III-1

BAB IIITINJAUAN PUSTAKA

3.1. UmumSaluran yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas disebut

saluran terbuka. Saluran biasanya panjang dan merupakan selokan landai yangdibuat di tanah, dapat dilapisi pasangan batu ataupun tidak, atau beton, semen,kayu maupun aspal. Menurut adanya, saluran dapat digolongkan menjadi saluranalam (natural) dan saluran buatan (artificial). Saluran alam meliputi semua alurair yang terbentuk secara alamiah di bumi, mulai dari anak selokan kecil dipegunungan, selokan kecil, kali, sungai kecil dan sungai besar sampai ke muarasungai. Sedangkan saluran buatan merupakan saluran yang dibentuk oleh manusiaseperti saluran pelayaran, saluran pembangkit tenaga listrik, saluran irigasi, paritpembuangan, saluran banjir, saluran pengangkutan kayu, selokan, termasuk modelsaluran yang dibuat untuk keperluan penelitian dan sebagainya.

Penelitian yang dilakukan pada Parit Sungai Raya, Parit H.Husin, ParitBangka, Parit Bansir, Parit Tokaya, Parit Besar, Sei Jawi, Sei Serok, dan ParitNipah Kuning pada saat terjadi pasang tertinggi disertai dengan adanya hujan,level muka air akan dengan cepat naik. Pada daerah muara/hilir air akan dengancepat mengalir kembali, sebaliknya pada daerah hulu air akan tertahan beberapasaat sehingga menimbulkan genangan. Hal ini mengindikasikan bahwa banjiryang terjadi di Kota pontianak bukan semata-mata karena luapan dari SungaiKapuas namun salah satu faktor pendukungnya adalah berubahnya kondisi huluyaitu dengan pengurangan hutan karena penebangan dan sebagainya.

3.2. Tinjauan Umum drainase3.2.1. Pengertian Drainase Perkotaan

Pengertian drainase dapat didefinisikan sebagai prasarana kota yangberfungsi untuk mengalirkan kelebihan air permukaan ke suatu badan air ataubangunan. Badan air disini dapat berupa saluran atau parit.

III 2

Drainase perkotaan adalah drainase pada suatu kawasan perkotaan yangberfungsi untuk mengendalikan kelebihan air pada pemukaan (surface run off)sehingga dapat menambah manfaat atau fungsi lahan diatasnya bagi kehidupanmanusia.

Drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dariwilayah perkotaan yang meliputi kawasan pemukiman, kawasan industri danperdagangan, sekolah dan fasilitas umum lainnya.

3.2.2. Tujuan Drainase PerkotaanTujuan diadakannya drainase pada suatu kawasan perkotaan adalah :

1. PengeringanHal ini secara umum berlaku untuk daerah dataran rendah dengan

topografi datar seperti daerah-daerah rawa atau daerah lingkungan yang rendahdan selalu tergenang.2. Pencegahan Banjir

Diterapkan untuk daerah yang mempunyai intensitas curah hujan tinggi,sehingga tanah selalu dalam keadaan jenuh dan tidak dapat melakukan infiltrasidengan baik, sehingga limpasan permukaan (run off) menjadi besar.3. Pembuangan Air Kotor

Digunakan untuk membuang limbah-limbah industri dan limbah rumahtangga berupa cairan, dapat dibuatkan saluran tersendiri ataupun secara terpisahuntuk kemudian dialirkan ke laut atau sungai setelah terlebih dahulu dilakukanpendaurulangan.

3.2.3. Tujuan Pembangunan Drainase PerkotaanTujuan diadakannya rehabilitasi jaringan drainase perkotaan antara lain :

1. Meningkatkan kesehatan lingkungan pemukiman di daerah perkotaan.2. Melindung investasi sarana dan prasarana yang ada antara lain, jalan, kawasan

pemukiman, kawasan industri, kawasan perdagangan dan sebagainya.3. Menambah rangsangan untuk menumbuhkembangkan iklim investasi pada

daerah tersebut dengan pembenahan jaringan infrastruktur yang ada

III 3

diantaranya, yaitu kenyamanan investor dengan jaringan drainase yangmemadai.

4. Melaksanakan konservasi sumber daya air dalam rangka pelaksanaanpembangunan berwawasan lingkungan.

3.2.4. Sistem Drainase PerkotaanSistem drainase perkotaan berdasarkan segi fisik dan fungsi pelayanan

dapat diklasifikasikan yaitu :1. Berdasarkan segi fisik (hirarki susunan saluran), sistem drainase perkotaan

diklasifikasikan menjadi saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.2. Ditinjau dari segi fungsi pelayanan, sistem drainase perkotaan diklasifikasikan

menjadi sistem drainase utama (mayor drainage system) dan sistem drainaselokal (lokal drainage system).

Sistem drainase utama (mayor drainage system) yaitu sistem jaringandrainase perkotaan yang melayani sebagian besar warga masyarakat dimanapengurusan serta tangungjawab pengelolaannya dilaksanakan oleh PemerintahDaerah setempat.

Sistem drainase local (lokal drainage system) adalah jaringan drainaseperkotaan yang melayani kawasan-kawasan tertentu misalnya kawasanpermukiman, industri, komersial, perkantoran atau kawasan-kawasn tertentu darisuatu kota dimana pengurusan dan pengelolaannya menjadi tanggungjawabpengelola atau pemilik dari kawasan tersebut dibawah pembinaan PemerintahKabupaten setempat.

Dalam pengertian secara teknis dikenal dua sistem drainase yaitu :1. Sistem dengan jaringan drainase2. Sistem resapan lahan

Kedua sistem ini dapat bekerja secarah terpisah ataupun bersama-sama.Dalam sistem jaringan drainase maka pengeringan suatu tempat dilakukan denganmengalirkan air melalui sistem tata saluran yang dilengkapi dengan bangunan-bangunan yang diperlukan.

III 4

Dalam sistem resapan cara pembuangan air adalah dengan meresapkankedalam tanah sehingga tidak mengganggu kepentingan yang ada dipermukaanlahan. Sistem resapan ini berlangsung melalui resapan langsung kedalam tanahdari genangan di permukaan atau melalui resapan langsung kedalam tanah melaluisumur atau saluran resapan. Dalam hal ini sering terkait dengan kepentingankonservasi air.

Menurut keberadaannya sistem jaringan drainase dapat dibedakan menjadi2 (dua) yaitu :1. Drainase Alamiah (Natural Drainage System)

Drainase alamiah (Natural Drainage System) terbentuk melalui prosesalamiah yang berlangsung sejak bertahun-tahun mengikuti hukum-hukum alamyang berlaku. Dalam kenyataannya sistem ini berupa sungai beserta anak-anaksungainya yang membentuk suatu jaringan alur aliran. Karena terbentuk dengansendirinya maka pemakai relatif tidak perlu mengeluarkan biaya dalampemanfaatannya, hanya saja tentunya terbatas pada kemampuan sistem tersebutyang tidak bisa lepas dari ekosistem dimana jaringan itu berada.2. Drainase Buatan (Artificial Drainage)

Adapun drainase buatan (Artificial Drainage) dibuat oleh manusia yangmerupakan hasil rekayasa. Yang dimaksudkan sebagai upaya penyempurnaan/melengkapi kekurangan-kekurangan sistem drainase alamiah dalam fungsinyamembuang kelebihan air yang mengganggu, karena dibuat oleh manusia makaperlu investasi dana dalam pengadaannya.Dalam tinjauan sistem jaringan drainasekedua sistem tersebut harus merupakan satu kesatuan tinjauan yang berfungsisecara bersama.

3.2.5. Fungsi Jaringan DrainaseDalam kenyataanya fungsi saluran drainase dapat dibagi menjadi :

1. Single purpose, yang berarti hanya melayani satu kebutuhan saja misalnyauntuk sarana pembuangan air hujan atau air limbah saja.

2. Multi purpose, yang berarti saluran drainase harus melayani lebih dari satufungsi/kebutuhan misalnya untuk sarana pembuangan air hujan yang

III 5

tercampur dengan air limbah akan tetapi kemungkinan pada saluran yangsama juga untuk sumber keperluan air rumah tangga atau prasaranatransportasi air.

Dalam pembagian saluran secara fungsional maka secara teknis konstruksidapat dibedakan menjadi sistem terpisah dan tercampur. Mudah dimengerti bahwasetiap kebutuhan menuntut suatu kriteria yang dapat berbeda dengan kebutuhanlainnya. Dengan demikian kriteria teknis dari masing-masing kebutuhan akanberbeda. Masalah akan muncul lebih banyak pada saluran tercampur, hal inidisebabkan karena kekurangan antara masing-masing kriteria teknisnya.

Disamping itu permasalahan menjadi semakin berat apabila terjadipenyimpangan penggunaan seperti misalnya untk pembuangan limbah padat ataulimbah industri. Khusus untuk daerah perkotaan yangs sedang mengalamiperubahan dari daerah pertanian menjadi lokal pemukiman akan mempunyaimasalah drainase yang cukup serius karena menyangkut perubahan fungsi saluranyang berarti juga perubahan kriteria teknis saluran.

3.2.6. Konstruksi Saluran DrainaseSeiring dengan tuntutan yang semakin baik terhadap suatu lingkungan

perkotaan, maka jenis konstruksi saluran akan dapat berubah-berubah hal ini dimungkinkan untuk kelancaran pembuangan air limbah rumah tangga, perkantoran,sekolah, pabrik dan sebagainya.

Dalam kaitan dengan masalah konstruksi saluran ada beberapa jenissaluran yang lazim dan biasa dipergunakan sebagai konstruksi saluran drainasediantaranya :1. Saluran tanah2. Saluran pasangan beton3. Saluran pasangan batu4. Saluran konstruksi kayu

III 6

Untuk saluran dari tanah umumnya mempunyai kapasitas maksimum yangterbatas pada kemampuan jenis tanahnya. Selanjutnya untuk meningkatkankemampuan kapasitas yang ada maka pada dinding dan dasar salurandirehabilitasi dengan pasangan batu/ beton.

Selain itu untuk mengikuti estetika kawasan perkotaan, maka suatu saluranselain dibuat terbuka juga dibuat sebagai saluran tertutup. Tertutup disini dalamartian diatas saluran tersebut dibuatkan suatu penutup yang berfungsi selainsebagai penutup saluran juga sebagai sarana peningkatan fungsi lahan dmanadengan kondisi lahan perkotaan yang semakin sempit namun mobilitas penduduksemakin padat.

Konstruksi saluran tertutup selain berada di atas permukaan tanah dengankonstruksi penutup diatasnya, juga bisa merupakan saluran yang ditanam di dalamtanah dengan kosntruksi inlet hanya pada tempat-tempat tertentu. Untuk kasuskhusus saluran di bawah tanah ini sering hanya berfungsi sebagai saluranpembawa dengan intake berada di tempat lain.

Sesuai dengan cara kerjanya jenis saluran drainase buatan dapat dibedakanmenjadi :1. Saluran Interceptor

Saluran interceptor adalah saluran yang berfungsi sebagai pencegahterjadinya pembebanan dari suatu daerah terhadap daerah lain dibawahnya.2. Saluran Collector

Saluran collector adalah saluran yang berfungsi sebagai pengumpul debityang diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuangke saluran conveyor (pembawa).3. Saluran Conveyor

Saluran conveyor adalah saluran yang berfungsi sebagai pembawa airbuangan suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan daerahyang dilalui.Letak saluran conveyor in dibangun terendah lebih dari suatu daerahsehingga secara efektif dapat berfungsi sebagai pengumpul dari anak cabangsaluran yang ada.

III 7

3.2.7. Kriteria SaluranSetiap saluran dibangun dengan syarat memenuhi kriteia teknis yang ada.

Kriteria ini disusun dari fungsi saluran itu sendiri, karena dengan memenuhikriteria tersebut diharapkan akan dapat berfungsi baik.Adapun kriteria pokok dari masing-masing saluran adalah sebagai berikut :1. Saluran Drainase Air Hujan

Kriteria teknis : Muka air rencana lebih rendah terhadap tinggi muka air tanah yang akan

dilayani. Aliran berlangsung cepat namun tetap tidak menimbulkan bahaya erosi. Kapasitas saluran membesar searah dengan aliran.

2. Saluran Air LimbahKriteria teknis : Muka air rencana jauh lebih rendah tinggi muka air tanah yang akan

dilayani. Tidak mencemari kualitas air disepanjang lintasannya. Tidak mudah dicapai oleh binatang yang dapat mencemarkan penyakit. Ada proses pengenceran atau penggelontoran sehingga kotoran yang ada

dapat terangkut sampai tempat pembuangan akhir. Tidak menebarkan bau atau mengganggu estetika.

3. Saluran Air Rumah TanggaKriteria teknis : Mempunyai kualitas air yang memenuhi syarat minimal golongan B

(syarat air baku). Selalu ada aliran sepanjang tahun. Tidak mudah tercemar.

3.2.8. Bentuk Penampang SaluranMengingat bahwa tersedianya lahan merupakan hal yang perlu

dipertimbangkan, maka penampang saluran drainase perkotaan dan jalan rayadianjurkan mengikuti penampang Hidrolis Terbaik, yaitu suatu penampang yang

III 8

memiliki luas terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki keliling basahterkecil dengan hantaran maksimum. Bentuk saluran drainase dibedakan dalambeberapa type yaitu:1. Trapesium

Dalam kaitannya dengan perhitungan penampang hidrolis terbaik bentukini merupakan bentuk yang paling ideal, sebab dianggap mampu menampungdebit yang dialirkan secara maksimal, namum mengurangi kelebihan dimensisaluran secara proporsional sehingga tidak mengurangi secara teknis.2. Persegi panjang

Untuk memperkuat stabilitas dinding saluran yang terpaksa dibuat tegak,maka sering dijumpai saluran dengan bentuk empat persegi panjang denganperkuatan pada dinding salurannya.3. Lingkaran, Parabola dan bulat telur

Untuk tujuan-tujuan khusus saluran sering dibuat dalam bentuk tertentuseperti lingkaran, parabola dan bulat telur. Bentuk ini relatif lebih sulit dalampembuatannya..4. Tersusun

Karena pertimbangan-pertimbangan khusus yang terutama menyangkutfungsi saluran maka bentuk penampang saluran dapat merupakan gabungan lebihdari bentang yang disusun menjadi satu kesatuan tampang saluran.Adapun unsur-unsur geometris Penampang Hidrolis Terbaik dapat dilihat padaTabel Berikut ini :

Tabel 3.1. Unsur Geometrik Penampang Hidrolis TerbaikNo. PenampangMelintang

Luas(A)

KelilingBasah (P)

Jari-jariHidrolis (R)

LebarPuncak (T)

1 Persegi Panjang 2 Y2 4.Y .Y 2Y2 Trapesium 3/3.Y2 6/3.Y .Y 4/3.Y3 Segitiga Y2 4.2.Y .2.Y 2Y4 Setengah lingkaran /2.Y2 Y .Y 2Y5 Parabola 4/3.2. Y2 8/3. 2.Y .Y 2.2.Y6 Lengkung Hidrolis 1,3959. Y2 2,9836.Y 0.46784.Y 1,917532.Y

Sumber : Wesli Drainase Perkotaan

III 9

3.2.9. Dimensi SaluranDimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata

lain debit yang dialirkan oleh saluran (QS) sama atau lebih besar dari debitrencana (QT) atau QS QT. Debit suatu penampang saluran (QS) dan kecepatanrata-rata aliran di dalam saluran dapat diperoleh dengan menggunakan rumusseperti berikut :

QS = As.V..................................................................................................(3.1)2/13/2 ..1 SRnV ..........................................(3.2)

R PA...(3.3)

Di mana :QS = Debit (m3/dtk)V = Kecepatan aliran (m/dtk)As = Luas penampang basah (m2)S = Kemiringan saluranR = Jari-jari hidrolis (m)n = Koefisien kekasaran manningP = Keliling basah saluran (m)

Tabel 3.2. Koefisien Kekasaran Manning Untuk Saluran drainase perkotaandan jalan raya

Tipe Saluran Koefisien Manning (n)a. Bajab. Baja permukaan gelombangc. Semend. Betone. Pasangan batuf. Kayug. Tanahh. Batai. Aspal

0.011 0.0140.021 0.0300.010 0.0130.011 0.0150.017 0.0300.010 0.0140.020 0.0250.011 0.015

0.013Sumber : Wesli Drainase Perkotaan

III 10

Adapun Persamaan numeris Qs (Debit Saluran) untuk penampang hidrolisterbaik berbentuk persegi panjang dan trapesium, yaitu :1. Penampang Hidrolis Terbaik Persegi Panjang

a. Kedalaman Aliran Saluran (Y)Menurut Tabel 3.1. jari-jari hidrolis (R) :R = 0,5YSubtitusi nilai R tersebut kedalam Rumus 3.2 (Kecepatan aliran)

b. Luas Penampang Aliran Saluran (As)Dari Tabel 3.1. luas penampang Saluran :As = 2Y2Subtitusikan nilai Y di atas, maka :

c. Debit saluran (Qs)Subtitusikan nilai A di atas kedalam Rumus 3.1.QS = As.V

2. Penampang hidrolis Terbaik Trapesiuma. Kedalaman Aliran Saluran (Y)

Menurut Tabel 3.1. jari-jari hidrolis (R) :R = 0,5Y

1V = R S 1/22/3n1V = (0.5) S 1/2n

2/3

S 1/2Y = 2Vn 3/2

VS2As = 2 1/2n 3/2 2

VSAs = 8 1/2

3

VSQs = 8 1/2 .Vn 3

n

III 11

Subtitusi nilai R tersebut kedalam Rumus 3.2 (Kecepatan aliran)

b. Luas Penampang Aliran Saluran (As)Dari Tabel 3.1. luas penampang Saluran :

Subtitusikan nilai Y di atas, maka :

c. Debit saluran (Qs)Subtitusikan nilai A di atas kedalam Rumus 3.1.QS = As.V

3.3. Banjir dan GenanganBanjir adalah suatu peristiwa terjadinya genangan pada daerah yang

biasanya kering atau limpasan dari sungai yang disebabkan debit yang mengalir disungai melebihi kapasitas pengalirannya sehingga menggenangi daerah dataranbanjir di sekitar sungai.

Daerah perkotaan di Indonesia pada umumnya berada di daerah yangkeadaan tofografinya landai, dan adanya pengaruh pengempangan dari sungai atau

1V = R S 1/22/3n1V = (0.5) S 1/2n

2/3

S 1/2Y = 2Vn 3/2

33As = Y

2

3 nV3 S2As = 1/2

3/2 2

12 nV3 SAs = 1/2

3

12 nV3 SQS = 1/2

12 n3 SQS = 1/2 .V

4

3

3

III 12

laut sebagai akibat gerakan pasang surut muka air laut yang menyebabkan seringterancam banjir atau genangan. Selain itu perluasan daerah perkotaan pada daerahgenangan akan memperburuk masalah banjir, karena pengembangan perkotaansering menghambat pengembangan drainase kota sehingga drainase tidakmemadai lagi.

Pengaruh air akibat curah hujan yang ada di dalam saluran primer atausungai baru dapat mengalir bilamana air laut sedang surut ketika efek empangantelah hilang. Demikian pula air yang ada di dalam parit atau saluran sekunder barudapat mengalir dengan baik setelah ada perbedaan tinggi antara permukaan air disaluran sekunder dengan saluran primer dan seterusnya ke saluran tersier. Jikaperbedaan tinggi ini tidak ada, maka air akan tetap tergenang.

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya banjir atau genangan :1. Faktor Internal

a. Kondisi iklim setempat seperti jumlah dan volume curah hujan, baik hujanlokal, maupun hujan di wilayah hulu (upstream).

b. Kondisi hidro-tofografi yang merupakan hubungan antara topografi suatuwilayah dengan ketinggian badan air (seperti sungai/laut) diwilayah itu.Atau dapat dikatakan hubungan antara ketinggian wilayah dan ketinggianpermukaan air. Untuk wilayah pesisir (low land area) pengaruh pasangsurut sering merupakan masalah yang sangat sulit untuk diatasi mengingatposisi lahan dan permukaan air yang sangat dekat.

2. Faktor Eksternala. Untuk kawasan yang dilewati sungai besar, maka banjir di wilayah hilir

(down stream) juga disebabkan oleh kiriman dari wilayah hulu yang seringdisebut banjir kiriman. Banjir kiriman ini merupakan tanda-tandarusaknya kawasan konservasi di wilayah hulu (upstream).

b. Pengaruh fluktuasi muka air disekitar lokasi baik disebabkan olehmeluapnya sungai yang melewati lokasi tersebut (banjir kiriman) atau olehpasang surut dari muara.

III 13

Sumber ; www.lablink.co.id

Genangan di bagi beberapa macam, antara lain :1. Genangan Akibat Pasang Surut

Adanya pasang surut air laut sangat mempengaruhi ketinggian permukaanair di saluran. Pengaruh ini akan sangat terasa untuk daerah perkotaan dengandataran yang rendah. karena kawasannya akan tergenangi oleh air.2. Genangan Akibat Hujan Lokal Pada Daerah Urban

Genangan yang terjadi akibat hujan lokal disebabkan taraf muka tanahtersebut relatif lebih rendah terhadap daerah sekitarnya, sehingga air hujan yangjatuh akan mengaliri ke daerah cekungan sebagai genangan.3. Genangan Akibat Pasang Surut dan Air Hujan

Genangan yang besar terjadi pada musim hujan. Dalan hal ini jika terjadicurah hujan yang cukup besar dan intensitas yang tinggi serta ditambah denganterjadinya pasang naik secara bersamaan akan menyebabkan kemampuan salurantidak mampu menampung kelebihan air yang terjadi

3.4. HidrologiHidrologi adalah suatu kejadian perputaran dan penyebaran air di atmosfir,

permukaan bumi dan di bawah permukaan bumi. Secara umum dapat dinyatakanbahwa pergerakan air di bumi merupakan suatu rangkaian kejadian yang biasanyadisebut dengan siklus hidrologi dengan proses sebagai berikut :

Gambar 3.1. Siklus Hidrologi

III 14

Daur hidrologi, sering juga dipakai istilah Water Cycle atau Siklus Air.Suatu sirkulasi air yang meliputi gerakan mulai dari laut ke atmosfer, dariatmosfer ke tanah, dan kembali ke laut lagi atau dengan arti lain Siklus hidrologimerupakan rangkaian proses berpindahnya air permukan bumi dari suatu tempatke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya.

Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi.Air di atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besardi atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naiklagi sehingga cukup tinggi/dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadiembun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan (precipitation) turun kebawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudianmengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. Air yang tiba didaratan kemudain mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali kelaut melengkapi siklus air.

Dalam perjalanannya dari atmosfer ke luar air mengalami banyak interupsiSebagian dari air hujan yang turun dari awan menguap sebelum tiba di permukaanbumi, sebagian lagi jatuh di atas daun tumbuh-tumbuhan (intercception) danmenguap dari permukaan daun-daun. Air yang tiba di tanah dapat mengalir teruske laut, namun ada juga yang meresap dulu ke dalam tanah (infiltration) dansampai ke lapisan batuan sebagai air tanah.

Sebagian dari air tanah dihisap oleh tumbuh-tumbuhan melalui daun-daunan lalu menguapkan airnya ke udara (transpiration). Air yang mengalir diatas permukaan menuju sungai kemungkinan tertahan di kolam, selokan dansebagainya (surface detention), ada juga yang sementara tersimpan di danau,tetapi kemudian menguap atau sebaliknya sebagian air mengalir di ataspermukaan tanah melalui parit, sungai, hingga menuju ke laut ( surface run off ),sebagian lagi infiltrasi ke dasar danau-danau dan bergabung di dalam tanah sebagiair tanah yang pada akhirnya ke luar sebagi mata air.

III 15

3.4.1. Analisa Frekuensi Curah HujanCara yang dianggap paling baik untuk memperkirakan besarnya curah

hujan dengan periode ulang tertentu adalah dengan melakukan analisa frekuensipada tempat yang ditinjau. Data curah hujan merupakan suatu rangkaian data yangdianggap mempunyai bentuk persamaan atau fungsi probabilitas (probabilityfunction). Dalam ilmu statistik dikenal metode analisa frekuensi yang seringdigunakan untuk keperluan hidrologi seperti distribusi normal, Log Normal,Gumbel, dan Log Pearson Type III. Setiap jenis distribusi memiliki ciri-ciri danbentuk khas yang ditentukan oleh data statistik rangkaian datanya.

Analisa frekuensi adalah analisa tentang pengulangan suatukejadian,dengan tujuan, yaitu :a. Menyimpulkan atau memberi kesan tentang sifat-sifat populasi dengan

menggunakan urut-urutan pengamatan hidrologi.b. Menaksir/memperkirakan besarnya suatu kejadian (x), untuk periode ulang

rencana yang lebih kecil atau lebih besar dari rentang waktu pencatatan.c. Meramalkan/menentukan periode ulang (frekuensi) dari kejadian-kejadian

ekstrim hasil pencatatan (misalnya kejadian banjir atau musim kering)berikut nilai probabilitasnya.

Beberapa parameter statistik yang digunakan dalam perhitungan denganpenetapan metode yang sesuai dengan rangkaian data yang menganalisa :a. Nilai Rata-rata

Besaran-besaran suatu variabel sering cenderung dekat nilai tengah tertentu,yaitu nilai rata-rata (mean). Apabila sampel terdiri dari sejumlah npengamatan, x1, x2, ., xn, maka besaran rata-rata variabel tersebut adalah:

nXiX

Dengan :X = Nilai rata-rata dari dataXi = Datan = Jumlah Data

III 16

b. Deviasi StandarDeskriptor tengah lain yaitu deskriptor variabilitas atau penyebaran yangdiukur dengan varian (variance) atau deviasi standar (standard deviation).Varian diartikan sebagai kuadrat perbedaan antara besaran variat dengan nilairata-ratanya.

21

2i1-n

)XX(S

Atau Sx = )1(

)( 2

nXXi

Dengan :S = Simpangan Standarn = Jumlah DataXX i = Kwadrat dari selisih data dan nilai rata-ratanya yang

ditotalkan

c. Koefisien VariasiKoefisien variasi adalah nilai perbandingan antara nilai deviasi standar dengannilai rata-rata hitung dari suatu distribusi. Koefisien variasi dapat di hitungdengan persamaan berikut:

XSCV

Dengan :Cv = Koefisien VariasiX = Curah hujan rata-rata (mm)S = Standar Deviasi

d. Koefisien KurtosisKoefesien Kurtosis di gunakan untuk menentukan keruncingan kurvadistribusi, dan dapat dirumuskan sebagai berikut :

Ck = 44 )())(2)(1( XXiSxnnn

III 17

Dengan :Ck = Koefisien KurtosisX = Curah hujan rata-rata (mm)Xi = Curah hujan (mm)

4i )XX( = Pangkat empat dari selisih curah hujan dan nilairata-ratanya yang ditotalkan

n = Jumlah Data

e. Koefisien SkewnessKoefisien Skewness (Cs) merupakan nilai kemencengan atau nilai yangmenunjukan derajat ketidaksimetrisan (asymetry) dari suatu bentuk distribusi.Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar suatu kurvafrekuensi dari suatu distribusi tidak simetri atau menceng. Umumnya ukurankemencengan dinyatakan dengan besarnya koefisien kemencengan (coefficientof skewness) dan dapat dihitung dengan persamaan

3n2n

1n3S

XX)3n)(2n)(1n(

)1n(nCk24

i

Dengan :Cs = Koefisien SkewnesX = Curah hujan rata-rata (mm)Xi = Curah hujan (mm)

3i )XX( = Pangkat tiga dari selisih curah hujan dan nilai rata-ratanya yang ditotalkan

n = Jumlah Data

Setelah diperoleh hasilnya kemudian dicocokan mana yang mendekatidengan beberapa metode analisa frekuensi yang sering digunakan yaitu sepertidistribusi normal, Log Normal, Gumbel, dan Log Pearson Type III. Setiap jenisdistribusi memiliki ciri-ciri dan bentuk khas yang ditentukan oleh data statistikrangkaian datanya.

III 18

Periode Ulang T Periode Ulang T(Tahun) (Tahun)1,001 0,999 -3,05 3,33 0,3 0,521,005 0,995 -2,58 4 0,25 0,671,01 0,99 -2,33 5 0,2 0,841,05 0,95 -1,64 10 0,1 1,281,11 0,9 -1,28 20 0,05 1,641,25 0,8 -0,84 50 0,02 2,051,33 0,75 -0,67 100 0,01 2,331,43 0,7 -0,52 200 0,005 2,581,67 0,6 -0,25 500 0,002 2,882 0,5 0 1000 0,001 3,092,5 0,4 0,25

Peluang k Peluang K

a. Distribusi NormalDistribusi normal atau kurva normal ini biasanya disebut juga distribusiGauss. Langkah-langkah perhitungan analisa frekwensi curah hujan denganMetode Normal adalah sebagai berikut :Ciri khas : Cs = 0

Ck = 3.Cv2Xtr = X + Kn.Sx

Sx =)1(

)( 21

n

xxini

Dimana :X = Nilai curah hujan rata-rata selama n tahun pengamatanXtr = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan besar peluang

tertentu atau pada periode ulang tertentu.Sx = Deviasi standar nilai variat.kn = Faktor frekuensi.n = Jumlah tahun pengamatan

Tabel 3.3. Nilai Variasi Reduksi Gauss

Sumber : Hidrologi, Aplikasi Metode Statistik untuk Analisa Data (Soewarno, 1995; 119)

III 19

b. Distribusi Gumbel Tipe IDalam Soewarno, 2000; 123 dikatakan bahwa distribusi Gumbel Tipe I ataudisebut juga dengan distribusi ekstrem 1 (extreme type I distribution)umumnya digunakan untuk analisa data maksimum, misal untuk analisisfrekwensi banjir. Peluang kumulatif ini sering dipakai untuk menganalisakeadaan maximum seperti frekwensi banjir.Langkah-langkah perhitungan analisa frekwensi curah hujan dengan MetodeGumbel adalah sebagai berikut :Ciri khas : Cs = 1,3960

Ck = 5,4002

Sx = )1()( 2

1

n

xxini

Xtr = X + K . Sx

Dimana :X = Nilai curah hujan rata-rata selama n tahun pengamatann = Jumlah tahun pengamatanXtr = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan besar

peluang tertentu atau pada periode ulang tertentu.K = Faktor frekuensi yang dapat dihitung dengan persamaan

K = SnYnYt

Yt = Reduced variate (Yt) dihitung dengan persamaan :

Yt = - ln

1ln rr

TT

Yn dan Sn = Yn (Reduced Mean) dan Sn (Reduced StandardDeviation) dilihat dari tabel berdasarkan n tahunpengamatan

III 20

T (Tahun) Peluang Y T (Tahun) Peluang Y1,001 0,001 -1,93 3,33 0,7 1,031,005 0,005 -1,67 4 0,75 1,241,01 0,01 -1,53 5 0,8 1,511,05 0,05 -1,097 10 0,9 2,251,11 0,1 -0,834 20 0,95 2,971,25 0,2 -0,476 50 0,98 3,91,33 0,25 -0,326 100 0,99 4,61,43 0,3 -0,185 200 0,995 5,291,67 0,4 0,087 500 0,998 6,212 0,5 0,366 1000 0,999 6,92,5 0,6 0,671

Sumber : Bonnier 1980 Dalam Soewarno; 1995; 124

Tabel 3.4. Nilai Variabel Reduksi Gumbel

c. Distribusi log Pearson IIISedangkan Langkah-langkah perhitungan analisa frekwensi curah hujandengan metode Log Person Type III secara analitis dapat diuraukan sebagaiberikut :1. Mengubah data curah hujan ke dalam bentuk logaritma2. Menghitung nilai rata-rata dari logaritma data curah hujan dengan

persamaan :

nX

Xn

n 1

1loglog

3. Menghitung nilai standar deviasi untuk data dalam bentuk logaritmadengan persamaan :

1loglog

1

21

log

nXX

Sn

nX

4. Menghitung nilai koefisien kemencengan dari data dalam bentuk logaritmadengan persamaan :

3log1

21

21loglog

X

n

ns Snn

XXC

III 21

5. Menentukan factor nilai frekwensi (KT) dengan melihat table berdasarkanperiode ulang (Tr)

6. Menghitung besarnya harga logaritma masing-masing curah hujan denganrencana (Rn) untuk suatu recurensi interval atau persen change yangdipilih dengan persamaan :

XT SKXX log.loglog 7. Menghitung curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu (XT)

dengan menghitung antilog dari log XT.

Tabel 3.5. Nilai Faktor Frekwensi k untuk Distribusi Pearson tipe IIIdan Log Pearson Tipe III

Sumber; Soewarno, 1995: Jilid 1;219

Kemencengan(Cs) 2 5 10 25 50 100 200 10003.00 -0.360 0.420 1.180 2.278 3.152 4.051 4.970 7.2502.50 -0.360 0.518 1.250 2.262 3.048 3.845 4.652 6.6002.20 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.705 4.444 6.2002.00 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605 4.298 5.9101.80 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.499 4.147 5.6601.60 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.780 3.388 3.990 5.3901.40 -0.225 0.705 1.337 2.128 2.706 3.271 3.828 5.1101.20 -0.195 0.732 1.340 2.087 2.626 3.149 3.661 4.8201.00 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.022 3.489 4.5400.90 -0.148 0.769 1.339 2.018 2.498 2.957 3.401 4.3950.80 -0.132 0.780 1.336 1.998 2.453 2.891 3.312 4.2500.70 -0.116 0.790 1.333 1.967 2.407 2.824 3.223 4.1050.60 0.099 0.800 1.328 1.939 2.359 2.755 3.132 3.9600.50 -0.083 0.808 1.323 1.910 2.311 2.686 3.041 3.8150.40 -0.066 0.816 1.317 1.880 2.261 2.615 2.949 3.6700.30 -0.050 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544 2.856 3.5250.20 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763 3.3800.10 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.107 2.400 2.670 3.2350.00 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576 3.090-0.10 0.017 0.836 1.270 1.761 2.000 2.252 2.482 3.950-0.20 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178 2.388 2.810-0.30 0.050 0.853 1.245 1.643 1.890 2.104 2.294 2.675-0.40 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029 2.201 2.540-0.50 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955 2.108 2.400-0.60 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880 2.016 2.275-0.70 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806 1.926 2.150-0.80 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733 1.837 2.035-0.90 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.660 1.749 1.910-1.00 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588 1.664 1.800-1.20 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.449 1.501 1.625-1.40 0.225 0.832 1.041 1.198 1.270 1.318 1.351 1.465-1.60 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197 1.216 1.280-1.80 0.282 0.799 0.945 1.035 1.069 1.087 1.097 1.130-2.00 0.307 0.777 0.895 0.959 0.980 0.990 1.995 1.000-2.20 0.330 0.752 0.844 0.888 0.900 0.905 0.907 0.910-2.50 0.360 0.711 0.771 0.793 0.798 0.799 0.800 0.802-3.00 0.396 0.636 0.660 0.666 0.666 0.667 0.667 0.668

Periode Ulang

III 22

d. Pengujian Penentuan Metode Analisa Frekwensi (Goodness of Fit Test)Uji Chi-Kuadrat )( 2 dilakukan dengan membagi data pengamatan menjadibeberapa sub bagian pengamatan dengan interval peluang tertentu, sesuaidengan pengguna inginkan. Kemudian peluang yang telah ditentukan tersebutdikompilasi dengan persamaan garis lurus dari distribusi yang di uji,selanjutnya parameter )( 2 dapat dihitung dengan rumus :

G1i

22Ei

)EiOi(h

Dimana :2h parameter chi-kuadrat terhitung

G = jumlah sub kelompokOi = jumlah nilai pengamatan pada sub-kelompok ke iEi = jumlah nilai teoritis pada sub kelompok ke-I

Tahap perhitungan dengan uji chi kuadrat (h2)seperti berikut ;- Urutkan data pengamatan ( dari besar ke kecil atau dari kecil ke besar)- Kelompokkan data menjadi G sub-grup, tiap-tiap sub grup minimal 4 data

pengamatan- Jumlahakan data pengamatan sebesar Oi tiap-tiap sub grup- Jumlahkan data dari persamaan distribusi yang digunakan sebesar Ei

- Tiap-tiap sub grup hitung nilai ; (Oi-Ei)2 dan EiEiOi 2)(

- Jumlahkan seluruh G sub grup nilai EiEiOi 2)( untuk menentukan nilai

chi kuadrat (h2) hitung- Tentukan derajat kebebasan (dk). Karena perhitungan terdiri dari 1 (satu)

nilai penduga X distribusi normal, log normal 2 parameter dan log normal3 parameter, gumbel tipe I, log Pearson tipe III, nilai dk = G-R-1, denganR = 2

III 23

- Keputusan :Apabila nilai chi kuadrat (h2) hitung < chi kuadrat (h2) tabel, makametode yang di uji dapat digunakan (diterima), sedangkan apabila nilai chikuadrat (h2) hitung > chi kuadrat (h2) tabel, maka metode yang di ujitidak dapat digunakan (ditolak)

Peluang untuk mencapai nilai 2h sama atau lebih besar dari nilai Chi-Kuadratyang sebenarnya )( 2 dapat di lihat pada tabel chi-kuadrat berikut :

Tabel 3.6. Nilai Kritis Untuk Distribusi Chi Kuadrat

Sumber: Soewarno,1995; 223Apabila dari hasil uji chi kuadrat tidak ada satu pun metode analisa yang

diterima berdasarkan derajat kepercayaan 95%, maka metode yang akandigunakan adalah metode normal, karena dengan anggapan bahwa kurva padadistribusi normal bersifat balance (tidak condong ke kanan ataupun kiri).

0 . 9 9 5 0 . 9 9 0 . 9 7 5 0 . 9 5 0 . 0 5 0 . 0 2 5 0 . 0 1 0 . 0 0 51 0 .0 0 0 0 3 9 3 0 .0 0 0 1 5 7 0 .0 0 0 9 8 2 0 .0 0 3 9 3 3 .8 4 1 5 .0 2 4 6 .6 3 5 7 .8 7 92 0 .0 1 0 .0 2 0 1 0 .0 5 0 6 0 .1 0 3 5 .9 9 1 7 .3 7 8 9 .2 1 1 0 .5 9 73 0 .0 7 1 7 0 .1 1 5 0 .2 1 6 0 .3 5 2 7 .8 1 5 9 .3 4 8 1 1 .3 4 5 1 2 .8 3 84 0 .2 0 7 0 .2 9 7 0 .4 8 4 0 .7 1 1 9 .4 8 8 1 1 .1 4 3 1 3 .2 7 7 1 4 .8 65 0 .4 1 2 0 .5 5 4 0 .8 3 1 1 .1 4 5 1 1 .0 7 1 2 .8 3 2 1 5 .0 8 6 1 6 .7 56 0 .6 7 6 0 .8 7 2 1 .2 3 7 1 .6 3 5 1 2 .5 9 2 1 4 .4 4 9 1 6 .8 1 2 1 8 .5 4 87 0 .9 8 9 1 .2 3 9 1 .6 9 2 .1 6 7 1 4 .0 6 7 1 6 .0 1 3 1 8 .4 7 5 2 0 .2 7 88 1 .3 4 4 1 .6 4 6 2 .1 8 2 .7 3 3 1 5 .5 0 7 1 7 .5 3 5 2 0 .0 9 2 1 .9 5 59 1 .7 3 5 2 .0 8 8 2 .7 3 .3 2 5 1 6 .9 1 9 1 9 .0 2 3 2 1 .6 6 6 2 3 .5 8 91 0 2 .1 5 6 2 .5 5 8 3 .2 4 7 3 .9 4 1 8 .3 0 7 2 0 .4 8 3 2 3 .2 0 9 2 5 .1 8 81 1 2 .6 0 3 3 .0 5 3 3 .8 1 6 4 .5 7 5 1 9 .6 7 5 2 1 .9 2 2 4 .7 2 5 2 6 .7 5 71 2 3 .0 7 4 3 .5 7 1 4 .4 0 4 5 .2 2 6 2 1 .0 2 6 2 3 .3 3 7 2 6 .2 1 7 2 8 .31 3 3 .5 6 5 4 .1 0 7 5 .0 0 9 5 .8 9 2 2 2 .3 6 2 2 4 .7 3 6 2 7 .6 8 8 2 9 .8 1 91 4 4 .0 7 5 4 .6 6 5 .6 2 9 6 .5 7 1 2 3 .6 8 5 2 6 .1 1 9 2 9 .1 4 1 3 1 .3 1 91 5 4 .6 0 1 5 .2 2 9 6 .2 6 2 7 .2 6 1 2 4 .9 9 6 2 7 .4 8 8 3 0 .5 7 8 3 2 .8 0 11 6 5 .1 4 2 5 .8 1 2 6 .9 0 8 7 .9 6 2 2 6 .2 9 6 2 8 .8 4 5 3 2 3 4 .2 6 71 7 5 .6 9 7 6 .4 0 8 7 .5 6 4 8 .6 7 2 2 7 .5 8 7 3 0 .1 9 1 3 3 .4 0 9 3 5 .7 1 81 8 6 .2 6 5 7 .0 1 5 8 .2 3 1 9 .3 9 2 8 .8 6 9 3 1 .5 2 6 3 4 .8 0 5 3 7 .1 5 61 9 6 .8 4 4 7 .6 3 3 8 .9 0 7 1 0 .1 1 7 3 0 .1 4 4 3 2 .8 5 2 3 6 .1 9 1 3 8 .5 8 22 0 7 .4 3 4 8 .2 6 9 .5 9 1 1 0 .8 5 1 3 1 .4 1 3 4 .1 7 3 7 .5 6 6 3 9 .9 9 72 1 8 .0 3 4 8 .8 9 7 1 0 .2 8 3 1 1 .5 9 1 3 2 .6 7 1 3 5 .4 7 9 3 8 .9 3 2 4 1 .4 0 12 2 8 .6 4 3 9 .5 4 2 1 0 .9 8 2 1 2 .3 3 8 3 3 .9 2 4 3 6 .7 8 1 4 0 .2 8 9 4 2 .7 9 62 3 9 .2 6 1 0 .1 9 6 1 1 .6 8 9 1 3 .0 9 1 3 6 .1 7 2 3 8 .0 7 6 4 1 .6 3 8 4 4 .1 8 12 4 9 .8 8 6 1 0 .8 5 6 1 2 .4 0 1 1 3 .8 4 8 3 6 .4 1 5 3 9 .3 6 4 4 2 .9 8 4 5 .5 5 82 5 1 0 .5 2 1 1 .5 2 4 1 3 .1 2 1 4 .6 1 1 3 7 .6 5 2 4 0 .6 4 6 4 4 .3 1 4 4 6 .9 2 82 6 1 1 .1 6 1 2 .1 9 8 1 3 .8 4 4 1 5 .3 7 9 3 8 .8 8 5 4 1 .9 2 3 4 5 .6 4 2 4 8 .2 92 7 1 1 .8 0 8 1 2 .8 7 9 1 4 .5 7 3 1 6 .1 5 1 4 0 .1 1 3 4 3 .1 9 4 4 6 .9 6 3 4 9 .6 4 52 8 1 2 .4 6 1 1 3 .5 6 5 1 5 .3 0 8 1 6 .9 2 8 4 1 .3 3 7 4 4 .4 6 1 4 8 .2 7 8 5 0 .9 9 32 9 1 3 .1 2 1 1 4 .2 5 6 1 6 .0 4 7 1 7 .7 0 8 4 2 .5 5 7 4 5 .7 2 2 4 9 .5 8 8 5 2 .3 3 63 0 1 3 .7 8 7 1 4 .9 5 3 1 6 .7 9 1 1 8 .4 9 3 4 3 .7 7 3 4 6 .9 7 9 5 0 .8 9 2 5 3 .6 7 2

D e r a ja t K e p e r c a y a a nd k

III 24

m

3.4.2. Intensitas Curah HujanIntensitas Curah Hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada

suatu kurun waktu dimana air tersebut berkonsentrasi. Analisa Intensitas CurahHujan ini dapat diproses dari data curah hujan yang telah terjadi pada masalampau.

Intensitas Curah Hujan dinotasikan dengan huruf I dengan satuan(mm/jam), yang artinya tinggi curah hujan yang terjadi sekian mm dalam kurunwaktu per jam. Intensitas Curah Hujan dihubungkan dengan kejadian dan lamanya(duration) hujan turun, yang disebut Intensitas Duration Frequency (IDF). Olehkarena itu diperlukan data curah hujan jangka pendek, misalnya 5 menit, 30 menit,60 menit, dan jam-jaman.Seandainya data curah hujan yang ada hanya Curah Hujan Harian, maka rumusyang digunakan yaitu : Dr. Mononobe

Rumus ini digunakan untuk menghitung intensitas curah hujan setiap waktuberdasarkan data curah hujan harian.Dirumuskan Intensitas Curah Hujannya sebagai berikut :

I = 2424R t24

Dimana :I = Intensitas curah hujan (mm/jam)t = Lamanya curah hujan (jam)R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)m = Diambil 3

2

3.4.3. Analisa Debit Curah HujanUntuk menentukan besarnya debit saluran yang diakibatkan besarnya

curah hujan perlu ditinjau hubungan antara hujan dan aliran di saluran. Besanrnyaaliran di dalam saluran ditentukan terutama oleh besarnya curah hujan, durasihujan, luas daerah sungai dan ciri-ciri daerah aliran tersebut.

III 25

Untuk mendapatkan debit rencana akibat curah hujan dapat dicari denganmenggunakan metode rasional karena metode tersebut disesuaikan untuk kondisidaerah pengaliran yang tidak terlalu luas dan untuk curah hujan yang dianggapseragam.

Persamaan umum metode Rasional adalah sebagai berikut :Qch = 0,278 . C . I . A

Dimana :Q = Debit rencana (m3/det)C = Koefisien limpasanI = Intensitas curah hujanA = Luas daerah pengaliran (km2)

Rumus Rasional di atas hanya digunakan untuk saluran-saluran denganaliran kecil yaitu sekitar 40 80 ha, sedangkan untuk daerah pengaliran yanglebih besar dari 80 ha, dapat digunakan persamaan umum metode Rasional yangsudah dimodifikasi yaitu :

Qch = 0,278 . C . Cs . I . ADimana :

Cs = Koefisien penyimpangan (Coefficient of Storage)Parameter-parameter yang digunakan dalam perhitungan debit dengan

menggunakan metode rasional adalah sebagai berikut : Mencari IntensitasI = R24 24 m24 tc

Sedangkan mencari tc di peroleh dari rumus empiris, salah satunya adalah rumusKirpich, sebagai berikut :1. Mencari to (Inlet Time)

to = 0.0195 Lo 0.77 menitSo

to = 0.0195 Lo 0.77 jam60 So

III 26

2. Mencari td (Conduit Time)

td = 1 L1 jam3600 V3. Mencari tc (Time Of Consetration)tc = to + td jam

4. Mencari CS (Coefficient of Storage)

CS = 2tc2 tc + td

Dimana :tc =Waktu Konsentrasi (jam)to = Inlet Time, Waktu yang diperlukan air hujan mengalir dipermukaan

tanah dari titik terjauh kesaluran terdekat (jam)td = Conduit Time, Waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir dari titik

penelitian sampai ke hilirLo = Jarak Aliran diatas tanah hingga masuk saluran (m)So =Kemiringan saluranL1 = Jarak Aliran didalam saluran ke tempat titik pengukuran (m)V =Kecepatan aliran didalam saluran (m/detik)

td = L1 detikV

III 27

Tabel 3.7. Besarnya harga koefisien Limpasan C untuk Setiap KondisiNo. Kondisi Tanah C1.2.3.

4.

5.

6.7.8.

Daerah PerdaganganDaerah PerindustrianDaerah Pemukimana. Kepadatan rendah (10 rumah/Ha)b. Kepadatan antara 10 20 rumah/Hac. Kepadatan antara 20 60 rumah/Had. Kepadatan tinggi > 60 rumah/Hae. Tanah Perkuburan

Daerah Pertaniana. Kemiringan Daerah < 20%b. Kemiringan Daerah > 20%

Daerah tanah berpasira. datar < 2 %b. Antara 2 7 %c. Curam > 7 %

Daerah PersawahanTanah TerbukaHutan Rimba

0,90,8

0,250,40,550,700,18

0,550,45

0,150,250,30

0,450,750,35

Sumber : Buku Drainase Perkotaan Universitas Tarumanegara 1998

III 28

3.5. HidrometriHidrometri adalah ilmu yang mempelajari tentang metoda dan cara

pengukuran air, seperti kecepatan, debit penampang aliran, fluktuasi muka air(pasang surut), rambatan dan jangkauan pasang surut. Data hidrometri sangatdiperlukan dalam analisa dan perencanaan yang berhubungan dengan drainase.

Salah satu data yang sangat penting diamati pada perencanaan dan analisabanjir adalah fluktuasi, debit, kecepatan dan elevasi muka air. Perubahan elevasimuka air dan debit sangat ditentukan oleh gerakan pasang surut yang beradadiluar atau didalam sistem. Maka data yang cukup penting untuk diamati adalahpasang surut dan curah hujan yang terjadi.

3.5.1. Type Pasang SurutPasang surut disetiap tempat dibumi tidak selalu sama karena besarnya

gaya tarik matahari dan bulan tidak sama untuk setiap tempat di bumi.Untuk tipe pasang surut dibagi dalam tiga golongan, yaitu :1. Pasang Surut Setengah Harian

Pasang surut setengah harian berarti setiap harian (12 jam) di suatu tempattertentu terjadi sekali air pasang dan satu kali air surut dalam satu hari terjadi duakali pasang dan dua kali surut yang dinamakan juga pasang surut semi diurnal.Apabila pasang surut disebabkan oleh gaya tarik bulan maka disebut lunat semidiurnal dan yang disebabkan oleh matahari disebut solar semi diurnal.2. Pasang Surut Harian

Pasang surut harian berarti dalam waktu satu hari (24 jam) terjadi satu kalipasang dan satu kali air surut yang biasa di sebut pasang surut diurnal.3. Pasang Surut Campuran

Pasang surut campuran berarti dalam satu hari (24 jam) terjadi air pasangdan air surut secara tidak beraturan. Pasang surut campuran dibagi menjadi duagolongan, yaitu :a. Pasang surut campuran ke setengah harian (mixed semi diurnal tide).b. Pasang surut campuran cenderung ke harian (mixed diurnal tide).

III 29

Gambar 3.2. Daerah pasang surut Kategori I

Berdasarkan keadaan hidrotopografi medan dan ketinggian permukaan airtanah, pembagian daerah pasang surut dapat dikategorikan menjadi 4 bagian,yaitu:a. Kategori 1

Merupakan suatu daerah yang selalu terendam oleh air pasang tertinggidari variasi pasang surut air sungai.

b. Kategori IIMerupakan suatu daerah yang tidak selalu terluapi oleh air pasang

tertinggi dari elevasi pasang surut air sungai.

MAPTR

MASTR

MAR

WAKTU

TMA

Gambar 3.3. Daerah pasang surut Kategori 2

MAPTR

MASTR

MAR

WAKTU

TMA

III 30

0,5 m

> 0,5 m

c. Kategori IIIMerupakan suatu daerah yang tidak pernah terluapi air pasang tertinggi

dari elevasi pasang surut air sungai, namun memiliki ketinggian muka air tidaklebih dari 0,5 m dari permukaan tanah.

d. Kategori IVMerupakan suatu daerah yang tidak pernah terluapi air pasang tertinggi

dari elevasi pasang surut air sungai dan memiliki ketinggian muka air lebih dari0,5 m dari permukaan tanah.

MAPTR

MASTR

MAR

WAKTU

TMA

Gambar 3.4. Daerah pasang surut Kategori 3

MAPTR

MASTR

MAR

WAKTU

TMA

Gambar 3.5. Daerah pasang surut Kategori 4

III 31

Jam

Tinggi m.a.Garis Energi

Gambar 3.6. Grafik time of drainase

Keterangan :MAPTR = Muka air pasang tertinggi rata-rataMAR = Muka air rata-rataMASTR = Muka air surut terendah rata-rataTMA = Tinggi muka air

3.5.2. Pengukuran Pasang SurutDari tujuan Hidrolige Regime, Kota Pontianak dipengaruhi oleh pasang

surut air Sungai Kapuas. Pengaruh ini terlihat nyata pada perubahan arah aliransesuai dengan keadaan pasang surutnya Sungai Kapuas.

Pengamatan pasang surut dilakukan karena daerah yang diamati pada saattertentu masih sangat dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Cara yang palingsederhana untuk mengukur ketinggian muka air akibat pengaruh pasang surut airlaut adalah dengan alat mistar ukur (staff gauge), yakni sejenis mistar ukur yangdipasang sedemikian rupa sehingga sebagian badannya selalu di dalam air.

Tinggi pasang surut yang terjadi di saluran ditentukan oleh tinggi pasangsurut di muara. Sedangkan periode pasang surut adalah pasang tunggal harian(diurnaltide) dan pasang ganda harian (semi-diurnaltide).

Pada penempatan alat gerakan pasang surut dengan penggunaan papanduga, dari pola gerakan pasang surut tersebut terdapat suatu bentuk keadaan tanpagerakan (diam) yang pada saat air pasang dan air surut terjadi bersamaan seakan-akan tidak bergerak. Selang waktu dari kedua kondisi tersebut dihubungkan olehgaris energi yang dinamakan time of drainase.

III 32

3.6 HidrolikaHidrolika adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang sifat-sifat dan

hukum yang berlaku pada zat cair, baik dalam keadaan diam maupun bergerak(mengalir).

3.6.1. Aliran SeragamAliran seragam (uniform flow) terjadi apabila pola kecepatan aliran dalam

suatu penampang melintang saluran tidak berubah untuk setiap arah aliran. Ciri-ciri aliran seragam adalah sebagai berikut : Kedalaman aliran sama Kecepatan aliran tetap sama pada kedalaman aliran yang sama. Luas penampang basah pada setiap bagian dan debitnya adalah konstan. Garis energi, muka air dan dasar saluran sejajar.

Kecepatan rata-rata pada aliran seragam dalam saluran terbuka biasanyadinyatakan dengan perkiraan yang dikenal dengan rumus aliran seragam (uniformflow). Pada tahun 1779, Robert Manning mengemukan rumus untuk kecepatanaliran seragam yaitu :

2/13/2 ..1 SRnV Untuk penentuan yang wajar mengenai koefisien kekasaran Manning (n)

diatas dipakai pendekatan umum yaitu : Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi nilai koefisien n. Mencocokkan tabel dari nilai-nilai n untuk berbagai tipe saluran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekasaran manning : Kekasaran permukaan. Tumbuh-tumbuhan. Tingkat keteraturan saluran. Trase saluran. Pengendapan dan gerusan.

Debit untuk suatu penampang saluran aliran seragam dapat dinyatakandengan rumus :

III 33

T

b

yz1

Gambar 3.7. Penampang berbentuk Trapesium

RmC

187

AVQ . ASRnQ ...1 2/13/2

Dimana :Q = Debit rencana (m3/s)V = Kecepatan aliran (m/s)A = Luas penampang basah (m2)S = Kemiringan saluranR = Jari-jari hidrolis (m)n = Koefisien kekasaran manning

Menganalisa dimensi saluran dengan pendekatan bahwa penampang saluranberbentuk trapesium dengan rumus-rumusnya diuraikan sebagai berikut :

V = C. R . I .. (Rumus CHEZY).. (Rumus BAZIN)

12 2 zybP yyzbA .

R PA

yzbT ..2

D TA

III 34

b

y

Gambar 3.8. Penampang berbentuk Persegi

T

Dimana :C = Koefisien PenampangV = Kecepatan Aliran Rata-rata (m/detik)P = Keliling penampang basah (m)A = Luas penampang basah (m)b = Lebar dasar saluran (m)T = Lebar atas saluran (m)R = Jari-jari Hidrolis (m)D = Kedalaman Hidrolisy = Kedalaman air (m)z = Kemiringan taludI = Kemiringan rata-rata Dasar Sungaim = Koef. Kekasaran Bazin, ambil m = 1,30 (tanah biasa)

Untuk menganalisa dimensi saluran dengan pendekatan bahwa penampangsaluran berbentuk persegi panjang dengan rumus-rumusnya diuraikan sebagaiberikut :

ybA .P = (2.b) + (2.y)

bT R = P

A = ybyb2.

YD

III 35

Dimana :T = Lebar atas saluran (m)D = Kedalaman HidrolisP = Keliling penampang basah (m)A = Luas penampang basah (m)b = Lebar dasar saluran (m)R = Jari-jari Hidrolis (m)y = Kedalaman air (m)

3.6.2. Aliran Tidak SeragamAliran tidak seragam adalah aliran yang mempunyai pola kecepatan yang

berubah-ubah dan dengan kedalaman aliran yang berbeda-beda pula. Dalamperkembangan selanjutnya aliran tidak seragam terbagi lagi menjadi aliranberubah tiba-tiba dan aliran berubah lambat laun. Dalam perhitungan untukaliran berubah lambat laun, persamaan untuk aliran seragam dapat dipergunakanterhadap aliran tidak seragam dengan mengganti kemiringan saluran dasar (So)dengan kemiringan garis energi (St). Sehingga rumus awal tersebut berubahmenjadi seperti di bawah ini :

2

2

.

.1dxdy

ZgQSfSo

3.6.3. Bilangan FroudeBilangan froude didefinisikan sebagai perbandingan gaya inersia dengan

tarik bumi sebagai akibat dari gaya grafitasi bumi terhadap keadaan aliran yaitu :F = gD

V

Dimana :V : Kecepatan rata-rata aliranG : Percepatan grafitasiD : Kedalaman hidrolis

III 36

Bilangan froude ini dapat digunakan untuk mengklasifikasikan jenis alirandi dalam aliran berubah lambat laun dimana :

Jika F < 1 dan Yc < Yn, maka jenis alirannya adalah subkritisJika F = 1 dan Yc = Yn, maka jenis alirannya adalah kritisJika F < 1 dan Yc < Yn, maka jenis alirannya adalah subkritisJika F > 1 dan Yc > Yn, maka jenis alirannya adalah super kritis

Dimana :Yc : Kedalaman kritisYn : Kedalaman normal

3.6.4. Kedalaman Normal (Yn)Untuk penampang trapesium kedalaman normal (Yn) dicari dengan

mengunakan persamaan manning sebagai berikut :Q = 2/13/2 ..n

1 SRA

3.6.5. Kedalaman Kritis (YC)Sedangkan kedalaman kritis (Yc) dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut :

32

)()(

cc

c ZYbqZYbQY

3.7. Pendekatan dengan memanfaatkan Model Matematika DUFLOW

3.7.1. Pengenalan Program DUFLOWProgram Duflow merupakan paket program komputer yang memiliki

kemampuan untuk mensimulasikan aliran pada sistem saluran terbuka. Modelsimulasi ini dikembangkan oleh IHF Delft bekerja sama dengan Rijkswaterstaat(Public Works Departement) dan Delft University of Technologi.

III 37

Paket program Duflow adalah suatu model numerik yang memecahkanpersamaan kontinuitas dan momentum menggunakan cara selisih hingga menurutpembaganan Preissman. Duflow direncanakan untuk aplikasi model aliran dengancakupan yang cukup luas, seperti perambatan gelombang pasang surut di muara,gelombang banjir di sungai, serta operasi sistem drainase dan irigasi.

3.7.2. Anggapan DasarAliran pada saluran di daerah rawa pasang surut adalah aliran berubah

lambat laun (unsteady gradually veried flow), dimana debit, kecepatan dan elevasimuka air berubah-ubah menurut waktu dan ruang. Sebenarnya aliran yang terjadisangat kompleks terdiri dari aliran tiga dimensi dan kadang-kadang berlapis(strafied flow) sebagai percampuran yang tidak merata ataupun akibat pengaruhkonsentrasi sedimen layang. Namun demikian aliran yang terjadi umumnya lebihdominan dalam satu arah, yaitu dalam arah saluran, kecuali di daerah dekattikungan, dimana pengaruh aliran sekunder yang tegak lurus saluran cukupdominan.

Dalam kajian ini aliran dianggap dominan dalam satu arah yaitu dalamarah saluran, sehingga kajian tentang perilaku aliran di saluran denganmenggunakan model satu dimensi masih dapat dibenarkan.

3.7.3. Persamaan PengaturPersamaan pengatur yang digunakan adalah persamaan aliran satu dimensi

pada sungai atau sering dikenal sebagai persamaan St Vennat, yang terdiri dari :Persamaan Kontinuitas :

qxQ

tnB

.. (1)

dimana :B = lebar atas penampang basah (lihat Gambar 3.9) = elevasi muka air terhadap bidang acuanQ = debit aliranq = aliran limpasan permukaan (overland flow)

III 38

Gambar 3.9. Penampang SaluranPersamaan momentum :

Qt x

QA gA

nx g

Q QAC R

22 0 . (2)

dimana : = koefisien momentumA = luas penampang basahg = percepatan gravitasiR = jari-jari hidraulik aliranC = koefisien ChezyZb = tinggi dasar saluran dari datumh = tinggi muka air dari dasar salurann = tinggi muka air dari datumU = kecepatan aliranSo = kemiringan saluranHubungan antara elevasi muka air dan kedalaman air diberikan pada

gambar dibawah ini :

Gambar 3.10. Hubungan antara kedalaman air dan elevasi muka airterhadap bidang acuan

Zb

hn U

So

B

h

Zb

III 39

3.7.4. Model Numerik dan Pengepingan Persamaan PengaturPaket program DUFLOW adalah suatu model numerik yang memecahkan

persamaan kontinuitas dan momentum dengan menggunakan cara selisih hinggamenurut pembaganan Preissman. Perhitungan dengan model DUFLOW inidilakukan dengan membagi panjang saluran L kedalam beberapa ruas (section)dengan panjang ruas x (panjang ruas bisa tidak sama) dan ruas-ruas ini dibatasioleh titik simpul (node), seperti dapat dilihat pada gambar dibawah ini.Selanjutnya harga parameter muka air, dan debit Q, dihitung pada tiap titiknode. Namun, dalam program DUFLOW, hasil perhitungan muka air diberikanpada titik simpul, sedang perhitungan debit diberikan di tengah ruas.

titik simpul1,2,3 nomor ruas

Gambar 3.11. Definisi ruas (section) dan simpul (node) pada program DUFLOW

Perhitungan parameter dan Q dilakukan dengan melakukan pengepinganpersamaan kontinuitas dan momentum pada titik node. Pengepingan persamaankontinuitas memberikan persamaan selisih hingga sebagai berikut :

B n tQ Q

x qjn j

njn

jn

jn

jjn

1 2

11

/( )

. ( 3 )

dan pengepingan persamaan momentum memberikan persamaan selisih hinggaberikut:

B Qt

QA Q

QA Q

xjn

j

jn

jjN j

n

jjn

j

N

1 21

1 2

1

111 1

2/ /

*( *

. ( 4 )

1 2 3

j-1 j j+1

X j-1 X j

1 2

III 40

dimana :t = selang waktux = jarak antara titik kisi = koefisien pemberat yang harganya antara 0.5 dan 1n = superscript untuk menunjukkan harga parameter dan Q pada

waktu t = ntn+1 = superscript untuk menunjukkan harga parameter dan Q waktut = (n+1) tj = subscript untuk lokasi titik kisiTanda bintang * (sepert jA* ) pada persamaan diatas menyatakan bahwa

nilai ini didekati pada saat waktu nt dan harganya ditentukan dengan caraiterasi. Misalnya pendekatan awal dari A adalah :

A* = nyang kemudian disesuaikan pada iterasi berikutnya :

A* = (A + An+1. *) /2dimana An+1,* adalah harga baru untuk Bn+1. Akhirnya dengan menyusun kembalipersamaan (3) dan (4) untuk setiap node akan memberikan sistem persamaandalam Q dan sebagai nilai anu pada tahap waktu tn+1 sebagai berikut :

131n1j12

1nj11

1nj NQNNQ ( 5 )

231n1j22

1nj12

1n1j NQNNQ ... ( 6 )

Tata persamaan kedua diatas adalah nonlinear, karena koefisien Ni j. bergantungpada nilai parameter Q dan pada waktu (n+) t.

Penyelesaian non-linear ini dapat dilakukan dengan cara iterasi sepertiyang telah dijelaskan sebelumnya. Pada tahap pertama, penyelesaian (5) dan (6)dilakukan dengan menghitung koefisien Nj berdasarkan nilai kisaran pada tahappertama ini dipakai untuk menghitung kisaran pada tahap waktu t. Kisaran yangdidapat dari hasil penyelesaian tahap pertama ini dipakai untuk menghitungkisaran pada tahap waktu (n+) t dengan cara interpolasi linear. Selanjutnya kita

III 41

selesaikan (5) dan (6) lagi dengan menghitung koefisien Nj berdasarkan hargakisaran hasil interpolasi. Perhitungan diakhiri jika telah konvergen.

Sistem persamaan (5) dan (6) dapat diselesaikan secara efisien dan akuratdengan menggunakan cara sapuan ganda (double sweep method), asalkan syarat-syarat batas dan kondisi awal di berikan. Syarat-syarat batas yang diperlukanadalah harga parameter atau Q diujung-ujung saluran, misalnya ayunan pasangsurut atau curva debit. Untuk saluran bercabang, pengepingan seperti padapersamaan (3) dan (4) masih berlaku, namun dengan sedikit trik agar diperolehsistem persamaan yang diperoleh dapat diselesaikan dengan cara sapuan ganda.

Pengepingan dengan cara Preissmann adalah implisit, sehingga tidak adabatasan selang waktu, nt, yang diperlukan untuk kemantapan perhitungan.Namun, untuk mendapatkan hasil yang akurat, pemilihan besarnya selang waktuperhitungan t tidak boleh terlalu besar.

Dengan diketahuinya dimensi penampang, kemiringan saluran, kondisiawal dan syarat batas di ujung-ujung saluran, maka harga parameter-parameteraliran , Q, V, A dan h pada lokasi dan waktu tertentu dapat dihitung.

3.7.5. Data Masukan (Input)Program DUFLOW digunakan untuk mendapatkan perilaku hidrolis aliran

tak langgeng. Data-data yang dibutuhkan untuk melakukan simulasi denganprogram DUFLOW akan diuraikan berikut ini.

a. Skema Model JaringanPada DUFLOW, skema jaringan saluran (network) berikut komponennya

ditunjukkan dalam skema yang terdiri dari titik nodal (node), ruas (section), danbangunan (structure). Di tempat yang telah disediakan dimasukkan data ruas yangmenghubungkan dua titik.

Gambar 3.12. Komponen skema tata letak jaringan

Ruas TitikBangunan

Air Titik

III 42

Prosedur penentuan titik pada skema model adalah sebagai berikut :1. Titik ditempatkan pada setiap pertemuan saluran

2. Titik ditempatkan pada perubahan penampang saluran

3. Titik ditempatkan pada perubahan elevasi dasar saluran yang besar.

b. Titik (node)Data-data untuk masing-masing titik (node) dimasukkan berupa koordinat

dan luas daerah tangkapan air. Untuk main system luas daerah tangkapan air disatu titik dianggap sama dengan nol, sedang untuk saluran kolektor dan saluransekunder luas tangkapan area dihitung dengan mengetahui luas area yangmungkin mengalirkan air hujan ke titik tersebut.

c. Ruas Saluran (section)Untuk masing-masing ruas (section) diperlukan informasi mengenai

elevasi di bagian awal (begin) dan akhir (end) ruas serta koefisien kekasaran(manning atau Chezy). Koefisien kekasaran yang digunakan untuk pekerjaan iniadalah koefisien kekasaran manning. Karena lokasi studi merupakan daerah yang

Tempat Titik

Tempat Titik

Tempat Titik

Gambar 3.12.a.

Gambar 3.12.b.

Gambar 3.12.c.

III 43

dipengaruhi pasang surut, maka air yang keluar masuk saluran berdasarkan energipasang surut, bukan akibat adanya gaya grafitasi.

d. Penampang saluran tiap ruas (Cross section)Berisi informasi mengenai penampang saluran (cross section) di bagian

awal dan akhir ruas berupa flow width dan storage width untuk setiap kedalamanyang dianggap perlu. Penampang saluran yang digunakan sebagai masukan adalahpenampang saluran di setiap titik yang ada di dalam sistem perhitungan.

e. Bangunan AirTipe bangunan air (Structure) yang dapat disimulasi DUFLOW, adalah :

1. OverflowDapat digunakan sebagai bangunan pelimpah atau pintu skot balok

2. UnderflowDapat digunakan sebagai pintu sorong

3. CulvertDapat digunakan saluran penyeberangan air

4. SiphonDapat digunakan sebagai sebuah pipa untuk penyeberangan air

5. PumpDapat digunakan sebagai pompa air

f. Kondisi Batas (Boundary Condition)Kondisi batas (Boundary Condition) berguna untuk mengontrol

perhitungan sehingga dapat lebih mendekati keadaan yang sebenarnya. Kondisibatas tersebut dapat dianggap mewakili keadaan alam yang sebenarnya, sehinggaapabila ada pengaruh-pengaruh luar yang luput dari perhitungan dapat diwakilioleh kondisi tersebut. Kondisi batas yang digunakan dapat berupa kecepatan,debit, atau level muka air. Untuk pekerjaan ini, kondisi batas yang digunakanhanya level muka air yang didapat dari pengukuran pasang surut yang dilakukandi lokasi pengamatan yaitu di Parit Bansir.

III 44

g. Kondisi Awal (Initial Condition)Untuk memulai perhitungan pada model matematik tersebut dibutuhkan

kondisi awal (initial condition), dimana nilainya dapat berupa data H (tinggi mukaair) dan Q (debit). Didalam pemodelan, kondisi awal yang digunakan adalah nilaiH yang diambil sejajar lahan rata-rata pada masing-masing blok.

h. Hasil simulasi (Output)Hasil keluaran program yang dapat ditampilkan adalah elevasi muka air

(level), kecepatan aliran (velocity), dan debit (discharge) untuk setiap titik danruas. Hasil keluaran dapat berupa tabel maupun grafik.