Evaluasi Fungsi Bendung Dan Floodway Sungai Deli-Percut Dalam Mitigasi Banjir Di Kota Medan
EVALUASI FUNGSI BENDUNG DAN FLOODWAY SUNGAI DELIPERCUT DALAM MITIGASI BANJIR DI KOTA MEDAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun oleh:
M. KHAIRUL SYAHPUTRA
09 0404 115
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bencana banjir di kota Medan sebagian besar terjadi di sepanjang Sungai Deli. Sungai
ini merupakan saluran utama yang mendukung drainase kota Medan dengan cakupan luas
wilayah yang besar di Kota Medan. Peningkatan kapasitas sungai Deli sangat terbatas
dikarenakan banyaknya bangunan, baik bangunan perumahan, perkantoran maupun industri
di sepanjang sungai.
Salah satu upaya untuk mengontrol bencana banjir tersebut adalah dengan membuat
floodway. Floodway tersebut direncanakan menghubungkan Sungai Deli dengan Sungai
Percut dengan panjang + 3.800 m, dengan tujuan agar debit Sungai Deli yang besar dapat
dialihkan ke Sungai Percut.
Namun pada kenyataannya masih sedikit debit dari Sungai Deli yang masuk ke
floodway tersebut, sehingga dilakukan evaluasi fungsi bendung dan floodway. Pada evaluasi
bendung dan floodway ini dilakukan dengan cara menghubungkan tinggi muka air banjir
dengan debit banjir pada periode ulang tertentu dengan menggunakan rating curve.
Dari hasil analisa dapat dilihat bahwa debit Sungai Deli akan masuk ke floodway
pada saat debit sebesar 114,8044 m3/det dan baru akan melewati puncak mercu floodway
pada saat debit sebesar 289,755 m3/det atau saat ketinggian muka air ± 1,5 m di atas mercu
Bendung Deli. Hal ini menunjukkan bahwa Medan Floodway Control dapat berfungsi,
namun fungsinya masih belum optimal dikarenakan elevasi mercu yang terlalu tinggi
sehingga hanya sedikit debit dari Sungai Deli yang dapat dialihkan ke Sungai Percut.
Kata Kunci: Banjir, floodway, rating curve
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepadaAllah SWT, karena atas rahmat karunia-Nya, serta
dukungan dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Sholawat dan Salam tidak lupa pula saya curahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang telah
membawa kita menuju alam yang terang benderang akan ilmu pengetahuan seperti saat ini.
Tugas Akhir ini berjudul “EVALUASI FUNGSI BENDUNG DAN FLOODWAY
SUNGAI DELI-PERCUT DALAM MITIGASI BANJIR DI KOTA MEDAN” Tugas
akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menempuh jenjang pendidikan Strata Satu (S-1) pada
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, tentunya tidak dapat terlepas dari segala
hambatan dan rintangan, namun berkat bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak serta
dukungan dan saran dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Untuk tidak berlebihan kiranya dalam kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas SumateraUtara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara .
3. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan begitu
banyak ilmu yang tak ternilai harganya serta masukan-masukan, tenaga, pikiran yang dapat
membimbing saya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang
telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat selama saya menempuh pendidikan di
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6. Bapak/Ibu Staf TU Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara,
yang telah memberikan bantuan dalam proses administrasi selama saya menempuh pendidikan
di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
7. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ibu Arnita, dan Bapak Ahmad
Thamrin yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya. Terima kasih
yang tak terhingga atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang, dan doa yang tiada batas untuk
saya. Kakak-kakak saya Melda Safitri dan Tika Destia yang banyak membantu dan mendukung
saya selama ini terima kasih atas doanya.
8. Yang istimewa di hati, Giovanny Ramadhani Ginting, yang selama ini tidak hentinya memberi
dukungan semangat agar terselesaikannya tugas akhir. Terima kasih yang sebesar-besarnya
karena selalu ada buat saya.
9. Teman mahasiswa seperjuangan 2009, Rizky Utama, Perkasa Damanik, Teuku Diputra
Kerliansyah, M. Nur Irsyad, Hafiz Maulana Lida, M. Fandhu Al-Addiat, Yusuf Aulia Lubis, M.
Rizki Tamba, M. Fakhrurozi, Khairun Nazli, Posma Nikolas, Satya Anugrah Akbar, Benny
Pradana dan buat stambuk 2009 yang lain yang tidak bisa di sebutkan satu persatu.
10. Adik-adik mahasiswa stambuk 2012 yang telah banyak membantu memberikan dukungan untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
11. Untuk Bang Jefri, Bang Maijen, Bang Yogi, Bang Faisal, Pak Posma, Bu Ani dan semua pihak
yang telah membantu terselesaikannya tugas akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga saya
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah pengetahuan dan wawasan saya di
masa depan.
Akhirnya saya berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi saya dan rekan-rekan
serta adik-adik di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
iii
Universitas Sumatera Utara
Medan,
Oktober 2015
M. Khairul Syahputra
(09 0404 115)
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...............................................................................
ii
DAFTAR ISI ..............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
x
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................
3
1.3 Pembatasan Masalah ..................................................................
3
1.4 TujuanPenelitian ........................................................................
3
1.5 SistematikaPenulisan .................................................................
4
BAB II
KONDISI EKSISTING ...........................................................
5
2.1 Gambaran Umum Medan Floodway Control ............................
5
2.2 Debit Pada Floodway .................................................................
5
2.3 Lokasi Penelitian ........................................................................
7
2.4 Data Teknis Bendung dan Floodway .........................................
9
2.4.1
Data Sungai ....................................................................
9
2.4.2
Data Floodway Deli-Percut............................................
9
2.4.3
Data Bendung Deli .........................................................
10
2.5 Kondisi Bendung dan Floodway Saat Ini .................................
10
v
Universitas Sumatera Utara
2.5.1
Floodway Deli-Percut ....................................................
10
2.5.2
Bendung Deli .................................................................
14
TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................
16
3.1 Umum ........................................................................................
16
3.2 Siklus Hidrologi .........................................................................
16
3.3 Hujan ..........................................................................................
18
BAB III
3.3.1
Pengertian Hujan ............................................................
18
3.3.2
Karakteristik Hujan ........................................................
19
3.3.2.1 Durasi Hujan ..........................................................
19
3.3.2.2 Intensitas Curah Hujan ...........................................
20
3.3.2.3 Waktu Konsentrasi .................................................
21
3.3.3
Curah Hujan Rencana ....................................................
21
3.3.3.1 Cara Tinggi Rata-Rata............................................
21
3.3.3.2 Cara Poligon Thiessen............................................
22
3.3.3.3 Cara Isohyet ...........................................................
23
3.3.4
Distribusi Frekuensi Curah Hujan Rencana ...................
24
3.3.4.1 Distribusi Normal ...................................................
25
3.3.4.2 Distribusi Log Normal ...........................................
26
3.3.4.3 Distribusi Log Pearson III ......................................
26
3.3.4.4 Metode Gumbel......................................................
28
3.3.5
Uji Keselarasan Distribusi .............................................
32
3.3.5.1 Uji Keselarasan Chi Square ...................................
32
3.3.5.2 Uji Keselarasan Smirnov Kolmogrov .....................
34
3.4 Analisa Debit Banjir Rencana ....................................................
35
3.4.1
Metode Rasional ............................................................
36
vi
Universitas Sumatera Utara
3.4.2
Metode Haspers .............................................................
36
3.4.3
Metode Melchior ............................................................
38
3.4.4
Metode Weduwen ..........................................................
39
3.4.5
Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Gama I .......................
40
3.4.6
HSS Snyder ....................................................................
43
3.5 Aspek Hidrolika .........................................................................
44
3.5.1
Elemen Geometri ...........................................................
45
3.5.1.1 Luas Tampang Basah .............................................
45
3.5.1.2 Keliling Tampang Basah ........................................
46
3.5.1.3 Radius Hidrolik ......................................................
46
3.5.1.4 Kedalaman Normal ................................................
46
3.5.1.5 Kedalaman Kritis ...................................................
47
3.5.1.6 Lebar Muka Air ......................................................
47
3.5.2
Kriteria Aliran ................................................................
48
3.5.3
Aliran laminer dan Turbulen ..........................................
48
3.5.4
Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis .........................
49
3.5.5
Momentum pada Saluran Terbuka .................................
50
3.5.6
Hydraulic Jump (Loncatan Air) .....................................
51
3.5.7
Energi Spesifik ...............................................................
52
3.5.8
Kehilangan Energi .........................................................
53
3.6 Bendung Pelimpah .....................................................................
54
3.6.1
Umum ............................................................................
54
3.6.2
Klasifikasi Bendung .......................................................
54
3.6.3
Bentang Bendung ...........................................................
56
3.6.4
Perencanaan Mercu Bulat ..............................................
56
vii
Universitas Sumatera Utara
3.6.5
Peredam Energi ..............................................................
59
3.6.6
Kolam Olak ....................................................................
60
3.6.6.1 Kolam Olak Tipe USBR ........................................
61
3.6.6.2 Kolam Olak Vlughter .............................................
63
3.7 Sabo Dam ...................................................................................
64
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN DAN ANALISIS ..............
68
4.1 Metodologi Penelitian ................................................................
68
4.1.1
Metode Evaluasi.............................................................
68
4.1.1.1 Metode Pengumplan Data Primer ..........................
68
4.1.1.2 Pengumpulan Data Sekunder .................................
68
4.1.2
Pengolahan Data ............................................................
69
4.1.3
Kesimpulan ....................................................................
69
4.1.4
Bagan Alir Tugas Akhir .................................................
69
4.2 Analisis Data ..............................................................................
70
4.2.1
Pos Duga Air Sungai Deli-Simeme ...............................
70
4.2.1.1 Data Debit Harian Maksimum Tahunan ................
70
4.2.1.2 Analisa Debit Banjir Rencana ................................
70
4.2.1.3 Pemilihan Jenis Sebaran .........................................
78
4.2.1.4 Pengujian Keselarasan Sebaran..............................
79
4.2.2
4.2.1.4.1
Chi Square Test......................................
79
4.2.1.4.2
Uji Sebaran Smirnov Kolmogrov ...........
80
Pos Duga Air Sungai Deli-Helvetia ...............................
81
4.2.2.1 Data Debit Harian Maksimum Tahunan ...............
81
4.2.2.2 Analisa Debit Banjir Rencana ...............................
81
4.2.2.3 Pemilihan Jenis Sebaran .......................................
89
viii
Universitas Sumatera Utara
4.2.2.4 Pengujian Keselarasan Sebaran ............................
89
4.2.2.4.1
Chi Square Test......................................
89
4.2.2.4.2
Uji Sebaran Smirnov Kolmogrov ...........
90
4.3 Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit ................................
93
4.3.1
Bendung Deli .................................................................
93
4.3.2
Bendung Floodway ........................................................
101
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................
104
5.1 Kesimpulan ................................................................................
104
5.2 Saran .........................................................................................
105
BAB V
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
xv
LAMPIRAN ...............................................................................................
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
HAL
Gambar 2.1.
Skema Debit Banjir ...........................................................
7
Gambar 2.2.
Lokasi Floodway Deli-Percut ............................................
7
Gambar 2.3.
Catchment Area Sungai Deli .............................................
8
Gambar 2.4.
Catchment Area MFC ........................................................
9
Gambar 2.5.
Mercu Pelimpah Floodway................................................
11
Gambar 2.6.
Sampah pada Pintu Air ......................................................
11
Gambar 2.7.
Kolam Olak Floodway ......................................................
12
Gambar 2.8.
Kondisi Saluran Floodway ................................................
12
Gambar 2.9.
Pertemuan Aliran Floodway dengan Sungai Percut
pada Bagian Hilir Floodway ..............................................
13
Gambar 2.10.
Tampak Samping Mercu Pelimpah Floodway ..................
13
Gambar 2.11.
Bendung Deli .....................................................................
14
Gambar 2.12.
Pintu Air pada Bendung Deli.............................................
14
Gambar 2.13.
Tampak Samping Bendung Deli........................................
15
Gambar 3.1.
DAS dengan Tinggi Rata-rata ...........................................
22
Gambar 3.2.
DAS dengan Perhitungan Curah Hujan Poligon Thiessen
23
Gambar 3.3.
DAS dengan Perhitungan Curah Hujan Isohyet ................
24
Gambar 3.4.
Penentuan Nilai WF ..........................................................
41
Gambar 3.5.
Penentuan RUA .................................................................
42
Gambar 3.6.
Bentuk Hidrograf Satuan Sintesis Gama I.........................
43
Gambar 3.7.
Penampang Memanjang dan Melintang Saluran Terbuka .
45
Gambar 3.8.
Prinsip Kesetimbangan Gaya-gaya dalam Aliran Air
x
Universitas Sumatera Utara
pada Saluran dengan Kemiringan Dasar Saluran ..............
50
Gambar 3.9.
Loncat Air ..........................................................................
51
Gambar 3.10.
Persamaan Momentum yang Digunakan dalam Loncat Air 52
Gambar 3.11.
Persamaan Energi dalam Saluran Terbuka Berubah
Beraturan ...........................................................................
53
Gambar 3.12.
Kehilangan Energi pada Loncat Air ..................................
53
Gambar 3.13.
Lebar Efektif Mercu ..........................................................
56
Gambar 3.14.
Harga-harga Koefisien C0 untuk Bendung Ambang Bulat
sebagai Fungsi Perbandingan H1/r .....................................
58
Gambar 3.15.
Koefisien C1 sebagai Fungsi Perbandingan p/H1 ......................
58
Gambar 3.16.
Harga-harga Koefisien C2 untuk Bendung Mercu Tipe Ogee
dengan Muka Hulu Melengkung .......................................
58
Gambar 3.17.
Tipe Mercu Bulat ...............................................................
59
Gambar 3.18.
Kondisi Aliran di Atas Mercu ...........................................
60
Gambar 3.19.
Kolam Olak Tipe USBR I .................................................
61
Gambar 3.20.
Kolam Olak Tipe USBR II ................................................
62
Gambar 3.21.
Kolam Olak Tipe USBR III ...............................................
62
Gambar 3.22.
Kolam Olak Tipe USBR IV ..............................................
63
Gambar 3.23.
Kolam Olak Tipe Vlughter ................................................
64
Gambar 3.24.
Koefisien Debit Untuk Aliran di Atas Mercu ....................
67
Gambar 4.1.
Bagan Alir Langkah-langkah Pembuatan Tugas Akhir .....
69
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
HAL
Grafik 4.1
Rating Curve Bendung Deli ..............................................
Grafik 4.2
Hubungan Debit di Atas Mercu dengan Tinggi Muka Air
Pada Bendung Floodway ...................................................
100
103
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
HAL
Tabel 3.1.
Menentukan Variabel Standar yang Besarnya
Tergantung pada G ............................................................
28
Tabel 3.2.
Standar Deviasi Yn ............................................................
31
Tabel 3.3.
Reduksi Variate YT ............................................................
31
Tabel 3.4.
Reduksi Standar Deviasi Sn ...............................................
31
Tabel 3.5.
Nilai Kritis Untuk Distribusi Chi Square ..........................
34
Tabel 3.6.
Delta Kritis Untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogrof ..
35
Tabel 3.7.
Koefisien Limpasan ...........................................................
36
Tabel 3.8.
Konstanta untuk perhitungan submerged dan
unsubmerged flow..............................................................
66
Tabel 4.1.
Data debit harian maksimum tahunan Pos Deli-Simeme ..
70
Tabel 4.2.
Parameter statistik untuk Distribusi Gumbel .....................
71
Tabel 4.3.
statistik untuk Distribusi Log Normal dan
Log Pearson III ..................................................................
73
Tabel 4.4.
Debit Periode Ulang Distribusi Gumbel............................
77
Tabel 4.5.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Normal .....................
77
Tabel 4.6.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Pearson III ...............
78
Tabel 4.7.
Perhitungan Uji Chi Kuadrat ............................................
79
Tabel 4.8.
Perhitungan Uji Smirnov-Klomogrov ...............................
80
Tabel 4.9.
Data debit harian maksimum tahunan Pos Deli-Helvetia..
81
Tabel 4.10.
Parameter statistik untuk Distribusi Gumbel .....................
81
Tabel 4.11.
statistik untuk Distribusi Log Normal dan
xiii
Universitas Sumatera Utara
Log Pearson III ..................................................................
83
Tabel 4.12.
Debit Periode Ulang Distribusi Gumbel............................
87
Tabel 4.13.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Normal .....................
88
Tabel 4.14.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Pearson III ...............
88
Tabel 4.15.
Perhitungan Uji Chi Kuadrat ............................................
90
Tabel 4.16.
Perhitungan Uji Smirnov-Klomogrov ...............................
90
Tabel 4.17.
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Unsubmerged Flow ...........................................................
Tabel 4.18.
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Submerged Flow ................................................................
Tabel 4.19.
96
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Overtopping Flow ..............................................................
Tabel 4.20.
94
98
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit
di Atas Mercu ....................................................................
102
xiv
Universitas Sumatera Utara
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
pendidikan sarjana teknik sipil
Disusun oleh:
M. KHAIRUL SYAHPUTRA
09 0404 115
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2015
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bencana banjir di kota Medan sebagian besar terjadi di sepanjang Sungai Deli. Sungai
ini merupakan saluran utama yang mendukung drainase kota Medan dengan cakupan luas
wilayah yang besar di Kota Medan. Peningkatan kapasitas sungai Deli sangat terbatas
dikarenakan banyaknya bangunan, baik bangunan perumahan, perkantoran maupun industri
di sepanjang sungai.
Salah satu upaya untuk mengontrol bencana banjir tersebut adalah dengan membuat
floodway. Floodway tersebut direncanakan menghubungkan Sungai Deli dengan Sungai
Percut dengan panjang + 3.800 m, dengan tujuan agar debit Sungai Deli yang besar dapat
dialihkan ke Sungai Percut.
Namun pada kenyataannya masih sedikit debit dari Sungai Deli yang masuk ke
floodway tersebut, sehingga dilakukan evaluasi fungsi bendung dan floodway. Pada evaluasi
bendung dan floodway ini dilakukan dengan cara menghubungkan tinggi muka air banjir
dengan debit banjir pada periode ulang tertentu dengan menggunakan rating curve.
Dari hasil analisa dapat dilihat bahwa debit Sungai Deli akan masuk ke floodway
pada saat debit sebesar 114,8044 m3/det dan baru akan melewati puncak mercu floodway
pada saat debit sebesar 289,755 m3/det atau saat ketinggian muka air ± 1,5 m di atas mercu
Bendung Deli. Hal ini menunjukkan bahwa Medan Floodway Control dapat berfungsi,
namun fungsinya masih belum optimal dikarenakan elevasi mercu yang terlalu tinggi
sehingga hanya sedikit debit dari Sungai Deli yang dapat dialihkan ke Sungai Percut.
Kata Kunci: Banjir, floodway, rating curve
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepadaAllah SWT, karena atas rahmat karunia-Nya, serta
dukungan dari berbagai pihak, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Sholawat dan Salam tidak lupa pula saya curahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang telah
membawa kita menuju alam yang terang benderang akan ilmu pengetahuan seperti saat ini.
Tugas Akhir ini berjudul “EVALUASI FUNGSI BENDUNG DAN FLOODWAY
SUNGAI DELI-PERCUT DALAM MITIGASI BANJIR DI KOTA MEDAN” Tugas
akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menempuh jenjang pendidikan Strata Satu (S-1) pada
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, tentunya tidak dapat terlepas dari segala
hambatan dan rintangan, namun berkat bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak serta
dukungan dan saran dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Untuk tidak berlebihan kiranya dalam kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas SumateraUtara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara .
3. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan begitu
banyak ilmu yang tak ternilai harganya serta masukan-masukan, tenaga, pikiran yang dapat
membimbing saya sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Bapak/Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, yang
telah memberikan banyak sekali ilmu yang bermanfaat selama saya menempuh pendidikan di
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6. Bapak/Ibu Staf TU Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara,
yang telah memberikan bantuan dalam proses administrasi selama saya menempuh pendidikan
di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SumateraUtara.
7. Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ibu Arnita, dan Bapak Ahmad
Thamrin yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasihat kepada saya. Terima kasih
yang tak terhingga atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang, dan doa yang tiada batas untuk
saya. Kakak-kakak saya Melda Safitri dan Tika Destia yang banyak membantu dan mendukung
saya selama ini terima kasih atas doanya.
8. Yang istimewa di hati, Giovanny Ramadhani Ginting, yang selama ini tidak hentinya memberi
dukungan semangat agar terselesaikannya tugas akhir. Terima kasih yang sebesar-besarnya
karena selalu ada buat saya.
9. Teman mahasiswa seperjuangan 2009, Rizky Utama, Perkasa Damanik, Teuku Diputra
Kerliansyah, M. Nur Irsyad, Hafiz Maulana Lida, M. Fandhu Al-Addiat, Yusuf Aulia Lubis, M.
Rizki Tamba, M. Fakhrurozi, Khairun Nazli, Posma Nikolas, Satya Anugrah Akbar, Benny
Pradana dan buat stambuk 2009 yang lain yang tidak bisa di sebutkan satu persatu.
10. Adik-adik mahasiswa stambuk 2012 yang telah banyak membantu memberikan dukungan untuk
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
11. Untuk Bang Jefri, Bang Maijen, Bang Yogi, Bang Faisal, Pak Posma, Bu Ani dan semua pihak
yang telah membantu terselesaikannya tugas akhir ini.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga saya
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menambah pengetahuan dan wawasan saya di
masa depan.
Akhirnya saya berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi saya dan rekan-rekan
serta adik-adik di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
iii
Universitas Sumatera Utara
Medan,
Oktober 2015
M. Khairul Syahputra
(09 0404 115)
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR ...............................................................................
ii
DAFTAR ISI ..............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
x
DAFTAR GRAFIK ...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ...................................................................
3
1.3 Pembatasan Masalah ..................................................................
3
1.4 TujuanPenelitian ........................................................................
3
1.5 SistematikaPenulisan .................................................................
4
BAB II
KONDISI EKSISTING ...........................................................
5
2.1 Gambaran Umum Medan Floodway Control ............................
5
2.2 Debit Pada Floodway .................................................................
5
2.3 Lokasi Penelitian ........................................................................
7
2.4 Data Teknis Bendung dan Floodway .........................................
9
2.4.1
Data Sungai ....................................................................
9
2.4.2
Data Floodway Deli-Percut............................................
9
2.4.3
Data Bendung Deli .........................................................
10
2.5 Kondisi Bendung dan Floodway Saat Ini .................................
10
v
Universitas Sumatera Utara
2.5.1
Floodway Deli-Percut ....................................................
10
2.5.2
Bendung Deli .................................................................
14
TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................
16
3.1 Umum ........................................................................................
16
3.2 Siklus Hidrologi .........................................................................
16
3.3 Hujan ..........................................................................................
18
BAB III
3.3.1
Pengertian Hujan ............................................................
18
3.3.2
Karakteristik Hujan ........................................................
19
3.3.2.1 Durasi Hujan ..........................................................
19
3.3.2.2 Intensitas Curah Hujan ...........................................
20
3.3.2.3 Waktu Konsentrasi .................................................
21
3.3.3
Curah Hujan Rencana ....................................................
21
3.3.3.1 Cara Tinggi Rata-Rata............................................
21
3.3.3.2 Cara Poligon Thiessen............................................
22
3.3.3.3 Cara Isohyet ...........................................................
23
3.3.4
Distribusi Frekuensi Curah Hujan Rencana ...................
24
3.3.4.1 Distribusi Normal ...................................................
25
3.3.4.2 Distribusi Log Normal ...........................................
26
3.3.4.3 Distribusi Log Pearson III ......................................
26
3.3.4.4 Metode Gumbel......................................................
28
3.3.5
Uji Keselarasan Distribusi .............................................
32
3.3.5.1 Uji Keselarasan Chi Square ...................................
32
3.3.5.2 Uji Keselarasan Smirnov Kolmogrov .....................
34
3.4 Analisa Debit Banjir Rencana ....................................................
35
3.4.1
Metode Rasional ............................................................
36
vi
Universitas Sumatera Utara
3.4.2
Metode Haspers .............................................................
36
3.4.3
Metode Melchior ............................................................
38
3.4.4
Metode Weduwen ..........................................................
39
3.4.5
Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Gama I .......................
40
3.4.6
HSS Snyder ....................................................................
43
3.5 Aspek Hidrolika .........................................................................
44
3.5.1
Elemen Geometri ...........................................................
45
3.5.1.1 Luas Tampang Basah .............................................
45
3.5.1.2 Keliling Tampang Basah ........................................
46
3.5.1.3 Radius Hidrolik ......................................................
46
3.5.1.4 Kedalaman Normal ................................................
46
3.5.1.5 Kedalaman Kritis ...................................................
47
3.5.1.6 Lebar Muka Air ......................................................
47
3.5.2
Kriteria Aliran ................................................................
48
3.5.3
Aliran laminer dan Turbulen ..........................................
48
3.5.4
Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis .........................
49
3.5.5
Momentum pada Saluran Terbuka .................................
50
3.5.6
Hydraulic Jump (Loncatan Air) .....................................
51
3.5.7
Energi Spesifik ...............................................................
52
3.5.8
Kehilangan Energi .........................................................
53
3.6 Bendung Pelimpah .....................................................................
54
3.6.1
Umum ............................................................................
54
3.6.2
Klasifikasi Bendung .......................................................
54
3.6.3
Bentang Bendung ...........................................................
56
3.6.4
Perencanaan Mercu Bulat ..............................................
56
vii
Universitas Sumatera Utara
3.6.5
Peredam Energi ..............................................................
59
3.6.6
Kolam Olak ....................................................................
60
3.6.6.1 Kolam Olak Tipe USBR ........................................
61
3.6.6.2 Kolam Olak Vlughter .............................................
63
3.7 Sabo Dam ...................................................................................
64
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN DAN ANALISIS ..............
68
4.1 Metodologi Penelitian ................................................................
68
4.1.1
Metode Evaluasi.............................................................
68
4.1.1.1 Metode Pengumplan Data Primer ..........................
68
4.1.1.2 Pengumpulan Data Sekunder .................................
68
4.1.2
Pengolahan Data ............................................................
69
4.1.3
Kesimpulan ....................................................................
69
4.1.4
Bagan Alir Tugas Akhir .................................................
69
4.2 Analisis Data ..............................................................................
70
4.2.1
Pos Duga Air Sungai Deli-Simeme ...............................
70
4.2.1.1 Data Debit Harian Maksimum Tahunan ................
70
4.2.1.2 Analisa Debit Banjir Rencana ................................
70
4.2.1.3 Pemilihan Jenis Sebaran .........................................
78
4.2.1.4 Pengujian Keselarasan Sebaran..............................
79
4.2.2
4.2.1.4.1
Chi Square Test......................................
79
4.2.1.4.2
Uji Sebaran Smirnov Kolmogrov ...........
80
Pos Duga Air Sungai Deli-Helvetia ...............................
81
4.2.2.1 Data Debit Harian Maksimum Tahunan ...............
81
4.2.2.2 Analisa Debit Banjir Rencana ...............................
81
4.2.2.3 Pemilihan Jenis Sebaran .......................................
89
viii
Universitas Sumatera Utara
4.2.2.4 Pengujian Keselarasan Sebaran ............................
89
4.2.2.4.1
Chi Square Test......................................
89
4.2.2.4.2
Uji Sebaran Smirnov Kolmogrov ...........
90
4.3 Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit ................................
93
4.3.1
Bendung Deli .................................................................
93
4.3.2
Bendung Floodway ........................................................
101
KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................
104
5.1 Kesimpulan ................................................................................
104
5.2 Saran .........................................................................................
105
BAB V
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
xv
LAMPIRAN ...............................................................................................
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
HAL
Gambar 2.1.
Skema Debit Banjir ...........................................................
7
Gambar 2.2.
Lokasi Floodway Deli-Percut ............................................
7
Gambar 2.3.
Catchment Area Sungai Deli .............................................
8
Gambar 2.4.
Catchment Area MFC ........................................................
9
Gambar 2.5.
Mercu Pelimpah Floodway................................................
11
Gambar 2.6.
Sampah pada Pintu Air ......................................................
11
Gambar 2.7.
Kolam Olak Floodway ......................................................
12
Gambar 2.8.
Kondisi Saluran Floodway ................................................
12
Gambar 2.9.
Pertemuan Aliran Floodway dengan Sungai Percut
pada Bagian Hilir Floodway ..............................................
13
Gambar 2.10.
Tampak Samping Mercu Pelimpah Floodway ..................
13
Gambar 2.11.
Bendung Deli .....................................................................
14
Gambar 2.12.
Pintu Air pada Bendung Deli.............................................
14
Gambar 2.13.
Tampak Samping Bendung Deli........................................
15
Gambar 3.1.
DAS dengan Tinggi Rata-rata ...........................................
22
Gambar 3.2.
DAS dengan Perhitungan Curah Hujan Poligon Thiessen
23
Gambar 3.3.
DAS dengan Perhitungan Curah Hujan Isohyet ................
24
Gambar 3.4.
Penentuan Nilai WF ..........................................................
41
Gambar 3.5.
Penentuan RUA .................................................................
42
Gambar 3.6.
Bentuk Hidrograf Satuan Sintesis Gama I.........................
43
Gambar 3.7.
Penampang Memanjang dan Melintang Saluran Terbuka .
45
Gambar 3.8.
Prinsip Kesetimbangan Gaya-gaya dalam Aliran Air
x
Universitas Sumatera Utara
pada Saluran dengan Kemiringan Dasar Saluran ..............
50
Gambar 3.9.
Loncat Air ..........................................................................
51
Gambar 3.10.
Persamaan Momentum yang Digunakan dalam Loncat Air 52
Gambar 3.11.
Persamaan Energi dalam Saluran Terbuka Berubah
Beraturan ...........................................................................
53
Gambar 3.12.
Kehilangan Energi pada Loncat Air ..................................
53
Gambar 3.13.
Lebar Efektif Mercu ..........................................................
56
Gambar 3.14.
Harga-harga Koefisien C0 untuk Bendung Ambang Bulat
sebagai Fungsi Perbandingan H1/r .....................................
58
Gambar 3.15.
Koefisien C1 sebagai Fungsi Perbandingan p/H1 ......................
58
Gambar 3.16.
Harga-harga Koefisien C2 untuk Bendung Mercu Tipe Ogee
dengan Muka Hulu Melengkung .......................................
58
Gambar 3.17.
Tipe Mercu Bulat ...............................................................
59
Gambar 3.18.
Kondisi Aliran di Atas Mercu ...........................................
60
Gambar 3.19.
Kolam Olak Tipe USBR I .................................................
61
Gambar 3.20.
Kolam Olak Tipe USBR II ................................................
62
Gambar 3.21.
Kolam Olak Tipe USBR III ...............................................
62
Gambar 3.22.
Kolam Olak Tipe USBR IV ..............................................
63
Gambar 3.23.
Kolam Olak Tipe Vlughter ................................................
64
Gambar 3.24.
Koefisien Debit Untuk Aliran di Atas Mercu ....................
67
Gambar 4.1.
Bagan Alir Langkah-langkah Pembuatan Tugas Akhir .....
69
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
HAL
Grafik 4.1
Rating Curve Bendung Deli ..............................................
Grafik 4.2
Hubungan Debit di Atas Mercu dengan Tinggi Muka Air
Pada Bendung Floodway ...................................................
100
103
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
HAL
Tabel 3.1.
Menentukan Variabel Standar yang Besarnya
Tergantung pada G ............................................................
28
Tabel 3.2.
Standar Deviasi Yn ............................................................
31
Tabel 3.3.
Reduksi Variate YT ............................................................
31
Tabel 3.4.
Reduksi Standar Deviasi Sn ...............................................
31
Tabel 3.5.
Nilai Kritis Untuk Distribusi Chi Square ..........................
34
Tabel 3.6.
Delta Kritis Untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogrof ..
35
Tabel 3.7.
Koefisien Limpasan ...........................................................
36
Tabel 3.8.
Konstanta untuk perhitungan submerged dan
unsubmerged flow..............................................................
66
Tabel 4.1.
Data debit harian maksimum tahunan Pos Deli-Simeme ..
70
Tabel 4.2.
Parameter statistik untuk Distribusi Gumbel .....................
71
Tabel 4.3.
statistik untuk Distribusi Log Normal dan
Log Pearson III ..................................................................
73
Tabel 4.4.
Debit Periode Ulang Distribusi Gumbel............................
77
Tabel 4.5.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Normal .....................
77
Tabel 4.6.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Pearson III ...............
78
Tabel 4.7.
Perhitungan Uji Chi Kuadrat ............................................
79
Tabel 4.8.
Perhitungan Uji Smirnov-Klomogrov ...............................
80
Tabel 4.9.
Data debit harian maksimum tahunan Pos Deli-Helvetia..
81
Tabel 4.10.
Parameter statistik untuk Distribusi Gumbel .....................
81
Tabel 4.11.
statistik untuk Distribusi Log Normal dan
xiii
Universitas Sumatera Utara
Log Pearson III ..................................................................
83
Tabel 4.12.
Debit Periode Ulang Distribusi Gumbel............................
87
Tabel 4.13.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Normal .....................
88
Tabel 4.14.
Debit Periode Ulang Distribusi Log Pearson III ...............
88
Tabel 4.15.
Perhitungan Uji Chi Kuadrat ............................................
90
Tabel 4.16.
Perhitungan Uji Smirnov-Klomogrov ...............................
90
Tabel 4.17.
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Unsubmerged Flow ...........................................................
Tabel 4.18.
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Submerged Flow ................................................................
Tabel 4.19.
96
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit pada Kondisi
Overtopping Flow ..............................................................
Tabel 4.20.
94
98
Hubungan Tinggi Muka Air dengan Debit
di Atas Mercu ....................................................................
102
xiv
Universitas Sumatera Utara