BAB IV

PERENCANAAN DRAINASE4.1 Dasar Teori 4.1.1 Pengertian Umum Drainase Jalan RayaPengertian dari drainase itu sendiri adalah suatu ilmu tentang pengeringan tanah (to drain = mengosongkan air). Tanah perlu dikeringkan untuk beberapa keperluan, antara lain :

1. Pertanian

Tanah yang terlalu basah tidak dapat ditanami (seperti rawa). Untuk dapat digunakan sebagai tanah pertanian, tanah rawa yang selalu basah perlu dikeringkan.

2. Bangunan

Untuk mendirikan bangunan (gedung, jalan, lap. Terbang, dll.) diatas tanah yang basah, perlu drainase agar tanah menjadi kering dan daya dukung tanah bertambah, sehingga dapat mendukung beban bangunan diatasnya.

3. Kesehatan

Tanah yang digenangi air dapat menjadi berkembangbiaknya nyamuk, sehingga perlu dikeringkan dengan sistem drainase. Pada tanah kering telur dan larva nyamuk tidak dapat hidup. Gas rawa (gas methan) tidak baik untuk kesehatan, sehingga tanah di sekitar permukiman perlu dikeringkan.

4. Landscape

Untuk pemandangan yang baik, tanah basah / berair harus dikeringkan dengan sistem drainase, sehingga dapat ditanami rumput atau tanaman penghias lainnya.

Di dalam usaha mengeringkan tanah, perlu diperhatikan agar tanah / lahan yang sudah kering tidak dimasuki / digenangi lagi oleh air dari sekitarnya, baik berupa air permukaan maupun air yang ada di bawah permukaan tanah.

Dengan demikian ada dua macam drainase, yaitu :

Drainase permukaan (surface drainage), untuk mengalirkan air yang ada diatas tanah keluar daerah yang akan dikeringkan.

Drainase bawah permukaan tanah (subsurface drainage), untuk mangalirkan air yang masuk kadalam tanah.4.1.2. Sirkulasi Air (Siklus Hidrologi)Secara alamiah sumber air merupakan salah satu sumber alam yang dapat diperbaharui (renewable), serta akan mempunyai daya regenerasi yang selalu berada di dalam sirkulasinya dari suatu siklus. Siklus tersebut umumnya disebut dengan siklus hidrologi (Hydrologic Cyclus). Hal ini terjadi karena energi matahari akan mengakibatkan penguapan dari muka bumi.

Siklus air (siklus hidrolcgi) dapat diartikan pula sebagai gerakan air laut ke udara, kemudian jatuh ke permukaan tanah, dan akhirnya mengalir ke laut kembali. Namun siklus peristiwa tersebut tidak sesederhana yang dibayangkan. Untuk lebih jelasnya, proses siklus hidrologi dapat dijelaskan dari gambar 21.

Gambar 21: Sketsa Sederhana Siklus Hidrologi

Air dilaut I lautan (1), oleh karena adanya pengaruh radiasi matahari maka sebagian volume air itu akan menguap. Uap air tersebut dapat terbawa angin yang semakin tinggi elevasinya akan dipengaruh suhu udara yang semakin menurun sehingga terkondensasi menjadi butir - butir air dan terbentuk awan hujan. Butir-butir itu akan semakin besar, akhirnya jatuh karena gravitasi bumi dan jadilah hujan (2).

Sebagian air hujan yang jatuh di permukaan bumi akan menjadi aliran permukaan (surface run off) (3). Aliran permukaan sebagian akan meresap kedalam tanah menjadi aliran bawah permukaan melalui proses infiltrasi (4), dan perkolasi (5), selebihnya akan terkumpul didalam jaringan alur sungai, sebagai aliran sungai (river flow) (6). Apabila kondisi tanah memungkinkan sebagian air infiltrasi akan mengalir kembali kedalam sungai, atau genangan lainnya seperti waduk, danau sebagai interflow (7). Sebagian dari air dalam tanah dapat muncul kembali kepermukaan tanah sebagai air eksfiltrasi (8) dan dapat terkumpul lagi kedalam alur sungai atau langsung menuju ke laut/lautan. Aliran sungai tersebut sebagian akan mengalir kembali menuju laut/lautan.

Air hujan yang jatuh di bumi sebagian akan tertahan oleh vegetasi, sebagian jatuh ke permukaan bumi dan sebagian lagi jatuh langsung ke daerah genangan, ke laut, ke sungai, ke danau dan akan menguap kembali ke atmosfer dan sebagian air hujan itu masuk kedalam tanah menjadi air bawah permukaan dan kembali ke atmosfer melalui proses penguapan (evaporasi) (9), dan evapotranspirasi (10). Sebagian air hujan tersebut masuk kedalam akuifer menjadi aliran tanah (ll) dan mengalir kembali ke laut.

4.1.3. Metode Analisis

4.1.3.1. Analisis FrekuensiAnalisa frekuensi adalah suatu kejadian yang diharapkan terjadi, rata-rata sekali dalam setiap n tahun atau tahun berulangnya. Kejadian pada suatu kurun waktu tertentu tidak berarti hal itu akan terjadi sekali setiap 10 tahun, akan tetapi terdapat kemungkinan dalam 1000 tahun akan terjadi 100 kali kejadian 10 tahunan. Data yang diperlukan untuk menunjang teori kemungkinan ini adalah minimum 10 besaian hujan atau debit dengan harga tertinggi dalam setahun, diperlukan data minimum 10 tahun.

Metode untuk memperkirakan kejadian berulang ini ialah menggunakan metode dari Gumbel, Rumus yang digunakan adalah :

Dimana :

= nilai rata rata aritmatik hujan kumulatif

Xt= Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap t tahun

X= Curah hujan rata-rata dari suatu catchment area

Yt= Reduce Variate (Tabel 42)

Yn= Reduce Mean (Tabel 43)

Sn= Reduce Standard Deviation (Tabel 44)

Sx= Standar deviasi

I= Intensitas Curah hujan

Tabel 42: Reduce Variate Sebagai Fungsi Balik WaktuReturn Period Reduced Variate

2 0,3665

5 1,4999

10 2,2502

20 2,9606

25 3,1985

50 3,9019

100 4,6001

*Sumber : C.D. Soemarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2Tabel 43: Reduce Mean (Yn)Reduced Mean (Yn)

No0123456789

100,49520,49960,50350,50700,51000,51280,51570,51810,51020,5520

200,52360,52520,52680,52830,52960,53000,53200,58820,53430,5353

300,53620,53710,53800,53880,53960,54000,54100,54180,54240,5430

400,54360,54420,54480,54530,54580,54680,54680,54730,54770,5481

500,54850,54890,54930,54970,55010,55040,55080,55110,55150,5518

600,55210,55240,55270,55300,55330,55350,55380,55400,55430,5545

700,55480,55500,55520,55550,55570,55690,55610,55630,55650,5567

800,55690,55700,55720,55740,55760,55780,55800,55810,55830,5585

900,55860,55870,55890,55910,55920,55930,55950,55960,55980,5599

*Sumber : C.D. Soemarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2

Tabel 44: Reduce Standard Deviation (Sn)Reduced Standard Deviation (Sn)

No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0,94900,96760,98330,99711,00951,02061,03161,04111,04931,0565

20 1,06281,06901,07541,08111,08641,09151,09611,10041,10471,1080

30 1,11241,11591,11931,12261,12551,12851,13131,13391,13631,1388

40 1,14131,14361,14581,14801,14991,15191,15381,15571,15741,1590

50 1,16071,16231,16581,16581,16671,16811,16961,17081,17211,1734

60 1,17471,17591,17701,17821,17931,18031,18141,18241,18341,1844

70 1,18541,18631,18731,18811,18901,18981,19061,19151,19231,1930

80 1,19381,19451,19531,19591,19671,19731,19801,19871,19941,2001

90 1,20071,20071,20261,20321,20381,20441,20441,20491,20501,2060

*Sumber : C.D. Soemarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2Dalam perhitungan analisa frekuensi digunakan metoda gumbel, sehingga didapatkan besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap 5 tahun.

4.1.3.2. Analisa Intensitas Curah HujanIntensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan merupakan perbandingan antara tingginya hujan (banyaknya air hujan yang tertampung dalam durasi tertentu) dengan lamanya hujan yang dinyatakan dalam satuan mm/jam.

Intensitas curah hujan yang dinyatakan dalam mm/jam dihubungkan dengan durasi (lamanya hujan) yang dinyatakan dalam menit digambarkan dalam Kurva Intensitas Hujan atau biasa disebut Intensitas Duration Frekuensi (IDF). Maka diperlukan data curah hujan dengan durasi 5, 10, 15, 30, 60, 120, menit sampai 24 jam.

4.1.4. Perencanaan Jaringan

Kapasitas sistem drainase harus mencukupi, baik untuk menampung air hujan yang akan dialirkan ketempat pembuangan akhir (laut, sungai besar) maupun yang diresapkan kedalam tanah. Jika kapasitas ini tidak mencukupi, maka sistem akan gagal clan akan menyebabkan terjadi banjir atau genangan. 4.1.5. Kapasitas Debit Saluran

Debit saluran adalah debit yang diterima oleh saluran yang berasal dari kecepatan pengaliran dalam saluran terhadap luas tangkapan (catchment area), yang besarnya sangat tergantung kepada nilai kekasaran dari bahan saluran tersebut.

Untuk menghitung kapasitas debit saluran, digunakan rumus sebagai berikut :

Q = ( 1 / 3,6 ) x C x I x A

Dimana :

Q = Debit air (m3/dt)

C = Koefisien pengaliran

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

A = luas daerah pengaliran (km2)4.1.6. Koefisien Pengaliran (Run Off Coefficient)

Koeisien Pengaliran (C) adalah angka reduksi dari intensitas hujan, yang besarnya sangat tergantung pada kondisi dan karakteristik daerah pengaliran (kondisi permuka:m, kemiringan atau kelandaian, jenis tanah dan durasi hujan). Harga C akan bertambah besar apabila daerah kedap air di daerah pengaliran bertambah besar. Kebanyakan daerah pemukiman mempunyai harga c yang tinggi, tetapi masih tetap dibawah l, karena ada penyerapan pada permukaannya.

Untuk menentukan koefisien pengaliran suatu daerah aliran yang tata guna tanahnya tidak sama (Cw).

Menurut The Asphalt Institut, untuk menentukan Cw dengan berbagai kondisi permukaan, dapat dihitung atau ditentukan dengan rumus dibawah ini.

Keterangan :

C1, C2, C3 = koefisien pengaliran yang sesuai dengan tipe kondisi permukaan

A1, A2, A3 = luas daerah pengaliran yang diperhitungkan sesuai dengan kondisi.

Harga koefisien pengaliran (c) pada berbagai kondisi ditentukan seperti pada tabel 47.

Tabel 47: Nilai Koefisien Pengairan sesuai Kondisi Permukaan

Kondisi Permukaan TanahKoefisien Pengaliran (C)

Jalan beton dan jalan aspal

Jalan kerikil dan jalan tanah

Bahu jalan :

Tanah berbutir halus

Tanah berbutir kasar

Batuan masif keras

Batuan masif lunak

Daerah perkotaan

Daerah pinggiran

Daerah industri

Pemukiman padat

Pemukiman tidak padat

Taman dan kebun

Persawahan

Perbukitan

Pegunungan0,70 0,95

0,40 0,70

0,40 0,65

0,10 0,200,70 0,850,60 0,75

0,70 0,95

0,60 - 0,70

0,60 - 0,30

0,40 - 0,60

0,40 - 0,60

0,20 - 0,40

0,45 - 0,60

0,70 - 0,80

0,75 - 0,90

catatan: untuk daerah datar diambil nilai terkecil, untuk daerah lereng diambil c terbesar

*Sumber : SNI 03 3424 1994 Tata Cara Perencanaan Drainase

Permukaan Jalan

4.1.7. Waktu Konsentrasi (Time Off Concentration)

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari suatu titik yang terjauh pada suatu daerah pengaliran sampai ketitik yang ditinjau.Dimana :

Tc = t1 + t2Keterangan :Tc= waktu konsentrasi (menit) t1= waktu inlet (menit)t2= waktu aliran (menit)Lo= jarak dari titik terjauh ke fasilitas drainase (m)

L= panjang saluran (m)

nd= koefisien hambatan (lihat tabel 45)

s= kemiringan daerah pengaliran

v= kecepatan air rata rata di selokan (m/detik) (lihat tabel 5.)

Tabel 45: Hubungan kondisi Permukaan dengan Koefisien Hambatan

*Sumber : SNI 03 3424 1994 Tata Cara Perencanaan Drainase

Permukaan Jalan

Tabel 46: Kecepatan Aliran yang Diizinkan Berdasarkan Jenis Material

Jenis BahanKecepatan Aliran yang Diizinkan

Pasir halus0,45

Lempung kepasiran0,5

Lanau alluvial0,6

Kerikil halus0,75

Lempung kokoh0,75

Lempung padat1,1

Kerikil kasar1,2

Batu-batu besar1,5

Pasangan batu1,5

Beton1,5

Beton bertulang1,5

*Sumber :Tata Cara Perencanaan Drainase Permukaan tahun 19944.1.8. Debit Banjir Rencana

Debit banjir rencana adalah besarnya debit yang direncanakan melewati sebuah bangunan air yang dalam hal ini berupa saluran dengan periode ulang tertentu, atau volume air rencana pada permukaan tanah yang masuk kedalam saluran. Debit yang masuk berbanding lurus dengan besarnya koefisien pengaliran, Intensitas Curah Hujan, dan luas tangkapan (catchment area).

4.1.9. Pemilihan Bentuk SaluranDalam menentukan bentuk atau profil saluran, perlu diperhatikan aspek ekonomi. Kehematan dengan luas penampang tertentu (A).

Q = A x V terlihat bahwa untuk A tertentu, pada Vmaks. Terdapat Qmaks.

V = c R. I (rumus Chezy), dengan R = A/P (P = keliling basah)

Supaya V rnaksinium, R harus besar dan P harus sekecil mungkin dengan kemiringan (1) tetap.

Macam-macam bentuk/profil saluran yang ada :

a) Bentuk Segitiga

b) Bentuk Trapezium

c) Bentuk Persegi Empat

d) Bentuk Lingkaran

e) Bentuk Setengah Lingkaran

f) Bentuk Elips

g) Bentuk Bulat Telur

h) Bentuk Tapal Kuda (gabungan setengah lingkaran dan trapezium)

Penampang saluran disebut terekonomis, jika debitnya maksimum dan dimensi saluran sekecil mungkin.

a) Segitiga Sama Kaki

Trapezium

b) Empat Persegi Panjang

B = 2b, atau

c) Lingkaran

Vmax tercapai padah = 0,8535 b

Qmax tercapai padah = 0,925 b

V = Vmax (h = +0,8535 d)

Q = Qmax (h = +0,925 d)

d) Bulat Telur

Vmax tercapai padah = +0,86H

Qmax tercapai padah = +0,94H

4.1.10. Kemiringan SaluranAdalah perbandingan antara beda tinggi dengan jarak horizontal jalan yang dinyatakan dalam persen (%). Rumus yang digunakan :

Dimana :

S= kemiringan (%)

t1= tinggi Sta. 1 (awal)

t2= tinggi Sta .2 (akhir)

L= jarak horizontal (m)

Gambar 22: Kemiringan Saluran4.1.11. Bangunan Pelengkap

Salah satu jenis bangunan pelengkap adalah gorong gorong. Gorong-gorong adalah saluran tertutup yang berfungsi mengalirkan air, dan biasanya melintang jalan.

Gorong-gorong termasuk dalam sarana drainase permukaan yang berfungsi sebagai penerus aliran dari saluran samping jalan ke tempat pembuangan dan sebagai pengering.

Gambar 23: Penampang Gorong-gorong

Sebelum menentukan dimensi gorong-gorong, harus diketahui lebih dahulu debit saluran diatasnya (Qs) yang akan melalui gorong-gorong. Dari ketentuan diatas, kapasitas gorong-gorong. Tentukan arah aliran sesuai dengan cekungan kontur

4.2. Kriteria Perencanaan Drainase Jalan1. AcuanPerencanaan mengacu pada SNI 03-3424-1994 (Standar Nasional Indonesia) tentang Tata Cara Perencanaan Drainase Permukaan Jalan2. Nama Proyek

PERENCANAAN JALAN TANJUNG PRIOK-TANGERANGSkema Perencanaan Drainase

Gambar 20: Skema Perencanaan Drainase4.3. Data Perencanaan 4.4. Analisis Data Curah Hujan4.4.1. Data Curah Hujan

Perencanaan jalan yang akan dibangun berlokasi di Tanjung Priok-Tangerang, Jakarta Utara. Dalam perhitungan drainase dibutuhkan data curah hujan pada stasiun terdekat, maka dari itu didapatkan data curah hujan dari tahun 2004 sampai tahun 2013 pada daerah tersebut dengan data seperti dibawah iniTabel 4.1. Data curah hujan daerah Jalan Tanjung Priok Tangerang (mm/hari)

Analisa Intensitas curah hujan untuk periode ulang 5 tahunan, menggunakan software Microsoft Excel 2013. Tabel 4.2. Standar deviasi

YT = 1.4999

Yn = 0.5128

Sn = 1.0206

Intensitas 5 tahunan

4.4.2. Menghitung Waktu Konsentrasi Berikut ini adalah contoh perhitungan waktu konsentrasi pada STA 0+000 s/d STA 0+400 pada bagian kiri jalan :

Lh= 400 m

Nilai Lo (m) pada setiap bagian :

Jalan, Lo = 7,2

Bahu, Lo = 1,5

Tangkapan, Lo = 100

Nilai v (m/s) pada setiap bagian :

Jalan, v = 1,5

Bahu, v = 1,5

Tangkapan, v = 1,1

Nilai nd pada setiap bagian :

Jalan, Bahu, Tangkapan, Waktu konsentrasi : Jalan

Bahu

Pemukiman

Lalu, nilai ambil nilai tc maximal pada setiap grade tanjakan/turunan lalu plot ke grafik. Didapat nilai tac max adalah 9,424 menit. Lalu diplot ke grafik atau kurva IDF, didapat nilai I adalah 190 mm/jam.4.5. Analisa Debit dan Dimensi

4.5.1. Perhitungan koefisien Pengaliran C

Perhitungan koefisien pengaliran harus dilakukan pada bagian jalan dan bahu. Karena jalannya air dari jalan ke bahu hingga ke saluran drainase mempunyai nilai c yang berbeda-beda. Sedangkan pada area tangkapan diasumsikan memiliki nilai c yang sama sepanjang melintang 100 m. Berikut ini adalah contoh perhitungan waktu konsentrasi pada STA 0+000 s/d STA 0+400 pada bagian kiri jalan : C jalan = 0,7 ; C Bahu = 0,2

4.5.2. Perhitungan Debit Berdasarkan acuan SNI , perhitungan nilai debit dapat dilakukan dengan formula sebagai berikut :

4.5.3. Pendesainan Dimensi Saluran

Dimensi Drainase

Saluran Sebelah Kiri

Contoh perhitungan diambil pada STA 0+000 s/d STA 0+600 dan pada perhitungan antargrade selanjutnya menggunakan Microsoft Exel 2013.

Untuk G1 = 1,73 %

Q lapangan= 0,764 m3/s

n= 0,014 (Tabel n)

S= 1,73 %v

= kecepatan yang terjadi pada penampang diasumsikan sama dengan kecepata izin yaitu 1,5 m/sDimensi Penampang

d= 1,4 m

b = 1,2 m

Tinggi jagaan (w)

Tinggi total (H),

Kemiringan Saluran

Kemiringan saluran drainase adalah 0,14%. Nilai tersebut masih lebih kecil dari kemiringan jalan yaitu 1,73%, maka dibuat saluran sistim trap. Cara perhitungan jumlah trap

Jumlah trap bisa dicari dengan cara digambar seperti gambar diatas atau dengan cara perhitungan. Berikut cara mencari trap dengan cara perhitungan :

1. Tarik garis dari titik akhir grade rencana jalan, yaitu garis kemiringan jalan dan garis kemiringan saluran berdasarkan ukuran yang sesuai perhitungan.

2. Hitung perbedaan tinggi antara kedua grade tersebut

3. Hitung tinggi total saluran ( H )

4. Bagi nilai pada point 3 dengan point 4

5. Didapat jumlah trap yang diperlukan oleh saluran

Contoh :

bulatkan ke bawah

Kecepatan Akhir

Qlapangan < Qsaluran

0,764 m3/s < m3/s ( OKE!Saluran Sebelah Kanan

Contoh perhitungan diambil pada Noda 1 2 dan pada perhitungan noda selanjutnya menggunakan Microsoft Exel 2013.

Untuk G1 = 1,73 %

Q lapangan= 0,113 m3/s

n= 0,014 (Tabel n)

S= 1,73 %

S= 1,6 %

Dimensi Penampang

d= 0,5 m

b = 2d = 1 m

Maka dibuat Saluran Sistem Trap 3 tingkat, sehingga V = 1,243 m/s

Qlapangan < Qsaluran

0,113 m3/s < m3/s ( OKE!

Tinggi jagaan (w)

Tinggi total (h),

Bangunan Pelengkap

Salah satu jenis bangunan pelengkap adalah gorong gorong. Gorong-gorong adalah saluran tertutup yang berfungsi mengalirkan air, dan biasanya melintang jalan.

Gorong-gorong termasuk dalam sarana drainase permukaan yang berfungsi sebagai penerus aliran dari saluran samping jalan ke tempat pembuangan dan sebagai pengering.

Gambar 23: Penampang Gorong-gorong

Sebelum menentukan dimensi gorong-gorong, harus diketahui lebih dahulu debit saluran diatasnya (Qs) yang akan melalui gorong-gorong. Dari ketentuan diatas, kapasitas gorong-gorong. Tentukan arah aliran sesuai dengan cekungan kontur

a. Untuk mencari D digunakan rumus Fe = , dimana dilakukan cara coba coba untuk mencari variable D.

b. Jari jari (r) =

c. d = 0.80 D

d. Kemudian dicari kemiringannya, untuk memenuhi syarat kemiringan yang diizinkan yaitu 0.5 2% dengan rumus

e. Fd =

f. P = 2 x r x

g. R =

Perhitungan gorong-gorong pada STA 0+600. Dengan debit dihitung dari Q debit STA 0+000 s/d STA 0+600 dan STA 0+600 s/d 1+400

Q debit = 0,591 + 1,175 = 1,767V ijin= 1,5 m/s

Qtotal = 1,767 m3/s

Fe = m2

D = Dicoba penampang dengan diameter 1 meter berjumlah 2 buah.

d = 0.8 x 1 = 0,8 m

P = 2 x (1/2) x 4.5 = 4,5 m

F = R=i = Syarat kemiringan gorong-gorong 0.5 2 %

Soewarno. Hidrologi Operasional, Jilid Kesatu, Bandung. 2000, Hal 6

Shirley L. Hendarsin Perencanaan Teknik Jalan Raya. Hal 281

Shirley L. Hendarsin, Perencanaan Teknik Jalan Raya, Hal PAGE \* MERGEFORMAT 3

Ir. Haryono Sukarto, MSi, Drainase Perkotaan, DPU 1999, Hal 68

Ir. Haryono Sukarto. MSi, Drainase Perkotaan, DPU 1999, Hat 80

Ir. Haryono Sukarto_ MSi. DrauLase Perkotaan, DPU 1999, Hal 84 - 91

Standar Nasional Indonesia 03-3424-1994, Hal 2

Shirley L. Hendarsin. Perencanaan Teknik Jalan Rava, Hal 283

Standar Nasional Indonesia 03-3424-1994, Hal 2

Shirley L. Hendarsin. Perencanaan Teknik Jalan Rava, Hal 283

_1481049862.unknown

_1481049866.unknown

_1481049870.unknown

_1481049874.unknown

_1481049876.unknown

_1481049878.unknown

_1481049877.unknown

_1481049875.unknown

_1481049872.unknown

_1481049873.unknown

_1481049871.unknown

_1481049868.unknown

_1481049869.unknown

_1481049867.unknown

_1481049864.unknown

_1481049865.unknown

_1481049863.unknown

_1481049858.unknown

_1481049860.unknown

_1481049861.unknown

_1481049859.unknown

_1481049856.unknown

_1481049857.unknown

_1481049855.unknown