reskiana tugas ekohidrolika desain bangunan pengendali banjir-libre

Ekohidrolika 2013

Sekolah Pascasarjana IPB-Teknik Sipil dan Lingkungan Page 1

TUGAS

EKOHIDROLIKA

DESAIN BANGUNAN PENGENDALI BANJIR (KANAL)

SUNGAI CIDANAU, BANTEN

Oleh :

RESKIANA

F451120011

Dosen Pengampu :

Dr. Ir Roh Santoso Budi Waspodo, MT

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2013

Ekohidrolika 2013


Pendahuluan

Banjir merupakan suatu keadaan sungai dimana aliran airnya tidak tertampung

oleh palung sungai, karena debit banjir lebih besar dari kapasitas sungai yang ada.

Dalam kepentingan yang lebih teknis, banjir dapat di sebut sebagai genangan air

yang terjadi di suatu lokasi yang diakibatkan oleh : (1) Perubahan tata guna lahan di

Daerah Aliran Sungai (DAS); (2) Pembuangan sampah; (3) Erosi dan sedimentasi; (4)

Kawasan kumuh sepanjang jalur drainase; (5) Perencanaan sistem pengendalian banjir

yang tidak tepat; (6) Curah hujan yang tinggi; (7) Pengaruh fisiografi/geofisik sungai;

(8) Kapasitas sungai dan drainase yang tidak memadai; (9) Pengaruh air pasang; (10)

Penurunan tanah dan rob(genangan akibat pasang surut air laut); (11) Drainase lahan;

(12) Bendung dan bangunan air; dan (13) Kerusakan bangunan pengendali banjir.

(Kodoatie, 2002),

Pengendalian banjir Merupakan kegiatan perencanaan, pelaksanaan pekerjaan

pengendalian banjir, eksploitasi dan pemeliharaan, yang pada dasarnya untuk

mengendalikan banjir, pengaturan penggunaan daerah dataran banjir dan mengurangi

atau mencegah adanya bahaya/kerugian akibat banjir.

Ada dua metode pendekatan untuk analisis pengendalian banjir yaitu metode

struktur dan non-struktur.

Ekohidrolika 2013


Beberapa metode struktur diuraikan sebagai berikut :

Bendungan (dam) Bendungan digunakan untuk menampung dan mengelola distribusi aliran sungai.

Pengendalian diarahkan untuk mengatur debit air sungai disebelah hilir bendungan.

Kolam Penampungan (retention basin) Kolam penampungan (retention basin) berfungsi untuk menyimpan sementara volume

air banjir sehingga puncak banjir dapat dikurangi dan dilepaskan kembali pada saat air

surut. Wilayah yang digunakan untuk kolam penampungan biasanya didaerah dataran

rendah.

Tanggul Penahan Banjir

Tanggul penahan banjir adalah penghalang yang didesain untuk menahan banjir di

palung sungai untuk melindungi daerah sekitarnya.

Saluran By pass Saluran bay pass adalah saluran yang digunakan untuk mengalihkan sebagian atau

seluruh aliran air banjir dalam rangka mengurangi debit banjir pada daerah yang

dilindungi.

Sistem pengerukan sungai/normalisasi sungai Sistem pengerukan atau pengerukan saluran adalah bertujuan memperbesar kapasitas

tampung sungai dan memperlancar aliran. Normalisasi diantaranya mencakup kegiatan

melebarkan sungai, mengarahkan alur sungai dan memperdalam sungai (pengerukan).

Flood way (Kanal Banjir)

Bangunan pengendali banjir yang berfungsi untuk mengendalikan aliran air dari hulu

sungai dan mengatur volume air yang masuk ke wilayah pemukiman. Umumnya kanal

merupakan bagian dari aliran sungai dengan pelebaran atau pendalaman pada bagian

tertentu.

Tinjauan Hidrologi

Analisis hidrologi diperlukan untuk memperoleh besarnya debit banjir rencana suatu

wilayah. Debit banjir rencana merupakan debit maksimum dengan periode ulang

Ekohidrolika 2013


tertentu yaitu besarnya debit maximum yang rata-rata terjadi satu kali dalam periode

ulang yang ditinjau.

Gambar 2. Bagan Alir Perhitungan Hidrologi

Ekohidrolika 2013


Debit Air Maksimum

Debit air maksimum merupakan kondisi puncak/kritis yang terjadi pada saat volume

Kanal Banjir (Floodway) penuh. Hal ini disebabkan masuknya air ke Kanal Banjir

(Floodway) secara bersamaan yang menyebabkan kemampuan untuk mengalirkan air

tersebut menjadi lambat.

Asumsi debit desain QD dengan Periode Ulang T-tahunan yaitu :

1. (QD10-tahunan) Setiap tahunnya, kemungkinan terjadinya debit Q > QD adalah 10%

2. (QD25-tahunan) Setiap tahunnya, kemungkinan terjadinya debit Q > QD adalah 4% .



Karakteristik DAS Cidanau

Daerah Aliran Sungai (DAS) Cidanau memiliki luas sebanyak 22.620 ha dan merupakan

salah satu sumberdaya yang mendukung pembangunan di wilayah Barat Provinsi

Banten serta merupakan salah satu lokasi industri yang sangat penting dan strategis

bagi Indonesia. DAS Cidanau tersusun sub sub DAS dengan rata-rata debit air yang dihasilkan oleh DAS Cidanau adalah 2.590 liter/detik, dan sekitar 1.690 liter/detik,

merupakan kebutuhan air masyarakat dan dunia industri di daerah Cilegon yang

memiliki nilai investasi sekitar US$ 1,936,463,291. Sampai saat ini sekitar 4300 ha

kawasan DAS Cidanau meupakan lahan kritis yang membutuhkan penanganan serius.

Didalam kawasan DAS Cidanau, dijumpai pula Cagar Alam Rawa Danau dengan luas

2.500 ha dan merupakan salah satu kawasan endemis berupa rawa pegunungan dengan

keanekaragaman hayati yang cukup tinggi.

Rencana desain bangunan pengendali banjir

Konsep pengendali banjir di wilayah DAS Cidanau ini direncanakan dengan pembuatan

tanggul di sepanjang Sungai Cidanau. Dalam merencanakan bangunan air, analisis awal

yang perlu ditinjau adalah analisis hidrologi. Analisis hidrologi diperlukan untuk

menentukan besarnya debit banjir rencana yang mana debit banjir rencana akan

berpengaruh besar terhadap besarnya debit maksimum maupun kestabilan konstruksi

Ekohidrolika 2013


yang akan dibangun. Perhitungan hidrologi sebagai penunjang pekerjaan desain,

dibutuhkan data meteorology dan hidrometri. Data curah hujan selanjutnya akan diolah

menjadi data curah hujan rencana, yang kemudian akan diolah menjadi debit banjir

rencana. Alur perhitungan debit banjir rencana dapat dilihat pada Gambar 3 berikut.

Gambar 3. Bagan Alir Desain Kanal Banjir

Perhitungan curah hujan maksimum rata-rata DAS Cidanau

Perhitungan curah hujan maksimum rata-rata DAS Cidanau menggunakan

metode rata-rata aljabar, yaitu dengan menjumlahkan curah hujan dari semua tempat

pengukuran selama waktu tertentu dan membaginya dengan banyaknya tempat

pengukuran. Dari data curah hujan Kota Serang Provinsi Banten, hanya menggunakan

satu stasiun pengamatan yaitu Stasiun Taktakan. Tabel 1 berikut menunjukkan curah

hujan rata-rata per bulan DAS Cidanau.

Ekohidrolika 2013


Sumber : Data Sekunder, 2013

Gambar 4. Curah hujan maksimum harian DAS Cidanau tahun 1996 2005 Perhitungan curah hujan rencana

Setelah mendapatkan curah hujan wilayah selanjutnya dianalisis dengan

menggunakan distribusi sebaran untuk mendapatkan pola sebaran yang sesuai dengan

sebaran curah hujan wilayah DAS Cidanau. Jenis distribusi sebaran yang terpilih

(dengan nilai deviasi terendah) merupakan dasar untuk menentukan curah hujan

rencana dengan periode ulang tertentu. Jenis distribusi sebaran yang digunakan yaitu

Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Distribusi Person III, Distribusi Log Person

Ekohidrolika 2013


III, dan Distribusi Gumbel. Data hasil perhitungan untuk masing masing distribusi disajikan dalam tabel berikut.


Perhitungan besarnya curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun

Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa Distribusi Gumbel memberikan nilai deviasi

terendah sebesar 3,32. Distribusi Gumbel akan digunakan sebagai acuan nilai curah

hujan dengan periode ulang T tahun. DAS Cidanau yang memiliki luas 22.620 ha

termasuk DAS yang banyak terdapat aktivitas industri dan pemukiman di bagian

hilirnya. Kondisi seperti ini bisa dijadikan asumsi untuk menghitung curah hujan

Ekohidrolika 2013


rencana periode ulang 10 tahun. Nilai curah hujan rencana periode ulang Tr 10 tahun

dengan Distribusi Gumbel pada Tabel 2 yaitu sebesar 106,76 mm/hari.

Perhitungan debit banjir rencana

Metode untuk memperkirakan laju aliran permukaan puncak yang umum

dipakai adalah metode rasional USCS. Rumus untuk menghitung debit banjir rencana

dengan metode rasional adalah sebagai berikut:

di mana Qp adalah debit maksimum rencana (m3/detik), I adalah intensitas hujan

(m/detik) dan A luas daerah tangkapan hujan (km2) dan C adalah koefisien aliran,

dapat dilihat pada Tabel 4. DAS Cidanau termasuk memiliki kondisi permukaan tanah

berupa permukiman padat dengan nilai c 0,60 0,80.

Intensitas hujan (I) didapat dengan rumus :

Ekohidrolika 2013


I adalah intensitas curah hujan (mm/jam), R24 adalah curah hujan rencana dengan

Distribusi Gumbel sebesar 106,76 mm/hari, L adalah panjang Sungai Cidanau sebesar

90 km = 90000 m, S adalah beda elevasi antara hulu dan hilir sungai sebesar 65 %

(Irsyad, 2011), sedangkan tcadalah waktu konsentrasi (jam). Sehingga nilai tc dan I

didapat sebagi berikut :

Dengan luas area DAS Cidanau sebesar 22.620 ha = 22,62 x 1011 mm2 , dan koefisien

aliran sebesar 0,6, maka besar debit rencana (Qp ) adalah :

Maka untuk merancang suatu bangunan pengendali banjir, bangunan tersebut harus

dapat menampung debit maksimum sebesar 2.601 m3/dt.

Perencanaan desain kanal banjir

Desain kanal banjir dapat menggunakan beberapa bentuk penampang melintang.

Penampang melintang kanal banjir dapat berupa persegiempat, trapesium atau

lingkaran.

Masing-masing penampang melintang memiliki elemen geometri yang berbeda

seperti terlihat pada Tabel 5 di bawah ini :

Ekohidrolika 2013


Pada desain kanal banjir ini akan digunakan penampang melintang berbentuk persegi

empat. Desain kanal yang akan dilakukan berupa penentuan panjang kanal (L), lebar

(b), dan kedalaman (h)

Dimensi kanal banjir dapat ditentukan berdasarkan debit banjir puncak rencana (Q)

pada periode ulang 10 tahun yaitu 2.601 m3/dt dengan menggunakan rumus Q = V x A,

dengan V menggunakan rumus Manning dan A adalah luas penampang melintang kanal

banjir.

Dimana S merupakan beda elevasi sungai sebesar 65 %. Nilai kekasaran Manning (n)

dapat dilihat pada Tabel 6 di bawah ini :

Kanal banjir ini dikonstruksi dengan menggunakan beton yang memiliki nilai n sebesar

0,011. Sehingga penentuan dimensi kanal banjir digunakan metode try and error

sampai debit yang diperoleh mendekati atau lebih besar debit puncak rencana 10 tahun.

Adapun hasil perhitungan Try and Error disajikan pada table berikut :

Luas Penampang (A) :

hbA

Perimeter terbasahkan (P) :

hbP 2

PAR

Ekohidrolika 2013


Tabel 7. Dimensi Kanal Banjir

Kemungkinan b (m) h (m) A (m2) P (m) R (m)

V

(m/dt) Q (m3/dt)

1 5 7 35 19 1.84 110.36 3862.7

2 5 6 30 17 1.76 107.23 3217.0

3 4 6 24 16 1.50 96.17 2308.1

4 5 5.5 27.5 16 1.72 105.36 2897.3

5 4.5 5 22.5 14.5 1.55 98.38 2213.6

6 4.5 5.5 24.75 15.5 1.60 100.29 2482.1

7 4.7 5.5 25.85 15.7 1.65 102.37 2646.2


Berdasarkan hasil perhitungan di atas, maka 2 kemungkinan dimensi yang bisa

digunakan dalam mendesain kanal banjir yaitu kemungkinan 4 dan 7 dimana masing

debit yang bisa ditampung mendekati dan lebih besar dari debit rencana (Q = 2601

m3/detik).

Gambar 5. Penampang melintang desain Kanal Banjir

Kesimpulan

Kanal banjir yang didesain dengan dimensi lebar = 5 m dan kedalaman basah 5.5

m dan ketinggian kanal 8 m mampu menampung debit 2897 m3/detik. Debit tersebut lebih

besar dari debit puncak rencana banjir dengan periode ulang 10 tahun. Dengan demikian

dimensi ini reperesentatif untuk kanal banjir sungai Cidanau.

Referensi :

Irsyad, F, 2011. Analisis Debit Sungai Cidanau Aplikasi SWAT. Thesis. IPB-Bogor.

Kadoatie, 2002. Analisis Hidrologi Daerah Aliran Sungai. UGM Press. Yogyakarta.

Ekohidrolika 2013


reskiana tugas ekohidrolika desain bangunan pengendali banjir-libre

Documents