BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang1. 1. Pengertian Drainasi dan Drainase Perkotaan

Drainasi secara umum didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari usaha untuk mengalirkan air yang berlebihan dalam suatu kontek pemanfaatan tertentu.

Drainasi perkotaan adalah ilmu drainase yang mengkhususkan pengkajian pada kawasan perkotaan yang erat kaitanya dengan kondisi lingkungan budaya yang ada dikawasan kota.

Drainasi perkotaan merupakan system pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan yang meliputi :

Pemukiman,

Kawasan industri dan perdagangan,

Kampus dan Sekolah,

Rumah sakit dan fasilitas umum,

Lapangan olah raga dan lapangan parkir,

Instalasi militer, listrik, telekomunikasi,

Pelabuhan udara.

Kriteria desain drainasi perkotaan memiliki kekhususan, sebab untuk perkotaan ada untuk perkotaan ada tambahan variabel seperti:

Keterkaitan dengan tata guna lahan,

Keterkaitan dengan masterplan drainasi kota,

Keterkaitan dengan masalah sosial budaya.

1. 2. Sejarah Perkembangan Drainasi

Drainasi perkotaan pada awalnya tumbuh dari kamampuan manusia mengenali lembah-lembah sungai yang mampu mendukung kebutuhan pokok hidupnya. Kebutuhan pokok tersebut berupa ketersediaan air bagi kehidupan rumah tangga, pertanian, perikanan, tranportasi dan kebutuhan sosial budaya.

Siklus ketersediaan/keberadaan air, terjadinya ketersediaan air secara berlebih. Untuk sehari-hari terjadi air buangan dari pengguna yang mengganggu lingkungan. Berangkat dari kesadaran akan arti kenyamanan hidup sangat tergantung pada kondisi lingkungan, maka manusia mulai mengatur lingkungan.

Harus diakui bahwa pertumbuhan dan perkembangan ilmu drainasi perkotaan dipengaruhi oleh perkembangan ilmu hidrolika, matematika, statistik, fisika, kimia, komputasi dan bahkan juga ilmu ekonomi dan sosial budaya sebagai ilmu asuh yang pertama kali. Ketika didominasi oleh ilmu hidrologi, hidrolika, mekanika tanah, ukur tanah, matematika, pengkajian ilmu drainasi perkotaan tetap menggunakan konsep statistik.

Namun dengan semakin akrabnya hubungan ilmu drainasi perkotaan dengan statistik, kesehatan lingkungan, sosial ekonomi yang selalu menuntut pendekatan masalah secara terpadu, maka ilmu drainasi perkotaan semakin tumbuh menjadi ilmu yang mempunyai dinamika yang cukup tinggi.

1. 3. Jenis Drainasia. Menurut Sejarah terbentuknya

Drainasi Alamiah (Natural drainage)

Terbentuk secara alami, yang ada unsur campur tangan manusia.

Drainasi Buatan (Artificial drainage)

Dibentuk berdasarkan analisis ilmu drainasi, untuk menentukan debit akibat hujan, dan dimensi saluran.

b. Menurut Letak saluran

Drainasi Muka Tanah

Drainasi Bawah Tanah

c. Menurut Fungsi Drainasi

Single Purpose

Salura berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan saja.

Multy Purpose

Saluran berfungsi mengalirkan beberapa jenis bangunan, baik secara bercampur maupun bergantian.

d. Menurut Kontruksi

Saluran terbuka

Saluran untuk air hujan yang terletak diarea yang cukup luas. Juga untuk saluran air non hujan yang tidak mengganggu kesehatan lingkungan.

Saluran tertutup

Saluran untuk air kotor yang mengganggu kesehatan lingkungan, juga untuk saluran dalam kota.

1. 4. Pola Jaringan Drainasi

a. Siku

b. Paralel

c. Grid Iron

d. Alamiah

e. Radial

f. Jaring-jaring

B. Rumusan Masalah

Penulis mengambil perumusan masalah yaitu : Merencanakan Perancangan Sistem Drainasi Pada Jalan sunan kalijogo.

Semua hal yang menyangkut kelebihan air yang berada suatu dikawasan sudah pasti dapat menimbulkan permasalahan drainasi yang cukup komplek. Dengan semakin kompleknya permasalahan drainasi diperkotaan, maka didalam perencanaan dan pembangunan banguna air untuk drainasi perkotaan. Keberhasilan tergantung pada kemajuan masing-masing perencana. Dengan demikian didalam proses pekerjaan memerlukan kerjasama dengan beberapa ahli dibidang lain yang terkait.

C. Tujuan

Untuk merencanakan sistem drainasi pada jalan Sunan Kalijogo, sehingga masalah kelebihan air dapat diatasi. Yang disesuaikan dengan kondisi lingkungan fisik dan lingkungan sosial budaya yang ada dikawasan jalan Sunan Kalijogo, Drainasi perkotaan merupakan sistim pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan yang meliputi: pemukiman, perdagangan, sekolah, dan fasilitas umum lainya, lapang olah raga, lapangan parkir, serta tempat lainya yang merupakan bagian dari sarana kota.

D. Manfaat

Penelitian ini diharapkan mampu :

1. Menambah dan mengembangkan wawasan keilmuan dibidang keteknik sipilan, khususnya bidang keairan atau drainasi.

2. Dapat dijadikan sebagai bahan penelitian oleh pihak-pihak lain sebagai bahan pertinbangan didalam perkembangan penelitian lebih lanjut.

BAB II

LANDASAN TEORIA. Aspek Hidrologi

1.1. Siklus hidrologi

Siklus hidrologi adalah proses yang diawali oleh evaporasi/penguapan kemudian terjadinya kondensasi dari awal hasil evaporasi. Awan terus diperoses, sehingga terjadi salju dan hujan yang jatuh kepermukaan tanah. Pada mulanya tanah, air hujan ada yang menglir dipermukaan tanah. Sebagai air run off dan sebagai infiltrasi/meresap kedalam lapisan tanah. Air run off mengalir kepermukaan air dilaut, danau, sungai. Air infiltrasi meresap kedalam lapisan tanah, kemudian merembes didalam tanah kearah muka air terendah dan akhirnya juga memungkinkan sampai disungai, laut, danau kemudian terjadi lagi proses penguapan.

1.2. Karakteristik Hujan.1) Durasi hujan

Durasi hujan adalah lama hujan (menit, jam, etnal) yang diperoleh dari hasil pencatatan alat ukur hujan otomatis. Durasi hujan selalu dihubungkan dengan waktu konsentrasi (Tc), khususnya pada drainasi perkotaan diperlukan durasi hujan yang relative pendek, mengingat akan toleransi-toleransi terhadap lama genangan.

2) Intensitas hujan.

Intensitas hujan adalah yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu. Nilai intensitas hujan tergantung lama curah hujan dan frekwensi hujan dan waktu konsentrasi . Intensitas hujan dianalisis dari data hujan secara empiris atau secara statistik.

3) Lengkung Hujan

Lengkung hujan Adalah grafik hubungan antara intensitas hujan dan durasi hujan. Perencanaan saluran primer, sekunder dan tersier, didasarkan lengkung hujan rencana.

4) Waktu Konsentrasi

Waktu konentrasi adalah waktu waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ketitik control yang ditentukan pada bagian hilir suatu aliran.

Waktu konsentrasi (tc = to + td) terdiri dari :

Inlet Time (to), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dimuka tanah menuju saluran drainasi.

Conduct Time (td), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir disepanjang saluran.

1. 3. Data Hujan

a. Pengukuran

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam analisis hidrologi pada perancangan debit hujan untuk menentukan dimensi saluran drainasi. Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam, sehingga hujan yang didata adalah hujan total yang terjadi selama 24 jam (1 etnal)

b. Alat Ukur Hujan

1. Alat ukur hujan biasa (manual rain gauge)

Data hujan dicatat oleh petugas pada periode tertentu dalam satu hari (24 jam),

2. Alat ukur otomatis (automatic rain gauge)

Weighting Bucket Rain Gauge

Float Type Rain Gauge

Tipping Bucket Rain Gauge

c. Pengolahan Data Hujan

1. Hujan Rerata daerah aliran.

Cara tinggi rata-rata

Tinggi rata-rata curah hujan didapat dengan mengambil harga rata-rata hitung (arichmetic mean) dari penakaran pada penakaran hujan dalam area tersebut.

Rumusnya adalah:

X = 1/n (X1 + X2 + X3 + Xn)

Keterangan :

X

= Curah hujan daerah

n

= Jumlah pos pengamatan

X1, X2, Xn = Curah hujan tiap pos pengamatan

Cara ini memberikan hasil yang dapat dipercaya, asalkan pos-pos penakarnya terbagi merata diarea tersebut, dan hasil penakaran masing-masing pos panakran tidak menyimpang jauh dari harga rata-rata seluruh pos penakaran.

Metode Thiessen

Cara ini didasarkan atas cara rata-rata timbang (weighted average). Masing-masing penakar mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua poros penakar, rumusnya adalah:

X =

Keterangan:

X

= Curah hujan daerah

X1, X2, Xn= Curah hujan disetiap pos pengamatan

A1, A2, An= Luas daerah pos pengamatan

Hasil perhitungan dengan menggunakan cara polygon Thiessen lebih teliti dibandingkan dengan cara rata-rata hitung.

Metode Isohyet

Dalam hal ini kita harus menggambakan contour dengan tinggi hujan yang sama (isohyet). Kemudian luas bagian antara isohyet-isohyet yang terdekat diukur, dan harga rata-ratanya dihitung sebagai harga rata-rata timbang dari nilai contour.

Rumusnya adalah:

X =

Keterangan :

X1, X2, Xn= Curah hujan rata-rata pada area A1, A2,AnA1, a2, An= Luas area antara garis isohyet (topografi)Ini adalah cara yang paling teliti, tetapi membutuhkan jaringan pos penakaran yang relatif lebih padat guna memungkinkan untuk membuat garis-garis isohyet. Selain itu untuk menggambarkan garis-garis isohyet pengaruh bikit atau gunung terhadap distribusi hujan (hujan orografik) juga ditinjau.

2. Penerapan statistik dalam hidrologi

Semua proyek direncanakan untuk keperluan masa yang akan datang, dimana saat perencanaan tersebut dibuat, perencananya tidak mengetahui secara pasti keadaan yang sebenarnya pada saat proyek tersebut dioperasikan. Meski seorang kontraktor mengetahui beban apa yang harus diperhatikan dan diperhitungkan, tetapi ia tidak berani menjamin apakah beban perencanaan tersebut nantinya akan dilampaui atau tidak. Ia tidak mengetahui secara pasti beban-beban angin atau gempa yang seberapa besar yang sebenarnya, lalu membuat asumsi-asumsi dan memberikan factor-faktor keamanan yang cukup besar. Untuk mengatasi ketidak pastian tersebut seorang perencana bangunan air bisa diterapkan ilmu statistik untuk menentukan debit andalan (dependable discharge) dan debit perencanaan (design discharge).

2. 1. Distribusi Probabilitas

Untuk menganalisa probabilitas banjir biasanya dipakai beberapa macam distribusi yaitu :

Distribusi gamma berparameter dua,

Distribusi Gumbell,

Distribusi Log Gumbell,

Distribusi Log Normal,

Distribusi Hazen,

Distribusi Log Pearson type III.

Parameter-parameter statistic yang diperlukan oleh distribusi Log pearson III adalah:

Harga rata-rata,

Standart Deviasi,

Koefisien kepencengan.

Garis besar cara tersebut diatas adalah:

Mengubah data debit banjir tahunan sebanyak n buah X1, X2, Xn, menjadi log X1, log X2, ..log Xn.

Hitung harga rata-rata dengan rumus :

Log =

Hitung harga standart deviasi

Si =

Hitungan koefisien asimetris

Cs =

Hitung logaritma debit dengan waktu balik yang dikehendaki dengan rumus

Log X = log + G. Si

Cari anti log dari log X untuk mendapat debit banjir dengan waktu balik yang dikehendaki QT.

3. Kapasitas Aliran Akibat Hujan

Hujan yang terjadi menyebabkan adanya air hujan yang sebagian besar menggenang dan mengalir dipermukaan tanah (run off) dan sebagian kecil meresap (infiltrasi) kedalam lapisan tanah. Jika pada permukaan tanah terjadi genangan lebih besar dari infiltrasi, maka untuk pengaliran air digunakan drainasi muka tanah.

Kapasitas (debit) aliran maksimum dianalisa berdasarkan metode rasional:

Q = C. I. A (m2/dt)

Keterangan :

C= Koefisien pengaliran (table)

I= Insensitas hujan (mm/jam)

A= luas area (m2)

I =

Keterangan

X = Hujan rancangan

Tc = Waktu Konsentrasi

Koefesien pengaliran (run off) merupakan nilai banding antara bagian hujan yang run off dimuka tanah.

Tabel Koefisien run off untuk drainase muka tanah Tipe AreaKoefisien run off

Pegunungan yang curam

Tanah yang bergelombang dan hutan

Dataran yang ditanami

Atap yang tidak tembus air

Perkerasan aspal, beton

Tanah padat sulit diresapi

Tanah agak mudah diresapi

Taman/lapangan terbuka

Kebun

Perumahan tidak begitu rapat (20 rumah/ha)

Perumahan kerapatan sedang (21 60 rumah/ha)

Perumahan rapat (61 160 rumah/ha)

Daerah rekreasi

Daerah industri

Daerah perniagaan 0.75 0.90

0.50 0.75

0.45 0.60

0.75 0.90

0.80 - 0.90

0.40 0.55

0.05 0.35

0.05 0.25

-0.20

0.25 0.40

0.40 0.70

0.70 0.80

0.20 0.30

0.80 0.90

0.90 0.95

B. Aspek Hidrolika Aliran dalam suatu saluran dapat berupa aliran pada saluran terbuka (open channel flow) maupun pada saluran tertutup (pipe channel flow).2.1 Aliran air pada saluran terbuka

1. Aliran Tunak (Steady Flow)Aliran tunak adalah aliran yang mempunyai kedalaman tetap untuk waktu tertentu . Aliran tunak diklasifikasikan menjadi :

Aliran seragam, tinggi muka air sama pada setiap penampang.

Aliran berubah, kedalaman air berubah disepanjang saluran.

2. Aliran tidak tunak (unsteady flow)

Aliran ini mempunyai kedalaman aliran yang berubah tidak sesuai dengan waktu.

Contoh : Banjir

2.2 Aliran air pada saluran pipa

Tidak terdapat muka air bebas, pipa penuh terisi air. Tekanan air dalam pipa ditentukan oleh muka air dikedua ujung pipa.

2.3 Sifatsifat aliran

Pada saluran terbuka, aliran yang terjadi pada saluran adalah:

1. Aliran laminer

Gaya kekentalan (Viscocity) relatif sama besar dibandingkan dengan gaya inersia, sehingga kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Butirbutir air bergerak menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus.

2. Aliran Turbulen

Gaya kekentalan (Viscocity), relatif lemah dibandingkan dengan gaya inersia. Butirbutir air bergerak menurut lintasan yang tidak teratur, tidak lancar dan tidak tetap

2.4. Rumusrumus aliran air

Penampang saluran terbuka, pada muka tanah, umumnya berbentuk tampang segitiga, empat persegi panjang, trapesium dan setengah lingkaran.

1. Luas desain saluran

Tinggi muka air pada saluran (H) dan lebar saluran (B), merupakan parameter untuk menentukan luas basah/desain saluran (Fs). Luas basah/desain saluran (Fs) dianalisis berdasarkan debit hujan (Q) yang notabene menjadi debit saluran dan kecepatan aliran air pada saluran (v):

Q = Fs.v Fs = Q/v

v adalah kecepatan aliran air pada saluran drainasi, yang didapatkan dari table i/v atau dianalisis dengan formula Manning atau formula Chezy.

2. Kecepatan Aliran Air

Kecepatan aliran air pada saluran, ditentukan berdasarkan :

a. Tabel kemiringan air versus kecepatan aliran.

Kemiringan saluran I (%)Kecepatan rata rata