EVALUASI PENAMBAHAN PINTU AIR MANGGARAI TERHADAP …

EVALUASI PENAMBAHAN PINTU AIR MANGGARAI TERHADAP FUNGSI KEMAMPUAN MENGENDALIKAN BEBAN BANJIR

DENGAN ALAT BANTU WINTR-20

Rusdi Aufar1* dan RR Dwinanti Rika Marthanty1

1. Program Studi Teknik Sipil, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UniversitasIndonesia, Depok 16424, Indonesia

*E-mail: [email protected]

Abstrak

Pintu Air Manggaai merupakan bagian dari sistem pengendalian banjir pada DAS Ciliwung, memiliki lokasi pada permulaan saluran Banjir Kanal Barat yang berfungsi mengalihkan sebagian besar aliran air pada Sungai Ciliwung langsung menuju Laut Jawa. Sebelum tahun 2012, diketahui kapasitas pada Pintu Air Manggarai sebesar 330 m3/s, dan mulai tahun tersebut Pemerintah Indonesia melakukan penambahan kapasitas Pintu Air Manggarai menjadi 507 m3/s yang telah selesai pada Januari 2015. Ada tren kenaikan debit banjir akibat perubahan tata guna lahan berdasarkan beberapa kajian lainnya yang serupa (Nedeco 2011, Mursyid 1997, Luqman 2011, dan perhitungan kontraktor proyek penambahan daun pintu air manggarai PA Manggarai dan PA Karet) yang menunjukkan bahwa debit rencana pada kondisi eksisting tidak mencukupi. Karena itu, dilakukan evaluasi penambahan Pintu Air Manggarai terhadap fungsi kemampuan mengendalikan beban banjir dengan alat bantu WinTR-20. Dari hasil perhitungan, didapatkan bahwa untuk kala ulang 50 tahunan, curah hujan maksimumnya adalah 228,58 mm. Pada penelitian ini, dilakukan evaluasi debit dengan WinTR-20 dengan hasil pada hidrograf sebesar 585,54 m3/s, yang menunjukkan bahwa penambahan kapasitas Pintu Air Manggarai yang telah dilakukan pada 2012-2015 tidak mencukupi. Karena itulah, disarankan pengelolaan sungai dalam wilayah studi.

Kata kunci : Banjir Kanal Barat; Bendung Katulampa; Pintu Air Manggarai; Sungai Ciliwung; WinTR-20

Abstract

Manggarai Sluice Gate is a part of flood control system in Ciliwung area, located at the beginning of Banjir Kanal Barat canal which have function to move alomost all water flow in Ciliwung River directly to Java Sea. Before 2012, the capacity of Manggarai Sluice Gate known as 330 m3/s, and start in the same year, Indonesian Government did an increase of Manggarai Sluice Gate to 507 m3/s, which was ended in January 2015. There is a trend of increasing the flow rate based on several similar sudies (Nedeco 2011, Mursyid 1997, Luqman 2011, and the Contractor of this project) which show the existing flood control capacity does not enough. Because of that reason, we evaluate the additional Manggarai Sluice Gate due to its flood control capacity with WinTR-20. From the calculation result, we got the maximum daily rainfall for 50-year return period as 228,58 mm. In this study, we evaluate the flow rate with WinTR-20 and we got the flow rate on the hydrograph as 585,54 m3/s as the result, which have shown that the additional Manggarai Sluice Gate done is 2015 is not enough yet. So, we suggested the management of river in the study area.

Keywords: Banjir Kanal Barat; Ciliwung River; Katulampa Dam; Manggarai Sluice Gate; WinTR-20

Pendahuluan

Evaluasi penambahan ..., Rusdi Aufar, FT UI, 2015

Pintu Air Manggarai terletak di pintu masuk pada saluran Banjir Kanal Barat, memiliki posisi

yang cukup strategis karena terletak di bagian awal saluran Banjir Kanal Barat, yang

berfungsi untuk mengalihkan sebagian besar aliran air di Sugai Ciliwung. Karena sejak Pintu

Air Manggarai dibangun sampai saat ini pada DAS Ciliwung, terjadi perubahan tata guna

lahan sehingga menyebabkan penambahan debit Sungai Ciliwung dari tahun ke tahun, maka

Pemerintah merasa perlu adanya penambahan kapasitas utuk kedua Pintu Air ini agar

kinerjanya lebih optimal.

Berdasarkan perhitungan pada laporan proyek penambahan Pintu Air Manggarai oleh

Kementerian Pekerjaan Umum tahun 2012, akumulasi debit maksimum di Sungai Ciliwung

dari hulu di puncak sampai Pintu Air Manggarai mencapai 568 m3/detik yang melewati

Manggarai untuk kala ulang 25 tahunan, dan 820,67 m3/detik. Padahal, sebelum tahun 2012

ketika belum ada penambahan kapasitas Pintu Air Manggarai, aliran air hanya dialirkan

melalui 3 media, yaitu Pintu Air Manggarai yang memiliki kapasitas eksisting 330 m3/detik,

Kali Ciliwung lama dengan kapasitas maksimum 90 m3/detik, dan Kali Surabaya dengan

kapasitas maksimum 15 m3/detik, sehingga bila dijumlahkan, maka kapasitas maksimum saat

ini yaitu 435 m3/detik (Sumber: jumlah yang masih kurang dari debit rencana untuk total

aliran pada Kali Ciliwung. Pada musim hujan, biasanya Pintu Air Ciliwung yang mengatur

aliran air menuju Kali Ciliwung Lama, dan saluran Kali Surabaya ditutup karena tidak

memungkinkan untuk pengalihan dikarenakan tingginya muka air di kedua saluran tersebut

pada daerah yang lebih ke hilir

Karena itulah, mulai tahun 2012, Pemerintah dalam hal ini Kementerian Pekerjaan Umum

akhirnya memutuskan untuk melakukan penambahan kapasitas Pintu Air Manggarai yang

pengerjaannya dilaksanakan secara bersamaan dengan Pintu Air Karet oleh PT Jaya

Konstruksi. Pada Laporan Akhir Sementara Proyek tersebut, untuk bagian perhitungan

hidrologinya ada beberapa metode yang digunakan, baik untuk menentukan hujan rencana

maupun debit rencana.

Kementerian Pekerjaan Umum Republik Indonesia melakukan pekerjaan penambahan Pintu

Air Manggarai untuk menambah kapasitas Pintu Air Manggarai dari yang semula 330 m3/s

menjadi 507 m3/s guna memaksimalkan fungsi dari Banjir Kanal Barat. Tata kelola

pengaturan pintu sekarang diatur oleh Surat Siaga Banjir dan Instruksi Gubernur.


Fungsi sistem pintu-pintu air di sekitar Manggarai dirancang untuk diatur sedemikian rupa

sehingga yang mengalir ke saluran Banjir Kanal Barat maksimum hanya 507 m3/s sesuai debit

rencana Pintu Air Manggarai setelah penambahan pintu selesai.

Puncak debit pada Sungai Ciliwung mengalami peningkatan dari tahun ke tahun akibat

perubahan penggunaan lahan, yang dalam beberapa tahun terakhir ini kenaikan tersebut

semakin besar (Mursid, Nedeco, . Dengan demikian, bila kenaikannya cukup jauh dari 613

m3/s, maka akan diperlukan tata pengaturan pintu baru. Oleh karena itu, perlu ada evaluasi

kondisi eksisting Pintu Air Manggarai terhadap fungsi kemampuannya mengendalikan beban

banjir.

Hal-hal diatas menimbulkan beberapa pertanyaan penelitian, yaitu Apabila debit banjir yang

akan melalui Pintu Air Manggarai melebihi 507 m3/s, apa yang perlu dilakukan untuk

mengatur Pintu Air Manggarai sehingga debit banjir dapat dilakukan dengan aman?

Kajian Pustaka

Pada Sungai Ciliwung, ada percabangan aliran air di daerah Manggarai. Percabangan

pertama mengarah ke saluran Banjir Kanal Barat yang dikendalikan oleh Pintu Air Manggarai

pada bagian hulunya, dan percabangan kedua mengarah ke Kali Ciliwung Lama yang

debitnya dikendalikan oleh Pintu Air Ciliwung. Pengaturan Pintu Air Manggarai sepenuhnya

dikendalikan oleh kepala pengurus Pintu Air Manggarai dengan kalkulasi tertentu sampai

ketinggian air berstatus siaga II. Saat ketinggian air berstatus siaga I, kendali sepenuhnya

dipegang oleh Gubernur DKI Jakarta. Adapun untuk Pintu Air Ciliwung, pengaturan buka-

tutupnya dikendalikan sepenuhnya oleh Presiden RI.


Gambar 1. Peta Situasi Pintu Air Manggarai dan Ciliwung Lama

Pintu air biasanya dibangun memotong tanggul sungai berfungsi sebagai pengatur aliran air

untuk pembuang (drainase), penyadap, dan pengatur lalu lintas air. Ditinjau dari segi

konstruksinya, secara garis besar pintu air dapat dibedakan dalam dua tipe yaitu pintu air tipe

saluran terbuka atau disebut pintu air saluran (gate) dan pintu air tipe saluran tertutup atau

disebut pintu air terowongan (sluice). Pintu air saluran pada umumnya dibangun pada sistem

saluran air yang besar-besar, sedangkan pintu air terowongan umumnya dibangun pada sistem

yang relatif kecil. Walaupun demikian, kadang-kadang dibangun pula pinu air terowongan

yang ukurannya cukup besar.

Sebagaimana uraian di atas, fungsi pintu air adalah mengatur aliran air untuk pembuang,

penyadap, dan pengatur lalu lintas air. Sebagai pembuang yang dibangun di muara sistem

drainase biasanya senantiasa dalam keadaan terbuka dan penutupannya dilakukan, manakala

elevasi muka air di dalam sungai induk lebih tinggi dari elevasi air yang terdapat di dala

saluran drainase. Dengan demikian, dapat dicegah masuknya air sungai ke dataran yang

dilindungi.

Sebagai penyadap untuk mengatur besarnya debit air yang dialirkan ke dalam sistem saluran

air yang ada di belakangnya. Oleh sebab itu daun pintunya senantiasa diatur disesuaikan debit

yang diinginkan.


Delineasi DAS merupakan langkah pertama yang akan penulis lakukan untuk penelitian kali

ini. Wilayah studi yang digunakan untuk kajian ini berada di dalam DAS Ciliwung, dengan

Pintu Air Mangarai menjadi titik asalnya. Delineasi atau pembuatan garis batas DTA melalui

beberapa tahapan berikut:

− Menentukan batas-batas wilayah studi dengan cara memperhatikan titik-titik

tinggi yang berbatassan dengan wilayah sungai lain di sekitar Ciliwung.

− Menghubungkan titik-titik tinggi yang didapat dari langkah sebelumnya.

− Mencari luas wilayah studi.

− Memplot lokasi-lokasi stasiun hujan yang tersedia pada peta topografi dan

berpengaruh pada wilayah studi.

1. Analisa Hidrologi: Penentuan Debit Banjir Rencana

Cara Poligon Thiessen adalah suatu cara pembobotan stasiu hujan yang mempengaruhi suatu

wilayah studi berdasarkan letak dari stasiun hujan tersebut, sehingga menjanjikan data yang

lebih baik dari metode rata-rata aljabar. Cara Poligon Thiessen digunakan apabila pengamatan

di daerah itu tidak tersebar rata, maka perhitungan curah hujan dengan cara Thiessen ini lebih

baik dipergunakan, yaitu berdasar luas masing-masing pos pengamatan.

R = !!!!!!!!!!⋯!!!!!!

(1) Analisa untuk menentukan atau memperkirakan kejadian curah hujan berdasarkan peristiwa

yang diharapkan menyamai atau lebih besar dari curah hujan yang dapat diharapkan

menyamai atau lebih besar dari rata-rata curah hujan merupakan pengertian dari Analisa

Frekuensi Hujan (Analisa Hidrologi).

X!" = X+ !!"!!!!!

×S! (2) dimana

XTr = Curah hujan harian maksimum sesuai periode ulang (Tr).

𝑋 = Rata-rata curah hujan harian maksimum dari pos Pengamatan.

YTr = Reduced variated, besarnya tergantung pada periode ulang (Tr).

YN = Reduced mean, besarnya tergantung pada jumlah tahun pengamatan.

SN = Reduced standar deviation, besarnya tergantung pada jumlah tahun

pengamatan (n).

SX = Standard deviation, dari data pengamatan.

Untukwilayahstudi,disarankannilaikalaulang25-50tahunanmenurutbukuAppliedhydlologydariVenTeChow.


Metode SCS merupakan metode yang digunakan dalam kajian ini untuk memperoleh debit

banjir karena sejalan dengan metode yang digunakan oleh WinTR-20. Beberapa asumsi dasar

untuk menggunakan metode SCS adalah :

1. Curah hujan terjadi dengan intensitas yang tetap dalam jangka waktu tertentu,

setidaknya sama dengan waktu konsentrasi.

2. Limpasan langsung mencapai maksimum ketika durasi hujan dengan intensitas

tetap sama dengan waktu konsentrasi.

3. Koefisien run off dianggap tetap selama durasi hujan.

4. Luas DAS tidak berubah selama durasi hujan.

Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut

− menentukan nilai pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam

koefisien Curve Number (CN), yaitu bilangan yang menampilkan perbandingan antara

besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran permukaan

itu merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai CN

berkisar antara 0-100. Pada DAS yang baik harga CN mendekati nol dan semakin rusak

suatu DAS maka harga CN semakin mendekati satu.

− Menentukan waktu konsentrasi (Tc). Untuk mencari waktu konsentrasi (Tc), dapat

digunakan rumus berikut:

T! =!

!"##$ (3)

dimana:

Tt = Travel time (jam)

L = Panjang Sungai (ft)

V = kecepatan rata-rata (ft/s)

dengan Waktu Konsentrasi ditentukan dari gabungan waktu perjalanan:

T! = T!" + T!" +⋯+ T!" (4) dimana:

Tc = Travel time (jam)

m = jumlah segmen aliran

Ada 2 metode untuk menentukan Time travel dari tiap interval sungai, yaitu:

• Shallow concentrated flow


Setelah maksimum 300 kaki, aliran sheet biasanya menjadi aliran dangkal

terkonsentrasi. Kecepatan rata-rata aliran ini dapat ditentukan dari angka 3-1, di

mana kecepatan rata-rata merupakan fungsi dari kemiringan aliran air dan jenis

saluran. Pengolahan dapat mempengaruhi arah aliran dangkal terkonsentrasi. Arus

tidak selalu langsung menuruni lereng DAS jika pengolahan berjalan di lereng.

Setelah menentukan kecepatan rata-rata dengan , digunakan tabel pada buku Urban

Hydrology for Small Watershed untuk memperkirakan waktu perjalanan untuk

segmen aliran terkonsentrasi dangkal.

• Open channel

Open channel diasumsikan mulai di mana disurvei informasi penampang telah

diperoleh, di mana saluran yang terlihat pada foto udara, atau di mana garis biru

(menunjukkan aliran) muncul dari United States Geological Survey (USGS) lembar

segi empat. Persamaan atau permukaan air informasi profil Manning dapat

digunakan untuk memperkirakan kecepatan aliran rata-rata. Kecepatan aliran rata-

rata biasanya ditentukan untuk elevasi atas.

Persamaan manning adalah

𝑉 = !,!"!!/!!!/!

! (6)

dimana

V = kecepatan rata-rata (ft/s)

r = radius hidrolis (ft) = a/pw

a = luas penampang basah (ft2)

pw = keliling basah (ft)

s = kemiringan saluran (channel slope, ft/ft)

n = koefisien manning untuk saluran terbuka.

Nilai n Manning untuk aliran saluran terbuka dapat diperoleh dari buku teks standar

seperti Chow (1959) atau Linsley et al. (1982). Setelah kecepatan rata-rata dihitung

dengan menggunakan persamaan 3-4, Tt untuk segmen saluran dapat diperkirakan

dengan menggunakan persamaan awal.

dari nilai Tc, penulis dapat menentukan nilai intensitas curah hujan, yaitu:

I = !!"!"

∙ Tc !! ! (7)


dengan

I = intensitas curah hujan (dalam mm/jam)

Tc = Waktu Konsentrasi (Hari)

XTr = Hujan Harian Maksimum

− Menentukan nilai Curve Number

Nilai Curve Number didapat dari pembobotan masing-masing jenis peruntukan lahan

terhadap luas keseluruhan DAS atau Sub-DAS yang ditinjau, yang koefisiennya masing-

masing

− menentukan debitnya dengan Metode SCS sebagai berikut (Neitsch et al 2005; Arsyad

2010):

Qp = 0,0021 ∙ Q ∙ A/Tp (8)

dimana

Qp = Laju puncak aliran permukaan (m3/detik)

Q = Volume aliran permukaan (mm)

A = Luas DAS (ha)

Tp = Waktu puncak (jam)

Berikut adalah rumus umum yang digunakan untuk perhitungan debit pada kanal:

Q = !!S! !A (9)

dimana :

Q = Debit kanal (m3/det)

n = Koefisien kekasaran manning (0,014-0,017)

S = Intensitas curah hujan rata-rata (mm/jam)

A = Luas permukaan basah (km2)

Metode Muskingum, yang menjadi dasar perhitungan pada sistem WinTR-20, digunakan

untuk pelacakan hidrologis menangani variabel hubungan debit dan penyimpanan. Metode ini

menggunakan model volume penyimpanan banjir di saluran sungai dengan kombinasi wedge

dan prisma penyimpanan. Selama kemajuan gelombang banjir, arus masuk melebihi arus

keluar, menghasilkan irisan penyimpanan. Selama resesi, arus keluar melebihi inflow,


sehingga irisan negatif. Selain itu, ada prisma penyimpanan yang dibentuk oleh volume

penampang konstan sepanjang saluran prismatik.

Dengan asumsi bahwa luas penampang aliran banjir berbanding lurus dengan debit di bagian,

volume penyimpanan prisma sama dengan KQ mana K adalah koefisien proporsionalitas, dan

volume penyimpanan wedge sama dengan KX (I- Q), dimana X adalah faktor bobot yang

memiliki rentang 0 <X <0,5. Oleh karena itu total penyimpanan adalah jumlah dari dua

komponen,

𝑆 = 𝐾𝑄 + 𝐾𝑋 (1− 𝑄) (10)

yang dapat disusun kembali untuk memberikan fungsi penyimpanan untuk metode

Muskingum dan merupakan model linear untuk pelacakan aliran di sungai.

𝑆 = 𝐾[𝑋𝐼 + 1− 𝑋 𝑄] (11)

Nilai X tergantung pada bentuk penyimpanan wedge dimodelkan. Nilai X berkisar dari 0

untuk waduk-jenis penyimpanan untuk 0,5 untuk wedge penuh. Ketika X = O, tidak ada

ganjalan dan karenanya tidak ada terpencil; ini adalah kasus untuk waduk tingkat-kolam

renang. Dalam hal ini, Eq. (8.4.2) menghasilkan model-linear waduk, S = KQ. Dalam aliran

alami, X adalah antara 0 dan 0,3 dengan nilai rata-rata 0,2 dekat. Akurasi besar dalam

menentukan X mungkin tidak diperlukan karena hasil metode relatif tidak sensitif terhadap

nilai parameter ini. Parameter K adalah waktu tempuh gelombang banjir melalui jangkauan

saluran. Sebuah prosedur yang disebut metode Muskingum-Cunge untuk menentukan nilai-

nilai K dan X berdasarkan karakteristik saluran dan laju aliran dalam saluran. Untuk

pelacakan hidrologi, nilai-nilai K dan X diasumsikan ditentukan dan konstan sepanjang

rentang aliran.

Sistem pengendali/editor WinTR-20 memungkinkan menjalankan salah satu komponen

sistem (TR-20 Model, input converter, dan HEC-ras reformatter) serta mengedit file masukan

WinTR-20. Controller/Editor terorganisir mengikuti bagian input yang dijelaskan dalam

dokumentasi pengguna. Untuk mengedit, setiap bagian masukan WinTR-20 memiliki jendela

entri sendiri yang dapat diakses dengan mengklik masukan nama bagian pada jendela utama.

selain untuk menolak masuknya jendela bagian input, ada masuk jendela untuk menambahkan

lokal penggunaan lahan pengenal (dengan nomor kurva limpasan oleh kelompok tanah

hidrologi) dan tanah ditambahkan secara lokal (dengan kelompok tanah hidrologi berlaku).


Jendela masuk untuk dua tambahan lokal ini dapat diakses dari file pull down pada jendela

utama.

Komponen utama dari Sistem WinTR-20 ditunjukkan pada Gambar 2.9. Komponen Program

(kotak persegi panjang) adalah:

1) Controller / Editor yang memungkinkan menjalankan komponen program lain dan masuk /

editing data untuk WinTR-20 Model,

2) WinTR-20 Model yang merupakan jantung dari sistem dan melakukan curah hujan-

limpasan dan perhitungan routing yang DAS,

3) Converter data yang mengubah input data TR-20 lama ke format masukan baru diterima

oleh WinTR- 20 model, dan 4) HEC-RAS Reformatter yang mengubah HEC-RAS data

profil output ke WinTR-20 aliran data cross section. Persegi panjang yang tersisa (WinTR-

20 GIS Masukan Generator dan BANJIR EKONOMI) merupakan program yang link

langsung dengan WinTR-20 sistem tidak ada pada saat ini dan yang tidak tercakup dalam

panduan ini.

WinTR-20 dapat menangani hal yang kompleks serta masalah yang sangat sederhana seperti

menentukan aliran puncak untuk satu DAS. Analisis masalah sederhana dapat diatur dengan

beberapa catatan. Data ini meliputi: WinTR-20 Identifier Input Unit Kode, Output Unit Code,

Minimum Hidrograf Nilai, dan DAS Deskripsi; Sub-Area-Sub-area Identifier, Sub-area

Jangkauan Identifier, Sub-area Drainase Area, Sub-Lokasi Nomor Curve Tertimbang, Waktu

Konsentrasi (Tc Detail), Pilih Sub-Lokasi (Puncak Kode Output, Hidrograf Keluaran Code,

Waktu analisis Kode, dan Hidrograf Berkas Code); dan Storm Analisis Storm-Identifier, Gage

Rain Tabel Identifier (Tipe I, Tipe I (48), Jenis IA, Tipe II, Tipe II (48), Tipe III, dan Ketik

NM (60-75), Limpasan Gage Antecedent Kondisi (1, 2 atau 3), Curah hujan harian 2-tahunan.

Gambaran Wilayah Kajian dan Persiapan Running Program WinTR-20 Peta Topografi memiliki garis-garis kontur yang dapat Penulis jadikan acuan untuk membuat

wilayah studi kajian ini, yaitu berimpitan dengan DAS Ciliwung dengan Pintu Air Manggarai

sebagai titik asalnya. Kemudian dengan cara yang sama, akan dibagi wilayah studi ke dalam

beberapa Sub-DAS dengan cara yang sama dengan Delineasi DAS dengan tujuan

meningkatkan akurasi perhitungan debit banjir. Selain itu, pembagian Sub-DAS juga

diperlukan untuk input pada software.


Dengan pertimbangan kelengkapan data hujan dan pengaruhnya untuk wilayah studi, maka

hanya ada 6 stasiun hujan dalam kajian ini, yaitu:

1. Stasiun Hujan Cibinong,

2. Stasiun Hujan Dermaga,

3. Stasiun Hujan Gunung Mas,

4. Stasiun Hujan Gadog,

5. Stasiun Hujan Ratu Jaya, dan

6. Stasiun Hujan Kebon Raya Bogor.

Dengan metode Distribusi Gumbel, didapat bahwa pada wilayah studi, curah hujan harian

maksimumnya studi yaitu:

XTr 50 = 228,5827 mm Dengan langkah-langkah yang dideskripsikan sebelumnya, maka dapat diperoleh debit banjir

untuk masing-masing reach untuk dijadikan sebagai dasar prakiraan potongan melintang

saluran masing-masing interval, yang kemudian dijadikan input untuk WinTR-20.

Berikut adalah pembagian interval tersebut disertai dengan metode perhitungaan kecepatan

dan waktu perjalanannya (Tt), yaitu:

• segmen 8 sampai 5, perhitungan menggunakan metode shallow concentrated flow.

• segmen 4 sampai 2, perhitungan menggunakan metode open channels.

Adapun rumus umum untuk menentukan waktu perjalanan adalah sebagai berikut:

T! =!

!"##$ (12)

dimana : Tt = waktu perjalanan (dalam jam)

L = panjang aliran (ft)

V = kecepatan rata-rata

dengan hasil perhitungan yang menggunakan metode Shallow Concentrated Flow adalah

sebagai berikut:

Tabel 9. Perhitungan Waktu Perjalanan dengan Metode Shallow Concentrated Flow

Eaw Eak dE L S V(unpaved) Tt

(ft) ft/ft ft/s jamsegmen8 7934 3819 4115 17315 0.237651 7.75 0.620621


segmen7 3819 2887 932 15361 0.060675 4 1.066708segmen6 2887 2200 687 13532 0.05077 3.6 1.044114segmen5 2200 1726 474 10318 0.045939 3.4 0.842974

dimana

E aw = Elevasi Awal segmen (dalam feet)

E ak = Elevasi Akhir segmen (ft)

dE = Selisih elevasi antara elevasi awal dan akhir (E aw – E ak)

L = panjang sungai (ft)

S = Slope / kemiringan saluran pada segmen

V = kecepatan aliran, ditentukan oleh grafik pada Gambar 3.4. (ft/s)

Sememtara itu, untuk interval-interval yang menggunakan metode open channels,

rumus kecepatannya adalah sebagai berikut:

V =1,49r

!!s

!!

n

dimana

V = kecepatan rata-rata(ft/s)

r = radius hidrolis (ft)

s = kemiringan hidrolis

n = koefiien manning untuk open channel

dengan hasil perhitungannya sebagai berikut

Tabel 10. Perhitungan Waktu Konsentrasi dengan Metode Open Channel

Eaw Eak dE L S n r V Ttft ft/ft

ft ft/s jam

segmen4 1726 1493 233 6998 0.033293 0.3 6.284309 3.086143 0.6segmen3 1493 1149 344 12337 0.027883 0.3 6.284309 2.824249 1.2segmen2 1149 188 961 141594 0.006787 0.15 3.218077 1.783739 22.1segmen1 188 35 153 123288 0.001241 0.15 3.218077 0.762742 44.9

dimana

E aw = Elevasi Awal segmen (dalam feet)

E ak = Elevasi Akhir segmen (ft)

dE = Selisih elevasi antara elevasi awal dan akhir (E aw – E ak)

L = panjang sungai (ft)

S = Slope / kemiringan saluran pada segmen

n = koefisien manning untuk open channel

r = radius hidrolis saluran (ft)

V = kecepatan aliran, ditentukan oleh grafik pada Gambar 3.4. (ft/s)


Dari hasil-hasil diatas, maka diperoleh waktu konsentrasi dari hulu sampai Bendung

Katulampa sebesar 5,42 jam dan dari hulu sampai Pintu Air Manggarai sebesar 72,37 jam.

Untuk mengetahui debit banjir, diperlukan data Koefisien Aliran Curve Number (CN) secara

kumulatif, waktu konsentrasi, dan slope.

Koefisien Aliran dipengaruhi penggunaan lahan. Dalam mencari bobot dari masing-masing

penggunaan lahan, penulis melakukan pemetaan dengan memetakan koordinat tertentu,

seperti pada Gambar 4.3 berikut, dengan keterangan warna merah menandakan pemukiman,

kuning tanah kosong, hijau kebun/hutan, dan biru untuk sawah/rawa. Dari pembobotan

tersebut, diperoleh nilai Curve Number (CN) untuk wilayah studi sebesar 59 untuk Tr-50.

Berikut adalah ringkasan perhitungan debit dengan menggunakan Metode SCS.

Tabel 11. Perhitungan Debit Banjir dengan Metode SCS

PanjangSungai

slopeTc

CN SQ(SCS) R D Tp Qp

km ft min h 50Tahun 50Tahun 50Tahun 50Tahun 50Tahun

SubDAS1 80.74 264884 0.004 1598.04 26.63 62.37 153.22 111.57

228.58 0.78

16.37 202.5462

SubDAS2 23.12 75861 0.089 283.11 4.72 56.07 199.01 91.90 3.22 942.6529

outlet 104 340745 0.023 1881.15 31.35 59.06 176.10 101.20 19.20 330.65

reach1 23.12 75861 0.089 283.11 4.72 56.07 199.01 91.90 3.22 942.65

Eksekusi Program WinTR-20

Data umum yang penulis dapatkan untuk setiap reach telah dipaparkan dalam Tabel 4.6.

Untuk penentuan dimensinya, ditentukan dengan rumus kirpich, dengan ekspektasi debit

menggunakan Metode SCS dengan nilai Tc ditentukan dari rumus SCS.


Gambar 9. Skema Aliran

Distribusi hujan yang digunakan mengacu pada Buletin Analisis Hujan Bulan September

2013 untuk Stasiun Bogor, dengan plot sebagai berikut:

Gambar 10. Grafik Distribusi Hujan

Dalam menentukan potongan melintang (cross section), digunakan rumus manning untuk

saluran terbuka persegi sebagai prakiraan bentuk saluran. Adapun input dan grafil potongan

melintangnya adalah sebagai berikut:

untuk potongan R2’-R2 (bermuara di Katulampa)

Gambar 12. Potongan Melintang Pintu Air Manggarai (kiri) dan Bendung Katulampa (kanan)

Pada WinTR-20, untuk setiap Sub-DAS, ada 4 data yang diminta, yaitu Luas Sub-

DAS (dalam km), nilai CN, waktu konsentrasi (Tc, jam) dan reach yang menerima aliran Sub-

DAS tersebutUntuk Sub-DAS 2, data yang diisi ke WinTR-20 adalah sebagai berikut:


Gambar 13. Input WinTR-20 untuk Sub-DAS 2

Sedangkan untuk Sub-DAS 1, data input pada WinTR-20 sebagai berikut:

Gambar 14. Input WinTR-20 untuk Sub-DAS 1

Pada Bendung Katulampa, hidrograf yang dikeluarkan sama dengan hidrograf untuk SubDAS

2, dengan input seperti Gambar 4.6. menghasilkan hidrograf dengan debit puncak sebesar

585,54 m3/s pada tinggi muka air 3,49 m dari dasar pintu air menuju Sungai Ciliwung.

Untuk Pintu Air Manggarai, hidrograf yang dikeluarkan merupakan kombinasi antara

hidrograf Sub-DAS 2 dan Sub-DAS 1 dengan waktu konsentrasi yang telah ditentukan

menghasilkan hidrograf sebesar 603,93 m3/s pada tinggi muka air 14,78 m (siaga 1).


Analisa Hidrograf dan Pembahasan

Dari hasil plot hidrograf pada WinTR-20, terlihat bahwa debit puncak yang dihasilkan pada

Bendungan Katulampa dan Pintu Air Manggarai untuk kala ulang 50 tahunan sebesar 603,95

m3/s dan 585,54 m3/s, dengan asumsi input untuk nilai CN menggunakan golongan lahan A

(lihat tabel 2.5.), sementara untuk nilai koefisien manningnya dari hulu ke Katulampa

diasumsikan saluran alami yang lancar dan dari katulampa ke Manggarai menggunakan

asumsi saluran beton dengan campuran semen berbatuan acak di bagian sisi dengan dasar

salurannya batu apung.

Gambar 16. Hidrograf dalam Wilayah Studi (kala ulang 50 tahunan)

(a) hidrograf pada bendung katulampa, DAS 2, dan Reach 1


(b) hidrograf DAS 1

(c) hidrograf outlet (Pintu Air Manggarai)

Pada bendung Katulampa, air yang masuk akan mengalir menuju 2 saluran. Selain menuju

Sungai Ciliwung, air yang akan datang juga akan mengaliri saluran untuk keperluan irigasi

(sisa aliran air yang tidak digunakan untuk irigasi akan dialirkan menuju DAS lain yang

bermuara ke Waduk Pluit). Namun, sebagian besar aliran air akan menuju Sungai Ciliwung.

Pada saluran yang diperuntukkan untuk irigasi, diatur debitnya dengan 5 pintu air yang

masing-masing memiliki lebar 2 m dengan elevasi dasar yang 15 cm lebih tinggi daripada

elevasi dasar 4 pintu air yang mengarah ke Sungai Ciliwung. Pada saat intensitas hujan yang

tinggi, maka kelima pintu air dibuka setinggi 25 cm, sehingga total luas permukaan untuk

saluran irigasi pada saat intensitas hujan yang tinggi yaitu 2,5 m2.

Sementara itu, untuk saluran yang mengarah ke Sungai Ciliwung, debitnya diatur dengan 7

bendung dan 4 pintu air yang berfungsi sebagai bendung apabila ditutup. Total lebarnya

sebesar 77,54 m, dengan 14 m diantaranya adalah total lebar pintu air. Dengan asumsi

ketinggian air maksimum sebesar 7 m dari dasar pintu air menuju Ciliwung, dan rata-rata

ketinggian bendung diketahui sebesar 2,065 m dari dasar pintu air, maka total debit yang

menuju Sungai Ciliwung sebesar 581,96 m3/s.

Operasional pada Pintu Air Manggarai saat ini dibagi menjadi 4 kondisi, yaitu:

− Siaga 4, dengan ketinggian muka air dibawah 7,5 m (elevasi 18,17 m dpl), operasional

pintu di bawah komando komandan pelaksana dinas dan wakil komandan operasional

wilayah.

− Siaga 3, dengan ketinggian muka air antara 7,5 – 8,5 m (18,17-19,17 m dpl), operasional

pintu di bawah komando wakil komandan umum.

− Siaga 2, dengan ketinggian muka air antara 8,5 – 9,5 m (19,17-20,17 m dpl), operasional

pintu di bawah komando komandan umum.

− Siaga 1, dengan ketinggian muka air diatas 9,5 m (20,17 m dpl, operasional pintu di

bawah komando Gubernur Provinsi DKI Jakarta.


Dalam keadaan normal, ketiga pintu pada Pintu Air Manggarai dibuka pada ketinggian

maksimum 8 m dari dasar sungai, dengan Pintu Air Ciliwung yang selalu tertutup. Akan

tetapi, pengaturan Pintu Air disesuaikan dengan keadaan sungai dan bangunan air lain di

wilayah aliran tengah, seperti Pintu Air Karet dan Saluran Ciliwung Lama. Sementara pada

musim kemarau, Pintu Air Ciliwung secara berkala dibuka setinggi 30 cm.

Saluran-saluran yang terlibat pada Pintu Air Manggarai dan sekitarnya adalah Saluran BKB

(507 m3/s), Sungai Ciliwung Lama (yang diatur debitnya dengan Pintu Air Ciliwung (90

m3/s), dan Kali Surabaya (15 m3/s). Total debit rencana gabungan antara ketiga saluran

tersebut adalah sebesar 602 m3/s, dengan catatan Pintu Air Ciliwung dan Kali Surabaya dapat

mengalihkan debit dengan optimal karena ketinggian air di kedua saluran tersebut rendah.

Seperti yang telah disebutkan di atas, debit maksimum yang melalui kawasan ini sebesar

585,54 m3/s, dengan hanya memperhitungkan Pintu Air Manggarai. Dengan demikian,

diperhitungkan beban pada Pintu Air Manggarai eksisting tidak mencukupi.

Debit maksimum pada Bendung Katulampa tidak melebihi debit rencana, namun melihat

dengan debit yang kurang dari debit rencana dari Bendung Katulampa menuju Sungai

Ciliwung mengakibatkan debit banjir pada Pintu Air Manggarai berlebih, maka perlu

sejumlah langkah yang diperlukan untuk mengantisipasi hal tersebut, yaitu:

• Untuk tindakan jangka pendek atau darurat, direkomendasikan untuk membuka semua

pintu air yang menuju Sungai Ciliwung, dan untuk Pintu air yang mengarah ke saluran

irigasi, dibuka sedikit lebih tinggi dari biasanya apabila diprediksi akan terjadi intensitas

hujan yang besar pada wilayah hulu dalam waktu dekat.

• Untuk jangka waktu lebih panjang, direkomendasikan untuk melakukan langkah-langkah

guna menambah kapasitas debit baik untuk yang menuju saluran irigasi maupun pada

Sungai Ciliwung itu sendiri, dengan konsekuensi perlu adanya kolam retensi pada kedua

saluran tidak jauh dari Bendung Katulampa

Dari buku panduan ‘TATA CARA PEMBUATAN KOLAM RETENSI DAN POLDER

DENGAN SALURAN-SALURAN UTAMA’ ada kolam retensi tipe storage meanjang yang

disarankan untuk dibangun pada daerah sekitar katulampa.

Penutup


Dari proses kajian/evaluasi ini, berikut adalah hal-hal yag bisa disimpulkan

• Hasil hidrograf dari hujan rencana 50 tahunan dengan WinTR-20 adalah 603,95 m3/s

untuk Bendung Katulampa dan 585,54 m3/s untuk Pintu Air Manggarai. Penambahan

kapasitas Pintu Air Manggarai yang selesai dibangun pada Januari 2015, memperbesar

debit rencana Pintu Air Manggarai dari 330 m3/s menjadi 507 m3/s, sehingga masih tidak

mencukupi untuk menahan beban banjir rencana 50 tahunan dengan selisih 78,54 m3/s.

• Dari beberapa sumber rujukan yang didapatkan, terjadi tren kenaikan debit banjir rencana

50 tahunan. Dengan demikian, untuk mengantisipasi terjadinya debit banjir melebihi

kapasitas eksisting Pintu Air Manggarai, dan tren kenaikan debit banjir maka diusulkan

pengelolaan sungai dalam wilayah studi.

• WinTR-20 membantu dalam hal menghitung hidrograf banjir pada suatu lokasi. Pada

kajian ini, digunakan skema aliran yang melibatkan 2 Sub-DAS dan 1 reach. Sub-DAS 1

yang terletak pada bagian hilir, memiliki luas wilayah 141,5 km2, dengan waktu

konsentrasi 29,08 jam dan nilai CN sebesar 62,37. Untuk Sub-DAS 2 yang terletak pada

bagian hulu, memiliki luas wilayah 157,23 km2, dengan waktu konsentrasi 4,72 jam dan

nilai CN sebesar 56,07. Saluran diasumsikan berbentuk persegi panjang disesuaikan

ekspektasi debitnya.

Ada beberapa saran untuk peningkatan akurasi hasil akhir dari kajian yang telah dilakukan,

yaitu menggunakan software lain yang peruntukannya benar-benar untuk pelacakan saluran

untuk mendapat hasil yang lebih optimal, mencari referensi untuk penentuan jenis lahan,

melakukan survei langsung untuk penentuan koefisien manning, dan untuk perhitungan time

travel, ada penambahan interval untuk perhitungan pada sungai.

Adapun saran terkait dengan tindak lanjut kesimpulan dari hasil evaluasi ini antara lain adalah

dengan cara pembuatan Kolam retensi tipe storage memanjang tidak jauh setelah air melalui

Bendung Katulampa, karena disana ada beberapa bagian sungai yang dalam, dengan

tantangan ada pada masalah teknis pelaksanaannya yang tergolong lebih sulit. Alternatif lain

yang dapat dijadikan opsi yaitu pembangunan waduk-waduk tunggu kecil yang disebar di

sepanjang Sungai Ciliwung untuk setidaknya mengurangi banjir saat cuaca ekstrim dan

penerapan konsep LID untuk penambahan lahan serapan air hujan ke tanah sehingga air yang

menuju sungai pada wilayah studi dapat dikurangi.


Daftar Referensi Br., Sri Harto. 1993. Analisa Hidrologi. Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama:Jakarta.

Chow, Ven Te., D. R. Maidment and L. W. Mays. 1998. Applied Hydrogeology, 1st edition.

McGraw-Hill International Editions:New York.

Universitas Indonesia. Modul H-13, Laboratorium Hidrolika, Hidrologi dan Sungai:Depok.

Kementerian Pekerjaan Umum. 2012. Pertemuan Konsultasi Masyarakat 2 (PKM 2) Wilayah

Sungai Ciliwung-Cisadane (WS 2 Ci):Jakarta.

TR-55. 1986. Urban Hydrology for Small Watersheds. United States Department of

Agriculture:Washington

Chow, Ven Te. 1959. Open-Channel Hydraulics, International Student Edition. McGraw-Hill

Kogakusha, LTD:Tokyo.

http://www.utdallas.edu/~brikowi/Teaching/Applied_Modeling/SurfaceWater/LectureNotes/

Rational_Method/mccuen-1998_tbl7-9.jpg

www.samsamwater.com/discharge/discharge_html_m77f51ca7.gif

http://news.liputan6.com/read/807292/ahok-tahun-depan-warga-bantaran-ciliwung-direlokasi

https://[email protected]


Documents

EVALUASI PENAMBAHAN PINTU AIR MANGGARAI TERHADAP …