4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. Pengertian Drainase

Drainase merupakan saluran air yang terdapat pada permukaan tanah ataupun

di bawah tanah. Drainase ini dapat terbentuk secara alami oleh aliran air secara

terus menerus sehingga mengikis permukaan tanah. Selain dapat terbentuk secara

alami, drainase juga dapat dibangun oleh manusia guna mengalirkan aliran air

sehingga tidak meluap ke permukaan.

Drainase memiliki peran guna mengatur aliran air demi terjadinya aliran yang

lancar dengan debit yang dapat ditampung guna menanggulangi limpasan air dan

terjadinya banjir.

Dalam SK menteri PU No. 233 tahun 1987. Drainase perkotaan adalah sebuah

jaringan limpasan aliran yang memiliki fungsi mengalirkan air yang menggenangi

bagian-bagian wilayah perkotaan dari sebuah genangan air baik itu dari debit air

hujan maupun sebuah luapan sengai yang melewati daerah perkotaan tersebut.

2.1. Jenis – Jenis Drainase

Dilihat dari tipe-tipenya sebuah drainase dapat dikelompokkan menjadi

beberapa bagian yaitu:

2.1.1. Menurut letak saluran

1. Drainase permukaan tanah (Surface Drainage) adalah saluran drainase

yang terdapat pada permukaan tanah dan memiliki fungsi mengalirkan

air pada permukaan tanah. Untuk menganalisa alirannya yaitu dengan

menggunakan analisa open channel flow.

2. Drainase bawah tanah (Sub Surface Drainage) adalah sebuah saluran

limpasan air yang terdapat pada kedalaman tanah menggunakan pipa-

pipa. Tipe drainase ini digunakan dengan mempertimbangkan alasan-

alasan tertentu. Alasan tersebut diantaranya adalah tuntutan estetika,

maupun tuntutan fungsi pada permukaan tanah yang tidak

5

membolehkan adanya saluran pada permukaan tanah seperti lapangan

sepak bola, lapangan terbang, dan lain-lain.

2.1.2. Menurut konstruksi

1. Sistem Saluran Drainase Terbuka adalah sebuah saluran yang memiliki

fungsi mengalirkan air hujan maupun limbah buangan air kotor

domestik. Pada daerah tertentu, saluran terbuka tidak memerlukan

lining atau lapisan pelindung. Namun pada saluran terbuka di daerah

perkotaan atau daerah padat penduduk, diperlukan adanya lapisan

pelindung atau lining.

2. Sistem Saluran Drainase Tertutup adalah sebuah saluran yang

digunakan untuk mengalirkan air kotor atau limbah yang dapat

menyebabkan gangguan kesehatan. Sistem saluran drainase tertutup

seperti ini sangatlah cocok untuk daerah perkotaan maupun daerah

padat penduduk.

2.1.3. Menurut fungsi

Terdapat dua macam fungsi saluran drainase,yaitu:

1. Single Purpose Drainage merupakan sebuah drainase yang memiliki

fungsi untuk mengalirkan satu jenis air buangan saja.

2. Multy Purpose Drainage merupakan sebuah drainase yang memiliki

fungsi untuk mengalirkan beberapa jenis.

2.2. Pola Jaringan Drainase

Saat kita hendak merencanakan sebuah jaringan drainase pada wilayah

tentu harus memperhatikan pola drainasenya. Dalan merencanakan pola

jaringan drainase terdapat 2 hal yang patut diperhatikan, yaitu topografi

daerah maupun tata guna lahan pada daerah yang akan kita rencanakan sistem

drainasenya. Berikut ini merupakan beberapa pola jaringan drainase sebagai

pilihan perencanaan sesuai dengan kondisi alam dan lingkungannya.

6

2.2.1. Jaringan Drainase Siku

Jaringam drainase siku direncanakan pada daerah yang memiliki elevasi lebih

tinggi dari pada elevasi sungai. Elevasi ini bisa kita dapatkan melalui peta

topografi, sehingga kita dituntut untuk memiliki data topografi yang akurat agar

dapat mengetahui elevasi drainase pada daerah yang akan direncanakan dengan

kondisi real di lapangan.

Gambar 2.1. Pola Jaringan Drainase Siku

2.2.2. Jaringan Drainase Paralel

Pada pola jaringan paralel, saluran utama atau primer memiliki tata letak

yang sejajar dengan saluran cabang atau sekunder. Pada daerah perkotaan, pola

jaringan seperti ini sangat banyak dijumpai dikarenakan terdapat begitu banyak

saluran sekundernya.

Gambar 2.2. Pola Jaringan Drainase Paralel

2.2.3. Jaringan Drainase Grid Iron

Untuk pola jaringan ini saluran sekunder berkumpul terlebih dahulu baru

kemudian dari saluran pengumpul diteruskan ke saluran utama.

Gambar 2.3. Pola Jaringan Drainase Grid Iron

7

2.2.4. Jaringan Drainase Alami

Jenis pola jaringan ini terbentuk karena sebuah limpasan air permukaan

secara alami.

Gambar 2.4. Pola Jaringan Drainase Alamiah

2.2.5. Jaringan Drainase Jaring-Jaring

Tipe jaringan jaring-jaring mempunyai bentuk penampang sesuai dengan

arah jala, jaringan ini biasanya digunakan pada daerah dengan topografi datar atau

pada daerah yang memiliki elevasi hampir sama.

Gambar 2.5. Pola Jaringan Drainase Jaring-Jaring

2.3. Analisa Hidrologi

Menurut Subarkah (1980), Analisa hidrologi memiliki peranan yang penting

dalam melakukan perencanaan bangunan air dalam bidang pengairan, baik unruk

perencanaan isrigasi maupun dalam perencanaan saluran drainase. Salah satu

8

factor yang mempunyai peranan itu adalah data-data hirologi yang mampu

mempengaruhi keadaaan dilapangan. Dengan adanya data hidrologi tersebut, kita

dapat mengetahui besarnya debit rencana sebagai dasar perencanaan bangunan

air. Adapun aspek-aspek hidrologi yang perlu dikaji yaitu:

2.3.1. Curah Hujan Regional / Wilayah

Terdapat tiga macam cara yang digunakan untuk menentukan tingginya curah

hujan rerata pada suatu areal yang bisa kita dapatkan dari data curah hujan pada

stasiun curah hujan atau kita dapat dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan

Geofisika. Berikut ini merupakan metode-metode yang dapat digunakan dalam

menentukan tinggi curah hujan.

a. Metode Rerata Aljabar

Metode ini dapat digunakan dengan cara mengambil nilai rata – rata

hitung pengukuran hujan di stasiun curah hujan didalam cakupan area tersebut.

9

Distribusi Frekuensi

Menurut Suripin (2004) untuk mendapatkan distribusi frekuensi yang sesuai

dengan data yang tersedia untuk perhitungan curah hujan rancangan, digunakan

Analisa frekuensi. Persyaratan yang digunakan untuk pemiihan distribusi

frekuensi dapat dilihat pada Tabel 2.1. sebagai berikut:

Tabel 2.1. Syarat Pemilihan Distribusi Frekuwensi

10

Sumber: Suripin, (2004)

besar koefisien variasi (Cs) dan koefisien kurtosis dapat di peroleh dengan

persamaan:

• Rata- rata : Log X =𝑛.∑ log 𝑋𝑖𝑛

𝑖=1

𝑛= ………………………………………….

(2.4)

• Simpangan baku : S = √∑ (log 𝑋𝑖−𝑙𝑜𝑔�̅�)2𝑛

𝑖=1

𝑛−1……………………………….

(2.5)

• Koefisien Variasi :Cs = 𝑛.∑ (𝑥𝑖−𝑥)3𝑛

𝑖=1

(𝑛−1).(𝑛−2).𝑆3= …………………………………..

(2.6)

• Koefisien Kurtosis :Ck = 𝑛.∑ (𝑥𝑖−𝑥)4𝑛

𝑖=1

(𝑛−1).(𝑛−2).(𝑛−3).𝑆4= ……………..………….

(2.7)

Di mana:

n = Jumlah data

Xi = Data ke i

X = Rata-rata data

S = Simpangan

2.3.1.1. Disribusi Log Person III

11

Setelah diketahui tinggi curah hujan harian maxsimum dari data hujan

yang di peroleh, maka dengan menggunakan metode ini dpat dihitung

besarnya hujan rancangan yang terjadi dengan periode ulang T tahun.

(Soemarto, 1987)

Curah Hujan Rancangan:

12

Tabel 2.2. Faktor Frekuwensi K untuk Agihan Log Person Type III

Sumber: Soemarto, (1987)

2.3.2. Uji Kesesuaian Distribusi

Untuk mengetahui apakah suatu data sesuai dengan jenis sebaran teoritis

yang di pilih maka setelah penggambaranya pada kertas probabilitas perlu di

lakukan pengujian lebih lanjut. Pengujian ini biasanya dengan uji kesesuaian

(testing of goodness of fit) yang dilakuakn dengan dua jenis pengujian yang

sebelumya dilakuakan dulu ploting data dengan tahapan:

13

14

Tabel 2.3. Nilai Do Untuk Uji Smirnov Kolmogorow

2.3.2.1. Uji Chi-Square

Menurut Soemarto (1987) uji ini digunakan untuk menguji simpangan-

smpnagan secara vertical yang di tentukan dengan rumus sebagai berikut:

X2= ∑(𝑂𝑗−𝐸𝑗)2

𝐸𝑗……………………………………….. (2.14)

Dimana:

X2 = Harga Chi-Square

Ej = frekuensi teoritis kelas j

Oj = frekuensi pengamatan kelas j

Rumus perhitungan banyaknya kelas distribusi:

K = 1 + 3,322 Log n …………………………………….. (2.15)

V(DK) = k +1+ m

Dimana;

15

K = Jumlah kelas ditribusi

N = Banyaknya data

V(Dk) = Derajat kebebasan

M = Parameter, besarnya = 2

Agar disrtibusi frekuensi dipilih data diterima maka nilai X2, Xc2.

Tabel 2.4. Nilai Kritis Untuk Distribusi Chi Square

16

2.3.3. Intensitas Hujan

Menurut Soemarto (1987), Intensitas curah hujan adalah ketinggian curah

hujan yang terjadi pada kurun waktu dimana air tersebut terkonsentrasi. Adapun

notasi yang digunakan untuk melambangkan intensitas hujan yaitu dengan I dalam

satuan (mm/Jam).

I = 𝑅24

24 . (

𝑇

𝑡𝑐)

2

3………………………………………... (2.16)

Dengan :

I = Intensitas hujan rerata dalam T jam (mm/jam)

R24 = Curah hujan efektif 1 hari (mm)

Tc = Waktu konsentrasi (jam)

Sedangkan waktu konsentrasi (tc) adalah waktu yang dibutuhkan oleh

butiran air untuk bergerak dari titik yang terjauh pada daerah pengaliran sampai

ke titik pembuangan. Mencari metode perkiraan waktu konsentrasi dapan

menggunakan rumusan: (Suhardjono, 1984) :

Tc = To + Td ……………………………………… (2.17)

Sedangkan untuk mencari besaran Td dengan cara coba-coba untuk

mengotrol hasilnya, dipakai rumus:

Td = L/V ……………………………………….. (2.18)

Dimana:

Tc = Waktu konsentrasi (jam)

L = Panjang saluran utama dari hulu sampai penguras (Km)

S = Kemiringan rata-rata

17

V = kecapatan rata

2.3.4. Debit Banjir Rancangan

Untuk mendapatkan kapasitassaluran drainase, terlebih dahulu harus

dihitung dahulu jumlah air hujan dan air kotor atau buangan yang akan

dibuangmelalui saluran drainase tersebut. Debit banjir rancangan (Qrancn) adalah

jumlahdebit air hujan (Qah) ditambah debit air kotor (Qak). Untuk memperoleh

debitbanjir rancangan, maka debit banjir hasil perhitungan ditambah

dengankandungan sedimen yang terdapat dalam aliran banjir sebesar 10%

sehinggadiperoleh hasil (Sosrodarsono,1994:328). Debit banjr rancangan ini yang

nantiakan digunakan dalam penentuan kapasitas saluran drainase.

Qranc = 1,1 x Qbanjir........................................................... (2.19)

Qranc = 1,1 x (Qah + Qak) .................................................. (2.20)

Qranc = Qah + Qak ............................................................. (2.21)

Dengan :

Qranc = Debit rancangan (m3/detik)

Qah = Debit Air Hujan (m3/detik)

Qak = Debit Air Kotor (m3/detik)

Tabel 2.5. Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan jenis

keperluan

Jenis Kala Ulang Debit Banjir

Drainase 20-30 tahun

Sanitari 25-30 tahun

Stasiun pompa 15-30 tahun

Sumber: L.A. Van Duijl, 1985: 60

Tabel 2.6. Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan luas

DAS

18

Luas DAS Kala Ulang Debit Banjir Metode Perhitungan

<10 2 tahun Rassional

10-100 2-5 tahun Rassional

100-500 5-20 tahun Rassioanal

>500 10-25 tahun Hidrograf Satuan

Sumber: Suripin, 2004: 241

Tabel 2.7. Pemilihan kala ulang debit banjir rancangan berdasarkan jenis

saluran

Jenis Kala Ulang Debit Banjir

Saluran Kuarter 1 tahun

Saluran Tersier 2 tahun

Saluran Skunder 5 tahun

Saluran Primer 10 tahun

Sumber: Anonim, 1997: 20

2.3.5. Kapasitas Pengaliran / Debit akibat Curah Hujan

2.3.5.1. Metode Rasional

Menghitung debit airhujan yang digunakan dalam pendimensian saluran

drainasedigunakan metode rassional, karena dapat digunakan untuk perencanaan

drainasepengaliran yang relatif sempit (Sosrodarsono, 1983:144). Bentuk umum

daripersamaan Rasional (jika daerah pengaliran kurang dari 0,8 km2) adalah

sebagaiberikut (Sosrodarsono, 1983:144).

Qah = 0,278. C. I. A ..................................................... (2.22)

19

Pada daerah pengaliran yang memiliki luasan area kurang dari 50 km2,

kapasitas pengalirannya ditentukan dengan Metode Rassional. Namun pada

daerah pengaliran yang memiliki luasan area lebih dari 50 km2, kapasitas

pengalirannya ditentukan dengan Metode Hidrograf Satuan Sintetis. (Suhardjono,

1984:13)

Dengan:

Koefisien Tampungan

Apabila daerah bertambah besar maka pengaruh tampungan dalam

pengurangan debit puncak banjir semakin nyata. Untuk menghitung pengaruh

tampungan pada metode rasional modifikasi, maka persamaan rasional yang ada

(Q = C.I.A) dikalikan dengan koefisien tampungan Cs. Dimana rumus dari

koefisien tampungan adalah sebagai berikut:

Cs = Koefisien penampungan

= 2𝑡𝑐

2𝑡𝑐+𝑡𝑑 ………………………………….(2.23)

tc = Waktu konsetrasi (jam)

td = Waktu pengaliran dalam saluran (mnt)

2.3.6. Koefisien Pengaliran (C)

Menurut Supirin (2004: 80), koef. pengaliran adalah sebuah perbandingan

antara luasan area hujan yang membentuk sebuah limpasan langsung dengan

hujan totaal yang terjadi

20

Tabel 2.7. Nilai Koefisien aliran (C)

2.4. Analisa Hidrolika

Jumlah debit air hujan yang terdapat pada suatu kawasan harus segera

dialirkan agar tidak terjadi genangan air. Untuk dapat mengalirkannya diperlukan

saluran yang dapat menampung dan mengalirkan air tersebut ke tempat

penampungan sesuai dengan jumlah debit. Penampungan tersebut dapat berupa

sungai atau kolam retensi. Kapasitas pengaliran dari sebuah saluran tergantung

pada bentuk, kemiringan dan kekasaran saluran.

21

Demensi Saluran

Menurut Chow (1985), dimensi saluran drainase dihitung dengan

pendakatan rumus-rumus aliran seragam, dan mempunyai sifat-sifat diantaranya:

a. Dalam aliran, luas penampang lintasan aliran kecapatan dan debit akan

tetap pada tiap- tiap penampang lintasan.

b. Garis energi serta dasar saluran akan dapat sejajar.

Saluran drainase dalam bentuk terbuka ataupun tetutup menurut keadaan,

meskipun tertutup dan penuh air, alirannya bukan merupakan aliran tekanan,

sehingga rumus aliran seragam tetap berlaku. Rumusan untuk kecepatan rata- rata

yang ada di hitungan dimensi penampang digunakan rumus manning. Rumus ini

adalah bentuk sederhana dan dapat hasil yang maksimal, sehingga rumus ini

sangat luas penggunannya sebagai rumus aliran seragam dalam perhitungan

saluran. Rumus manning dapat di lihat sebagai berikut:

a. Persegi Panjang

22

b. Trapesium

c. Segitiga

d. Lingkaran

23

Sumber: Chow 1985

Setelah didapatkan debit rencana yaitu debit air hujan dan debit air kotor,

kemudian dimasukan kedalam rumus manning, dimana harga dari kemiringan

dasar saluran (i) di tentukan dengan harga koefisien manning (n) diperoleh

berdasarkan bahan lapisan yang diinginkan, serta harga A dan R tergantung lebar

saluran (b) yang diinginkan dengan memperhatikan tanah, maka akan didapatkan

dimensi penampang sauran yang dikehendaki. Dalam pendimensian disaluran

drainase, akan di hitung juga banyaknya air hujan serta air kotor yang dilewati

oleh saluran tersebut.

Tabel 2.7. Harga Koefisien Manning

2.5. Perhitungan Proyeksi Penduduk

Menurut Suhardjono (1984), perhitungan untuk mencari pertumbuhan

penduduk jumlah penduduk sebagai berikut:

24

a. Cara yang di gunakan merupakan metode geometric:

r = 𝑃𝑛

𝑃𝑛+1

Dimana:

r = Rata-rata pertumbuhan Penduduk

Pn = Perkiraan jumlah penduduk pada tahun terakhir rencana

Pn+1 = Jumlah penduduk pada tahun berikutnya

R rata-rata = 𝑟1+𝑟2+𝑟3+⋯+𝑟𝑛

𝑛

Analisa prediksi pertumbuhan penduduk sampai tahun rencana:

Pn = Po. (1+ r rata-rata)n

Dimana:

Po = Jumlah penduduk pada tahun akhir (data)

n = periode waktu perencanaan

r rata-rata = rata-rata tingkat pertumbuhan peduduk

b. Pertumbuhan Penduduk Eksponesial

Pn = Po. e r.n

Dimana:

Pn = Jumlah penduduk pada tahun n

Po = Jumlah pendudk pada awal tahun

r = angka pertumbuhan penduduk

n = jangka waktu dalam tahun

e = bilangan pokok dari system bilangan logaritma (2,7182828)

2.6. Debit Air Kotor

Menurut Suhardjono (1984), debit air kotor adalah debit yang berasal dari

air Bungan hasil aktivitas penduduk yang berasal dari lingkungan rumah tinggal,

instansi, bangunan komersial, dan lain sebagainya. Dalam perencanaan estimasi

menganai total aliran air buangan di bagi 3 yaitu;

25

a. Air buangan domestic.

b. Infiltrasi air permukaan (hujan) dan air tanah (pada daerah pelayanan

dan sepanjang pipa).

c. Air buangan industri dan komersial.

Rumus yang di gunakan untuk debit air kotor adalah:

Qdomestik = 𝑃𝑛 . 𝑄𝑘𝑒𝑝

𝐴

Dimana:

Q = Debit air kotor (I . Det -1 . Km2)

Qkep = Jumlah kebutuhan air (I . Det -1 . orang -1)

Pn = jumlah penduduk

A = Luas daerah (Km2)