ANALISIS DAN DESIGN SISTEM DRAINASE DI LINGKUNGANUNIVERSITAS LAMPUNG
(Studi Kasus: Zona III Wilayah Rektorat – Fakultas Pertanian)
(Skripsi)
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2018
Oleh
RAHMAT EFFENDI
ABSTRAK
Masalah dan tantangan air terdiri dari tiga tipe: banjir, kekeringan, dan polusi air.Banjir diakui sebagai sumber ancaman yang signifikan bagi kehidupan manusiaSalah satu tindakan pencegahan banjir yang dapat dilakukan adalah denganmengoptimalkan saluran drainase. Drainase merupakan tindakan teknis untukmengurangi kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga fungsi kawasanatau lahan tidak terganggu. Universitas Lampung yang terletak di kecamatanRajabasa menjadi salah satu lokasi yang rawan banjir. Untuk itu, makadilakukanlah penelitian untuk mengatasi banjir yang terjadi di UniversitasLampung (Studi Kasus: Zona III Wilayah Rektorat – Fakultas Pertanian). Tujuandari penelitian ini adalah untuk menganalisis sistem drainase UniversitasLampung dan mendesain sistem drainase yang menuhi debit banjir rencana.Penelitian dilakukan dengan survey langsung di lapangan. Analisis yangdilakukan pada penelitian ini meliputi analisis hidrologi dan analisis hidrolikamenggunakan aplikasi HEC-RAS4.1.0. Analisis hidrologi bertujuan untukmenghitung debit rencana dengan menggunakan metode rasional, dan permodelandengan aplikasi HEC-RA4.1.0 bertujuan untuk mengetahui kapasitas tinggi mukaair pada saluran eksisting. Berdasarkan hasil analisis tidak ada saluran yang tidakmencukupi debit banjirnya, namun terdapat beberapa saluran yang terputus danmenyebabkan air tidak mengalir. Saluran yang terputus itu terdapat pada salurandengan kode DN5 dan DN62. Untuk itu, sebaiknya dibuat saluran yangmenghubungkan saluran DN62 dengan DN63, serta membuat gorong-gorong padasaluran DN5 sampai DN65. Anggaran biaya yang dibutuhkan untuk perbaikansaluran ini adalah sejumlah Rp 207.203.725,00 (Dua Ratus Tujuh Juta Dua RatusTiga Ribu Tujuh Ratus Dua Puluh Lima Rupiah).
Kata kunci : Drainase, HEC-RAS, hidrologi, hidrolika, banjir
ABSTRACT
Water problems and challenges consist of three types: flood, drought, and waterpollution. Floods are recognized as a significant source of threat to human life.One of the flood prevention actions that can be done is to optimize the drainagechannels. Drainage can be defined as a technical action to reduce excess water sothat the function of the area or land is not disturbed. University of Lampungwhich is located in the district of Rajabasa is one of the locations prone toflooding. Therefore, a research to overcome the flood that occurred at theUniversity of Lampung has been conducted (Case Study: Zone III Rectorate Area- Faculty of Agriculture). The purposes of this research are to analyze thedrainage system of University of Lampung and to design drainage system thatfulfill flood discharge plan. The research was conducted by direct survey in thefield. The analyses conducted in this study include hydrological analysis andhydraulics analysis using HEC-RAS4.1.0 application. Hydrological analysis aimsto calculate the discharge plan by using rational method, and modeling withHEC-RAS4.1.0 application aims to determine the capacity of water level in theexisting channel. Based on the analysis results, there are no channels that are notsufficient for flood discharge, but there are some channels that are disconnectedand cause the water to not flow. The disconnected channels are located on thechannel with the DN5 and DN62 codes. For that, it is recommended to create achannel connecting DN62 channel with DN63, and make a channel on channelDN5 to DN65. The budget required for the repair of this channel is Rp207,203,725.00 (Two Hundred Seven Million Two Hundred and Three ThousandSeven Hundred Twenty Five Rupiah).Keywords: Drainage, HEC-RAS, hydrology, hydraulics, floods
ANALISIS DAN DESIGN SISTEM DRAINASE DI LINGKUNGAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
(Studi Kasus: Zona III Wilayah Rektorat – Fakultas Pertanian)
Oleh
RAHMAT EFFENDI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 21
September 1994, sebagai anak kedua dari tiga bersaudara dari
pasangan Bapak Effendi Yunus, S.H. dan Ibu Catur Yenny, S.H..
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SD Kartika Jaya II-5 pada tahun
2006, Sekolah Menengah Pertama (SMP) diselesaikan pada tahun 2009 di SMP
Negeri 2 Bandar Lampung dan Sekolah Menengah Atas (SMA) diselesaikan di
SMA Negeri 9 Bandar pada tahun 2012. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung pada tahun 2012
melalui jalur Ujian Tulis Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri
(SNMPTN).
Penulis pernah menjadi asisten dosen dalam mata kuliah Analisis Struktur I pada
tahun 2013. Penulis turut dalam organisasi kemahasiswaan yaitu Himpunan
Mahasiswa Teknik Sipil ( HIMATEKS ) periode 2014/2015 sebagai anggota
Departemen Penelitian dan Pengembangan. Penulis telah melakukan Kerja
Praktek (KP) pada Proyek Pembangunan Graving Dock dan Pengembangan
Dermaga Noahtu selama 3 bulan pada periode Februari April 2015. Penulis juga
telah mengikuti Kuliah Kerja Nyata (KKN) selama 40 hari pada periode Januari-
Maret 2017 di Desa Purworejo, Kecamatan Kota Gajah Kabupaten Lampung
Tengah.
Penulis pernah menjadi Finalis 10 besar terbaik Lomba Rancang Bendungan
Nasional 2015 di Universitas Mataram ( UNRAM ), serta menjadi finalis 8 besar
Lomba Indocement Awards 2016 “ Rumah Fabrikasi Tahan Gempa “ di PT.
Indocement Tunggal Prakarsa Tbk..
.
Persembahan
Untuk kedua orang tuaku, Bapak dan Ibu tercinta, terima kasihatas doa dan selalu memberi dukungan serta semangat dalam
segala hal.
Untuk Kakak dan Adik yang selalu mendoakan danmemberikan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini.
Untuk semua guru-guru dan dosen-dosen yang telahmengajarkan banyak hal kepadaku. Terima kasih untuk ilmu,
pengetahuan, dan pelajaran hidup yang sudah diberikan.
Sahabat-sahabatku, Rekan seperjuangan serta Teknik sipil angkatan2012, terima kasih sudah menjadi bagian dalam hidupku danmendukungku. Semoga kita bisa sama-sama menjadi orang
sukses
Untuk Mutiara Prestika, terima kasih telah memberi dukungan,bantuan dan mensupport selama ini.
MOTTO HIDUP
“Mulailah dari tempatmu berada. Gunakan yang kau punya.
Lakukan yang kau bisa.”
(Arthur Ashe)
“Kesempatan tak terjadi. Kaulah yang menciptakannya.”
(Chris Grosser)
“Bekerja keras dan bersikap baiklah. Hal luar biasa akan terjadi.”
(Conan O’Brien)
“You can’t bring back what you’ve lost, think about what you
have now.”
(Jinbe)
SANWACANA
Segala puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT karena atas rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi dengan
judul “Analisis dan Perencanaan Sistem Drainase di Lingkungan Universitas Lampung
(Studi Kasus Zona III : Wilayah Rektorat – Fakultas Pertanian)” merupakan salah satu
syarat bagi penulis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas
Lampung.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas
Lampung;
2. Gatot Eko Susilo, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Lampung;
3. Ofik Taufik Purwadi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Utama atas
kesediaannya untuk memberikan bimbingan, ide-ide dan saran serta kritik
dalam proses penyelesaian skripsi ini;
4. Dr. Ahmad Herison, S.T.,M.T.. selaku Pembimbing Kedua atas kesediaan
memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi
ini.
5. Dr. Endro P. Wahono, S.T., M.Sc. selaku Penguji Utama yang telah
memberikan kritik dan saran pemikiran dalam penyempurnaan skripsi;
iii
6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil yang telah memberikan bekal ilmu
pengetahuan kepada penulis selama menjadi mahasiswa di Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung;
7. Seluruh teknisi dan karyawan di Laboratorium Air dan Laboratorium Ilmu
Ukur Tanah Fakultas Teknik, Universitas Lampung yang telah memberikan
bantuan dan bimbingan selama penulis melakukan penelitian;
8. Keluargaku tercinta terutama orang tuaku, Effendi Yunus dan Catur Yenny,
kakakku tercinta Agung Effendi dan adikku tercinta Fitra Ramadhan
Effendi, serta seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan dan doa.
9. Teman seperjuangan skripsi M. Lutfi Yunianto, Widi Tejakusuma,
Jamaluddin, Arief Rachmat, Herdi Handika, Ancha, Rudi Kurniawan,
Ismawan, Fikri Aulia yang telah berbagi cerita suka dan duka selama
menjalani penelitian bersama.
10. Teman KP Muhammad Wahyuddin, Hasna Nurafifa, Robby Chandra
Hasyim, Mutya Nivitha, dan Wardatul Aini Putri yang telah berbagi cerita
suka dan duka selama menjalani perkuliahan dan membuat laporan KP
hingga selesai.
11. Kru-kru spesial satu tim kompetisi di berbagai Lomba Nasional: M. Lutfi
Yunianto, Oktario Eko Hidayat, Sholahuddin Triwidinata, dan Lidya
Susanti.
12. Saudara-saudari Teknik Sipil Universitas Lampung angkatan 2012 yang
berjuang bersama serta berbagi kenangan, pengalaman dan membuat kesan
yang tak terlupakan, terimakasih atas kebersamaan kalian
iv
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
akan tetapi penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi
kita semua. Aamiin.
Bandar Lampung, Juni 2018
Penulis
Rahmat Effendi
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ............................................................................................................. i
DAFTAR TABEL .................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................vii
DAFTAR NOTASI .................................................................................................. x
I. PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
A. Latar Belakang ........................................................................................... 1
B. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) ...................................................... 6
C. Identifikasi Masalah ................................................................................. 13
D. Rumusan Masalah .................................................................................... 13
E. Batasan Masalah ...................................................................................... 13
F. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 14
G. Manfaat Penelitian ................................................................................... 14
H. Kerangka Pikir ......................................................................................... 15
II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 16
A. Umum ...................................................................................................... 16
B. Drainase ................................................................................................... 17
ii
C. Banjir........................................................................................................ 18
D. Dasar-dasar Kriteria Perencanaan Drainase ............................................. 19
E. Analisis Hidrologi .................................................................................... 20
F. Data Hujan yang Hilang........................................................................... 20
G. Metode Estimasi Data Hujan yang Hilang............................................... 22
G.1 Normal Ratio Method ....................................................................... 23
G.2 Cara “Inversed Square Distance” ..................................................... 23
G.3 Rata–rata Aljabar .............................................................................. 24
H. Uji Konsistensi Data Hujan ..................................................................... 24
H.1 Metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums) ............................ 25
H.2 Metode Kurva Massa Ganda ( Double Curve Analysis ) .................. 26
I. Analisis Hujan .......................................................................................... 28
J. Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata .............................................. 29
K. Analisis Frekuensi .................................................................................... 30
L. Waktu Konsentrasi ................................................................................... 35
M. Intensitas Hujan ....................................................................................... 35
N. Analisis Debit Banjir Rencana ................................................................. 37
O. Penampang Saluran Terbuka ................................................................... 38
P. Penampang Saluran Drainase .................................................................. 38
Q. Kecepatan Aliran Drainase ...................................................................... 39
III. METODOLOGI PENELITIAN ....................................................................... 42
iii
A. Lokasi Penelitian ...................................................................................... 42
B. Data yang Digunakan ............................................................................... 43
C. Alat yang Digunakan ............................................................................... 43
D. Langkah Pengerjaan ................................................................................. 44
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 48
A. Analisis Hidrologi .................................................................................... 48
A.1. Curah Hujan Wilayah (Areal Rainfall) ............................................. 48
A.2. Analisa Data Hujan yang Hilang ...................................................... 50
A.3. Uji Konsistensi Data ......................................................................... 53
A.4. Curah Hujan Rerata .......................................................................... 55
A.5. Analisis Frekuensi Curah Hujan ....................................................... 56
A.6. Pemilihan Jenis Distribusi ................................................................ 58
A.7. Uji Sebaran ....................................................................................... 59
A.8. Perhitungan Curah Hujan Rencana ................................................... 63
A.9. Pola Distribusi Hujan ........................................................................ 64
A.10. Perhitungan Intensitas Hujan ............................................................ 64
A.11. Perhitungan Debit Rencana .............................................................. 65
B. Analisis Kapasitas Saluran dengan Program HEC-RAS ......................... 67
a. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 1 ...................... 72
b. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 2 ...................... 74
c. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 3 ...................... 78
iv
d. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 4 ...................... 79
e. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 5 ...................... 80
f. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 6 ...................... 81
g. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 7 ...................... 82
h. Analisis Kapasitas Saluran pada Jaringan Drainase 8 ...................... 83
C. Redesain Saluran Drainase yang Bermasalah .......................................... 86
a. Hasil Analisis Desain Saluran DN5-DN65 ....................................... 87
b. Hasil Analisis Desain Saluran DN62-DN63 ..................................... 88
D. Rancangan Anggaran Biaya ..................................................................... 89
V. PENUTUP ......................................................................................................... 91
A. Kesimpulan .............................................................................................. 91
B. Saran ........................................................................................................ 91
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 92
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 State of the Art ............................................................................... 6
Tabel 2.1 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan pos hujannya 28
Tabel 2.2 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan luas DPS ...... 28
Tabel 2.3 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan topografinya 28
Tabel 2.4 Nilai variabel reduksi Gauss ......................................................... 31
Tabel 2.5 Reduced Mean, Yn ........................................................................ 33
Tabel 2.6 Reduced Standard Deviation, Sn .................................................. 33
Tabel 2.7 Reduced Variate, sebagai fungsi periode ulang ..................... 34
Tabel 2.8 Standar Metode Debit Rencana untuk Saluran Drainase .............. 37
Tabel 2.9 Fungsi penampang saluran drainase .............................................. 38
Tabel 2.10 Batas Kecepatan Aliran berdasarkan bahan material ................... 40
Tabel 4.1 Data Hujan Harian Maksimum (Sta. POLINELA) ....................... 48
Tabel 4.2 Data Hujan Harian Maksimum (Sta. Kemiling) ........................... 48
Tabel 4.3 Data Hujan Harian Maksimum Tahunan Sta. POLINELA ........... 49
Tabel 4.4 Data Hujan Harian Maksimum Tahunan Sta. Kemiling ............... 49
Tabel 4.5 Data Rata-rata Hujan Harian Maksimum (Sta. POLINELA) ....... 50
Tabel 4.6 Data Rata-rata Hujan Harian Maksimum (Sta. Kemiling) ............ 50
Tanel 4.7 Data Hujan yang hilang Sta. POLINELA ..................................... 51
Tabel 4.8 Data Hujan yang hilang Sta. Kemiling ......................................... 51
vi
Tabel 4.9 Perhitungan Metode RAPS Stasiun Polinela Hujan Maksimum
Tahunan ......................................................................................... 53
Tabel 4.10 Perhitungan Metode RAPS Stasiun Kemiling Hujan Tahunan
Maksimum ..................................................................................... 53
Tabel 4.11 Curah Hujan Maksimum Metode Aritmatik Aljabar dari 2
Stasiun Pertahun ............................................................................ 55
Tabel 4.12 Analisis Frekuensi Curah Hujan .................................................... 55
Tabel 4.13 Persyaratan Jenis Distribusi Sesuai dengan Hasil Perhitungan
dari Analisis Frekuensi CS dan CK............................................... 57
Tabel 4.14 Perhitungan Chi Square Test ......................................................... 59
Tabel 4.15 Nilai Delta Kritiis untuk Uji Smirnov – Kolmogorof ................... 60
Tabel 4.16 Perhitungan Uji Smirnov – Kolmogorov ...................................... 61
Tabel 4.17 Perhitungan Curah Hujan Maksimum Rencana ............................ 62
Tabel 4.18 Perhitungan Intensitas Hujan Tiap Periode Kala Ulang................ 64
Tabel 4.19 Perhitungan Debit Rancangan ....................................................... 66
Tabel 4.20 Perbandingan Kapasitas Eksisting dan Tinggi Muka Air ............. 84
Tabel 4.21 Rancangan Anggaran Biaya .......................................................... 89
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kerangka Pikir .......................................................................... 15
Gambar 2.1 Lengkung Massa Ganda ........................................................... 27
Gambar 3.1 Peta Master Plan Universitas Lampung ................................... 41
Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian ............................................................... 46
Gambar 4.1 Peta Kontur Daerah Penelitian ................................................. 64
Gambar 4.2 Arah Aliran Drainase pada Daerah Penelitian .......................... 65
Gambar 4.3 Penampang Saluran DN18 - DN56 .......................................... 67
Gambar 4.4 Penampang Saluran DN56 – DN48 .......................................... 68
Gambar 4.5 Skema Jaringan Eksisting ......................................................... 70
Gambar 4.6 Profil Muka Air pada Penampang DN 28 ................................ 71
Gambar 4.7 Profil Muka Air pada Penampang DN 30 ................................ 71
Gambar 4.8 Profil Muka Air pada Penampang DN27 ................................. 71
Gambar 4.9 Profil Muka Air pada Penampang DN 29 ................................ 72
Gambar 4.10 Profil Muka Air pada Penampang DN5 ................................... 72
Gambar 4.11 Profil Muka Air pada Penampang DN 27’ ............................... 72
Gambar 4.12 Profil Muka Air pada Penampang DN 5’ ................................. 73
Gambar 4.13 Profil Muka Air pada Penampang DN 26 ................................ 73
Gambar 4.14 Profil Muka Air pada Penampang DN75 ................................. 73
Gambar 4.15 Profil Muka Air pada Penampang DN36 ................................. 74
viii
Gambar 4.16 Profil Muka Air pada Penampang DN23’ ................................ 74
Gambar 4.17 Profil Muka Air pada Penampang DN35 ................................. 74
Gambar 4.18 Profil Muka Air pada Penampang DN23 ................................. 75
Gambar 4.19 Profil Muka Air pada Penampang DN79 ................................. 75
Gambar 4.20 Profil Muka Air pada Penampang DN42 ................................. 75
Gambar 4.21 Profil Muka Air pada Penampang DN50 ................................. 76
Gambar 4.22 Profil Muka Air pada Penampang DN50’ ................................ 76
Gambar 4.23 Profil Muka Air pada Penampang DN18 ................................. 76
Gambar 4.24 Profil Muka Air pada Penampang DN56 ................................. 77
Gambar 4.25 Profil Muka Air pada Penampang DN48 ................................. 77
Gambar 4.26 Profil Muka Air pada Penampang DN76 ................................. 77
Gambar 4.27 Profil Muka Air pada Penampang DN80 ................................. 78
Gambar 4.28 Profil Muka Air pada Penampang DN76’ ................................ 78
Gambar 4.29 Profil Muka Air pada Penampang DN70 ................................. 78
Gambar 4.30 Profil Muka Air pada Penampang DN69’ ................................ 79
Gambar 4.31 Profil Muka Air pada Penampang DN69 ................................. 79
Gambar 4.32 Profil Muka Air pada Penampang DN68 ................................. 79
Gambar 4.33 Profil Muka Air pada Penampang DN43 ................................. 80
Gambar 4.34 Profil Muka Air pada Penampang DN61’ ................................ 80
Gambar 4.35 Profil Muka Air pada Penampang DN59 ................................. 80
Gambar 4.36 Profil Muka Air pada Penampang DN61 ................................. 81
Gambar 4.37 Profil Muka Air pada Penampang DN79 ................................. 81
Gambar 4.38 Profil Muka Air pada Penampang DN62 ................................. 81
Gambar 4.39 Profil Muka Air pada Penampang DN18 ................................. 82
ix
Gambar 4.40 Profil Muka Air pada Penampang DN62’ ................................ 82
Gambar 4.41 Profil Muka Air pada Penampang DN10 ................................. 82
Gambar 4.42 Profil Muka Air pada Penampang DN65 ................................... 83
Gambar 4.43 Profil Muka Air pada Penampang DN1 ................................... 83
Gambar 4.44 Peta Jaringan Drainase yang Akan Didesain ............................ 85
Gambar 4.45 Skema Jaringan Rencana .......................................................... 86
Gambar 4.46 Profil Muka Air pada Desain Penampang DN5 ....................... 86
Gambar 4.47 Profil Muka Air pada Desain Penampang DN65 ..................... 87
Gambar 4.48 Profil Muka Air pada Desain Penampang DN62 ..................... 87
Gambar 4.49 Profil Muka Air pada Desain Penampang DN63 ..................... 87
DAFTAR NOTASI
Rrt = Curah Hujan Rata–rata
S = Standar Deviasi
Cs = Koefisien Kemencengan
Ck = Koefisien Kurtosis
Cv = Koefisien Variasi
α = Derajat Kepercayaan
RT = Hujan Rancangan
I = Intensitas Hujan
m2 = Meter Persegi
C = Koefisien Aliran
A = Luas
SNI = Standar Nasional Indonesia
km2 = Kilometer Persegi
Q = Debit
cm = Centimeter
h = Tinggi Penampang
m3
= Meter kubik
mm = Milimeter
mm2
= Milimeter persegi
xi
V = Kecepatan Aliran
R = Curah Hujan Maksimum
n = Jumlah stasiun
b = Lebar Dasar Saluran
DN = Drainase
Sk* = Simpangan Awal
Sk* = Simpangan Mutlak
Dy = Simpangan Rata-rata
Sk** = Nilai Konsistensi Data
Sk** = Nilai Konsistensi Data Mutlak
= Nilai Statistik Q
q = Intensitas Maksimum Jatuhnya Hujan Rata-rata
qn = Curah Hujan
DK = Derajat Kebebasan
Oi = Observed Frekuensi pada Kelas
IDF = Intensity-Duration-Frequency Curve
H = Tinggi Total Sumur Resapan
Do = Nilai Kritis
T = Lamanya Curah Hujan
DAS = Daerah Aliran Sungai
Dx = Data Tinggi Hujan Harian Maksimum di Stasiun x
Anx = Tinggi Hujan Rata-rata Tahunan di Stasiun x
Ani = Tinggi Hujan Rata-rata Tahunan di Stasiun Sekitar x
Hx = Curah Hujan yang Hilang
xii
Hi = Curah Hujan di Pos yang lain
S = Kemiringan Memanjang Saluran
K = Permeabilitas Tanah
F = Faktor Geometrik Sumur
R = Radius sumur
T = Durasi Aliran
tc = Waktu Konsentrasi
to = Inlet Time
td = Conduit Time
Y = Data Hujan Hasil Pengamatan
Tgα = Kemiringan Sebelum ada Perubahan
Tg αc = Kemiringan Setelah ada Perubahan
Y = Reduced Variate
= Simpangan Baku Reduced Variate
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Air merupakan faktor terpenting dalam kehidupan manusia. Namun, jika tidak
dikelola dengan baik, air dapat menimbulkan kerugian. Menurut Jun et al (2001)
Masalah dan tantangan dari air terdiri dari tiga tipe utama : Terlalu banyak air
(banjir), terlalu sedikit air (kekeringan), dan air yang terlalu kotor (polusi air). Di
Indonesia, masalah air yang sering terjadi adalah banjir. Setiap tahun, Indonesia
selalu mengalami masalah tersebut.
Banjir diakui sebagai sumber ancaman yang signifikan bagi kehidupan manusia
(Bevere et al, 2015). Dalam penilaian global terhadap korban yang berkaitan
dengan banjir, salah satunya adalah banjir bandang. Banjir bandang dapat
menyebabkan kematian tertinggi (jumlah korban tewas dibagi dengan jumlah
orang yang terkena dampak). (Braud, 2016).
Faktor alam seperti topografi (kemiringan dan ketinggian), curah hujan yang
berlebihan, peningkatan volume air limpasan, dan endapan pada dasar sungai
dapat menimbulkan bencana banjir (Bansal, 2015). Faktor manusia seperti
tertutupnya atau terganggunya saluran drainase, penggunaan lahan yang tidak
tepat, penggundulan hutan di daerah-daerah aliran air dan lain sebagainya, juga
menjadi salah satu fakor terjadinya banjir (Tingsanchali, 2012). Kondisi geografis
2
daerah dan kegiatan manusia yang berdampak pada perubahan tata ruang atau
guna lahan di suatu daerah juga menjadi salah satu penyebab banjir. (Rosyidi,
2013). Perubahan tata guna lahan dalam beberapa dekade terakhir yang
disebabkan oleh urbanisasi yang tinggi. Hal ini mengakibatkan area yang lebih
banyak dibangun dan permukaan permeabel dan ruang terbuka yang rendah, serta
ditunjukkan dengan statistik tingkat pertumbuhan dan peningkatan pembangunan.
Populasi kota mencatat pertumbuhan sekitar 114% selama dua dekade terakhir
dari tahun 1991 sampai 2011 (Singh et al., 2013).
Faktor yang menyebabkan terjadinya banjir saling berkaitan dan kompleks.
Berbagai faktor cuaca seperti badai salju, gelombang badai akibat siklon, curah
hujan tinggi, sistem drainase yang tidak memadai, dan kegagalan bendungan
struktural adalah beberapa faktor penyebab meningkatnya kejadian belakangan
ini. Terlepas dari faktor-faktor ini, fitur lingkungan/fisik meliputi vegetasi, tipe
tanah, dan fitur cekungan drainase lainnya, juga dapat menyebabkan banjir.
(Halgamuge, 2017)
Kerentanan manusia terhadap banjir semakin meningkat, sebagian besar
disebabkan oleh pertumbuhan penduduk, urbanisasi, perubahan tata guna lahan,
dan faktor iklim yang terkait dengan peningkatan curah hujan yang ekstrim. Di
masa yang akan datang frekuensi dan dampak banjir terhadap populasi manusia
diperkirakan akan meningkat (Doocy et al, 2013). Gangguan manusia pada
dataran banjir, dan kurangnya perencanaan respon banjir meningkatkan potensi
kerusakan (Bates et al, 2008). Berdasarkan studi yang telah dilakukan, perubahan
dan peningkatan luas bangunan perkotaan selama dua dekade terakhir dalam hal
3
kepadatan per 1000 orang meningkat dari 41 ha pada tahun 1986, 62 ha pada
tahun 1998 menjadi 104 ha pada tahun 2011 (Singh et al., 2013). Dengan
demikian, limpasan permukaan karena hujan meningkat pesat saat lapisan kedap
air meningkat. Ketidakmampuan untuk menangani peningkatan limpasan menjadi
salah satu penyebab meningkatnya banjir perkotaan. (Bansal et al, 2015).
Banjir dapat menyebabkan gangguan besar di kota-kota, dan membawa dampak
yang signifikan pada manusia, ekonomi, dan lingkungan. Dampak ini dapat
diperburuk oleh perubahan iklim dan sosial-ekonomi. Resilience thinking telah
menjadi cara penting untuk perencana kota dan pembuat keputusan untuk
mengelola resiko banjir. (Hammond, 2013).
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 atau lahan,
sehingga fungsi kawasan atau lahan tidak terganggu. Hal tersebut juga merupakan
suatu usaha untuk mengontrol kualitas air tanah dalam kaitannya dengan salinitas.
Jadi, drainase tidak hanya menyangkut air permukaan tetapi juga air tanah
(Suripin, 2004).
Menurut Heri Sasvantela (2016), dari segi kuantitas fungsi drainase perkotaan
dapat dikategorikan dalam 3 hal yaitu :
1. Mengalirkan air hujan yang jatuh kepermukaan tanah kesaluran secepat
mungkin, sehingga tidak menimbulkan genangan didaerah tersebut.
2. Melindungi perkotaan terhadap kemungkinan masuknya genangan air pada saat
turun hujan.
4
3. Mengingat dinegara kita belum tersedia system sewerage, maka saluran
drainase juga berfungsi sebagai tempat buangan limbah domestik.
Perencanaan drainase sering diabaikan oleh ahli hidraulik dan seringkali
direncanakan seolah-olah bukan pekerjaan penting, atau paling tidak dianggap
kecil dibandingkan dengan pekerjaan-pekerjaan pengendalian banjir. Padahal
pekerjaan drainase merupakan pekerjaan yang rumit dan kompleks, bisa jadi
memerlukan biaya, tenaga dan waktu yang lebih besar dibandingkan dengan
pekerjaan pengendalian banjir. Secara fungsional, sulit memisahkan secara jelas
sistem drainase dan pengendalian banjir. Namun, secara praktis kita dapat
mengatakan bahwa drainase menangani kelebihan air sebelum masuk ke alur-alur.
Konsep dasar pengembangan sistem drainase yang berkelanjutan adalah
meningkatkan daya guna air, meminimalkan kerugian, serta memperbaiki dan
konservasi lingkungan. Untuk itu diperlukan usaha-usaha yang komprehensif
dan integratif yang meliputi seluruh proses, baik yang bersifat struktural maupun
non struktural, untuk mencapai tujuan tersebut. Prioritas utama dalam konsep
sistem drainase yang berkelanjutan adalah kegiatan harus ditujukan untuk
mengelola limpasan permukaan dengan cara mengembangkan fasilitas untuk
menahan air hujan. (Suripin, 2004)
Menurut data BPBD kota Bandar Lampung, terdapat beberapa daerah yang
mengalami banjir pada awal tahun 2017, diantaranya Pasir Gintung, Gedong Air,
Teluk Betung, Rajabasa, dan Kedamaian. (Tribun Lampung, 2017). Universitas
Lampung yang terletak di kecamatan Rajabasa menjadi salah satu lokasi yang
rawan banjir. Sebagai kawasan perguruan tinggi yang seharusnya menjadi tempat
5
pendidikan yang tertata rapi dan bebas dari banjir, maka sepatutnya sangat perlu
dilakukan tindakan pencegahan terhadap banjir.
Salah satu tindakan pencegahan banjir yang dapat dilakukan adalah dengan
mengoptimalkan saluran drainase yang ada. Untuk itu, maka dilakukanlah
penelitian dengan melakukan survey dan analisis untuk mengatasi banjir yang
terjadi di Universitas Lampung dengan judul Analisis dan Perencanaan Sistem
Drainase di Lingkungan Universitas Lampung.
Penelitian ini diharapkan dapat membantu pihak-pihak terkait sebagai salah satu
referensi dalam perencanaan drainase yang baik di Universitas Lampung dan
diharapkan juga dapat menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya, terutama
dalam bidang perencanaan drainase perkotaan.
B. State of the Art (Pencapaian Tertinggi)
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi)
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
1. Journal Of
Irrigation And
Drainage
Engineering ©
ASCE /
March/April
2006
Tahun 2006
Z. Jia; R. O.
Evans,
M.ASCE; J.T.
Smith
Effect of
Controlled
Drainage and
Vegetative
Buffers on
Drainage Water
Quality from
Wastewater
Irrigated Fields
menyajikan hasil
studi lapangan
untuk
mengevaluasi
efektivitas drainase
terkendali dan
buffer vegetatif
dalam mengurangi
pengangkutan
nutrisi air limbah
dari lahan aplikasi.
Penelitian dilakukan di
peternakan babi dekat
Kinston, Newyork City.
Vegetasi di daerah
penyangga adalah rumput
Bermuda pesisir. Tingkat
air di saluran pembuangan
dipantau terus menerus
menggunakan automatic
float type stage recorders.
Alat ukur tinggi muka air
juga dipasang di setiap
bidang di dekat titik tengah
antara selokan. Sampel
laguna dikumpulkan setiap
bulan untuk karakterisasi
nutrisi air limbah.
Pengamatan ini
menunjukkan bahwa
penjadwalan irigasi dan
pengelolaan yang tepat
lebih penting untuk
kualitas air daripada
tindakan perbaikan
seperti drainase
terkontrol atau buffer
vegetatif.
6
7
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
2. Springer
Science +
Business
Media B. V.
2007
Tahun 2007
Bahram
Saghafian,
Hassan
Farazjoo,
Babak
Bozorgy, dan
Farhad
Yazdandoost
Flood
Intensification
due to Changes in
Land Use
Mengukur
kemungkinan
dampak perubahan
penggunaan lahan
dan
mengidentifikasi
daerah sumber
banjir untuk
perencanaan
pengendalian banjir
di masa depan.
Penelitian dilakukan di DAS
Golestas di timur laut Iran.
Menggunakan model curah
hujan runoff berbasis
kalibrasi, hidrograf banjir
yang sesuai dengan kondisi
penggunaan lahan pada
tahun 1967 dan 1996
disimulasikan dan
perubahan relative pada arus
puncak dua kondisi
selanjutanya ditentukan
untuk periode kembali yang
berbeda. Simulasi respon
hidrologi daerah aliran
sungai menggunakan model
HEC-HMS. Model elevasi
digital menggunakan GIS.
Dampak perubahan tata
guna lahan pada debit
puncak banjir jauh lebih
besar pada beberapa
sub Das. Penurunan
tutupan lahan telah
meningkatkan puncak
dan volume banjir.
Tutupan vegetasi tidak
begitu efektif dalam
mengurangi banjir besar
dengan periode
pengembalian yang
lebih tinggi. Puncak
banjir lebih sensitive
terhadap perubahan
penggunaaan lahan
dibandingkan dengan
volume banjir.
8
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
3. Jurnal
SMARTek,
Vol. 6, No.3,
Agustus 2008:
144-153
Tahun 2008
Yassir Arafat Reduksi Beban
Aliran Drainase
Permukaan
Menggunakan
Sumur Resapan
Untuk mengetahui
pengaruh drainase
berwawasan
lingkungan terhadap
keseimbangan tata
air dan kondisi
lingkungan
Penelitian ini menggunakan
sumur resapan sebagai
bentuk drainase yang
berwawasan lingkungan.
Penelitian ini dilakukan di
kota Palu.
Drainase berwawasan
lingkungan dapat
menjaga
keseimbangan tata air
dan kondisi
lingkungan
permukiman.
4. Hydrol. Earth
Syst. Sci., 13,
1019–1029,
2009
Tahun 2009
B. Palard, A.
Castellarin, dan
A. Montanari
Links Between
Drainage
Density and
Flood Statistics
Untuk mengetahui
hubungan antara
kerapatan drainase
dari cekungan
sungai dan statistik
banjir yang dipilih,
yaitu mean, standar
deviasi, koefisien
kemiringan
rangkaian arus
puncak maksimum
tahunan.
Simulasi numeric dilakukan
dengan menggunakan model
hidrologi spasial untuk
menyoroti bagaimana
statistic banjir berubah
dengan variasi kepadatan
drainase. Model hidrologi
konseptual digunakan untuk
menganalisis secara statistic
banjir terhadap kerapatan
drainase. Data dunia nyata
dari 44 daerah aliran sungai
yang berada di utara Italia
dianalisis.
Nilai kritis dari
kerapatan drainase ada
dimana minimum
dicapai baik dalam
koefisien variasi dan
nilai absout dari
koefisien kemiringan.
9
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
5. Journal of
the
American
Water
Resource
Association
Tahun
2010
Katherine L.
Meierdiercks,
James A.
Smith, Mary
Lynn Baeck,
dan Andrew
J. Miller
Analyses of
Urban
Drainage
Network
Structure and
Its Impact on
Hydrologic
Response.
Memeriksa
dampak struktur
jaringan drainase
terhadap respons
hidrologi.
Sumber
pengamatan
utama yang
digunakan
yaitu representasi
digital yang
komprehensif dari
jaringan drainase
perkotaan di Dead
Run. Analisis
pemodelan
hidrologi
menggunakan
Environmental
Protection
Agency’s
Stormwater
Management
Model (SWMM)
Kepadatan
drainase dan
adanya kolam
stormwater
mempengaruhi
debit puncak lebih
banyak terjadi
pada subbasenya
dibandingkan
dengan persentase
ketahanan atau
penggunaan lahan
subbasins.
10
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
6. Universitas
Brawijaya
Jurnal
Teknik
Pengairan,
Volume 3,
Nomor 2,
Desember
2012, hlm
102–111
Tahun 2012
Ubaidillah Studi Sistem
Drainase Kali
Tutup Barat
Kabupaten
Gresik Berbasis
Konservasi
untuk
Penanganan
Genangan
Mengetahui
kondisi sistem
drainase Kali Tutup
Barat Kabupaten
Gresik eksisting.
Mengetahui sistem
drainase Kali Tutup
Barat Kabupaten
Gresik berbasis
konservasi yang
dapat mengatasi
limpasan.
Penelitian dilakukan di Kali
Tutup Barat Kabupaten
Gresik. Analisis frekuensi
menggunakan distribusi
Gumbel dan Log Pearson
dengan curah hujan kala
ulang 5 tahun. Perhitungan
debit air dilakukan dengan
metode rasional.
Penanganan berbasis
konservasi menggunakan
Bozem dan Sumur Injeksi.
Sistem drainase Kali
Tutup Barat Kabupaten
Gresik tidak mampu
mengatasi limpasan.
Untuk mengurangi
limpasan yang terjadi,
dapat digunakan sistem
penanganan yang berbasis
konservasi yaitu dengan
pembuatan sistem kolam
penampungan (Bozem)
dan sistem penampungan
sumur injeksi.
7. Universitas
Pasir
Pengaraian
Tahun 2013
Hamdani Lubis Perencanaan
Saluran
Drainase (Studi
Kasus Desa
Rambah)
Merencanakan
saluran drainase
pada Desa Rambah
di Riau
Penelitian dilakukan di Desa
Rambah, Riau. Perhitungan
curah hujan menggunakan
metode Log Pearson III.
Perhitungan debit banjir
rencana menggunakan
metode rasional.
Dimensi saluran
drainase yang yang
diperlukan adalah lebar
atas 3,5m, lebar bawah
1,7m, dan tinggi saluran
1,4m. dengan bentuk
saluran trapesium.
11
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
8. Water 2014, 6,
976-992;
doi:10.3390/w
6040976
Tahun 2014
Qianqian Zhou
A Review of
Sustainable
Urban Drainage
Systems
Considering the
Climate Change
and
Urbanization
Impacts
Membahas
kemajuan terakhir
dalam
pengembangan
drainase
berkelanjutan
berdasarkan
literatur di bidang
yang berbeda
Mempresentasikan elemen
kunci dan kriteria desain
drainase yang berkelanjutan.
Memperkenalkan berbagai
perangkat contoh sistem
drainase berkelanjutan.
Membahas dan
membandingkan alternative
berkelanjutan.
Jurnal ini menyarankan
pendekatan terpadu dan
trans-disiplin untuk
desain drainase yang
berkelanjutan
9. P Procedia
Engineering
125 (2015)
263 – 269
Tahun 2015
Cilcia
Kusumastuti,
Ruslan Djajadi,
Angel Rumihin
Evaluation of
Drainage
Channels
Capacity in
Ambon City : A
Case Study on
Wai Batu Merah
Watershed
Flooding
Untuk
mengevaluasi
kapasitas saluran
drainase di DAS
berdasarkan curah
hujan desain dan
desain 50 tahun
menggunakan data
yang tersedia dari
sepuluh Curah
hujan tahunan
selama tahun 2004
- 2013.
Evaluasi kapasitas saluran
drainase dilakukan dengan
menghitung kapasitas
masing-masing saluran
untuk mengalirkan air dan
membandingkannya dengan
debit aliran darat. Metode
ini dilakukan dengan
menggunakan rumus
Manning dan metode
rasional.
Disimpulkan bahwa
banjir pada tahun 2013
di DAS Wai Batu
Merah terjadi di dekat
sungai utama karena
kapasitas sungai yang
tidak mencukupi dan
juga curah hujan yang
ekstrem
12
Tabel 1. State of the Art (Pencapaian Tertinggi) Lanjutan
No. Sumber/Tahun Penulis Judul Tujuan Metode Hasil
10. Universitas
Lampung
Tahun 2016
Riko Berli
Ardian
Studi System
Drainase di
Fakultas Teknik
Universitas
Lampung
Merencanakan
sistem jaringan
drainase di
Fakultas Teknik
Universitas
Lampung
Penelitian dilakukan di
Fakultas Teknik Universitas
Lampung. Data hujan
menggunakan hujan titik.
Penelitian menggunakan
data hujan dari tahun 2002
sampai 2014. Perhitungan
curah hujan menggunakan
metode Log Pearson III.
Desain Saluran
menggunakan saluran tipe
U-ditch. Analisis harga
satuan menggunakan
Analisa Harga Satuan
Pekerjaan (AHSP) 2015
Saluran drainase yang
direncanakan
menggunakan tipe U-
ditch dengan dimensi
600 x 1500 yang dapat
menampung debit
sebesar 2,56 m3/detik.
Rencana anggaran
biaya yang diperlukan
sebesar Rp.
468.547.567,92
C. Identifikasi Masalah
Sistem drainase di Universitas Lampung tidak begitu baik. Hal ini
ditunjukkan dengan masih adanya genangan di beberapa titik di Universitas
Lampung. Sebagian besar drainase pada tiap bangunan di Universitas
Lampung tidak saling berkesinambungan dengan drainase utama, sehingga
arah aliran airnya masih ada yang mengumpul di satu titik dan terjadi
genangan pada titik tersebut.
Selain itu, tidak adanya pemeliharaan untuk waktu yang lama membuat
sedimen tanah menumpuk di sebagian besar drainase dan mempengaruhi
dimensi saluran. Untuk itu perlu adanya penelitian untuk mengetahui apakah
drainase yang sudah ada masih dapat menampung debit yang ada.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian
ini dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana sistem drainase eksisting pada Wilayah Universitas
Lampung ?
2. Bagaimana sistem drainase yang baik pada Wilayah Universitas
Lampung ?
E. Batasan Masalah
Agar penelitian yang dilakukan dapat terfokus, maka masalah yang akan
dibahas akan dibatasi menjadi beberapa hal, antara lain sebagai berikut :
7
13
14
1. Penelitian dilakukan pada area Rektorat dan Fakultas Pertanian
Universitas Lampung.
2. Penelitian ini menggunakan data primer berupa : Dimensi drainase
eksisting, material pada dasar saluran, topografi, dan titik genangan.
Sedangkan data sekunder yang digunakan berupa : data topografi yang
sudah ada, data curah hujan, dan peta masterplan Universitas Lampung.
3. Perhitungan hujan rata-rata kawasan menggunakan metode rata-rata
aljabar. Perhitungan debit banjir rancangan menggunakan metode
rasional.
4. Intensitas Hujan menggunakan nilai terbesar pada pola distribusi hujan.
5. Desain penampang baru diperuntukkan apabila kapasitas drainase (Qs) <
debit banjir (Qr).
6. Debit yang dipakai menggunakan debit steady flow.
F. Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini adalah :
1. Menganalisis sistem drainase eksisting pada Wilayah Universitas
Lampung.
2. Mendesain sistem drainase yang memenuhi debit rencana.
G. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Sebagai bahan evaluasi sistem drainase di Lingkungan Universitas
Lampung.
15
2. Menambah referensi desain sistem drainase yang baru kepada civitas
akademik Universitas Lampung agar menjadi masukan dan pertimbangan.
3. Menjadi bahan pembelajaran dan referensi untuk penelitian selanjutnya
terutama dalam bidang perencanaan drainase perkotaan.
H. Kerangka Pikir
Gambar 1.1 Kerangka Pikir
Analisis dan
Perencanaan
Saluran Drainase
Pembangunan
infrastruktur
Universitas
Lampung Perlu
dilakukan
analisis pada
drainase
Saluran drainase
yang terputus
Adanya genangan
air di Universitas
Lampung
Anggaran biaya
perbaikan drainae
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Umum
Infrastruktur air perkotaan meliputi tiga sistem yaitu sistem air bersih (urban
water supply), sistem sanitasi (waste water) dan sistem drainase air hujan
(storm water system). Ketiga sistem tersebut saling terkait, sehingga
idealnya dikelola secara integrasi. Hal ini sangat penting untuk
mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya dan fasilitas, menghindari
ketumpang-tindihan tugas dan tanggung jawab, serta keberlanjutan
pemanfaatan sumberdaya air. (Haryoko, 2013)
Sistem air bersih meliputi pengadaan (acquisition), pengolahan (treatment),
dan pengiriman/pendistribusian (delivery) air bersih ke pelanggan baik
domestik, komersil, industri, maupun sosial. Sistem sanitasi dimulai dari
titik keluarnya sistem air bersih. Sistem pengumpul mengambil air buangan
domestik, komersil, industri dan kebutuhan umum. Ada dua istilah yang
banyak dipakai untuk mendiskripsikan sistem air buangan (waste water
system) yaitu, “wastewater” dan “sewage”. (Haryoko, 2013)
17
B. Drainase
Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian
bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang
kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan
secara optimal. Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya,
seperti gorong-gorong, siphon, jembatan air (aquaduct), pelimpah, pintu-
pintu air, bangunan terjun, kolam tando dan stasiun pompa. Pada sistem
yang lengkap, sebelum masuk ke badan air penerima, air diolah dahulu di
Instalasi Pengolah Air Limbah (IPAL), khususnya untuk sistem tercampur.
Hanya air yang telah memenuhi baku mutu tertentu yang dimasukan ke badan
air penerima, sehingga tidak merusak lingkungan. (Suripin, 2004)
Drainase sering diabaikan oleh ahli hidraulik dan seringkali direncanakan
seolah-olah bukan pekerjaan penting, atau paling tidak dianggap kecil
dibandingkan dengan pekerjaan-pekerjaan pengendalian banjir. Padahal
pekerjaan drainase merupakan pekerjaan yang rumit dan kompleks, bisa jadi
memerlukan biaya, tenaga dan waktu yang lebih besar dibandingkan dengan
pekerjaan pengendalian banjir. Secara fungsional, sulit memisahkan secara
jelas sistem drainase dan pengendalian banjir. Namun, secara praktis kita
dapat mengatakan bahwa drainase menangani kelebihan air sebelum masuk
ke alur-alur. Konsep dasar pengembangan sistem drainase yang
berkelanjutan adalah meningkatkan daya guna air, meminimalkan kerugian,
serta memperbaiki dan konservasi lingkungan. Untuk itu diperlukan usaha-
usaha yang komprehensif dan integratif yang meliputi seluruh proses, baik
18
yang bersifat struktural maupun non struktural, untuk mencapai tujuan
tersebut. Prioritas utama dalam konsep sistem drainase yang berkelanjutan
adalah kegiatan harus ditujukan untuk mengelola limpasan permukaan
dengan cara mengembangkan fasilitas untuk menahan air hujan. (Suripin,
2004)
C. Banjir
Banjir merupakan kata yang sangat populer di Indonesia, khususnya pada
musim hujan, mengingat hampir semua kota di Indonesia mengalami bencana
banjir. Banjir adalah suatu kondisi fenomena bencana alam yang memiliki
hubungan dengan jumlah kerusakan dari sisi kehidupan dan material.
Banyak faktor yang menyebabkan terjadinya banjir. Secara umum penyebab
terjadinya banjir di berbagai belahan dunia (Suripin, 2004) adalah :
1. Pertambahan penduduk yang sangat cepat, di atas rata-rata pertumbuhan
nasional, akibat urbanisasi baik migrasi musiman maupun permanen;
Pertambahan penduduk yang tidak diimbangi dengan penyediaan
prasarana dan sarana perkotaan yang memadai mengakibatkan
pemanfaatan lahan perkotaan menjadi tidak teratur.
2. Keadaan iklim; seperti masa turun hujan yang terlalu lama, dan
mengakibatkan banjir sungai. Banjir di daerah muara pantai umumnya
disebabkan karena kombinasi dari kenaikan pasang surut, tinggi muka
air dari gelombang air laut di pantai.
3. Perubahan tata guna lahan dan kenaikan populasi; perubahan tata guna
lahan dari pedesaan menjadi perkotaan sangat berpotensi menyebabkan
19
banjir. Banyak lokasi yang menjadi subjek dari banjir terutama daerah
muara. Perencanaan penanggulangan banjir merupkan usaha untuk
menanggulangi banjir pada lokasi-lokasi industri, komersial dan
pemukiman. Proses urbanisasi, kepadatan bangunan, kepadatan populasi
memiliki efek pada kemampuan kapasitas drainase suatu daerah dan
kemampuan tanah menyerap air, dan akhirnya menyebabkan naiknya
volume limpasan permukaan. Meskipun luas area perkotaan lebih kecil
dari 3% dari permukaan bumi, tapi sebaliknya efek dari urbanisasi pada
proses terjadinya banjir sangat besar.
4. Land subsidence; adalah proses penurunan level tanah dari elevasi
sebelumnya. Ketika gelombang pasang datang dari laut melebihi aliran
permukaan sungai, area land subsidence akan tergenangi.
D. Dasar-dasar Kriteria Perencanaan Drainase
Tujuan perencanaan ini adalah untuk mengalirkan genangan air sesaat yang
terjadi pada musim hujan serta dapat mengalirkan air kotor hasil buangan dari
rumah tangga. Kelebihan air atau genangan air sesaat terjadi karena
keseimbangaan air pada daerah terentu terganggu. Disebabkan oleh air yang
masuk dalam daerah tertentu lebih besar dari air keluar. Pada daerah
perkotaan, kelebihan air terjadi oleh air hujan. Kapasistas infiltrasi pada
daerah perkotaan sangat kecil sehingga terjadi limpasan air sesaat setelah
hujan turun. Perancangan saluran drainase akan digunakan dasar-dasar
perancangan saluran tahan erosi yaitu saluran yang mampu menahan erosi
dengan memuaskan dengan cara mengatur kecepatan maupun menggunakan
20
dinding dan dasar diberi lapisan yang berguna menahan erosi maupun
mengontrol kehilangan rembesan. (Edisono et al, 1997)
Kriteria dalam perencanaan dan perancangan drainase perkotaan yang umum
(Suripin, 2004) yaitu :
1. Perencanaan drainase haruslah sedemikian rupa sehingga fungsi fasilitas
drainase sebagai penampung, pembagi dan pembuang air dapat
sepenuhnya berdaya guna dan berhasil guna.
2. Pemilihan dimensi drainase harus diperkirakan keamanan dan
keekonomisannya
3. Perencanaan drainase haruslah mempertimbangkan pula segi
kemudahan dan nilai ekonomis dari pemeliharaan sistem drainase.
E. Analisis Hidrologi
Analisis hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai
fenomena hidrologi (Suripin, 2004). Fenomena hidrologi adalah kumpulan
keterangan atau fakta mengenai besarnya curah hujan, temperatur,
penguapan, lama penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi
muka air, yang akan selalu berubah menurut waktu. Untuk suatu tujuan
tertentu data-data hidrologi dapat dikumpulkan, dihitung, disajikan, dan
ditafsirkan dalam beberapa prosedur tertentu. (Yuniarti, 2013)
F. Data Hujan yang Hilang
Data yang ideal adalah data yang untuk dan sesuai dengan apa yang
dibutuhkan. Tetapi dalam praktek sangat sering dijumpai data yang tidak
21
lengkap (incomplete record) hal ini dapat disebabkan beberapa hal, antara
lain yaitu kerusakan alat, kelalaian petugas, penggantian alat, bencana
(pengrusakan) dan sebagainya. Keadaan tersebut menyebabkan pada bagian–
bagian tertentu dari data runtut waktu terdapat data yang kosong (missing
record). Dalam memperkirakan besarnya data yang hilang, harus
diperhatikan pula pola penyebaran hujan pada stasiun yang bersangkutan
maupun stasiun-stasiun sekitarnya. (Dewi, 2012)
Keadaan data hujan hilang ini untuk kepentingan tertentu dapat mengganggu.
Misalnya pada suatu saat terjadi banjir, sedangkan data hujan pada satu atau
beberapa stasiun pada saat yang bersamaan tidak tersedia (karena berbagai
sebab). Keadaan demikian tidak terasa merugikan bila data tersebut tidak
tercatat pada saat yang dipandang tidak penting. (Dewi, 2012)
Menurut Soewarno (2000) dalam bukunya “Hidrologi Operasional Jilid
Kesatu”, analisis hidrologi memang tidak selalu diperlukan pengisian data
yang kosong atau hilang. Misal terdapat data kosong pada musim kemarau
sedang analis data hidrologi tersebut menghitung debit banjir musim
penghujan maka dipandang tidak perlu melengkapi data pada periode kosong
musim kemarau tersebut, tetapi bila untuk analisis kekeringan maka data
kosong pada musim kemarau tersebut harus diusahakan untuk melengkapi.
Data hujan yang hilang dapat diestimasi apabila di sekitarnya ada stasiun
penakar hujan (minimal 2 stasiun) yang lengkap datanya atau stasiun penakar
yang datanya hilang diketahui hujan rata-rata tahunannya. (Limantara, 2010)
22
(Rasimin, 2013) Menghadapi keadaan ini, terdapat dua langkah yang dapat
dilakukan yaitu :
1. Membiarkan saja data yang hilang tersebut, karena dengan cara apapun
data tersebut tidak akan diketahui dengan tepat.
2. Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan maka
perkiraan data tersebut dapat dilakukan dengan cara-cara yang dikenal
G. Metode Estimasi Data Hujan yang Hilang
Beberapa metode yang dapat digunakan menurut buku “Mengenal Dasar–
dasar Hidrologi” halaman 190-191 oleh Ir. Joyce Martha dan Ir. Wanny
Adidarma,Dipl.HE. yaitu Normal Ratio Method, cara “Inversed Square
Distance” dan cara rata–rata aljabar. Sedangkan menurut Soewarno dalam
bukunya “Hidrologi Operasional Jilid Kesatu” halaman 202, ada 3 metode
yang digunakan untuk memperkirakan data hujan periode kosong diantaranya
rata–rata aritmatik (arithmatical average), perbandingan normal (normal
ratio), dan kantor Cuaca Nasional Amerika Serikat (US.National Weather
service).
Ada kesamaan metode perhitungan dari buku “Hidrologi Operasional Jilid
Kesatu” dengan buku “Mengenal Dasar–dasar Hidrologi”, yaitu Metode rata–
rata aritmatik dengan rata–rata aljabar, dan Normal Ratio Method dengan
perbandingan normal (normal ratio) yang terdapat di buku Soewarno. Yang
berbeda adalah metode Kantor Cuaca Amerika Serikat
23
G.1 Normal Ratio Method
Linsley, Kohler dan Paulhus (1958) menyarankan satu metode yang
disebut “Normal Ratio Method”, syaratnya adalah perbedaan curah
hujan normal tahunan dari pos X yang hilang datanya dengan pos
sekelilingnya > 10% sebagai berikut :
n
i i
x
iAn
And
nDx
1
1
…... (1)
Dengan :
Dx = Data tinggi hujan harian maksimum di stasiun x
n = Jumlah stasiun di sekitar x untuk mencari data di x
di = Data tinggi hujan harian maksimumdi stasiun i
Anx = Tinggi hujan rata-rata tahunan di stasiun x
Ani = Tinggi hujan rata-rata tahunan di stasiun sekitar x
G.2 Cara “Inversed Square Distance”
Persamaan yang digunakan dalam cara “Inversed Square Distance”
(Simanton et al, 1980) adalah :
Px =
…... (2)
Dengan :
Px = Tinggi hujan yang dipertanyakan
PA, PB, Pc = Tinggi hujan pada stasiun disekitarnya
dXA, dXB, dXC = Jarak stasiun X terhadap masing – masing stasiun
A,B,C
24
G.3 Rata–rata Aljabar
Syaratnya adalah perbedaan curah huan normal tahunan dari pos X
yang hilang datanya dengan pos sekelilingnya > 10% sebagai berikut
(Martha et al, 1982) :
…... (3)
Dimana :
Hx : Curah Hujan yang hilang
Ha, Hb, Hc : Curah hujan bulanan di pos A, B dan C
Hn : Curah hujan bulanan di pos ke–n
H. Uji Konsistensi Data Hujan
Menurut Soewarno dalam bukunya “Hidrologi Operasional Jilid Kesatu”,
data hujan yang diperlukan untuk analisis disarankan minimal 30 tahun data
runtut waktu. Data itu harus tidak mengandung kesalahan dan harus dicek
sebelum digunakan untuk analisis hidrologi lebih lanjut. Agar tidak
mengandung kesalahan (error) dan harus tidak mengandung data kosong
(missing record). Oleh karena itu harus dilakukan pengecekan kualitas data
(data quality control). Beberapa kesalahan yang mungkin terjadi dapat
disebabkan oleh faktor manusia, alat dan faktor lokasi. Bila terjadi kesalahan
maka data itu dapat disebut tidak konsisten (inconsistency). Uji konsistensi
(consistency test) berarti menguji kebenaran data. Data hujan disebut
konsisten (consistent) berarti data yang terukur dan dihitung adalah teliti dan
benar serata sesuai dengan fenomena saat hujan itu terjadi.
25
Dua cara untuk menguji konsistensi data hujan dengan menggunakan analisis
kurva masa ganda (double mass curve analysis) dan RAPS (Rescaled
Adjusted Partical Sums). Pengujian tersebut dapat diketahui apakah terjadi
perubahan lingkungan atau perubahan cara menakar. Jika hasil uji
menyatakan data hujan di suatu stasiun konsisten berarti pada daerah
pengaruh sistem tersebut tidak terjadi perubahan lingkungan dan tidak terjadi
perubahan cara menakar selama pencatatan data tersebut dan sebaliknya.
(Dewi, 2012)
Ketelitian hasil perhitungan dalam ramalan hidrologi sangat diperlukan, yang
tergantung dari konsistensi data itu sendiri. Dalam suatu rangkaian data
pengamatan hujan, dapat timbul non-homogenitas dan ketidaksesuaian, yang
dapat mengakibatkan penyimpangan dalam perhitungan. (Dewi, 2012)
Non-homogenitas ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor,antara lain
(Dewi, 2012) :
a. Perubahan letak stasiun.
b. Perubahan system pendataan.
c. Perubahan iklim.
d. Perubahan dalam lingkungan sekitar.
H.1 Metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums)
Perubahan sistematis kecil dalam catatan iklim seringkali kurang
divisualisasikan oleh plot seri waktu standar karena biasanya
tersembunyi oleh besarnya dan variabilitas data. nilai diri mereka
sendiri. Visualisasi Rescaled Adjusted Partial Sums (RAPS) menyoroti
26
tren, pergeseran, pengelompokkan data, fluktuasi yang tidak teratur, dan
periodisitas dalam catatan. Informasi tambahan tentang jumlah, besaran,
bentuk, frekuensi, dan waktu fluktuasi dan tren juga dapat disimpulkan.
Pendekatan visualisasi dapat digunakan untuk inspeksi visual
pendahuluan dari deret waktu, untuk mendapatkan nuansa data, dan /
atau untuk memandu dan memfokuskan tes statistik dan analisis
selanjutnya. Hal ini tidak dimaksudkan sebagai pengganti analisis
statistik standar. Sebagai alternatif, pendekatan visualisasi dapat
digunakan untuk menampilkan temuan analisis deret waktu.
Kemampuan dan keterbatasan pendekatan dibahas dan diilustrasikan
untuk dua periode waktu dari nilai curah hujan tahunan. (Garbecht dan
Fernandez, 1994)
H.2 Metode Kurva Massa Ganda ( Double Curve Analysis )
Uji konsistensi ini dapat diselidiki dengan cara membandingkan curah
hujan tahunan komulatif dari stasiun yang diteliti dengan harga
komulatif curah hujan rata-rata dari suatu jaringan stasiun dasar yang
bersesuaian. Pada umumnya, metode ini disusun dengan urutan
kronologis mundur dan dimulai dari tahun yang terakhir atau data yang
terbaru hingga data terakhir. (Dewi, 2012)
Jika data hujan tidak konsisten karena perubahan atau gangguan
lingkungan di sekitar tempat penakar hujan dipasang, misalnya, penakar
hujan terlindung oleh pohon, terletak berdekatan dengan gedung tinggi,
perubahan penakaran dan pencatatan, pemindahan letak penakar dan
sebagainya, memungkinkan terjadi penyimpangan terhadap trend
27
semula. Hal ini dapat diselidiki dengan menggunakan lengkung massa
ganda. (Dewi, 2012)
Kalau tidak ada perubahan terhadap lingkungan maka akan diperoleh
garis ABC berupa garis lurus dan tidak terjadi patahan arah garis, maka
data hujan tersebut adalah konsisten. Tetapi apabila pada tahun tertentu
terjadi perubahan lingkungan, didapat garis patah ABC’.
Penyimpangan tiba-tiba dari garis semula menunjukkan adanya
perubahan tersebut, yang bukan disebabkan oleh perubahan iklim atau
keadaan hidrologis yang dapat menyebabkan adanya perubahan trend.
Sehingga data hujan tersebut dapat dikatakan tidak konsisten dan harus
dilakukan koreksi. Apabila data hujan tersebut tidak konsisten, maka
dapat dilakukan koreksi dengan menggunakan rumus (Dewi, 2012) :
….. (4)
….. (5)
Keterangan:
Yz : Data hujan yang diperbaiki, mm
Y : Data hujan hasil pengamatan, mm
Tg α : Kemiringan sebelum ada perubahan
Tg αc : Kemiringan setelah ada perubahan
28
Gambar 2.1. Lengkung Massa Ganda
Sumber: Tugas Besar Hidrologi Dasar, 2012
Keterangan:
- Pola yang terjadi berupa garis lurus dan tidak terjadi patahan arah
garis itu, maka data hujan pos X adalah konsisten.
- Pola yang terjadi berupa garis lurus dan terjadi patahan arah garis itu,
maka data hujan pos X adalah tidak konsisten dan harus dilakukan
koreksi
I. Analisis Hujan
Hujan merupakan komponen yang amat penting dalam analisis hidrologi
pada perancangan debit untuk menentukan dimensi saluran drainase.
Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat (space), maka untuk
kawasan sangat luas tidak bisa diwakili satu titik pos pengukuran. Dalam
hal ini diperlukan hujan kawasan yang diperoleh dari harga rata-rata curah
hujan beberapa pos pengukuran hujan yang ada disekitar kawasan tersebut.
29
Ada 3 macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata
kawasan: (1) rata-rata aljabar, (2) poligon thiessen dan (3) isohyet.
(Haryoko, 2013)
Tabel 2.1 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan pos hujannya
Jumlah pos cukup Isohyet,Thiessen, Aritmatik
Jumlah pos hujan terbatas Thiessen, Aritmatik
Pos hujan tunggal Metode Hujan Titik
Sumber : Suripin, 2004
Tabel 2.2 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan luas DPS
DPS besar > 5000 Km2
Isohyet
DPS sedang ( 500 – 5000 Km2 ) Thiessen
DPS kecil < 500 Km2
Aritmatik, Thiessen
Sumber : Suripin, 2004
Tabel 2.3 Syarat metode hujan rata-rata wilayah berdasarkan topografinya.
Berbukit, pegunungan dan tidak beraturan Isohyet
Dataran Thiessen, Aritmatik
Sumber : Suripin, 2004
J. Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata
Curah hujan diperlukan untuk menentukan besarnya intensitas yang
digunakan sebagai prediksi timbulnya aliran permukaan wilayah. Curah
hujan yang digunakan dalam analisis adalah curah hujan harian maksimum
rata-rata dalam satu tahun yang telah dihitung. Perhitungan data hujan
30
maksimum harian rata-rata harus dilakukan secara benar untuk analisis
frekuensi data hujan. (Haryoko, 2013)
K. Analisis Frekuensi
Sistem hidrologi kadang-kadang dipengaruhi oleh peristiwa-peristiwa yang
ekstrim, seperti hujan lebat, banjir, dan kekeringan. Besaran peristiwa ekstrim
berbanding terbalik dengan frekuensi kejadiannya. Peristiwa yang ekstrim
kejadiannya sangat langka. Tujuan analisis frekuensi data hidrologi adalah
berkaitan dengan besaran peristiwa-peristiwa ekstrim yang berkaitan dengan
frekuensi kejadiannya melalui penerapan distribusi kemungkinan. Data
hidrologi yang dianalisis diasumsikan tidak bergantung, terdistribusi secara
acak, dan bersifat stokastik (Suripin, 2004).
Dalam analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos
penakar hujan. Analisis frekuensi ini didasarkan pada sifat statistik data
kejadian yang telah lalu untuk memperoleh probabilitas besaran hujan di
masa yang akan datang. Dalam statistik dikenal beberapa parameter yang
berkaitan dengan analisis data yang meliputi rata-rata, simpangan baku,
koefisien variasi dan koefisien skewness. (Florince, 2015).
1) Rata-rata
∑
…... (6)
2) Simpangan baku
√ ∑
….. (7)
31
3) Koefisien variasi
…... (8)
4) Koefisien skewness
∑
….. (9)
Analisis frekuensi yang sering digunakan dalam bidang hidrologi adalah
sebagai berikut :
1) Distribusi Normal
Distribusi normal disebut juga distribusi Gauss. Perhitungan curah hujan
rencana menurut metode distribusi normal, mempunyai persamaan sebagai
berikut:
…. (10)
Keterangan :
XT : perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T
: nilai rata-rata hitung variat
S : deviasi standar nilai variat
KT : faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode
ulang dan tipe model matematik disrtibusi peluang yang
digunakan untuk analisis peluang
Untuk mempermudah perhitungan distribusi normal, sudah tersedia nilai
variabel reduksi Gauss seperti yang terdapat pada Tabel 2.4.
32
Tabel 2.4 Nilai variabel reduksi Gauss
No. Periode
ulang
Peluang KT No. Periode
ulang
Peluang KT
1 1,001 0,999 -3,05 11 2,500 0,400 0,25
2 1,005 0,995 -2,58 12 3,330 0,300 0,52
3 1,010 0,990 -2,33 13 4,000 0,250 0,67
4 1,050 0,950 -1,64 14 5,000 0,200 0,84
5 1,110 0,900 -1,28 15 10,000 0,100 1,28
6 1,250 0,800 -0,84 16 20,000 0,050 1,64
7 1,330 0,750 -0,67 17 50,000 0,020 2,05
8 1,430 0,700 -0,52 18 100,000 0,010 2,33
9 1,670 0,600 -0,25 19 200,000 0,005 2,58
10 2,000 0,500 0 20 500,000 0,002 2,88
21 1000,000 0,001 3,09
Sumber : Suripin, 2004
2) Distribusi Log Normal
Dalam distribusi log normal data X diubah ke dalam bentuk logaritmik Y
= log X. Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X
dikatakan mengikuti distribusi log normal. Perhitungan curah hujan
rencana menggunakan persamaan berikut ini :
…. (11)
Keterangan :
YT : Perkiraan nilai yang terjadi dengan periode ulang T-tahun
: Nilai rata-rata hitung variat
3) Distribusi Log Pearson III
Perhitungan curah hujan rencana menurut metode Log Person III,
mempunyai langkah-langkah perumusan sebagai berikut:
a) Mengubah data dalam bentuk logaritmis
…. (12)
33
b) Menghitung harga rata-rata (Pers. 6)
c) Menghitung harga simpangan baku (Pers. 7)
d) Menghitung koefisien skewness (Pers. 9)
e) Menghitung logaritma hujan atau banjir dengan periode ulang T
…. (13)
Nilai K adalah variable standar untuk X yang besarnya tergantung
koefisien kemencengan G.
4) Distribusi Gumbel
Perhitungan curah hujan rencana menurut Metode Gumbel digunakan
untuk analisis data maksimum, misal untuk analisis frekuensi banjir.
Perhitungan curah hujan rencana menurut Metode Gumbel, mempunyai
perumusan sebagai berikut :
…. (14)
Keterangan :
: Harga rata-rata sampel
S : Standar deviasi (simpangan baku) sampel
Nilai K (faktor probabilitas) untuk harga-harga ekstrim Gumbel dapat
dinyatakan dalam persamaan berikut :
…. (15)
Keterangan :
Yn : Reduced mean yang tergantung jumlah sample/data n (Tabel 2.5)
Sn : Reduced standard deviation yang juga tergantung pada jumlah
sample/data n (Tabel 2.6)
: Reduced variate, yang dapat dihitung dengan persamaan :
34
…. (16)
Hubungan antara reduced variate dan periode ulang dapat dilihat di
Tabel 2.7
Tabel 2.5 Reduced Mean, Yn
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5220
20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,5353
30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,8396 0,5403 0,5410 0,5418 0,5424 0,5436
40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481
50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518
60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545
70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5559 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567
80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585
90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599
100 0,5600 0,5602 0,5603 0,5604 0,5606 0,5607 0,5608 0,5609 0,5610 0,5611
Sumber : Suripin, 2004
Tabel 2.6 Reduced Standard Deviation, Sn
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,9496 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,0565
20 1,0628 1,0696 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080
30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388
40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590
50 1,1607 1,1623 1,1638 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734
60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844
70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930
80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001
90 1,2007 1,2013 1,2020 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2049 1,2055 1,2060
100 1,2065 1,2069 1,2073 1,2077 1,2081 1,2084 1,2087 1,2090 1,2093 1,2096
Sumber : Suripin, 2004
35
Tabel 2.7 Reduced Variate, sebagai fungsi periode ulang
Periode ulang,
Tr (tahun)
Reduced variate
YTr
Periode
ulang,
Reduced variate
YTr
2 0,3668 100 4,6012
5 1,5004 200 5,2969
10 2,2510 250 5,5206
20 2,9709 500 6,2149
25 3,1993 1000 6,9087
50 3,9028 5000 8,5188
75 4,3117 10000 9,2121
Sumber : Suripin, 2004
L. Waktu Konsentrasi
Menurut Edisono (1997), waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan
untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada aliran ke titik kontrol
yang ditentukan pada sebuah aliran. Pada Prinsipnya waktu konsentrasi
dibagi menjadi :
a. Inlet time ( to ), yaitu waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di
permukaan tanah menuju saluran drainase
b. Conduit time ( td ), yaitu waktu yang diperlukan air untuk mengalir di
sepanjang saluran sampai titik yang ditentukan
Waktu konsentrasi ( tc ) ditentukan dengan rumus :
Tc = to + td …. (17)
M. Intensitas Hujan
Intensitas hujan adalah tinggi air hujan per satuan waktu. Sifat umum hujan
adalah makin singkat hujan yang berlangsung, intensitasnya cenderung
semakin tinggi dan periode ulangnya makin besar intensitasnya. Hubungan
antara intensitas, lama hujan, dan frekuensi hujan dinyatakan dengan
36
lengkung Intensitas-Durasi-Frekuensi (IDF = Intensity, Duration, Frequency
Curve). (Florince, 2015)
Untuk menentukan debit banjir rencana (design flood) perlu didapatkan harga
suatu intensitas curah hujan terutama bila digunakan metode rasional.
Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu
kurun waktu di mana air tersebut berkonsentrasi. Analisis intensitas curah
hujan ini dapat diproses dari data curah hujan yang telah terjadi pada masa
lampau. Untuk menghitung intensitas curah hujan dapat digunakan beberapa
rumus empiris sebagai berikut (Florince, 2015) :
1. Rumus Talbot
Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dan tetapan-
tetapan a dan b ditentukan dengan harga-harga yang terukur.
…. (18)
Dimana :
I : Intensitas hujan ( mm/jam )
t : lamanya hujan ( jam )
a & b : konstanta yang tergantung lamanya hujan terjadi di DAS
2. Rumus Sherman
Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yang
lamanya lebih dari 2 jam
…. (19)
Dimana:
I : Intensitas curah hujan ( mm/jam )
37
T : Lamanya curah hujan ( jam )
a dan n : konstanta
3. Persamaan Ishiguro
…. (20)
I = intensitas curah hujan (mm/jam)
t = lamanya curah hujan (jam)
a dan b : konstanta
4. Persamaan Mononobe
Apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada hanya data
hujan harian maka digunakan perhitungan mononobe :
2/3
…. (21)
Dimana :
I : intensitas hujan ( mm/jam )
T : lamanya hujan ( jam )
R24 : Curah hujan maksimum ( mm )
N. Analisis Debit Banjir Rencana
Debit banjir rancangan dihitung berdasarkan hubungan antara hujan dan
aliran. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menentukan debit
banjir rancangan adalah Metode Rasional. Metode ini banyak digunakan
untuk analisis debit banjir rancangan dengan daerah pengaliran yang relatif
sempit. Rumus rasional ini berorientasi pada hitungan debit puncak. (Sriyono,
2012)
Tabel 2.8 Standar Metode Debit Rencana untuk Saluran Drainase
38
Luas DAS (ha) Periode Ulang
(Tahun)
Metode perhitungan
Debit banjir
< 10 2 Rasional
10 – 100 2 – 5 Rasional
101 – 500 5 – 20 Rasional
> 500 10 – 25 Hidrograf Satuan
Sumber : Suripin, 2004.
Bentuk umum rumus rasional adalah:
QT = 0,278 x C x Itc,T x A …. (22)
Dimana :
QT = Debit puncak (m3/detik) untuk kala ulang T tahun
C = Koefisien aliran (run off), yang dipengaruhi kondisi tata guna lahan
pada daerah tangkapan aair (DAS)
Itc,T = Intensitas hujan rata-rata (mm/jam) untuk waktu konsentrasi (tc) dan
kala ulang T tahun
A = Luas daerah tangkapan air/DAS (km2)
O. Penampang Saluran Terbuka
Saluran terbuka adalah saluran yang memungkinkan air mengalir dengan
muka air bebas sehingga permukaannya bersentuhan dengan udara. Tekanan
yang ada di permukaan air adalah tekanan atmosfer. Pengaliran pada suatu
pipa yang tidak penuh masih disebut aliran pada saluran terbuka. (Florince,
2015)
P. Penampang Saluran Drainase
Saluran untuk drainase tidak terlampau jauh berbeda dengan saluran air
lainnya pada umumnya. Dalam perancangan dimensi saluran harus
39
diusahakan dapat memperoleh dimensi tampang yang ekonomis. Dimensi
saluran yang terlalu besar berarti tidak ekonomis, sebaliknya dimensi saluran
yang terlalu kecil tingkat kerugian akan besar. Efektifitas penggunaan dari
berbagai bentuk tampang saluran drainase yang dikaitkan dengan fungsi
saluran adalah sebagai berikut (Haryoko, 2013):
Tabel 2.9 Fungsi penampang saluran drainase
Bentuk Saluran Fungsi Lokasi
Trapesium Untuk debit besar yang sifat
aliran menerus dengan
fluktuasi kecil
Pada daerah dengan
lahan yang cukup
Persegi panjang Untuk debit besar yang sifat
aliran
Pada daerah dengan
lahan yang tidak
tersedia dengan cukup
½ lingkaran Untuk menyalurkan air
limbah dengan debit kecil
Segitiga Untuk debit kecil sampai
nol dari limbah air hujan
Bulat Lingkaran Untuk air hujan dan air
limbah
Pada daerah rumah
tangga dan pertokoan
Sumber : Masduki, 1990
Q. Kecepatan Aliran Drainase
Kecepatan dalam saluran biasanya sangat bervariasi dari satu titik ke titik
lainnya. Hal ini disebabkan adanya tegangan geser di dasar saluran, dinding
saluran dan keberadaan permukaan bebas. Kecepatan aliran mempunyai tiga
komponen arah menurut koordinat kartesius. Namun komponen arah vertikal
dan lateral biasanya kecil dan dapat diabaikan. Sehingga, hanya kecepatan
40
aliran yang searah dengan arah aliran yang diperhitungkan. Komponen
kecepatan ini bervariasi terhadap kedalaman dari permukaan air. Kecepatan
minimum yang diijinkan adalah kecepatan terkecil yang tidak menimbulkan
pengendapan dan tidak merangsang tumbuhnya tanaman aquatic dan lumut.
Pada umumnya, kecepatan sebesar 0,60 – 0,90 m/detik dapat digunakan
dengan amam apabila prosentase lumpur yang ada di air cukup kecil.
Kecepatan 0,75 m/detik bisa mencegah tumbuhnya tumbuh-tumbuhan yang
dapat memperkecil daya angkut saluran. (Haryoko, 2013)
Penentuan kecepatan aliran air didalam saluran yang direncanakan didasarkan
pada kecepatan minimum yang diperbolehkan agar kontruksi saluran tetap
aman. Persamaan Manning sebagai berikut: (Haryoko, 2013)
V = 1/n x R2/3
x S1/2
…. (23)
Dimana :
V = Kecepatan aliran (m/detik)
n = Koefisien kekasaran manning
R = Jari-jari hidrolik
S = Kemiringan memanjang saluran
Harga n Manning tergantung pada kekasaran sisi dan dasar saluran.
41
Tabel 2.10 Batas Kecepatan Aliran berdasarkan bahan material
Jenis Bahan Kecepatan Aliran Air Diizinkan
(m/detik) Pasir Halus
Lempung kepasiran
Lanau Aluvial
Kerikil Halus
Lempung Kokoh
Lempung Padat
Kerikil Kasar
Batu-batu besar
Pasangan Batu
Beton
Beton Bertulang
0,45
0,50
0,60
0,75
0,75
1,10
1,20
1,50
1,50
1,50
1,50
Sumber : Hadihardjaja, 1997.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Lokasi Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di jaringan drainase yang terletak di wilayah
Rektorat dan Fakultas Pertanian Universitas Lampung. Lokasi penelitian
diberi tanda garis merah lalu diberi angka III romawi dan dapat dilihat pada
gambar 3.1.
Gambar 3.1 Peta Master Plan Universitas Lampung
Sumber : Universitas Lampung, 2017
43
B. Data yang Digunakan
Pada penilitian ini dibutuhkan data:
Data Primer
Data primer yang digunakan berupa :
a. Dimensi drainase eksisting berupa ukuran penampang drainase dari
tinggi lebar dalam satuan (m) dan arah aliran.
b. Data material dasar saluran sebagai pembentuk penampang saluran
drainase untuk mengetahui koefisien manning yang akan digunakan.
c. Pengukuran topografi (elevasi)
d. Titik genangan daerah studi kasus
Data Sekunder
Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini berupa :
a. Data topografi berupa data elevasi kontur dan panjang saluran drainase.
b. Data curah hujan dari stasiun hujan yang berpengaruh pada aliran di
sistem drainase yang diteliti dengan rentang data 10 tahun di masing-
masing stasiun. Curah hujan menggunakan data dari stasiun hujan
Polinela dan stasiun hujan Kemiling.
c. Peta masterplan Universitas Lampung
C. Alat yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian, yaitu :
1. Meteran
2. Laptop
44
3. Alat-alat tulis
4. Total Station
5. Waterpass
D. Langkah Pengerjaan
1. Pengumpulan data dan survey
Tahapan yang pertama adalah mengumpulkan data-data yang dibutuhkan
dalam penelitian baik data primer maupun data sekunder.
2. Menganalisa pola arah aliran drainase eksisting.
Menganalisa pola arah aliran yaitu menganalisa aliran air dari sistem
drainase eksisting berdasarkan elevasi kontur dan program HEC-RAS
sehingga akan diketahui dimana hilir dan titik berkumpul aliran air tersebut
dari aliran jaringan drainase tersebut.
3. Merencanakan pola aliran
Merencanakan pola aliran adalah dimana merencanakan dan mendesain
pola aliran air pada jaringan drainase sesuai elevasi kontur sehingga air
akan mengalir ke hilir dengan energi gravitasinya dan bagaimana agar
biaya cut and fill sesedikit mungkin dan berimbas pada rancangan
anggaran biaya tersebut.
4. Perhitungan debit rencana
Perhitungan debit rencana didapatkan dari analisis hidrologi yang berupa
pengubahan data curah hujan menjadi debit kala ulang rencana diawali
dengan data curah hujan yang didapat dari data sekunder lalu bila ada data
hilang bisa dicari atau digantikan dengan metode data hujan yang hilang,
45
lalu setelah itu diuji konsistensi data dengan RAPS dikarenakan stasiun
hujan yang digunakan < 3 buah. Setelah itu peneliti mencari luas pengaruh
stasiun hujan terhadap daerah aliran sistem drainase dengan salah satu
metode antara thiessen, isohyet, ataupun aritmatik aljabar dengan
pertimbangan syarat yang dijabarkan pada bab II, lalu peneliti akan
mencari hujan maksimum rata-rata, peneliti lalu melanjutkan ke analisis
frekuensi untuk mencari tahu pemilihan metode apa yang tepat dalam
pemilihan jenis sebaran (distribusi) berdasarkan syarat koefisien skewness
dan kurtosisnya, lalu perhitungan waktu konsentrasi aliran air selanjutnya
peneliti akan menghitung hujan rencana berdasarkan beberapa metode
intensitas hujan yang sesuai dengan beberapa syarat dan kondisi setelah itu
perhitungan dilanjutkan debit rencana dengan metode rasional. Debit
rencana kala ulang yang digunakan adalah 5 tahun untuk perencanaan
drainase perkotaan yang biasa digunakan oleh peneliti-peneliti terdahulu
dari jurnal-jurnal terkait dan aturan kaedah yang berlaku.
5. Perhitungan debit penampang saluran eksisting
Debit dicari dengan persamaan Q = V x A yang dimana A adalah luas
penampang yang didapatkan dari hasil data primer dan V didapatkan
berdasarkan rumus manning pada saluran terbuka yaitu V = 1/n x R2/3
x
S1/2
6. Pemeriksaan debit saluran eksisting ( Qs ) dengan debit rencana ( Qr )
Selanjutnya yaitu pemeriksaan debit saluran eksisting dengan debit
rencana. Bila Qs > Qr maka tidak perlu adanya redesain namun bila Qr >
Qs maka redesain harus dilakukan.
46
7. Penggambaran desain penampang baru dan rancangan anggaran biaya
Langkah berikutnya adalah penggambaran desain penampang baru hasil
redesain dengan program AUTOCAD dan rancangan anggaran biayanya.
47
Gambar 3.2 Bagan Alir Penelitian
Tidak
Mulai
Data Hidrologi Data Topografi Data Fisik Saluran
- Analisa
Hidrologi
- Data Curah
Hujan Stasiun
berpengaruh)
- Panjang Saluran
- Elevasi Kontur
- Luasan Area
Tangkapan
- Titik Genangan
- Siteplan Universitas
Lampung
Koef.Pengaliran
Debit Banjir Rancangan
- Dimensi Saluran
- Koefisien kekasaran (n)
- Arah aliran drainase
eksisting
- Debit Saluran (Qs)
- Dimensi Drainase
eksisting
- Arah aliran drainase
rencana
Q<Qs
Redesain sistem
drainase baru
Selesai
Ya
Intensitas Hujan (I)
Analisis Saluran dengan
Program HEC-RAS 4.1.0
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil analisis dengan program HEC-RAS 4.1.0, tidak ada
saluran yang tidak mencukupi debit banjirnya, namun terdapat beberapa
saluran yang terputus dan menyebabkan air tidak dapat mengalir. Saluran
yang terputus itu terdapat pada saluran dengan kode DN5 dan DN62.
2. - Untuk memperbaiki saluran yang teputus, maka dibuat saluran yang
menghubungkan saluran dengan kode DN62 dengan DN63, dan membuat
gorong-gorong dari DN5 sampai DN65.
- Total keseluruhan anggaran biaya yang dibutuhkan untuk perbaikan
drainase berjumlah Rp 207,203,725.00 (Dua Ratus Tujuh Juta Dua Ratus
Tiga Ribu Tujuh Ratus Dua Puluh Lima Rupiah).
B. Saran
1. Untuk perencanaan, sebaiknya dibuat saluran yang menghubungkan saluran
DN62 dengan DN63 dan dibuat gorong-gorong dari DN5 sampai DN65.
2. Perlu adanya pemeliharaan pada saluran untuk menghindari menumpuknya
sedimen yang dilakukan secara berkala.
DAFTAR PUSTAKA
Anita, D. 2017. BPBD Data Dampak Banjir di Bandar Lampung. Tribun
Lampung, 21 Februari 2017.
Anonim. 2017. Peta Master Plan Universitas Lampung. Lampung : Universitas
Lampung.
Arafat, Y. 2008. Reduksi Beban Aliran Drainase Permukaan Menggunakan
Sumur Resapan. Palu : SMARTek.
Ardian, R.B. 2016. Studi Sistem Drainase di Fakultas Teknik Universitas
Lampung. Lampung : Universitas Lampung.
Bates, B., Kundzewicz, Z.W., Wu, S., Palutikof, J. 2008. Climate Change and
Water. Geneva : Intergovernmental Panel on Climate Change.
Bansal, N., Mukherjee, dan M., Gairola, A. 2015. Causes and Impact of Urban
Flooding in Dehradun. Rorkee : International Journal of Current
Research.
Bevere, L., Orwig, K., Sharan, R., Ronke, P., dan Karl, K. 2015. Natural
catastrophes and man-made disaster in 2014: convectiveand winter storms
generate most losses. Zurich : Swiss Re
Braud, I. 2016. Flash Floods, Hydro-geomorphic Response and Risk
Management. Lyon : Elsevier.
Dewi, V.A.K. 2012. Tugas Besar Hidrologi Dasar. Malang : Universitas
Brawijaya.
Doocy, S., Daniels, A., Murray, S., dan Kirsch, T.D. 2013. The Human Impact of
Floods: a Historical Review of Events 1980-2009 and Systematic
Literature Review. Baltimore : PLOS Current Disasters.
Edisono, Sutarto. 1997. Drainase Perkotaan. Jakarta : Gunadarma.
Florince. 2015. Studi Kolam Retensi sebagai Upaya Pengendalian Banjir Sungai
Way Simpur Kelurahan Palapa Kecamatan Tanjung Karang Pusat.
Lampung : Universitas Lampung.
Garbecht, J., Fernandez, G.P. 1994. Visualization of Trends and Fluctuations in
Climatic Records. Amerika : American Water Resources Association.
Hadihardjaja, J. 1997. Drainase Perkotaan. Jakarta : Gunadarma.
Halgamuge, M.N. dan Nirmalathas, A. 2017. Analysis of Large Flood Events:
Based on Flood Data During 1985-2016 in Australia and India. Parkville
: Elsevier.
Hammond, M.J. 2015. Urban Floods Impact Assessment: A State-of-the-Art
Review. Exeter : University of Exeter.
Haryoko, L.O. 2013. Evaluasi dan Rencana Pengembangan Sistem Drainase di
Kecamatan Tanjung Karang Pusat. Lampung : Universitas Malahayati.
Jia, Z., Evans, R.O., dan Smith, J.T. 2006. Effect of Controlled Drainage and
Vegetative Buffers on Drainage Water Quality from Wastewater
Irrigated Fields. New York : ASCE
Jun, X. dan Chen, Y.D. 2001. Water Problems and Opportunities in the
Hydrological Science in China. China : Hydrologial Science Journal.
Kusumastuti, C., Djajadi, R., dan Rumihin, A. 2015. Evaluation of Drainage
Channels Capacity in Ambon City : A Case Study on Wai Batu Merah
Watershed. Surabaya : Elsevier.
Limantara, L.M. 2010. Hidrologi Praktis. Bandung : Lubuk Agung.
Linsley, R.K., Kohler, M.A., dan Paulhus, J.L.H. 1958. Hydrology for Engineers.
Ann Arbor : McGraw-Hill.
Lubis, H. 2013. Perencanaan Saluran Drainase (Studi Kasus Desa Rambah).
Riau : Universitas Pasir Pengaraian.
Martha, W.J. dan Adidarma, W. 1982. Mengenal Dasar-dasar Hidrologi.
Bandung : Nova.
Masduki, H.S. 1990. Drainase Permukiman. Bandung : Institut Teknologi
Bandung.
Meierdiercks, K.L., Smith, J.A., Baeck, M.L., dan Miller, A.J. 2010. Analyses of
Urban Drainage Network Structure and Its Impact on Hydrologic
Response. Amerika : Journal of the American Water Resources
Association.
Pallard, B., Castellarin, A., dan Montanari., A. 2009. A Look at the Links Between
Drainage Density and Flood Statistics. Hydrology and Earth System
Sciences
Rafi’i, Van. 2013. Analisis Geospasial Perubahan Tata Guna Lahan Terhadap
Daerah Aliran Sungai Way Kuripan Lampung. Lampung : Universitas
Lampung.
Rasimin. 2013. Pemodelan Periodik dan Stokastik Curah Hujan Kota Bandar
Lampung. Lampung : Universitas Lampung.
Rosyidie, A. 2013. Banjir: Fakta dan Dampaknya, Serta Pengaruh dari
Perubahan Guna Lahan. Bandung : Institut Teknologi Bandung.
Saghafian, B., Farazjoo, H., Bozorgy, B., Yazdandoost, F. 2007. Flood
Intensification due to Changes in Land Use. Iran : Springer Science +
Business Media B.V.
Sasvantela, H. 2017. Studi Saluran Drainase Pada Jalan Muso Salim Barong
Tongkok Kabupaten Kutai Barat. Samarinda : Universitas 17 Agustus
1945.
Simanton, J.R. dan Osborn, H.B. 1980. Reciprocal-distance Estimation of Point
Rainfall. Journal of Hydraulic Engineering Division. 1980 : 106HY7.
Singh, O., Arya, P, dan Chaudhary, B.S. 2013. On Rising Temperature Trends at
Dehradun in Doon Valley of Uttarakhand. Kurukshetra : Indian
Academy of Science
Soewarno. 2000. Hidrologi Operasional jilid kesatu. Bandung : Citra Aditya
Bakti.
Sriyono, E. 2012. Analisis Debit Banjir Rancangan Rehabilitasi Situ Sidomukti.
Yogyakarta : Jurnal Teknik.
Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta :
Andi.
Tingsanchali, T. 2012. Urban Flood Disaster Management. Nakhon Pathom :
Elsevier.
Ubaidillah. 2011. Studi Sistem Drainase Kali Tutup Barat Kabupaten Gresik
Berbasis Konservasi untuk Penanganan Genangan. Malang : Universitas
Brawijaya.
Yuniarti, F. 2013. Analisis Geospasial Perubahan Tata Guna Lahan terhadap
Debit DAS Way Kuala Garuntang Bandar Lampung. Lampung :
Universitas Lampung.
Zhou, Q. 2014. A Review of Sustainable Urban Drainage System Considering the
Climate Change and Urbanization Impacts. China : MDPI