548 548

2007 282 54 49 106 84 112 201 200 331 375 553 255 553

2008 22 17 341 101 84 137 427 158 423 431 352 480 480

2009 74 34 108 30 68 48 72 92 87 57 96 36 108

2010 84 18 35 83 49 193 217 125 147 220 232 258 258

2011 132 8 147 169 131 139 132 166 185 266 181 372 372

91

Gambar 4.13 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q100 tahun

Dari Gambar 4.13 dapat dilihat ketinggian elevasi pada daratan 1.2 meter sedangkan elevasi banjir mencapai 3 meter. Sehingga ketinggian banjir pada muara Sungai Deli mencapai 1,8 meter.

Gambar 4.14 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q50 tahun Tinggi Muka Air Banjir

Dari Gambar 4.14 dapat dilihat ketinggian elevasi pada daratan 1.2 meter sedangkan elevasi banjir mencapai 2,7 meter. Sehingga ketinggian banjir pada muara Sungai Deli mencapai 1,5 meter.

Gambar 4.15 Kondisi Banjir Penampang Muara Deli dengan Q25 tahun

Dari Gambar 4.15 dapat dilihat ketinggian elevasi pada daratan 1.2 meter sedangkan elevasi banjir mencapai 1.6 meter. Sehingga ketinggian banjir pada muara Sungai Deli mencapai 0.4 meter.

Berdasarkan analisa HEC-RAS dengan debit banjir periode ulang Q25, Q50 dan Q100 tahun dengan analisa pasang tertinggi di muara Sungai Deli, maka diperoleh elevasi muka air banjir dan tinggi banjir.

93

Tabel 4.30 Resume Tinggi Banjir ROB DAS Sungai Deli dengan Debit Banjir Periode Kala Ulang

Debit Banjir Periode Ulang

Elevasi Muka Air Banjir (+) H1 (m) Elevasi Jalan (+) H2 (m) Tinggi Banjir h (m)

Q25 1.6 1.2 0.4

Q50 2.7 1.2 1.5

Q100 3 1.2 1.8

Keterangan: Elevasi jalan diambil rata-rata dari hasil pengukuran +1.2 meter.

4.9. Analisa Daerah Genangan Banjir ROB Muara Sungai Deli

Dari hasil analisa dengan menggunakan software hecrass diperoleh daerah genangan banjir menerut periode kala ulangnya.Luas daerah genangan banjir dapat dihitung dengan menggunakan bantuan software autocad. Adapun hasil analisa luas daerah genangan banjir menurut periode kala ulangnya ditampilkan sebagaiberikut:

1. Untuk periode kala ulang Q25 adalah 1.200.970,19 m2 2. Untuk periode kala ulang Q50 adalah 8.988.025,22 m2 3. Untuk periode kala ulang Q100 adalah 9.463.059,968 m2

97

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis didapat kesimpulan sebagai berikut:

1. Pengaruh debit banjir terhadap pasang surut dimuara Sungai Deli dapat meningkatkan elevasi muka air dan menimbulkan daerah genangan banjir ROB disekitar daerah muara Sungai Deli.

2. Dengan menggunakan metode Hidrograf satuan sintetik nakayasu didapat debit banjir dimuara sungai deli menurut periode ulang yaitu:

 Periode Ulang Q25debit banjir maksimum = 606,654 m3/det  Periode Ulang Q50debit banjir maksimum = 670,073 m3/det  Periode Ulang Q100debit banjir maksimum =733,032 m3/det

3. Dengan menggunakan Software HEC-RAS diperoleh tinggi muka air banjir ROB dan daerah genangan banjir adalah;

 Periode Ulang Q25 = 0,4 m

 Periode Ulang Q50 = 1,5 m

 Periode Ulang Q100 = 1,8 m

4. Luas genangan banjir ROB adalah

 Periode Ulang Q25 = 1.200.970,19 m2  Periode Ulang Q50 = 8.988.025,22 m2  Periode Ulang Q100 = 9.463.059,968 m2

98

5.2 Saran

Dari beberapa kesimpulan diatas dapat dikemukakan saran-saran sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan normalisasi dipenampang Sungai Deli terutama dibagian tengah dan hilir (muara) sungai.

2. Perlu direncanakan suatu program ataupun metode yang

memberikan informasi mengenai mitigasi banjir ROB yang

bertujuan untuk mengurangi kerugian terhadap masyarakat disekitar muara Sungai Deli.

3. Perlu direncanakannya studi lebih lanjut mengenai penanganan masalah banjir ROB (pasang) di muara Sungai Deli dengan menggunakan data-data yang terbaru.

Kamiana, I.M. 2011. Teknik Perhitugan Debit Rencana Bangunan Air. Garah Ilmu, Yogyakarta.

Kirpich, T.P. 1940. Time of concentration of small agricultural watersheds. Jurnal Civil Engineering.

Limantara, Lily Montarcih. 2010. Hidrologi Praktis. Lubuk Agung. Bandung. Nugroho, Septriono Hari. 2014. Prediksi Luas Genangan Pasang Surut (ROB)

Berdasarkan Analisis Data Spasi Data di Kota Semarang. Jurnal UPT Balai

Konservasi Biota Laut Ambon, Pusat Penelitian Oseanografi, LIPI. Ambon. Permen PU No. 63/PRT/1993 Tentang Garis Sepadan Sungai, Daerah Manfaat

Sungai, Daerah Penguasaan Sungai Dan Bekas Sungai.

PT. Pemetar Argeo Consultant. 2014. S.I.D. Pengendalian Banjir ROB (pasang)

Belawan Kota Medan. Laporan Hidrologi dan Hidrometri. Medan.

Sjarief. 2005. Konsep Pengelolaan Sumber Daya Air. Andi. Jakarta

Subarkah, Imam. 1980. Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Idea Dharma, Bandung.

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

Triatmojo, Bambang. 1995. Hidrolika II. Beta Offset. Yogyakarta. Triatmodjo, Bambang. 2008. Teknik Pantai. Beta Offset. Yogyakarta.

Triatmodjo, Bambang. 2012. Perencanaan Bangunan Pantai. Beta Offset. Yogyakarta

Wibawa, Efi Aryanta. 2002, Studi Naiknya Muka Air Laut Di Kawasan Pesisir