Analisis Normalisasi Saluran Drainase Primer Studi Kasus: Sungai Badera Kota Medan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Umum
Drainase berasal dari bahasa inggris yaitu drainage yang artinya
mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air. Dalam bidang Teknik
Sipil, drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis
untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan
maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi
kawasan/lahan tidak terganggu (Suripin, 2004).
Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 12/PRT/M/2014
Tentang Penyelenggaraan Sistem Drainase Perkotaan, drainase adalah prasarana
yang berfungsi mengalirkan kelebihan air dari suatu kawasan ke badan air
penerima. Sedangkan drainase perkotaan adalah drainase di wilayah kota yang
berfungsi mengelola/mengendalikan air permukaan, sehingga tidak menganggu
dan/atau merugikan masyarakat.
2. 1. 1. Sistem Drainase
Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian
bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air
dari suatu kawasan/lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.
Bangunan sistem drainase secara berurutan mulai dari hulu terdiri dari saluran
penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran
pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima
(receiving waters). Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti
Universitas Sumatera Utara
gorong-gorong, jembatan-jembatan, talang dan saluran miring/got miring
(Suripin, 2004).
Sesuai dengan cara kerjanya, jenis saluran drainase buatan dapat dibedakan
menjadi:
a. Saluran Interceptor (Saluran Penerima)
Berfungsi
sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari
suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya. Saluran ini biasanya
dibangun dan diletakkan pada bagian yang relatif sejajar dengan garis
kontur. Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau
conveyor atau langsung di natural drainage/sungai alam.
b. Saluran Collector (Saluran Pengumpul)
Berfungsi sebagai pengumpul debit yang diperoleh dari saluran
drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuan ke saluran conveyor
(pembawa).
c. Saluran Conveyor (Saluran Pembawa)
Berfungsi sebagai pembawa air buangan dari suatu daerah ke lokasi
pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang dilalui.
Menurut cara terbentuknya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase alamiah (natural drainage)
Drainase
alamiah
terbentuk
melalui
proses
alamiah
yang
berlangsung lama. Saluran drainase terbentuk akibat gerusan air sesuai
dengan kontur tanah. Drainase alamiah ini terbentuk pada kondisi tanah
yang cukup kemiringannya, sehingga air akan mengalir dengan sendirinya,
Universitas Sumatera Utara
masuk ke sungai-sungai. Pada tanah yang cukup poreous, air yang ada di
permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi).
b. Drainase buatan (artificial drainage)
Drainase buatan adalah sistem yang dibuat dengan maksud tertentu
dan merupakan hasil rekayasa berdasarkan hasil hitung-hitungan yang
dilakukan untuk upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan
sistem drainase alamiah. Pada sistem drainase buatan memerlukan biayabiaya baik pada perencanaannya maupun pada pembuatannya.
Menurut sistem pengalirannya, jenis drainase dapat dikelompokkan
menjadi:
a. Drainase dengan sistem jaringan
Drainase dengan sistem jaringan adalah suatu sistem pengeringan
atau pengaliran air pada suatu kawasan yang dilakukan dengan
mengalirkan air melalui sistem tata saluran dengan bangunan-bangunan
pelengkapnya.
b. Drainase dengan sistem resapan
Drainase dengan sistem resapan adalah sistem pengeringan atau
pengaliran air yang dilakukan dengan meresapkan air ke dalam tanah. Cara
resapan ini dapat dilakukan langsung terhadap genangan air di permukaan
tanah ke dalam tanah atau melalui sumuran atau saluran resapan. Sistem
resapan ini sangat menguntungkan bagi usaha konservasi air.
Menurut tujuan pembuatannya jenis drainase dapat dikelompokkan
menjadi:
Universitas Sumatera Utara
a. Drainase perkotaan
Drainase perkotaan adalah pengeringan atau pengaliran air dari
wilayah perkotaan ke sungai yang melintasi wilayah perkotaan tersebut
sehingga wilayah perkotaan tersebut tidak digenangi air.
b. Drainase daerah pertanian
Drainase daerah pertanian adalah pengeringan atau pengaliran air
di daerah pertanian baik di persawahan maupun daerah sekitarnya yang
bertujuan untuk mencegah kelebihan air agar pertumbuhan tanaman tidak
terganggu.
c. Drainase lapangan terbang
Drainase lapangan terbang adalah pengeringan atau pengaliran air
di kawasan lapangan terbang terutama pada runway (landasan pacu) dan
taxiway sehingga kegiatan penerbangan baik takeoff, landing maupun
taxing tidak terhambat. Pada lapangan terbang drainase juga bertujuan
untuk keselamatan terutama pada saat landing dan take off yang apabila
tergenang air dapat mengakibatkan tergelincirnya pesawat terbang.
d. Drainase jalan raya
Drainase jalan raya adalah pengeringan atau pengaliran air di
permukaan jalan yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada badan
jalan dan menghindari kecelakaan lalu lintas. Drainase jalan raya biasanya
berupa saluran di kiri-kanan jalan serta gorong-gorong yang melintas di
bawah badan jalan.
Universitas Sumatera Utara
e. Drainase jalan kereta api
Drainase jalan kereta api adalah pengeringan atau pengaliran air di
sepanjang jalur rel kereta api yang bertujuan untuk menghindari kerusakan
pada jalur rel kereta api.
f. Drainase pada tanggul dan dam
Drainase pada tanggul dan dam adalah pengaliran air di daerah sisi
luar tanggul dan dam yang bertujuan untuk mencegah keruntuhan tanggul
dan dam akibat erosi rembesan aliran air (piping).
g. Drainase lapangan olahraga
Drainase lapangan olahraga adalah pengeringan atau pengaliran air
pada suatu lapangan olahraga seperti lapangan bola kaki dan lainnya yang
bertujuan agar kegiatan olahraga tidak terganggu meskipun dalam kondisi
hujan.
h. Drainase untuk keindahan kota
Drainase untuk keindahan kota adalah bagian dari drainase
perkotaan, namun pembuatan drainase ini lebih ditujukan pada sisi estetika
seperti tempat rekreasi dan lainnya.
i. Drainase untuk kesehatan lingkungan
Drainase untuk kesehatan lingkungan merupakan bagian dari
drainase perkotaan, dimana pengeringan dan pengaliran air bertujuan
untuk mencegah genangan yang dapat menimbulkan wabah penyakit.
Universitas Sumatera Utara
j. Drainase untuk penambahan areal
Drainase untuk penambahan areal adalah pengeringan atau
pengaliran air pada daerah rawa ataupun laut yang tujuannya sebagai
upaya untuk menambah areal.
Menurut tata letaknya jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase permukaan tanah (surface drainage)
Drainase permukaan tanah adalah sistem drainase yang salurannya
berada di atas permukaan tanah yang keras. Pengaliran air terjadi karena
adanya beda tinggi permukaan saluran (slope).
b. Drainase bawah permukaan tanah (subsurface drainage)
Drainase bawah permukaan tanah adalah sistem drainase yang
dialirkan di bawah tanah (ditanam) biasanya karena sisi artistic atau pada
suatu areal yang tidak memungkinkan untuk mengalirkan air di atas
permukaan seperti pada lapangan olahraga, lapangan terbang, taman dan
lainnya.
Menurut fungsinya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase single purpose
Drainase single purpose adalah saluran drainase yang berfungsi
mengalirkan satu jenis air buangan misalnya air hujan atau air limbah atau
lainnya.
b. Drainase multi purpose
Universitas Sumatera Utara
Drainase multi purpose adalah saluran drainase yang berfungsi
mengalirkan lebih dari satu air buangan baik secara bercampur maupun
bergantian misalnya campuran air hujan dan air limbah.
Menurut konstruksinya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase saluran terbuka
Drainase saluran terbuka adalah sistem saluran yang permukaan
airnya terpengaruh dengan udara luar (atmosfir). Drainase saluran terbuka
biasanya mempunyai luasan yang cukup dan digunakan untuk mengalirkan
air hujan atau air limbah yang tidak membahayakan kesehatan lingkungan
dan tidak mengganggu keindahan.
b. Drainase saluran tertutup
Drainase saluran tertutup adalah sistem saluran yang permukaan
airnya tidak terpengaruh dengan udara luar (atmosfir). Saluran drainase
saluran tertutup sering digunakan untuk mengalirkan air limbah atau air
kotor yang mengganggu kesehatan lingkungan dan mengganggu
keindahan.
2. 1. 2. Pola Jaringan Drainase
Sistem jaringan drainase perkotaan umumnya dibagi menjadi 2 bagian,
yaitu:
a. Sistem Drainase Makro
Sistem drainase makro yaitu sistem saluran/ badan air yang
menampung dan mengalirkan air dari suatu daerah tangkapan air hujan
Universitas Sumatera Utara
(Catchment Area). Pada umumnya sistem drainase makro ini disebut juga
sebagai sistem saluran pembuangan utama (major system) atau drainase
primer. Sistem jaringan ini menampung aliran yang berskala besar dan
luas seperti saluran drainase primer, kanal-kanal atau sungai-sungai.
Perencanaan drainase makro ini umumnya dipakai dengan periode ulang
antara 5 sampai 10 tahun dan pengukuran topografi yang detail mutlak
diperlukan dalam perencanaan system drainase ini.
b. Sistem Drainase Mikro
Sistem drainase mikro yaitu sistem saluran dan bangunan
pelengkap drainase yang menampung dan mengalirkan air dari daerah
tangkapan hujan. Secara keseluruhan yang termasuk dalam sistem drainase
mikro adalah saluran di sepanjang sisi jalan, saluran/ selokan air hujan di
sekitar bangunan, goronggorong, saluran drainase kota dan lain sebagainya
dimana debit air yang dapat ditampungnya tidak terlalu besar. Pada
umumnya drainase mikro ini direncanakan untuk hujan dengan masa ulang
2, 5 atau 10 tahun tergantung pada tata guna lahan yang ada. Sistem
drainase untuk lingkungan permukiman lebih cenderung sebagai sistem
drainase mikro.
Bila ditinjau dari segi fisik (hirarki susunan saluran) sistem drainase
perkotaan diklassifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.
a. Saluran Primer
Saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. Saluran
primer adalah saluran utama yang menerima aliran dari saluran sekunder.
Universitas Sumatera Utara
b. Saluran Sekunder
Saluran yang menghubungkan saluran tersier dengan saluran
primer (dibangun dengan beton/ plesteran semen).
c. Saluran Tersier
Saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke saluran
sekunder, berupa plesteran, pipa dan tanah.
d. Saluran Kwarter
Saluran kolektor jaringan drainase lokal.
Gambar 2.1 Hirarki Susunan Saluran
di mana: a = saluran primer, b = saluran sekunder, c = saluran tersier, d = saluran
kwarter.
2.2.
Analisis Hidrologi
Hidrologi membahas tentang air yang ada di bumi, yaitu kejadian,
sirkulasi dan penyebaran, sifat-sifat fisis dan kimiawi serta reaksinya terhadap
lingkungan, termasuk hubungannya dengan kehidupan (Linsley, 1982).
Untuk menyelesaikan persoalan drainase sangat berhubungan dengan
aspek hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan di alirkan
pada sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem
Universitas Sumatera Utara
drainase mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Desain hidrologi diperlukan
untuk mengetahui debit pengaliran.
2. 2. 1. Siklus Hidrologi
Daur hidrologi dimulai dengan penguapan air dari laut. Uap yang
dihasilkan dibawa oleh udara yang bergerak. Dalam kondisi yang memungkinkan,
uap tersebut terkondensasi membentuk awan, yang pada akhirnya dapat
menghasilkan presipitasi. Presipitasi yang jatuh ke bumi menyebar dengan arah
yang berbeda-beda dalam beberapa cara. Sebagian besar dari presipitasi tersebut
untuk sementara tertahan pada tanah di dekat tempat ia jatuh, dan akhirnya
dikembalikan lagi ke atmosfer oleh penguapan (evaporasi) dan pemeluhan
(transpirasi) oleh tanaman. Sebagian air mencari jalannya sendiri melalui
permukaan dan bagian atas tanah menuju sungai, sementara lainnya menembus
masuk lebih jauh ke dalam tanah menjadi bagian dari air-tanah (groundwater). Di
bawah pengaruh gaya gravitasi, baik aliran air-permukaan (surface streamflow)
maupun air dalam tanah bergerak menuju tempat yang lebih rendah yang akhirnya
dapat mengalir ke laut. Namun, sejumlah besar air permukaan dan air bawah
tanah dikembalikan ke atmosfer oleh penguapan dan pemeluhan (transpirasi)
sebelum sampai ke laut (Linsley, 1982).
Daur hidrologi memperlihatkan empat fase yang menarik, yaitu presipitasi,
evaporasi dan transpirasi, aliran permukaan dan air tanah. Namun proses penting
yang berkaitan dengan drainase adalah presipitasi dan aliran permukaan.
a. Presipitasi adalah uap air di atmosfir terkondensasi dan jatuh ke
permukaan bumi dalam berbagai bentuk (hujan, salju, kabut, embun);
Universitas Sumatera Utara
b. Evaporasi adalah penguapan air dari permukaan badan air (sungai, danau,
waduk);
c. Infiltrasi adalah air yang jatuh ke permukaan menyerap ke dalam tanah;
d. Limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan air tanah (subsurface
runoff).
Untuk
terjadinya
hujan
diperlukan
beberapa
mekanisme
guna
mendinginkan udara sehingga cukup menjadikannya jenuh atau mendekati jenuh.
Pendinginan yang diperlukan oleh hujan dalam jumlah besar diperoleh dari
pengangkatan udara. Pengangkatan ini terjadi oleh suatu sistem konvektif yang
dihasilkan dari ketidaksamaan pemanasan atau pendinginan permukaan bumi dan
atmosfer atau oleh konvergensi rintangan-rintangan orografik. Tetapi, kejenuhan
(saturation) belum tentu menghasilkan hujan.
Salah satu bentuk presipitasi yang terpenting di Indonesia adalah hujan.
Maka pembahasan mengenai presipitasi ini selanjutnya hanya dibatasi pada hujan
saja. Jika kita membicarakan data hujan, ada 5 buah unsur yang harus ditinjau,
yaitu (Soemarto, 1993):
a. Intensitas (I) adalah laju curah hujan atau tinggi air per satuan waktu
(mm/menit, mm/jam, mm/hari).
b. Lama waktu atau durasi (t) adalah lamanya curah hujan terjadi (menit atau
jam).
c. Tinggi hujan (d) adalah banyaknya atau jumlah hujan yang dinyatakan
dalam ketebalan air di atas permukaan datar (mm).
Universitas Sumatera Utara
d. Frekuensi (T) adalah frekuensi terjadinya hujan, biasanya dinyatakan
dengan waktu ulang (tahun).
e. Luas (A) adalah luas geografis curah hujan (km2).
2. 2. 2. Pengolahan Data Hujan
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. Cara untuk menentukan harga rata-rata curah hujan pada beberapa
stasiun penakar hujan dapat dilakukan dengan beberapa metode. Pemilihan
metode mana yang cocok dipergunakan pada suatu DAS dapat ditentukan dengan
mempertimbangkan tiga faktor seperti pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Tabel Pemilihan metode analisis sesuai dengan kondisi DAS
No
Kondisi DAS
Metode
1
Jaring-jaring pos penakar hujan
Jumlah pos penakar hujan cukup
Metode Isohyet, Thiessen, atau Ratarata Aljabar
Jumlah pos penakar hujan terbatas Thiessen, atau Rata-rata Aljabar
Jumlah pos penakar hujan tunggal Metode Hujan Titik
2
Luas DAS
DAS Besar (>5000km2)
Metode Isohyet
2
DAS Sedang (500 s/d 5000km )
Metode Thiessen
2
DAS Kecil (50
1,07/N
1,22/N
1,36/N
1,63/N0,5
Sumber: SNI 2415-2016 Tata Cara Perhitungan Debit Banjir Rencana
2. 2. 6. Intensitas Curah Hujan Rencana
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan dalam satu satuan waktu,
umpamanya mm/ jam untuk curah hujan jangka pendek, dan besarnya intensitas
curah hujan tergantung pada lamanya curah hujan. Beberapa rumus yang
menyatakan hubungan antara intensitas dan lamanya curah hujan adalah sebagai
berikut:
1. Prof. Talbot:
Universitas Sumatera Utara
�=
�′
�+�
................................................................................................. (2.23)
2. Prof. Sherman:
�
�=
��
�=
√�+�
................................................................................................... (2.24)
3. Dr. Ishiguro:
�
................................................................................................ (2.25)
4. Mononobe:
�=
� �� �� �/�
( � ) ..................................................................................... (2.26)
��
Rumus Mononobe sering digunakan di Jepang, digunakan untuk
menghitung intensitas curah hujan setiap jam berdasarkan data curah hujan harian.
di mana: I = intensitas curah hujan (mm/jam), t = lamanya curah hujan (menit),
untuk rumus Mononobe dalam (jam), a; b; a^'; n = tetapan, R_24 = curah hujan
yang mungkin terjadi berdasarkan masa ulang tertentu (curah hujan maximum
dalam 24 jam - mm).
2. 2. 7. Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi pada daerah pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan
air untuk mengalir dari daerah yang terjauh ke suatu pembuang (outlet) tertentu,
yang diasumsikan bahwa lamanya hujan sama dengan waktu konsentrasi pada
semua bagian daerah pengaliran dimana air hujan berkumpul bersama-sama untuk
mendapatkan suatu debit yang maksimum pada outlet.
Waktu konsentrasi terdiri dari 2 (dua) bagian:
Universitas Sumatera Utara
a. Waktu pemasukan (inlet time) atau time of entry yaitu waktu yang
dibutuhkan oleh aliran permukaan untuk masukke saluran.
b. Waktu pengaliran (conduit time) yaitu waktu yang diperlukan oleh air
untuk mengalir di sepanjang saluran sampai titik kontrol yang
ditentukan di bagian hilir pada saluran.
Pada gambar, terlihat sebuah saluran drainase melintasi diagonal A-B pada
sebuah daerah pengaliran. Bila hujan jatuh pada titik A maka hujan tersebut akan
segera mengalirkan ke titik B dan seterusnya, demikian juga halnya air hujan yang
jatuh di sekitar titik A akan masuk ke saluran dan seterusnya sampai di titik B.
Dari gambaran ini dapat dijelaskan waktu pemasukan adalah waktu yang
dibutuhkan air hujan dari titik terjauh masuk ke titik pengaliran misalnya titik A,
sedangkan waktu pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan oleh air dalam
perjalanan dari titik A ke B.
Waktu pemasukan dipengaruhi oleh:
a. Kekasaran permukaan daerah pengaliran.
b. Kejenuhan daerah pengaliran.
c. Kemiringan daerah pengaliran.
d. Sisi dari bagian daerah atau jarak areal pembagi ke saluran.
e. Susunan atap/perumahan yang ada pada daerah tersebut.
Dalam hal ini untuk curah hujan yang berasal dari dari atap, perkerasan,
halaman ataupun jalan yang langsung masuk ke saluran, waktu pemasukannya
tidak lebih dari 5 menit. Pada daerah komersial yang relatif datar, waktu
pemasukan yang dibutuhkan sekitar 10 sampai 15 menit, dan pada daerah
Universitas Sumatera Utara
pemukiman penduduk yang relatif datar waktu yang dibutuhkan sekitar 20 sampai
30 menit.
Waktu pengaliran (time of flow) tergantung pada perbandingan panjang
saluran dan kecepatan aliran. Menurut rumus empiris dari Kirpich yang
diasumsikan dari rumus Manning untuk koefisien kekasaran rata-rata dan jari-jari
hidraulis yang berlaku umum adalah sebagai berikut:
0,87�2
t c = �1000 � �
dengan:
0,385
............................................................................................. (2.27)
t c = waktu konsentrasi (jam)
L = panjang saluran utama dari hulu sampai penguras (km)
S = kemiringan rata-rata saluran utama (m/m)
2. 2. 8. Koefisien Limpasan (run off)
Koefisien limpasan adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah
pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi
dan karakteristik yang dimaksud adalah :
1. Keadaan hujan
2. Luas dan bentuk daerah aliran
3. Kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai
4. Daya infiltrasi dan perkolasi tanah
5. Kelembaban tanah
6. Suhu udara dan angin serta evaporasi
7. Tata guna tanah
Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan adalah :
Universitas Sumatera Utara
a. Faktor meteorologi yang meliputi intensitas curah hujan, durasi curah
hujan dan distribusi curah hujan;
b. Karakteristik daerah aliran yang meliputi luas dan bentuk daerah aliran,
topografi dan tata guna lahan.
Salah satu metode untuk memperkirakan koefisien aliran permukaan (C)
adalah metode rasional USSCS (1973). Berdasarkan metode ini, faktor utama
yang mempengaruhi nilai C adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan
kedap air, kemiringan lahan, vegetasi, sifat dan kondisi tanah dan intensitas hujan.
2. 2. 9. Analisis Debit Banjir Rancangan
Metode yang digunakan untuk memperkirakan laju permukaan puncak
yang umum dipakai adalah metode Rasional USSCS (1973). Metode ini sangat
simpel dan mudah penggunaannya, namun penggunaannya terbatas untuk DASDAS dengan ukuran kecil, yaitu kurang dari 300 ha. Karena model ini merupakan
model kotak hitam, maka tidak dapat menerangkan hubungan curah hujan dan
aliran permukaan dalam bentuk hidrograf. Persamaan matematik metode Rasional
dinyatakan dalam bentuk
Q p = 0,00278 C I A .......................................................................................... (2.28)
dimana:
Q p = laju aliran permukaan (debit) puncak (m3/detik)
C = koefisien aliran permukaan (0 ≤ C ≤ 1)
I = intensitas hujan (mm/jam)
A = luas DAS (ha)
2.3.
Analisis Sistem Drainase
Universitas Sumatera Utara
Analisis sistem drainase dilakukan untuk mengetahui apakah secara teknis
sistem drainase direncanakan sesuai dengan persyaratan teknis. Analisis sistem
drainase diantaranya adalah perhitungan kapasitas saluran, penentuan tinggi
jagaan, penentuan daerah sempadan, perhitungan kepadatan drainase, dan
bangunan-bangunan yang dibutuhkan dalam sistem drainase.
Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis sistem
drainase digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada
(eksisting) maupun kondisi perencanaan. Untuk mendukung analisa hitungan
guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data
dan metode hitungan yang representatif. Analisis untuk drainase dapat dijelaskan
sebagai berikut:
2. 3. 1 Kapasitas Saluran
Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung
berdasarkan rumus Manning:
Q sal = V sal x A sal ............................................................................................... (2.29)
1
V sal = � � 2/3 � 1/2 .............................................................................................. (2.30)
1
Q sal = � 2/3 � 1/2 .A sal ....................................................................................... (2.31)
�
dimana:
V sal = kecepatan aliran rata-rata dalam saluran (m/det)
Q sal = debit aliran dalam saluran (m3/det)
n
= koefisien kekasaran Manning
R
= jari-jari hidraulik (m), R = � dimana
�
A sal = luas penampang saluran (m2
P
= keliling basah (m)
Universitas Sumatera Utara
a. Penampang Trapesium
Dalam hal ini maka digunakan persamaan:
1
V = � �ℎ 2/3 � 1/2 ................................................................................................ (2.32)
A=
Q
............................................................................................................. (2.33)
P
Angka kekasaran ditentukan berdasarkan jenis bahan yang digunakan.
Kemiringan dasar saluran (S) ditentukan berdasarkan topografi (atau disebut
S=0,0006).
Kemiringan dinding saluran berdasarkan bahan yang digunakan
Luas penampang : A = (b + mh)h V = � � 2/3 � 1/2 ............................................ (2.34)
1
Keliling basah
1
: P = b + 2h 1 + m 2 V = � � 2/3 � 1/2 ..................................... (2.35)
1
Jari-jari hidrolis : R h = A P V = � � 2/3 � 1/2 ................................................. (2.36)
Tinggi jagaan
dimana:
: FB = 25%
A = Luas penampang saluran (m2)
R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan saluran
n = Koefisien kekasaran Manning
B = Lebar dasar saluran (m)
m = Kemiringan talud
y = kedalaman saluran (m)
P = keliling basah saluran (m)
b. Penampang Persegi
Pada penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar
B dan kedalaman air h, luas penampang basah A = B x h dan keliling basah P.
Maka bentuk penampang persegi paling ekonomis adalah jika kedalaman
Universitas Sumatera Utara
setengah dari lebar dasar saluran atau jari-jari hidroliknya setengah dari
kedalaman air.
Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis:
A = B.h ............................................................................................................. (2.37)
P = B + 2h ........................................................................................................ (2.38)
�
B = 2h atau h = 2 .............................................................................................. (2.39)
R = A/P............................................................................................................. (2.40)
Didalam menggunakan rumus Manning harga dari koefisien kekasaran n
adalah merupakan suatu harga pendekatan berdasarkan eksperimen. Selanjutnya
berdasarkan penyelidikan Robert E. Horton harga n adalah seperti yang terdapat
pada tabel berikut:
Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Manning.
JENIS SALURAN
NORMAL MAX.
Saluran tanah dengan permukaan bersih
0,018
0,020
Saluran tanah yang bersih setelah hujan
0,022*
0,025
Saluran tanah yang berkerikil dan bersih
0,025
0,030
Saluran tanah yang ditumbuhi rumput pendek
0,027
0,030
Saluran dengan lining beton
0,013*
0,015
Gorong-gorong dalam keadaan baik
0,011
0,013
Gorong-gorong yang mengalami belokan
0,013*
0,014
Sumber: (Suripin, 2004)
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Umum
Drainase berasal dari bahasa inggris yaitu drainage yang artinya
mengalirkan, menguras, membuang atau mengalihkan air. Dalam bidang Teknik
Sipil, drainase secara umum dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis
untuk mengurangi kelebihan air, baik yang berasal dari air hujan, rembesan
maupun kelebihan air irigasi dari suatu kawasan/lahan, sehingga fungsi
kawasan/lahan tidak terganggu (Suripin, 2004).
Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 12/PRT/M/2014
Tentang Penyelenggaraan Sistem Drainase Perkotaan, drainase adalah prasarana
yang berfungsi mengalirkan kelebihan air dari suatu kawasan ke badan air
penerima. Sedangkan drainase perkotaan adalah drainase di wilayah kota yang
berfungsi mengelola/mengendalikan air permukaan, sehingga tidak menganggu
dan/atau merugikan masyarakat.
2. 1. 1. Sistem Drainase
Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian
bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air
dari suatu kawasan/lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal.
Bangunan sistem drainase secara berurutan mulai dari hulu terdiri dari saluran
penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran
pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain), dan badan air penerima
(receiving waters). Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti
Universitas Sumatera Utara
gorong-gorong, jembatan-jembatan, talang dan saluran miring/got miring
(Suripin, 2004).
Sesuai dengan cara kerjanya, jenis saluran drainase buatan dapat dibedakan
menjadi:
a. Saluran Interceptor (Saluran Penerima)
Berfungsi
sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari
suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya. Saluran ini biasanya
dibangun dan diletakkan pada bagian yang relatif sejajar dengan garis
kontur. Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau
conveyor atau langsung di natural drainage/sungai alam.
b. Saluran Collector (Saluran Pengumpul)
Berfungsi sebagai pengumpul debit yang diperoleh dari saluran
drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuan ke saluran conveyor
(pembawa).
c. Saluran Conveyor (Saluran Pembawa)
Berfungsi sebagai pembawa air buangan dari suatu daerah ke lokasi
pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang dilalui.
Menurut cara terbentuknya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase alamiah (natural drainage)
Drainase
alamiah
terbentuk
melalui
proses
alamiah
yang
berlangsung lama. Saluran drainase terbentuk akibat gerusan air sesuai
dengan kontur tanah. Drainase alamiah ini terbentuk pada kondisi tanah
yang cukup kemiringannya, sehingga air akan mengalir dengan sendirinya,
Universitas Sumatera Utara
masuk ke sungai-sungai. Pada tanah yang cukup poreous, air yang ada di
permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi).
b. Drainase buatan (artificial drainage)
Drainase buatan adalah sistem yang dibuat dengan maksud tertentu
dan merupakan hasil rekayasa berdasarkan hasil hitung-hitungan yang
dilakukan untuk upaya penyempurnaan atau melengkapi kekurangan
sistem drainase alamiah. Pada sistem drainase buatan memerlukan biayabiaya baik pada perencanaannya maupun pada pembuatannya.
Menurut sistem pengalirannya, jenis drainase dapat dikelompokkan
menjadi:
a. Drainase dengan sistem jaringan
Drainase dengan sistem jaringan adalah suatu sistem pengeringan
atau pengaliran air pada suatu kawasan yang dilakukan dengan
mengalirkan air melalui sistem tata saluran dengan bangunan-bangunan
pelengkapnya.
b. Drainase dengan sistem resapan
Drainase dengan sistem resapan adalah sistem pengeringan atau
pengaliran air yang dilakukan dengan meresapkan air ke dalam tanah. Cara
resapan ini dapat dilakukan langsung terhadap genangan air di permukaan
tanah ke dalam tanah atau melalui sumuran atau saluran resapan. Sistem
resapan ini sangat menguntungkan bagi usaha konservasi air.
Menurut tujuan pembuatannya jenis drainase dapat dikelompokkan
menjadi:
Universitas Sumatera Utara
a. Drainase perkotaan
Drainase perkotaan adalah pengeringan atau pengaliran air dari
wilayah perkotaan ke sungai yang melintasi wilayah perkotaan tersebut
sehingga wilayah perkotaan tersebut tidak digenangi air.
b. Drainase daerah pertanian
Drainase daerah pertanian adalah pengeringan atau pengaliran air
di daerah pertanian baik di persawahan maupun daerah sekitarnya yang
bertujuan untuk mencegah kelebihan air agar pertumbuhan tanaman tidak
terganggu.
c. Drainase lapangan terbang
Drainase lapangan terbang adalah pengeringan atau pengaliran air
di kawasan lapangan terbang terutama pada runway (landasan pacu) dan
taxiway sehingga kegiatan penerbangan baik takeoff, landing maupun
taxing tidak terhambat. Pada lapangan terbang drainase juga bertujuan
untuk keselamatan terutama pada saat landing dan take off yang apabila
tergenang air dapat mengakibatkan tergelincirnya pesawat terbang.
d. Drainase jalan raya
Drainase jalan raya adalah pengeringan atau pengaliran air di
permukaan jalan yang bertujuan untuk menghindari kerusakan pada badan
jalan dan menghindari kecelakaan lalu lintas. Drainase jalan raya biasanya
berupa saluran di kiri-kanan jalan serta gorong-gorong yang melintas di
bawah badan jalan.
Universitas Sumatera Utara
e. Drainase jalan kereta api
Drainase jalan kereta api adalah pengeringan atau pengaliran air di
sepanjang jalur rel kereta api yang bertujuan untuk menghindari kerusakan
pada jalur rel kereta api.
f. Drainase pada tanggul dan dam
Drainase pada tanggul dan dam adalah pengaliran air di daerah sisi
luar tanggul dan dam yang bertujuan untuk mencegah keruntuhan tanggul
dan dam akibat erosi rembesan aliran air (piping).
g. Drainase lapangan olahraga
Drainase lapangan olahraga adalah pengeringan atau pengaliran air
pada suatu lapangan olahraga seperti lapangan bola kaki dan lainnya yang
bertujuan agar kegiatan olahraga tidak terganggu meskipun dalam kondisi
hujan.
h. Drainase untuk keindahan kota
Drainase untuk keindahan kota adalah bagian dari drainase
perkotaan, namun pembuatan drainase ini lebih ditujukan pada sisi estetika
seperti tempat rekreasi dan lainnya.
i. Drainase untuk kesehatan lingkungan
Drainase untuk kesehatan lingkungan merupakan bagian dari
drainase perkotaan, dimana pengeringan dan pengaliran air bertujuan
untuk mencegah genangan yang dapat menimbulkan wabah penyakit.
Universitas Sumatera Utara
j. Drainase untuk penambahan areal
Drainase untuk penambahan areal adalah pengeringan atau
pengaliran air pada daerah rawa ataupun laut yang tujuannya sebagai
upaya untuk menambah areal.
Menurut tata letaknya jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase permukaan tanah (surface drainage)
Drainase permukaan tanah adalah sistem drainase yang salurannya
berada di atas permukaan tanah yang keras. Pengaliran air terjadi karena
adanya beda tinggi permukaan saluran (slope).
b. Drainase bawah permukaan tanah (subsurface drainage)
Drainase bawah permukaan tanah adalah sistem drainase yang
dialirkan di bawah tanah (ditanam) biasanya karena sisi artistic atau pada
suatu areal yang tidak memungkinkan untuk mengalirkan air di atas
permukaan seperti pada lapangan olahraga, lapangan terbang, taman dan
lainnya.
Menurut fungsinya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase single purpose
Drainase single purpose adalah saluran drainase yang berfungsi
mengalirkan satu jenis air buangan misalnya air hujan atau air limbah atau
lainnya.
b. Drainase multi purpose
Universitas Sumatera Utara
Drainase multi purpose adalah saluran drainase yang berfungsi
mengalirkan lebih dari satu air buangan baik secara bercampur maupun
bergantian misalnya campuran air hujan dan air limbah.
Menurut konstruksinya, jenis drainase dapat dikelompokkan menjadi:
a. Drainase saluran terbuka
Drainase saluran terbuka adalah sistem saluran yang permukaan
airnya terpengaruh dengan udara luar (atmosfir). Drainase saluran terbuka
biasanya mempunyai luasan yang cukup dan digunakan untuk mengalirkan
air hujan atau air limbah yang tidak membahayakan kesehatan lingkungan
dan tidak mengganggu keindahan.
b. Drainase saluran tertutup
Drainase saluran tertutup adalah sistem saluran yang permukaan
airnya tidak terpengaruh dengan udara luar (atmosfir). Saluran drainase
saluran tertutup sering digunakan untuk mengalirkan air limbah atau air
kotor yang mengganggu kesehatan lingkungan dan mengganggu
keindahan.
2. 1. 2. Pola Jaringan Drainase
Sistem jaringan drainase perkotaan umumnya dibagi menjadi 2 bagian,
yaitu:
a. Sistem Drainase Makro
Sistem drainase makro yaitu sistem saluran/ badan air yang
menampung dan mengalirkan air dari suatu daerah tangkapan air hujan
Universitas Sumatera Utara
(Catchment Area). Pada umumnya sistem drainase makro ini disebut juga
sebagai sistem saluran pembuangan utama (major system) atau drainase
primer. Sistem jaringan ini menampung aliran yang berskala besar dan
luas seperti saluran drainase primer, kanal-kanal atau sungai-sungai.
Perencanaan drainase makro ini umumnya dipakai dengan periode ulang
antara 5 sampai 10 tahun dan pengukuran topografi yang detail mutlak
diperlukan dalam perencanaan system drainase ini.
b. Sistem Drainase Mikro
Sistem drainase mikro yaitu sistem saluran dan bangunan
pelengkap drainase yang menampung dan mengalirkan air dari daerah
tangkapan hujan. Secara keseluruhan yang termasuk dalam sistem drainase
mikro adalah saluran di sepanjang sisi jalan, saluran/ selokan air hujan di
sekitar bangunan, goronggorong, saluran drainase kota dan lain sebagainya
dimana debit air yang dapat ditampungnya tidak terlalu besar. Pada
umumnya drainase mikro ini direncanakan untuk hujan dengan masa ulang
2, 5 atau 10 tahun tergantung pada tata guna lahan yang ada. Sistem
drainase untuk lingkungan permukiman lebih cenderung sebagai sistem
drainase mikro.
Bila ditinjau dari segi fisik (hirarki susunan saluran) sistem drainase
perkotaan diklassifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.
a. Saluran Primer
Saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. Saluran
primer adalah saluran utama yang menerima aliran dari saluran sekunder.
Universitas Sumatera Utara
b. Saluran Sekunder
Saluran yang menghubungkan saluran tersier dengan saluran
primer (dibangun dengan beton/ plesteran semen).
c. Saluran Tersier
Saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke saluran
sekunder, berupa plesteran, pipa dan tanah.
d. Saluran Kwarter
Saluran kolektor jaringan drainase lokal.
Gambar 2.1 Hirarki Susunan Saluran
di mana: a = saluran primer, b = saluran sekunder, c = saluran tersier, d = saluran
kwarter.
2.2.
Analisis Hidrologi
Hidrologi membahas tentang air yang ada di bumi, yaitu kejadian,
sirkulasi dan penyebaran, sifat-sifat fisis dan kimiawi serta reaksinya terhadap
lingkungan, termasuk hubungannya dengan kehidupan (Linsley, 1982).
Untuk menyelesaikan persoalan drainase sangat berhubungan dengan
aspek hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan di alirkan
pada sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem
Universitas Sumatera Utara
drainase mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Desain hidrologi diperlukan
untuk mengetahui debit pengaliran.
2. 2. 1. Siklus Hidrologi
Daur hidrologi dimulai dengan penguapan air dari laut. Uap yang
dihasilkan dibawa oleh udara yang bergerak. Dalam kondisi yang memungkinkan,
uap tersebut terkondensasi membentuk awan, yang pada akhirnya dapat
menghasilkan presipitasi. Presipitasi yang jatuh ke bumi menyebar dengan arah
yang berbeda-beda dalam beberapa cara. Sebagian besar dari presipitasi tersebut
untuk sementara tertahan pada tanah di dekat tempat ia jatuh, dan akhirnya
dikembalikan lagi ke atmosfer oleh penguapan (evaporasi) dan pemeluhan
(transpirasi) oleh tanaman. Sebagian air mencari jalannya sendiri melalui
permukaan dan bagian atas tanah menuju sungai, sementara lainnya menembus
masuk lebih jauh ke dalam tanah menjadi bagian dari air-tanah (groundwater). Di
bawah pengaruh gaya gravitasi, baik aliran air-permukaan (surface streamflow)
maupun air dalam tanah bergerak menuju tempat yang lebih rendah yang akhirnya
dapat mengalir ke laut. Namun, sejumlah besar air permukaan dan air bawah
tanah dikembalikan ke atmosfer oleh penguapan dan pemeluhan (transpirasi)
sebelum sampai ke laut (Linsley, 1982).
Daur hidrologi memperlihatkan empat fase yang menarik, yaitu presipitasi,
evaporasi dan transpirasi, aliran permukaan dan air tanah. Namun proses penting
yang berkaitan dengan drainase adalah presipitasi dan aliran permukaan.
a. Presipitasi adalah uap air di atmosfir terkondensasi dan jatuh ke
permukaan bumi dalam berbagai bentuk (hujan, salju, kabut, embun);
Universitas Sumatera Utara
b. Evaporasi adalah penguapan air dari permukaan badan air (sungai, danau,
waduk);
c. Infiltrasi adalah air yang jatuh ke permukaan menyerap ke dalam tanah;
d. Limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan air tanah (subsurface
runoff).
Untuk
terjadinya
hujan
diperlukan
beberapa
mekanisme
guna
mendinginkan udara sehingga cukup menjadikannya jenuh atau mendekati jenuh.
Pendinginan yang diperlukan oleh hujan dalam jumlah besar diperoleh dari
pengangkatan udara. Pengangkatan ini terjadi oleh suatu sistem konvektif yang
dihasilkan dari ketidaksamaan pemanasan atau pendinginan permukaan bumi dan
atmosfer atau oleh konvergensi rintangan-rintangan orografik. Tetapi, kejenuhan
(saturation) belum tentu menghasilkan hujan.
Salah satu bentuk presipitasi yang terpenting di Indonesia adalah hujan.
Maka pembahasan mengenai presipitasi ini selanjutnya hanya dibatasi pada hujan
saja. Jika kita membicarakan data hujan, ada 5 buah unsur yang harus ditinjau,
yaitu (Soemarto, 1993):
a. Intensitas (I) adalah laju curah hujan atau tinggi air per satuan waktu
(mm/menit, mm/jam, mm/hari).
b. Lama waktu atau durasi (t) adalah lamanya curah hujan terjadi (menit atau
jam).
c. Tinggi hujan (d) adalah banyaknya atau jumlah hujan yang dinyatakan
dalam ketebalan air di atas permukaan datar (mm).
Universitas Sumatera Utara
d. Frekuensi (T) adalah frekuensi terjadinya hujan, biasanya dinyatakan
dengan waktu ulang (tahun).
e. Luas (A) adalah luas geografis curah hujan (km2).
2. 2. 2. Pengolahan Data Hujan
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. Cara untuk menentukan harga rata-rata curah hujan pada beberapa
stasiun penakar hujan dapat dilakukan dengan beberapa metode. Pemilihan
metode mana yang cocok dipergunakan pada suatu DAS dapat ditentukan dengan
mempertimbangkan tiga faktor seperti pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Tabel Pemilihan metode analisis sesuai dengan kondisi DAS
No
Kondisi DAS
Metode
1
Jaring-jaring pos penakar hujan
Jumlah pos penakar hujan cukup
Metode Isohyet, Thiessen, atau Ratarata Aljabar
Jumlah pos penakar hujan terbatas Thiessen, atau Rata-rata Aljabar
Jumlah pos penakar hujan tunggal Metode Hujan Titik
2
Luas DAS
DAS Besar (>5000km2)
Metode Isohyet
2
DAS Sedang (500 s/d 5000km )
Metode Thiessen
2
DAS Kecil (50
1,07/N
1,22/N
1,36/N
1,63/N0,5
Sumber: SNI 2415-2016 Tata Cara Perhitungan Debit Banjir Rencana
2. 2. 6. Intensitas Curah Hujan Rencana
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan dalam satu satuan waktu,
umpamanya mm/ jam untuk curah hujan jangka pendek, dan besarnya intensitas
curah hujan tergantung pada lamanya curah hujan. Beberapa rumus yang
menyatakan hubungan antara intensitas dan lamanya curah hujan adalah sebagai
berikut:
1. Prof. Talbot:
Universitas Sumatera Utara
�=
�′
�+�
................................................................................................. (2.23)
2. Prof. Sherman:
�
�=
��
�=
√�+�
................................................................................................... (2.24)
3. Dr. Ishiguro:
�
................................................................................................ (2.25)
4. Mononobe:
�=
� �� �� �/�
( � ) ..................................................................................... (2.26)
��
Rumus Mononobe sering digunakan di Jepang, digunakan untuk
menghitung intensitas curah hujan setiap jam berdasarkan data curah hujan harian.
di mana: I = intensitas curah hujan (mm/jam), t = lamanya curah hujan (menit),
untuk rumus Mononobe dalam (jam), a; b; a^'; n = tetapan, R_24 = curah hujan
yang mungkin terjadi berdasarkan masa ulang tertentu (curah hujan maximum
dalam 24 jam - mm).
2. 2. 7. Waktu Konsentrasi
Waktu konsentrasi pada daerah pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan
air untuk mengalir dari daerah yang terjauh ke suatu pembuang (outlet) tertentu,
yang diasumsikan bahwa lamanya hujan sama dengan waktu konsentrasi pada
semua bagian daerah pengaliran dimana air hujan berkumpul bersama-sama untuk
mendapatkan suatu debit yang maksimum pada outlet.
Waktu konsentrasi terdiri dari 2 (dua) bagian:
Universitas Sumatera Utara
a. Waktu pemasukan (inlet time) atau time of entry yaitu waktu yang
dibutuhkan oleh aliran permukaan untuk masukke saluran.
b. Waktu pengaliran (conduit time) yaitu waktu yang diperlukan oleh air
untuk mengalir di sepanjang saluran sampai titik kontrol yang
ditentukan di bagian hilir pada saluran.
Pada gambar, terlihat sebuah saluran drainase melintasi diagonal A-B pada
sebuah daerah pengaliran. Bila hujan jatuh pada titik A maka hujan tersebut akan
segera mengalirkan ke titik B dan seterusnya, demikian juga halnya air hujan yang
jatuh di sekitar titik A akan masuk ke saluran dan seterusnya sampai di titik B.
Dari gambaran ini dapat dijelaskan waktu pemasukan adalah waktu yang
dibutuhkan air hujan dari titik terjauh masuk ke titik pengaliran misalnya titik A,
sedangkan waktu pengaliran adalah waktu yang dibutuhkan oleh air dalam
perjalanan dari titik A ke B.
Waktu pemasukan dipengaruhi oleh:
a. Kekasaran permukaan daerah pengaliran.
b. Kejenuhan daerah pengaliran.
c. Kemiringan daerah pengaliran.
d. Sisi dari bagian daerah atau jarak areal pembagi ke saluran.
e. Susunan atap/perumahan yang ada pada daerah tersebut.
Dalam hal ini untuk curah hujan yang berasal dari dari atap, perkerasan,
halaman ataupun jalan yang langsung masuk ke saluran, waktu pemasukannya
tidak lebih dari 5 menit. Pada daerah komersial yang relatif datar, waktu
pemasukan yang dibutuhkan sekitar 10 sampai 15 menit, dan pada daerah
Universitas Sumatera Utara
pemukiman penduduk yang relatif datar waktu yang dibutuhkan sekitar 20 sampai
30 menit.
Waktu pengaliran (time of flow) tergantung pada perbandingan panjang
saluran dan kecepatan aliran. Menurut rumus empiris dari Kirpich yang
diasumsikan dari rumus Manning untuk koefisien kekasaran rata-rata dan jari-jari
hidraulis yang berlaku umum adalah sebagai berikut:
0,87�2
t c = �1000 � �
dengan:
0,385
............................................................................................. (2.27)
t c = waktu konsentrasi (jam)
L = panjang saluran utama dari hulu sampai penguras (km)
S = kemiringan rata-rata saluran utama (m/m)
2. 2. 8. Koefisien Limpasan (run off)
Koefisien limpasan adalah suatu variabel yang didasarkan pada kondisi daerah
pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi
dan karakteristik yang dimaksud adalah :
1. Keadaan hujan
2. Luas dan bentuk daerah aliran
3. Kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai
4. Daya infiltrasi dan perkolasi tanah
5. Kelembaban tanah
6. Suhu udara dan angin serta evaporasi
7. Tata guna tanah
Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan adalah :
Universitas Sumatera Utara
a. Faktor meteorologi yang meliputi intensitas curah hujan, durasi curah
hujan dan distribusi curah hujan;
b. Karakteristik daerah aliran yang meliputi luas dan bentuk daerah aliran,
topografi dan tata guna lahan.
Salah satu metode untuk memperkirakan koefisien aliran permukaan (C)
adalah metode rasional USSCS (1973). Berdasarkan metode ini, faktor utama
yang mempengaruhi nilai C adalah laju infiltrasi tanah atau persentase lahan
kedap air, kemiringan lahan, vegetasi, sifat dan kondisi tanah dan intensitas hujan.
2. 2. 9. Analisis Debit Banjir Rancangan
Metode yang digunakan untuk memperkirakan laju permukaan puncak
yang umum dipakai adalah metode Rasional USSCS (1973). Metode ini sangat
simpel dan mudah penggunaannya, namun penggunaannya terbatas untuk DASDAS dengan ukuran kecil, yaitu kurang dari 300 ha. Karena model ini merupakan
model kotak hitam, maka tidak dapat menerangkan hubungan curah hujan dan
aliran permukaan dalam bentuk hidrograf. Persamaan matematik metode Rasional
dinyatakan dalam bentuk
Q p = 0,00278 C I A .......................................................................................... (2.28)
dimana:
Q p = laju aliran permukaan (debit) puncak (m3/detik)
C = koefisien aliran permukaan (0 ≤ C ≤ 1)
I = intensitas hujan (mm/jam)
A = luas DAS (ha)
2.3.
Analisis Sistem Drainase
Universitas Sumatera Utara
Analisis sistem drainase dilakukan untuk mengetahui apakah secara teknis
sistem drainase direncanakan sesuai dengan persyaratan teknis. Analisis sistem
drainase diantaranya adalah perhitungan kapasitas saluran, penentuan tinggi
jagaan, penentuan daerah sempadan, perhitungan kepadatan drainase, dan
bangunan-bangunan yang dibutuhkan dalam sistem drainase.
Dalam kaitannya dengan pekerjaan pengendalian banjir, analisis sistem
drainase digunakan untuk mengetahui profil muka air, baik kondisi yang ada
(eksisting) maupun kondisi perencanaan. Untuk mendukung analisa hitungan
guna memperoleh parameterisasi desain yang handal, dibutuhkan validasi data
dan metode hitungan yang representatif. Analisis untuk drainase dapat dijelaskan
sebagai berikut:
2. 3. 1 Kapasitas Saluran
Kapasitas rencana dari setiap komponen sistem drainase dihitung
berdasarkan rumus Manning:
Q sal = V sal x A sal ............................................................................................... (2.29)
1
V sal = � � 2/3 � 1/2 .............................................................................................. (2.30)
1
Q sal = � 2/3 � 1/2 .A sal ....................................................................................... (2.31)
�
dimana:
V sal = kecepatan aliran rata-rata dalam saluran (m/det)
Q sal = debit aliran dalam saluran (m3/det)
n
= koefisien kekasaran Manning
R
= jari-jari hidraulik (m), R = � dimana
�
A sal = luas penampang saluran (m2
P
= keliling basah (m)
Universitas Sumatera Utara
a. Penampang Trapesium
Dalam hal ini maka digunakan persamaan:
1
V = � �ℎ 2/3 � 1/2 ................................................................................................ (2.32)
A=
Q
............................................................................................................. (2.33)
P
Angka kekasaran ditentukan berdasarkan jenis bahan yang digunakan.
Kemiringan dasar saluran (S) ditentukan berdasarkan topografi (atau disebut
S=0,0006).
Kemiringan dinding saluran berdasarkan bahan yang digunakan
Luas penampang : A = (b + mh)h V = � � 2/3 � 1/2 ............................................ (2.34)
1
Keliling basah
1
: P = b + 2h 1 + m 2 V = � � 2/3 � 1/2 ..................................... (2.35)
1
Jari-jari hidrolis : R h = A P V = � � 2/3 � 1/2 ................................................. (2.36)
Tinggi jagaan
dimana:
: FB = 25%
A = Luas penampang saluran (m2)
R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan saluran
n = Koefisien kekasaran Manning
B = Lebar dasar saluran (m)
m = Kemiringan talud
y = kedalaman saluran (m)
P = keliling basah saluran (m)
b. Penampang Persegi
Pada penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar
B dan kedalaman air h, luas penampang basah A = B x h dan keliling basah P.
Maka bentuk penampang persegi paling ekonomis adalah jika kedalaman
Universitas Sumatera Utara
setengah dari lebar dasar saluran atau jari-jari hidroliknya setengah dari
kedalaman air.
Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis:
A = B.h ............................................................................................................. (2.37)
P = B + 2h ........................................................................................................ (2.38)
�
B = 2h atau h = 2 .............................................................................................. (2.39)
R = A/P............................................................................................................. (2.40)
Didalam menggunakan rumus Manning harga dari koefisien kekasaran n
adalah merupakan suatu harga pendekatan berdasarkan eksperimen. Selanjutnya
berdasarkan penyelidikan Robert E. Horton harga n adalah seperti yang terdapat
pada tabel berikut:
Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Manning.
JENIS SALURAN
NORMAL MAX.
Saluran tanah dengan permukaan bersih
0,018
0,020
Saluran tanah yang bersih setelah hujan
0,022*
0,025
Saluran tanah yang berkerikil dan bersih
0,025
0,030
Saluran tanah yang ditumbuhi rumput pendek
0,027
0,030
Saluran dengan lining beton
0,013*
0,015
Gorong-gorong dalam keadaan baik
0,011
0,013
Gorong-gorong yang mengalami belokan
0,013*
0,014
Sumber: (Suripin, 2004)
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara