Metodologi An Ded Ian Banjir

BAB 1. METODOLOGI

1.1.

PENGUMPULAN DATA-DATA SEKUNDER Pengumpulan data-data sekunder meliputi pengumpulan data pendahuluan seperti

hasil survey, investigasi studi maupun desain terdahulu untuk menunjang desain, data-data sekunder ini juga sangat berperan dalam keandalan analisa yang akan dilakukan baik dalam analisa hidrologi, analisa hidrolika, analisa sedimen, analisa struktur dan lain-lain. Untuk itu data-data sekunder yang telah dikumpulkan meliputi : 1. Data hidroklimatologi meliputi data curah hujan yang diperoleh di daerah studi 2. Data-data daerah genangan banjir meliputi daerah rawan banjir, lama dan luas genangan, tinggi genangan dan penyebab banjir 3. Peta-peta dengan skala terbesar yang ada yaitu peta dari Bakorsurtanal skala 1 : 50.000 4. Titik-titik referensi 5. Kajian-kajian geologi terdahulu 6. Hasil pengukuran topografi terdahulu 7. dan lain-lain Dari data-data sekunder tersebut sebelum dipakai sebagai alat analisa perlu dilakukan kompilasi data dan studi pendahuluan, agar alat analisa yang dipakai dapat memberikan nilai validasi dan memberikan parameter desain yang dapat dipertanggung jawabkan. Kompilasi dan kegiatan pendahuluan yang dilakukan adalah sebagai berkut : a. Kompilasi data dilakukan pada data-data hidroklimatologi dengan tujuan melihat data yang hilang (missing data), dan kepuguhan/konsistensi data sehingga dapat diketahui data yang masih perlu dilengkapi dalam bentuk report maupun survey tambahan yang diperlukan. b. Studi pendahuluan yang dilakukan terhadap studi-studi yang terdahulu terutama yang menyangkut: 5 Kondisi Daerah Pengaliran Sungai (DPS) 5 Kondisi Topografi

5 Kondisi Geologi 5 Kondisi Hidrologi 5 Dasar-dasar perencanaan bangunan 5 Dan lain-lain c. Tinjauan lapangan yang dilakukan untuk memastikan atas kondisi berdasarkan studi terdahulu, melakukan identifikasi dan inventarisasi permasalahan yang menjadi penyebab banjir dan akibatnya dan juga untuk mempertajam studi pendahuluan.

1.2.

PENGUKURAN TOPOGRAFI (TOPOGRAPHIC SURVEY)

1.2.1. PENGUKURAN POLIGON Dalam pekerjaan pengukuran poligon, data yang mutlak dibutuhkan adalah koordinat dan elevasi referensi, yang digunakan untuk mengikat titik awal poligon. Titik ini dapat diperoleh dari benchmark (BM) yang ada ataupun check poin (CP) pada daerah yang akan dipetakan. A. Pengukuran Poligon/Kontrol Horisontal Kontrol horizontal dilakukan dengan cara pengukuran poligon, poligon harus tertutup dan melingkupi daerah yang dipetakan, jika daerahnya cukup luas poligon utama dibagi dalam beberapa kring tertutup. Jadi secara umum kontrol horizontal dapat dilakukan sebagai berikut : -

Metode yang digunakan adalah poligon, dimana semua patok dan BM yang sudah dipasang merupakan titik poligon.

-

Sudut diukur satu seri ganda (biasa dan luar biasa) menggunakan theodolith.

-

Jarak diukur dua (2) kali menggunakan Alat Ukur Elektronik (EDM) pada poligon utama dan memakai pita ukur 50 m pada poligon cabang.

Sisi poligon sama panjangnya, poligon cabang harus terikat kepada poligon utama. Diusahakan jalur poligon baik cabang atau utama melalui batas jalan yang ada. titik koordinat referensi yang digunakan harus mendapat persetujuan dari Direksi pekerjaan, jalur poligon baik cabang atau utama dibuat melalui rencana atau bantaran

sungai/saluran/jalan

yang

sudah

ada

demikian

juga

jalur

inspeksi

atau

drainase/drainage. Titik poligon selain bench mark adalah patok kayu berukuran 5 cm x 5 cm x 70 cm. Patok ini harus dicat untuk memudahkan identifikasi. Jika polygon utama diukur dengan EDM sedang poligon cabang diukur dengan pita ukur baja ketelitian linier poligon utama harus lebih kecil atau sama dengan 1 : 10.000 sedangkan poligon cabang harus lebih kecil atau sama dengan 1 : 5.000. B. Pengukuran kerangka Water Pass/Kontrol Vertikal Semua titik poligon harus diukur ketinggiannya, titik referensi untuk kontrol vertikal harus persetujuan dari Direksi Pekerjaan. Pengukuran kontrol vertikal dilakukan pulang pergi, alat yang digunakan alat ukur otomatis (N12, NAK atau yang sejenis), sebelum dan sesudah pengukuran alat ukur harus diperiksa ketelitian garis bidiknya, jumlah jarak belakang diusahakan sama dengan jumlah jarak muka dan jarak dari alat ke rambu titik tidak lebih besar dari 60 m sedangkan alat terdekat dari alat ke rambu tidak lebih dari 5 m. Secara umum kontrol vertikal dapat dilakukan sebagai berikut : -

Metode yang digunakan adalah metode waterpass memanjang, melalui semua titik poligon

-

Jalur waterpass utama merupakan Jalur Tertutup (Loop), sedangkan waterpass cabang merupakan jalur Terikat Sempurna.

-

Menggunakan alat ukur “Automatic Level”

-

Pengukuran dilakukan double stand, dimana stand I dibaca lengkap (benang atas, benang tengah dan benang bawah), sedangkan stand II dibaca benang tengah. Ketelitian pengukuran waterpass utama tidak lebih dari 10√ D dan waterpass

utama tidak lebih 5√D, dimana D adalah jumlah jarak dalam satuan kilometer.

1.2.2. PEMASANGAN JARINGAN BENCH MARK (BM) A. Umum Benchmark (BM) dipasang ditempat yang aman dari gangguan manusia atau binatang, BM dipasang setiap 0.50 km dan perpotongan jalur poligon diikat pada atau dekat bangunan yang permanen. Setiap BM dibuat diskripsinya dan diberi nomor urut yang teratur. Ukuran BM sesuai TOR dan di cat warna biru. Titik poligon lainnya selain benchmark adalah patok kayu berukuran 5 cm x 5cm x 60 cm dipasang disepanjang jalur saluran dengan setiap 50 m. Patok kayu, dicat dan diberi nomor untuk memudahkan identifikasi. B. Deskripsi Bench Mark Seluruh benchmark (BM) dibuat diskripsinya Kordinat (X, Y) dan elevasinya (Z). Seluruh Benchmark (BM) yang

sudah di pasang, dibuat deskripsinya, kemudian

ditabelkan dan foto BM dihimpun pada formulir deskripsi, form terlampir. Semua benchmark dan patok poligon ditunjukkan pada peta situasi hasil pengukuran topografi yang berskala 1 : 2.000. Dan juga ditunjukkan pada gambar situasi yang berada pada long section. Nama Benchmark (BM) dan elevasi akan dicantumkan dengan jelas, elevasi tanah ditunjukkan sebagai pusat ketinggian dan untuk patok poligon akan ditulis nama/nomor dan elevasi tanah saja.

1.2.3. PENGUKURAN SITUASI Situasi diukur berdasarkan jaringan kerangka horizontal dan vertikal yang telah dipasang, dengan melakukan pengukuran keliling serta pengukuran didalam daerah areal yang akan dipetakan. Jalur poligon dapat ditarik lagi dari kerangka utama dan cabang untuk mengisi detail planimetris berikut spot height yang cukup, sehingga diperoleh penggambaran kontur yang yang memadai.

Titik-titik spot height terlihat tidak lebih dari interval 5 cm pada peta skala 1 : 5.000. atau dengan kerapatan spot height 2 - 5 titik untuk tiap 1 hektar diatas tanah. Dan untuk peta skala 1 : 2.000 titik-titik spot height terlihat tidak lebih dari interval 10 cm pada peta, atau dengan kerapatan spot height 8 – 10 titik untuk setiap hektarnya diatas tanah. Beberapa titik spot height bervariasi tergantung kepada kecuraman dan ketidakteraturan terrain. Kerapatan titik-titik spot height yang dibutuhkan dalam daerah pengukuran tidak hanya daerah sungai, tetapi juga kampung, kebun, jalan setapak, tanaman sepanjang jalan pada lokasi rencana. Pengukuran situasi dilakukan dengan metode Tacheometry menggunakan theodolith T.0 atau yang sejenis. Jarak dari alat ke rambu tidak boleh lebih dari 100 meter. Kontur digambar apa adanya tetapi teliti, dan bagian luar daerah sungai kontur diplot hanya berdasarkan titik-titik spot height, efek artistik tidak diperlukan. Interval garis kontur sebagai berikut : Kemiringan Tanah

Interval Kontur

kurang dari 2%

0,25 m

2% sampai 5%

0,50 m

Lebih dari 5 %

1,00 m

Pemberian angka kontur jelas terlihat, dimana setiap interval kontur 1.00 m dan setiap kontur 5.00 m digambarkan lebih tebal. a. Seluruh saluran, drainase, sungai (dasar terendah dan lebar harus jelas terlihat). b. Jalan-jalan desa dan jalan setapak. c. Bangunan irigasi dan drainase, batas kampung, rumah-rumah, jembatan dan saluran. Diameter atau dimensi berikut ketinggian lantai semua gorong-gorong dan jembatan, sekolah, masjid dan kantor pemerintah (camat, dll) harus terlihat. d. Pohon-pohon besar (berdiameter lebih besar dari 20 cm dengan ketinggian sekitar 12 m diatas tanah) bila pepohonan ini berada di site dan tiang telpon,tiang listrik dll. e. Daerah rawa.

f. Batas tata guna tanah (misalnya belukar berupa rerumputan dan alang-alang, sawah, rawa, ladang, kampung, kebun, dan lain-lain). g. Tiap detail topografi setempat (seperti misalnya tanggul curam, bukit kecil dan lain-lain). h. Batas pemerintahan (kecamatan, desa dan lain-lain). Nama kampung, kecamatan, nama jalan dan lain-lain diperlukan. i. Jaringan kerangka dasar.

1.2.4. PENGUKURAN TRASE SUNGAI Pengukuran untuk trase sungai meliputi penampang memanjang dan melintang. Penampang memanjang dilengkapi dengan elevasi pada tiap jarak 50m pada daerah lurus dan 25m pada belokan atau ditambah apabila ada perubahan kemiringan yang cukup signifikan pada kemiringan tanah. Penampang memanjang dilengkapi dengan: -

Elevasi tanah asli

-

Elevasi dasar sungai atau saluran

-

Elevasi tanggul sungai yang ada dan kemungkinan berhimpit dengan elevasi rencana tanggul Lokasi dari semua bangunan-bangunan prasarana dan sarana yang ada sepanjang

sungai bangunan-bangunan lainnya. Pengukuran trase saluran dapat dimulai setelah menyelesaikan pekerjaan inventarisasi jaringan dan kebutuhan pengukuran tersebut ditegaskan sesuai dengan hasil peninjauan lapangan terinci. Hasil pengukuran diplot pada gambar ukuran A.1. Maksud dari pekerjaan ini adalah membuat gambar penampang memanjang dan melintang dari saluran rencana. Pengukuran trase tersebut teliti terutama untuk elevasinya sehingga bisa diketahui mengenai slope (kemiringan) dari arah memanjang maupun melintang dimana saluran akan direncana: Pekerjaan pengukuran trase saluran seluas 1.071 Ha ini merupakan pekerjaan

pengukuran lanjutan setelah kegiatan layout definitif (system planning). Secara garis besar pekerjaan ini terdiri dari : -

Pengukuran poligon

-

Centerlining atau pematokan titik-titik untuk pengukuran profil melintang

-

Pengukuran waterpass (profil memanjang)

-

Pengukuran profil melintang

-

Pengukuran situasi saluran

-

Perhitungan

-

Penggambaran

1.

Pengukuran Poligon Setting out titik-titik BP, IP.1, IP.2 dan seterusnya sampai dengan EP untuk tiap saluran di lapangan dengan pemasangan patok kayu dolken atau kaso-kaso ukuran 5 x 7 x 100 cm untuk tiap-tiap titik IP tersebut dengan cat warna kuning dan nomor patok warna hitam kemudian untuk titk-titik BP dan EP berupa Bench Mark ukuran 10 x 10 x 100 (contoh kontruksi, ukuran dan marmer nama BM terlampir). Penarikan BP, IP dan seterusnya harus sejajar dengan saluran dan tiap IP ditempatkan harus pada titik balok. Setiap Bench Mark dan patok kayu (IP) di poligon syarat teknis pengukuran poligon adalah sebagai berikut :

• Poligon akan dimulai dari titik referensi yang sudah ditentukan oleh direksi (dalam hal ini adalah titik-titik tetap atau Bench Mark hasil pengukuran situasi terdahulu) dan harus berakhir pada titik yang sudah diketahui koordinatnya, bila tidak ada maka akan diadakan pengikatan terhadap yang terdekat

• Pengukuran sudut horizontal dengan 2 seri dengan ketelitian sudut tidak lebih dari 10” untuk sekunder cukup 1 seri dengan ketelitian sudut tidak lebih dari 20”

• Salah penutupsudut maksimum 10”√N, dimana N banyaknya titik poligon. Untuk saluran sekunder cukup dengan 20”√N

• Sudut vertikal dibaca dalam 2 seri dengan ketelitian sudut 20”

• Pengamatan matahari pada stiap jarak ± 5 km dan diusahakan pada bangunan bagi (titik simpul poligon) juga pada tiapBP dan EP. Pengamatan pada pagi dan sore pada kemiringan matahari ≤ 30o. Ketelitian azimuth ≤ 10”(untuk sekunder cukup < 20”)

• Ketelitian linier poligon ≤ 1 : 10.000, untuk sekunder adalah ≤ 1 : 5.000 2.

Pengukuran Waterpass a. Semua patok tiap 50 m, IP, BP dan EP serta BM di waterpasss, demikian juga bila melewati keadaan tanah yang ekstrim, bila ada bangunan sadap maka akan diukur elevasi bangunan bagian atasnya, bila ada legokan atau sodetan maka di ukur dasar dan tepi-tepi atasnya dan sebagainya. b. Pengecekan garis bidik alat, statip, back ukur, nivo back harus dilakukan sebelum pertengahan dan sesudah pengukuran pada hari itu. c. Pengukuran dilakukan pergi dan pulang dalam 1 hari minimal 1 seksi atau ±1,5 km antara IP dengan IP atau IP dengan BM d. Tinggi tiap patok harus diukur atas muka tanahnya e. Pembacaan adalah benang atas, tengah dan bawah dan akan dicatat pada buku ukur f. Selisish 2 benang tengah dengan (benang atas + benag bawah) harus ≤ 2 mm g. Salah satu penutup harus ≤ 10 √D mm, dimana D adalah jarak dalam km.

3.

Pengukuran Situasi Saluran a. Pengukuran detail situasi dilakukan dari patok poligon yang sudah diketahui kedudukan Planimetris dan elevasinya dari pengukuran poligon dan waterpass b. Alat yang digunakan Wild To atau yang tingkat ketelitiannya c. Semua detail seperti jalan, jembatan, batas sawah, batas tambak, rumah, bangunan lain, tinggi muka air dan sebagainya akan diambil/diukur d. Sketsa detail akan dibuat dengan rapi dan jelas sehingga memudahkan penggambaran dan koreksi apabila terjadi kesalahan dalam pengukuran e. Pengukuran detail dengan kerapatan titik tiap 25 cm f. Pengukuran harus terikat pada titik poligon

g. Perhitungan situasi dengan cara Tachiometri 4.

Pengukuran Profil Melintang a. Untuk saluran induk dan sekunder tiap interval jarak 50 m (untuk bagian lurus) b. Untuk saluran yang berbelok dilakukan tiap interval lebih kecil dari ketentuan tersebut di atas dengan memperhatikan busur kelengkungannya. yaitu tiap IP dan 2 patok yang mengapit IP, jadi pada belokan minimal ada 3 profil melintang di dalam interval jarak 50 m c. Bila saluran melintasi (memotong)sungai besar, lembah besar, maka akan dibuat penampang melintang dan memanjang sungai/lembah tersebut dengan ketentuan :

• Penampang dibuat 100 m ke udik dan 100 m ke hilir dari pertemuan tersebut • Penampang melintang tiap 25 m untuk bagian lurus dan untuk belokan akan ditambah pada belokannya dengan lebar 25 m ke kiri dan 25 ke kanan dari tepi sungai

• Penampang memanjang, skala 1 : 2.000, skala tinggi 1 : 2.000 Bila trase saluran memotong sungai/lembah kecil, maka akan dibuat :

• Penampang 50 ke udik dan 50 ke hilir • Penampang melintang dibuat tiap 25 meter untuk bagian yang lurus dan untuk belokan ditambah pada belokannya.

• Lebar penampang dan skala gambar sama dengan di atas 5.

Setiap perubahan elevasi tanah akan diambil sebagai titik detail untuk penampang melintang/memanjang, juga untuk tiap patok profil, bangunan rumah, jalan, muka air dan dasar saluran dan sebagainya

6.

Pengukuran penampang melintang saluran adalah tegak lurus saluran dengan lebar minimal 50 m ke kiri dan 50 m ke kanan dari saluran rencana.

7.

Arti minimal disini adalah bila terdapat detail penting yang perlu diambil, maka lebar penampang akan > 50 m dari as saluran, untuk bagian berbelok lebar minimal 50 m dari saluran rencana.

8.

Jarak-jarak penampang melintang diambil secara optis dengan membaca ketiga benang pada alat ukur, yaitu benang atas, benang tengah dan benang bawah atau dengan pita ukur baja sampai pembacaan dalam centimeter.

9.

Skets dari pengukuran akan dibuat dengan rapi dan jelas untuk memudahkan penggambaran.

10.

Perhitungan •

Semua perhitungan akan dilakukan di lapangan, sehingga apabila ada kesalahan dapat langsung diukur kembali.

•

Semua titik poligon akan dihitung koordinanatnya, satu sistem dengan hitungan skala 1 : 5.000 yang sudah ada.

•

Jarak dan ketinggian titik detail dihitung dengan core Tachyometri.

•

Saluran hasil hitungan akan di assistensikan/didiskusikan dengan Direksi pekerjaan.

11.

Penggambaran a. Garis silang untuk grid standar dibuat pada setiap 10 cm b. Semua Bench Mark (BM) dan titik ikat digambar dengan legenda yang ditentukan dan dilengkapi dengan elevasi dan koordinat. c. Elevasi rencana bangunan penting seperti bendung, bangunan bagi, jembatan syphon, gorng-gorong dan sebagainya akan ditulis pada peta. d. Semua titik detail digambar dan dituliskan elevasinya. e. Pada tiap interval lima garis kontur, garis kontur dibuat tebal dan ditulis angka ketinggiannya. f. Pada tempat-tempat tertentu yang tidak mengurangi ketelitian peta, garis kontur diputus untuk memperoleh ruangan guna menuliskan elevasi garis kontur tersebut. g. Sebelum mengerjakan penggambaran, konsultan meminta penjelasan terlebih dahulu mengenai tatacara penggambaran kepada Direksi (bagian pengukuran). h. Ukuran gambar A1 dan penggambaran dilakukan dengan sistem koordinat (tidak grafis) dan dalam proyeksi yang sama dengan 1 : 5.000 yang sudah ada. i. Skala

• Peta trase saluran skala 1 : 2.000 interval kontur 0.5 m, untuk daerah datar dan 1 m untuk daerah yang berbukit.

• Gambar situasi trase skala 1 : 2.000 • Penampang melintang skala jarak 1 : 100 skala tinggi 1 : 100 • Penampang memanjang skala jarak 1 : 2.000, skala tinggi 1 : 100 12.

Peta situasi saluran dan profil memanjang digambar dalam satu gambar di atas kertas kalkir 80/90 gr demikian juga untuk profil melintang

13.

Penggambaran trase saluran akan dimulai dari sungai (lokasi bendung) atau intake saluran.

14.

Gambar trase saluran skala 1 : 2.000 sama dengan gambar jalur lay out pada peta 1 : 5.000, dalam arti bahwa kenampakan detail dan kontur tidak jauh berbeda.

1.2.5. PENGOLAHAN DATA A. Hitungan Koordinat (X,Y) Yang perlu diperhatikan dalam perhitungan koordinat adalah data-data hitungan sudut, hitungan azimuth, hitungan jarak dan akhirnya hitungan X,Y. Untuk menghasilkan hitungan koordinat yang baik, maka dilakukan perhitungan dengan prosedur sebagai berikut :

Perhitungan Sudut Mendatar Perhitungan sudut mendatar hasil pengukuran poligon dibagi menjadi dua bagian: 1. Perhitungan poligon kerangka utama 2. Perhitungan poligon cabang Perhitungan poligon meliputi tiga perhitungan, yaitu perhitungan kontrol pengukuran sudut, perhitungan kontrol pengukuran jarak dan perhitungan koordinat. Poligon Kerangka

•

Kontrol Pengukuran Sudut Metoda yang digunakan untuk menghitung sudut mendatar adalah perhitungan azimuth awal dan azimuth akhir, kedua azimuth itu didapat dari data BM yang telah ada , yang menggunakan rumus sebagai berikut : A(akhir) – A(awal) = S(sudut) – n.180 + fa dimana : A(akhir)

=

azimuth akhir

A(awal)

=

azimuth awal

S(sudut)

=

jumlah sudut ukuran

n

=

banyaknya titik poligon

fa

=

besarnya salah penutup sudut

atau dengan menggunakan rumus : fa

=

(Aakhir – Aawal) - Ssudut + n.180

B. Kontrol Pengukuran Jarak 1. Jarak Optis Jarak datar dan jarak optis dihitung dengan menggunakan rumus : D = L . Cos2 . Z Dimana : D = jarak datar L

= jarak optis

Z

= sudut miring

2. Jarak Pita Ukur dan EDM Jarak pita ukur dilakukan dengan cara mencari harga rata-rata dari berberapa ukuran, dimana selisih bacaan jarak dengan pita ukur tidak boleh lebih dari 2 cm. Jadi sebelum kita hitung harga rata-ratanya, maka data-data jarak tersebut harus

diseleksi terlebih dahulu. Setelah ketiga jenis hitungan selesai (azimuth matahari, sudut dan jarak), maka kemudian dilakukan hitungan koordinat dengan rumus sebagai berikut : X2 =

X1 + D Sin a I-2

Y2 =

Y1 + D Cos a I-2

Sedangkan untuk perhitungan koreksinya dipakai rumus : X

(akhir)

– X (awal) = D Sin a + fx

Y

(akhir)

– Y (awal)

=

D Cos a + fy

Koreksi per sisi dilakukan dengan membagi koreksi X (Y) dengan jumlah sisi yang ada, sedangkan untuk mengetahui kesalahan relatif dapat kita hitung dari rumus : S : D adalah 1 : ……. Dimana :

S =

fx 2 + fy 2

D = jumlah jarak polygon C. Perhitungan Elevasi Perhitungan elevasi terdapat beberapa bagian penting, yaitu sebagai berikut : Kontrol bacaan benang Rumus yang digunakan dalam mengontrol bacaan benang adalah :

Bt =

Ba + Bb 2

Dimana : Bt

= bacaan benang tengah

Ba

= bacaan benang atas

Bb

= bacaan benang bawah

Jika selisih antara Bt dan (Ba + Bb)/2 lebih dari 2 milimeter maka bacaan benang akan langsung diulang lagi sampai memperoleh selisih maksimum 2 mm. Kontrol beda tinggi

Rumus yang digunakan untuk kontrol beda tinggi antara 2 titik adalah sebagai berikut : H1

= Btbelakang - Btmuka

(stand I)

Dengan sedikit mengubah posisi alat, kemudian dilakukan pengukuran untuk stand II dan diperoleh : H2

= Btbelakang - Btmuka

(stand II)

Jarak waterpass

Jarak waterpass dihitung dengan rumus : dm

=

Bamuka - Bbmuka x 100

db

=

Babelakang - Bbbelakang x 100

Dimana : Sm

= dm1 + dm2 + dm3 + ….. + ….. + dmn

Sb

= dm1 + dm2 + dm3 + ….. + ….. + dmn

dmuka

=

jarak alat ke rambu muka

dbelakang

=

jarak alat ke rambu belakang

Sdmuka

=

jumlah jarak ke muka

Sdbelakang

=

jumlah jarak ke belakang

Untuk menghindari kesalahan karena pengaruh garis visir diusahakan agar dmuka = dbelakang . jadi hitungan jarak dan jumlahnya dihitung langsung pada saat pengukuran setelah mengukur beda tingginya agar juru ukur bisa mengatur kedudukan alat dan rambu sehingga Sdmuka ≈ Sdbelakang (mendekati).

Untuk hitungan ketelitian (toleransi 8√D), data jarak yang akan dipakai adalah jarak rata-rata. Beda tinggi (pulang-pergi)

Beda tinggi pergi didapat dari jumlah beda tinggi rata-rata stand II pada route pergi, beda tinggi pulang didapat dari jumlah beda tinggi rata-rata stand I dan stand II pada route pulang. Selisih hpg (beda tinggi pergi) dan hpl (beda tinggi pulang) harus masuk toleransi 8√D km mm dan bila lebih dari toleransi, maka dilakukan pengukuran ulang. Perataan beda tinggi

Perhitungan beda tinggi perseksi dilakukan dalam bentuk kring/tertutup, dengan demikian akan memudahkan dalam proses penghitungan sistem hitungan perataan untuk koreksi ukuran dalam satu seksi akan digunakan sistem perataan biasa. Tiap seksi akan selalu dicek hitungannya apakah memenuhi toleransi 10√D atau tidak. Jika tidak memenuhi toleransi maka harus dilakukan hal-hal sebagai berikut : 1)

Cek semua data perhitungan

2)

Deteksi kesalahan, yaitu mencari perkiraan dimana kira-kira kesalahan itu terjadi dan setelah didapat (dengan bahan pertimbangan/alasan yang kuat) maka langsung dicek ulang ke lapangan dengan alat ukur. Setelah perhitungan tiap seksi selesai dan semua masuk dalam toleransi, kita

dilakukan perhitungan dengan rumus : H

=

½ I . Sin2Z

Dimana : H =

beda tinggi

L =

jarak miring/optis

Z =

sudut miring/vertikal

Untuk tinggi bidikan yang tidak sama dengan tinggi alat, maka rumus yang dipakai adalah :

H

= ½ L Sin2 Z + TA – Bt

Dimana : H

= beda tinggi

L

= jarak miring/optis Æ (Ba – Bb) x 100

Z

= sudut miring/vertikal

TA = tinggi alat (dari atas patok) Bt

1.3.

= bacaan benang tengah

PEKERJAAN GEOLOGI/MEKANIKA TANAH Dalam perencanaan diperlukan parameter-parameter geologi/mekanika tanah

untuk desain oleh karena itu dibutuhkan kegiatan penyelidikan geologi/mekanika tanah. Parameter-parameter ini sangat berpengaruh terhadap hasil desain, kegiatan geologi yang dipelukan dalam pekerjaan ini adalah sebagai berikut : a. Parit Uji (Test Pit) b. Hand Bor c. Sondir/Cone Penetration Test d. Laboratorium e. Pelaporan dan Foto Penyelidikan Geologi Teknik dan Mekanika Tanah dilakukan pada lokasi di sepanjang bantaran dan daerah tangkapan hujannya/cathment area, meliputi penyelidikan parit uji (test pit), bor tangan (hand Borring), test laboratorium mekanika tanah (indeks properties dan dinamik properties). Penyelidikan geologi/mekanika tanah diperlukan untuk mencari parameter desain untuk perencanaan bangunan-bangunan pengendalian banjir dan mencari bahan-bahan timbunan untuk tanggul retarding basin. Parameter tersebut meliputi parameter mekanik tanah, parameter timbunan tanah tanggul, dan kuantitias bahan timbunan yang ada di lokasi.

1.3.1. METODOLOGI PELAKSANAAN Metode pelaksanaan sangat diperlukan untuk menyelesaikan pekerjaan tepat waktu dan berhasil guna, yang mana harus ditentukan sebelum dilakukan penyelidikan mekanika tanah/geologi. Secara garis besar langkah-langkah yang dilaksanakan dalam survey mekanika tanah ini terdiri dari : ; Proses administrasi dan kegiatan koordinasi proyek

Proses ini sangat penting baik bagi konsultan maupun pihak proyek karena akan diperoleh kesepakatan dalam pelaksanaan penyelidikan tanah. Proses ini berupa diskusi-diskusi baik antara intern pelaksana pekerjaan maupun dengan pihak proyek dan pengumpulan data-data penyelidikan terdahulu ; Penyusunan program kerja dan persiapan pelaksanaan

Penyusunan program kerja dan persiapan pelaksanaan penyelidikan mekanika tanah geologi direncanakan dengan kesepakatan bersama atau direncanakan oleh pelaksana dengan disetujui pihak proyek. ; Persetujuan program kerja dan persiapan pelaksanaan.

Pelaksanaan pekerjaan penyelidikan parit uji (test pit), Sondir (Cone Penetration Test), bor tangan (hand borring), test laboratorium mekanika tanah (indeks properties dan dinamik properties) (sesuai dengan TOR) dilaksanakan setelah disetujui oleh Direksi tentang posisi pengambilannya. ; Pelaksanaan pekerjaan lapangan

Pelaksanaan penyelidikan parit uji (test pit), Sondir (Cone Penetration Test), bor tangan (hand borring), test laboratorium mekanika tanah (indeks properties dan dinamik properties) dilaksanakan pada posisi yang telah disepakati bersama. ; Pengiriman contoh tanah ke labaratorium

Contoh tanah hasil penyelidikan lapangan dikirim ke laboratorium mekanika tanah Universitas Brawijaya.

; Pengujian tanah di laboratorium

Pemeriksaan tanah di laboratorium dilakukan terhadap seluruh contoh tanah yang dikirim ke laboratorium mekanika tanah.

1.3.2. PENYELIDIKAN GEOLOGI DAN MEKANIKA TANAH Test Pit

Test pit bertujuan untuk eksplorasi bahan timbunan dengan mengambil disturbed sample dan undisturbed sample. Ukuran lubang 1 meter x 1,5 meter atau ukuran pekerja gali dapat bekerja dengan leluasa dengan serta memperhatikan faktor keamanan. Pada pekerjaan ini jumlah test pit yang dilakukan sebanyak 4 lubang. Penggalian dihentikan bila : ƒ

Kedalaman telah mencapai 5 meter, atau

ƒ

Terjadi keruntuhan yang dapat membahayakan pekerja, atau

ƒ

Terdapat air tanah yang tidak terkendali. Uraian pekerjaan test pit adalah sebagai berikut :

ƒ

Pekerjaan test pit dilakukan pada lokasi borrow area dan ditujukan untuk mengetahui urut-urutan vertikal lapisan batuan secara langsung/visual juga sebagai tempat pengambilan undisturbed sample dan bulk sample.

ƒ

Ukuran test pit adalah 1,5 m x 1,5 m atau pada batas-batas ukuran dimana pelaksana pekerjaan dapat bergerak dengan leluasa.

ƒ

Kedalaman maksimum adalah 3 meter.

ƒ

Jika tanahnya mudah runtuh maka harus dibuat dinding penahan.

ƒ

Jika terdapat air tanah dangkal maka harus dibuang atau dipompa.

ƒ

Penggalian dihentikan jika kedalaman test pit maksimum 3 meter telah tercapai, atau telah mencapai batuan keras, atau tanahnya sangat labil, atau debit air tanahnya sangat tinggi sehingga tidak bisa dipompa atau dibuang.

ƒ

Tanah/batuan pada dinding test pit kemudian dideskripsi, dibuat lognya, dilakukan pengambilan contoh tanah asli UDS dan bulk samplenya.

ƒ

Lubang test pit harus diamankan dengan cara ditimbun kembali atau diberi pagar.

ƒ

Penggalian dihentikan jika :

ƒ

Kedalaman telah mencapai 3 meter, atau

ƒ

Terjadi keruntuhan yang dapat membahayakan pekerja, atau

ƒ

Terdapat air tanah yang tidak terkendali.

ƒ

Dinding test pit harus dideskripsi, dibuat sketsa dan difoto. Pada tiap lubang diambil disturbed dan undisturbed samplenya untuk di test di laboratorium.

Hand Bor

Hand boring bertujuan untuk mengambil contoh tanah asli dengan memakai win auger dengan tenaga manusia. Contoh tanah yang telah diambil ditutup rapat dengan parafin agar kondisinya tetap terjaga sampai ke tempat pengujian di laboratorium mekanika tanah. Penelitian ini dilakukan pada dua titik dengan kedalaman sampai 5 meter. Pengambilan Sample Pengambilan Undisturbed Sample

•

Undisturbed Sample / UDS (Contoh Tak Terganggu) diambil dari dua cara, yaitu dari lubang pemboran dan dari Hand Bor.

•

UDS yang diambil dari lubang bor dan dari Hand Bor sebanyak 12 unit.

•

Penentuan penyebaran dan interval titik pengambilan UDS pada lubang bor ditentukan oleh kebutuhan desain dan kondisi geologi setempat.

•

Penentuan rencana penyebaran dan interval titik pengambilan UDS harus diperhitungkan dengan cermat, didiskusikan dengan Direksi dan dimintakan persetujuannya.

•

Untuk mendapatkan sample yang baik maka well site geologist harus selektif dan cermat dalam menentukan kedalaman pengambilan sample tersebut.

•

Pengambilan sample harus menggunakan sampler tube yang mampu mengambil sample sepanjang 30 hingga 45 cm (Shelby Tube).

•

Tabung contoh yang telah terisi harus segera disekat di kedua ujungnya dengan lilin/parafin dengan baik serta diberi label yang mencantumkan nama proyek, lokasi, nomor titik bor, dan interval kedalaman pengambilan.

•

Untuk UDS yang diambil dari test pit maka pengambilannya harus hati-hati dan tidak boleh dilakukan pada tanah yang sudah terinjak-injak saat menggali ataupun pada tanah humus.

•

Sample yang sudah diambil harus segera dianalisis di laboratorium.

Laboratorium Mekanika Tanah

Pengujian laboratorium mekanika tanah terhadap contoh tanah yang telah diambil (UDS dan DS) harus meliputi pengujian index properties dan dynamic properties, sampel yang diuji dilaboratorium adalah sebanyak 12 unit. Pengujian index properties meliputi : •

Specific gravity

•

Unit weight

•

Water content

•

Liquid limit

•

Plastic limit

•

Shrinkage limit

•

Grain size analisys

•

Hydrometer analisys Pengujian structure/enggineering properties meliputi:

•

Unconfined Compression

•

Direct Shear

•

Triaxial Compression

•

Laboratory Permeability Test Untuk contoh DS / bulk sample dilakukan pengujian kompaksi / pemadatan

dengan metoda proctor.

Semua pengujian laboratorium mekanika tanah yang dilakukan akan mengikuti standar ASTM.

1.4.

ANALISA HIDROLOGI

1.4.1. UMUM Analisis Hidrologi diperlukan untuk penentuan debit banjir (design flood) berdasarkan kondisi topografi dan tata guna lahan di Daerah Pengaliran Sungainya (DPS). Analisis hidrologi tersebut akan dilaksanakan pada masing-masing sub Daerah Pengaliran Sungai (DPS) sehingga diperoleh debit banjir pada masing-masing sungai dalam sub DPSnya. Analisis hidrologi pada pekerjaan ini meliputi : ; Analisa mutu data yang akan dipakai dalam studi meliputi data Curah hujan baik dari

ARR (Automatic Rainfall Recorder) maupun MAR (Manual Rainfall Recorder) berupa analisa data yang hilang (missing data), analisa kepuguhan data (consistency test), analisa ketidakadaan trend, analisa kestasioneran data (stationary test), dan Analisa ketidakadaan persistensi data ; Pengumpulan data curah hujan dan data AWLR (Automatic Water Level Recorder)

untuk analisa debit sungai yang terjadi. ; Menganalisis debit banjir pada masing-masing saluran untuk mengetahui debit banjir

yang terjadi pada masing-masing saluran dan kapasitas saluran sungai untuk mengalirkan debit banjir tersebut.

1.4.2. ANALISA DATA HILANG DAN KONSISTENSI DATA Stasiun hujan kadang-kadang tidak dapat bekerja dengan baik sehingga data curah hujan kurang lengkap. Pengisian kekosongan data hujan/analisa Data hilang (Missing Data) tersebut dilakukan dengan pendekatan sebagai berikut : a. Menentukan hujan rata-rata pada stasiun terdekat, dengan stasiun hujan yang tidak mempunyai data. b. Faktor bobot didasarkan pada suatu nilai ratio hujan tahunan, ditentukan dengan rumus sebagai berikut :

PX =

Anx Anx Anx ⎤ 1 ⎡ Anx Pa + Pb + Pc K + Pn ⎢ m ⎣ Ana Anb Anc Anm ⎥⎦

Dimana : Px

= tinggi hujan pada stasiun yang datanya tidak lengkap (mm)

Pa, b,c

= tinggi hujan pada stasiun a, b, dan c (mm)

Anx

= tinggi hujan tahunan pada stasiun yang datangnya tidak lengkap (mm)

m

= banyaknya stasiun

Ana, b, c = tinggi hujan tahunan pada stasiun a, b, dan c (mm) Selanjutnya dilakukan perhitungan Curah Hujan Areal untuk analisa lebih lanjut. Data hujan dapat menjadi tidak konsisten yang disebabkan karena perubahan lingkungan atau gangguan lingkungan di sekitar tempat penakar hujan dipasang misalnya, penakar hujan terlindung pohon, terletak berdekatan dengan gedung tinggi, perubahan cara penakaran dan pencatatan, perubahan letak, dll. Hal ini dapat menyebabkan perubahan trend semula. Hal tersebut dapat diselidiki dengan menggunakan lengkung massa ganda.

1.4.3. PENYARINGAN DATA (DATA SCREENING) Data hidrologi runtut waktu (data history), dapat diolah dan disajikan dalam suatu distribusi (distribution) atau deret berkala (time series). Disajikan dalam bentuk distribusi apabila data hidrologi disusun berdasarkan urutan besarnya nilai sedangkan deret berkala (time series) disajikan secara kronologi sebagai fungsi dari waktu dengan interval waktu yang sama. Umumnya data lapangan setelah diolah dan disajikan dalam buku publikasi data hidrologi, merupakan data dasar sebagai bahan untuk analisa hidrologi, data tersebut sebelum digunakan untuk analisis hidrologi harus dilakukan pengujian yang sering disebut dengan penyaringan data (data screening). Apabila suatu deret berkala setelah diuji ternyata menunjukkan :

9 Tidak menunjukkan adanya trend 9 Stasioner, berarti varian dan rata-ratanya homogen/stabil/sama jenis 9 Bersifat acak (randomnes), independent atau tidak adanya persistensi Maka data deret berkala tersebut selanjutnnya baru disarankan dapat digunakan untuk analisis hidrologi lanjutan, misalkan analisa peluang, dan simulasi. Pengujian ini

dimaksudkan untuk memeriksa dan memilahkan atau mengelompokkan data yang bertujuan untuk memperoleh data hidrologi yang cukup handal untuk analisis sehingga kesimpulan yang diperoleh cukup baik. Dalam melaksanakan pengujian diperlukan informasi tambahan seperti perubahan DPS atau alur sungai seperti bencana alam, atau pengaruh manusia. Kembali pada pengertian bahwa : 1. Data tidak homogen adalah penyimpangan data dari sifat statistiknya yang disebabkan oleh faktor alam dan pengaruh manusia 2. data tidak konsisten adalah penyimpangan data karena kesalahan acak dan kesalahan sistematisnya. Maka tahap penyaringan ini perlu pengetahuan lapangan dan informasi yang terkait dengan data dalam deret berkala. Tahap penyaringan ini baru merupakan penyaringan untuk data dari suatu pos hidrologi dan belum membandingkan dengan data sejenis dari pos lain.

Uji Ketidakadaan Trend Deret berkala yang nilainya menunjukkan gerakan yang berjangka panjang dan mempunyai kecenderungan menuju kesatu arah, arah menaik atau menurun disebut dengan pola atau trend. Umumnya meliputi gerakan yang lamanya lebih dari 10 tahun. Trend musim sering disebut sebagai variasi musim (seasonal trend atau seasonal variation) dan hanya menujukkan gerakan dalam jangka waktu setahun saja. Deret berkala yang datanya kurang dari 10 tahun kadang-kadang sulit untuk menentukan gerakan dari suatu trend, hasilnya dapat meragukan karena gerakan yang diperoleh hanya menujukkan suatu sikli (cycle time series) dari suatu trend, sikli merupakan gerakan yang tidak teratur dari suatu trend. Beberapa metode statistik yang dapat digunakan untuk menguji ketidakadaan trend dalam deret berkala, diantaranya uji : -

Korelasi peringkat Metode Spearman

Perhitungan dengan uji korelasi peringkat metode spearman didasarkan pada nilai korelasi suatu data/variabel hidrologi, dapat dirumuskan dengan persamaan umum: n

KP = 1 −

6∑ (dt ) 2 i =1

n3 − n

1

dan

⎡ n − 2 ⎤2 t = KP ⎢ 2 ⎥ ⎣1 − KP ⎦

keterangan : KP = koefisien korelasi peringkat spearmen n = jumlah data dt = Rt – Tt Tt = peringkat dari waktu Rt = peringkat dari variabel hidrologi dalam deret berkala T = nilai distribusi t, pada derajat kebebasan (n – 2) untuk derajat kepercayaan tertentu Uji t digunakan untuk menentukan apakah variabel waktu dan variabel hidrologi itu saling tergantung (dependent) atau tidak tergantung (independent). -

Mann dan Whitney Uji Mann dan Whitney dihitung dengan persamaan umum sebagai berikut : U 1 = N1 ⋅ N 2 +

Z=

N1 (N 1 + 1) − Rm N2

U−

N1 ⋅ N 2 2 1

⎡1 ⎤2 ⎢12 ( N 1 N 2 ( N 1 + N 2 + 1)⎥ ⎣ ⎦ keterangan : N1

= jumlah kelompok data 1

N2

= jumlah kelompok data 2

Rm = jumlah peringkat U

= nilai terkecil dari U1 dan U2

dan U 2 = N 1 ⋅ N 2 − U 1

Z

= nilai uji z yang tergantung dari besarnya derajat kepercayaan

Uji stasioner/Kestabilan Data Setelah dilakukan pengujian ketidakadaan trend apabila deret berkala tersebut tidak menunjukkan adanya trend sebelum data deret berkala digunakan untuk analisis hidrologi lanjutan harus dilakukan uji stasioner. Apabila menujukkan adanya trend maka data deret berkala tersebut dilakukan analisis menurut trend yang dihasilkan. Analisis garis trend dapat menggunakan analisis regresi. Apabila menunjukkan tidak ada garis trend maka uji stasioner dimaksudkan untuk menguji kestabilan nilai varian dan rata-rata berkala dari deret berkala. Pengujian deret berkala nilai varian dapat dilakukan dengan uji- F, bila nilai variannya tidak homogen berarti deret berkala tersebut tidak stasioner dan tidak perlu melakukan pengujian lanjutan. Apabila varian tersebut menujukkan stasiuner, maka pengujian selanjutnya adalah menguji kestabilan nilai rata-rata yaitu dengan menggunakan uji student-T (student-T - test). -

Uji kestabilan Varian Persamaan umum yang dipakai untuk menghitung kestabilan varian dengan uji F adalah sebagai berikut :

n1 ⋅ S1 (n 2 − 1) 2

F=

n 2 ⋅ S 2 (n1 − 1) 2

keterangan : n1 = jumlah kelompok data 1 n2 = jumlah kelompok data 2 S1 = standart deviasi 1 S2 = standart deviasi 2

-

Uji Kestabilan Rata-Rata

Kestabilan rata-rata dapat dihitung dengan persamaan umum uji T, dengan persamaan sebagai berikut :

t=

X1 − X 2 ⎛1 1 ⎞ + ⎟⎟ ⎝ n1 n 2 ⎠

σ ⎜⎜

1 2

dimana

⎛ n ⋅ S 2 + n2 ⋅ S 2 2 σ = ⎜⎜ 1 1 ⎝ n1 + n 2 − 2

1

⎞2 ⎟ ⎟ ⎠

keterangan : X1 = rata-rata kelompok data 1 X2 = rata-rata kelompok data 2 n1 = jumlah kelompok data 1 n2 = jumlah kelompok data 2 S1 = standart deviasi 1 S2 = standart deviasi 2 Uji Persistensi

Anggapan bahwa data berasal dari sampel acak harus diuji, yang umumnya merupakan persyaratan dalam analisis distribusi peluang. Persistensi (persistence) adalah ketidaktergantungan dari setiap nilai dalam deret berkala. Untuk melaksanakan pengujian persistensi harus dihitung besarnya koefisien korelasi serial. Salah satu metode untuk menentukan koefisien korelasi serial adalah dengan metode Spearman, yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : m

KS = 1 −

6∑ (di ) 2 i =1

m3 − m

1

dan

⎡ n − 2 ⎤2 t = KS ⎢ 2 ⎥ ⎣1 − KS ⎦

keterangan : KS = koefisien korelasi spearman m = N–1 N = jumlah data di = perbedaan nilai antara peringkat kesatu dengan peringkat berikutnya

t

= nilai distribusi t, pada derajat kebebasan (m – 2) untuk derajat kepercayaan tertentu

1.4.4. ANALISA CURAH HUJAN RANCANGAN (DESIGN RAINFALL) Analisis data curah hujan umumnya mencakup analisis kepuguhan/konsistensi data, analisis probabilitas curah hujan maksimum (curah hujan rancangan) untuk estimasi debit banjir rencana, analisis curah hujan areal dan uji kesesuaian distribusi. Untuk Curah Hujan Rancangan dihitung dengan empat jenis agihan, yaitu : •

Agihan Extreme E.J. Gumbel Tipe I

•

Agihan Pearson Tipe III

•

Agihan Log Pearson Tipe III

•

Agihan Log Normal 3 Parameter

Persamaan umum untuk estimasi curah hujan rancangan (design rainfall) untuk semua agihan, adalah sebagai berikut : XT = X + K ⋅Sx

Dimana : XT = X = Sx = K =

curah hujan rancangan untuk periode ulang pada T tahun (mm) rerata dari curah hujan (mm) standar deviasi Faktor frekuensi yang merupakan fungsi dari periode ulang (return periode) dan tipe distribusi frekuensi.

Agihan Extreme E.J. Gumbel Tipe I Standart deviasi dihitung dengan rumus :

n

n

∑ X i2 − X ∑ X i

SX =

i

1

n−1

faktor frekuensi dihitung dengan rumus K=

YT −Yn Sn

dengan : YT = Reduced variete sebagai fungsi periode ulang T = - Ln [ - Ln (T - 1)/T ] Yn = Reduced mean sebagai fungsi dari banyaknya data n Sn = Reduced standart deviasi sebagai fungsi dari banyaknya data n

Agihan Pearson Tipe III Distribusi Pearson Tipe III, mempunyai bentuk kurva seperti bel (bell shape). Fungsi kerapatan peluang distribusi dari distribusi Pearson Tipe III adalah sebagai berikut : 1 ⎡x −C⎤ P(x ) = aΓ(b ) ⎢⎣ a ⎥⎦

b −1

⋅e

⎛ x −C ⎞ −⎜ ⎟ ⎝ a ⎠

dengan : x

= variabel acak kontinue

a

= parameter skala

b

= parameter bentuk

c

= parameter letak

Γ

= fungsi gamma

Standart deviasi dihitung dengan rumus n

SX =

n

∑ X i2 − X ∑ X i i

1

n−1

koefisien kepencengan (skewness coefisien)

CS =

(

n∑ X − X

)

3

(n − 1)(n − 2)(S ⋅ X )

Agihan Log Pearson Tipe III Bentuk distribusi Log Pearson Tipe III merupakan hasil trasformasi dari distribusi Pearson Tipe III dengan menggantikan variat menjadi nilai logaritmik. Persamaan fungsi kerapatan peluang sama dengan distribusi Pearson Tipe III. standart deviasi dihitung dengan rumus: ⎡ ∑( Log X − Log X ) 2 ⎤ σ ( Log X ) = ⎢ ⎥ n−1 ⎣⎢ ⎦⎥

1/ 2

koefisien kepencengan (skewness coefisien)

CS =

(

n∑ log X − log X

)

3

(n − 1)(n − 2)(S ⋅ log X )

Agihan Log Normal 3 Parameter Distribusi Log Normal 3 parameter merupakan modifikasi distribusi log normal dengan menambahkan suatu parameter β sebagai batas bawah, dengan fungsi densitas peluang log normal (log normal probability density function) dari variabel acak kontinue x, dengan persamaan sebagai berikut :

P(x ) =

1

ln( x − β ) 2π

⋅e

1 ⎛ ln ( x − β )− μn ⎞ 2 ⎜ ⎟ 2⎝ σn ⎠

dengan : x

= variabel acak kontinue

σn = deviasi standart dari sampel dari variat ln (x - β) μn = rata-rata dari sampel dari variat ln (x - β)

Standart deviasi dihitung berdasarkan persamaan : n

SX =

∑ log( X 1

n

i

− β ) −log X ∑ log( X i − β ) i

n −1

koefisien kepencengan (skewness coefisien)

CS =

(

n∑ log( X − β ) − log( X − β )

(n − 1)(n − 2)(S ⋅ log( X − β ))

)

3

Faktor frekuensi K, diperoleh dari hubungan kala ulang atau probabilitas dengan koefisien kepencengan (skewness coefisien). Uji Kesesuaian Distribusi

Untuk mengetahui suatu kebenaran hipotesa distribusi frekuensi, maka dilakukan pemeriksaan uji kesesuaian distribusi, dalam hal ini kami memakai dua metode uji yaitu uji Smirnov Kolmogorov dan uji Chi-Square. Dengan pemeriksaan uji ini akan diketahui beberapa hal, seperti : • Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharapkan atau yang diperoleh secara teoritis, • Kebenaran hipotesa (diterima/ditolak). Uji Smirnov Kolmogorof

Data curah hujan maksimum harian rerata tiap tahun disusun dari kecil ke besar, Probabilitas dihitung dengan persamaan Weibull sebagai berikut : 100.m (%) P= n+1

Dimana : P

= Probabilitas (%)

m

= nomor urut data dari seri yang telah disusun

n

= besarnya data

Nilai delta kritis untuk uji Smirnov-Kolmogorov diperoleh dari tabel. Uji Kai Kuadrat (Chi Square)

Dari distribusi (sebaran) Kai-kuadrat, dirumuskan : χ 2 =∑

( E F −O F ) 2 EF

Dimana : χ 2 = Harga kai-kuadrat Ef = Frekuansi (banyaknya pengamatan) yang diharapkan, sesuai dengan pembagian kelas nya Of = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama. 2 2 Nilai χ hitungan harus lebih kecil dari harga χ cr (Kai-kuadrat kritis) dari tabel,

untuk suatu derajat nyata tertentu (level of significance), yang sering diambil sebesar 5%. Derajat kebebasan ini secara umum dapat dihitung dengan : DK = K - (P + 1) Dimana : DK = Derajat kebebasan K

= Banyaknya kelas

P

= Banyaknya keterikatan atau sama dengan banyak-nya parameter, yang untuk sebaran kai-kuadrat adalah sama dengan dua (2).

Dalam hal ini, disarankan pula agar banyaknya kelas tidak kurang dari lima dan frekuensi absolut tiap kelas tidak kurang dari lima pula. Apabila ada kelas yang frekuensinya kurang dari lima, maka dapat dilakukan penggabungan dengan kelas yang lainnya.

1.4.5. POLA DISTRIBUSI HUJAN Distribusi Hujan

Untuk mentransformasi curah hujan rancangan menjadi debit banjir rancangan diperlukan curah hujan jam-jaman. Pada umumnya data hujan yang tersedia pada suatu stasiun meteorologi adalah data hujan harian, artinya data yang tercatat secara kumulatif selama 24 jam. Namun demikian jika tersedia data hujan otomatis (Automatic Rainfall Recorder, ARR), maka pola distribusi hujan jam-jaman dapat dibuat dengan menggunakan metode Mass Curve untuk tiap kejadian hujan lebat dengan mengabaikan waktu kejadian. Setiap kejadian ini diplot untuk mendapatkan distribusi hujan harian menjadi setiap jam. Distribusi hujan jam-jaman dengan interval tertentu perlu diketahui untuk menghitung hidrograf banjir rancangan dengan cara hidrograf satuan (unit hidrograf). Prosentase distribusi hujan yang terjadi dapat dihitung dengan rumus Mononobe (Suyono, 1981:35): 2

R Ro = 24 t

⎛ t ⎞3 Rt = Ro⎜ ⎟ ⎝T ⎠

dimana : Rt = rerata hujan dari awal sampai T (mm) T

= waktu mulai hujan hingga ke t (jam)

Ro = hujan harian rerata (mm) Ri = intensitas hujan rerata dalam T – jam (mm) R24 = curah hujan netto dalam 24 jam (mm) t

= waktu konsentrasi (jam)

Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan membedakannya menjadi dua komponen, yaitu (1) waktu yang diperlukan untuk mengalir di permukaan lahan sampai saluran terdekat to dan (2) waktu perjalanan dari pertama masuk saluran sampai ke titik keluaran td, sehingga:

tc = t0 + t d Dimana :

⎡2 n ⎤ t o = ⎢ × 3,28 × L × ⎥ menit S⎦ ⎣3 Dan td =

Ls menit 60V

Dimana n = angka kekasaran manning S = kemiringan lahan

L = panjang lintasan aliran di atas permukaan lahan (m) Ls = panjang lintasan aliran di dalam salluran/sungai (m) V = kecepatan aliran di dalam saluran (m/detik)

Koefisien pengaliran

Koefisien pengaliran adalah suatu variabel yang di dasarkan pada kondisi daerah pengaliran dan karakteristik hujan yang jatuh di daerah tersebut. Adapun kondisi dan karakteristik yang dimaksud adalah : 1) keadaan hujan, 2) luas dan bentuk daerah aliran, 3) kemiringan daerah aliran dan kemiringan dasar sungai, 4) daya infiltrasi dan perkolasi tanah, 5) kebasahan tanah, 6) suhu udara dan angin serta evaporasi dan 7) tata guna tanah. Koefisien pengaliran seperti yang disajikan pada tabel berikut, didasarkan dengan suatu pertimbangan bahwa koefisien tersebut sangat tergantung pada faktor-faktor fisik.

Tabel 1-1 Angka Koefisien Pengaliran Kondisi DAS

Angka Pengaliran (C)

Pegunungan

0,75 - 0,90

Pegunungan tersier

0,70 - 0,80

Tanah berelief berat dan Berhutan kayu

0,50 - 0,75

Dataran pertanian

0,45 - 0,60

Daratan sawah irigasi

0,70 - 0,80

Sungai di pegunungan

0,75 - 0,85

Sungai di dataran rendah

0,45 - 0,75

Sungai besar yang Sebagian alirannya berada di dataran rendah

0,50 - 0,75

Sumber : Suyono Sosrodarsono, (1980) Dr Kawakami

menyusun sebuah rumus yang mengemukakan bahwa untuk

sungai-sungai tertentu, koefisien itu tidak tetap, tetapi berbeda-beda tergantung dari curah hujan. f = 1−

15.7 Rt 3

4

Dimana :

f

= koefisien pengaliran

Rt = jumlah curah hujan (mm) Harga koefisien limpasan (runoff coefficient) dari untuk penggunaaan secara umum dapat diambil dari tabel sebagai berikut :

Tabel 1-2 Rumus-rumus koefisien limpasan (koefisien pengaliran) Rerata dalam sungai-sungai di Jepang

No

Daerah

Kondisi sungai

1

Hulu

2

Tengah

sungai biasa

3

Tengah

sungai di zone lava

4

Tengah

5

Hilir

Curah hujan

Rumus Koefisien pengaliran f = 1 - 15.7/Rt3/4 f = 1 - 5.65/Rt3/4

Rt > 200 mm

f = 1 - 7.20/Rt3/4

Rt < 200 mm

f = 1 - 3.14/Rt3/4 f = 1 - 6.60/Rt3/4

Sumber : Suyono Sosrodarsono, (1980)

Tabel 1-3 Angka Koefisien Pengaliran Yang Dipakai Secara Umum Type Daerah Aliran

Kondisi Daerah

Harga C

Rerumputan

Tanah pasir, datar 2% Tanah pasir, rata-rata 2 – 7 % Tanah pasir, curam 7 % Tanah gemuk, datar 2 % Tanah gemuk, rata-rata 2 – 7 % Tanah gemuk, curam 7 %

0.05 – 0.10 0.10 – 0.15 0.15 – 0.20 0.13 – 0.17 0.18 – 0.22 0.25 – 0.35

Business

Daerah kota lama Daerah pinggiran

0.75 – 0.95 0.50 – 0.70

Perumahan

Daerah “single family” “Multi unit”, terpisah-pisah “Multi unit”, tertutup “sub urban” daerah rumah-rumah apatemen

0.30 – 0.50 0.40 – 0.60 0.60 – 0.75 0.25 – 0.40 0.50 – 0.70

Industri

Daerah ringan Daerah berat

0.50 – 0.80 0.60 – 0.90

Hujan netto

Dengan menganggap bahwa proses tranformasi hujan menjadi limpasan langsung mengikuti proses linier dan tidak berubah oleh waktu, maka hujan netto (Rn) dapat dinyatakan sebagai berikut :

Rn = C x R Dengan :

C

= koefisien limpasan

R

= Intensitas curah hujan

1.4.6. DEBIT BANJIR RENCANA (DESIGN FLOOD) Untuk merencanakan suatu bangunan pengendali banjir, diperlukan analisis nilai debit banjir yang mungkin terjadi di lokasi tersebut. Untuk mengetahui keadaan pola banjir diperlukan periode pengamatan, agar estimasi mendekati keadaan yang sebenarnya. Untuk perencanaan suatu pengedalian banjir dengan sistem tampungan sementara (retarding basin) perlu suatu perencanaan sistem pengaturan debit keluaran dengan dilakukan analisa dan simulasi debit yang masuk dengan menggunakan debit banjir berbagai kala ulang dengan menggunakan metode Hidrograf Satuan (Unit Hidrograf) seperti metode HSS Nakayasu dan HSS Gama I. Untuk mendapatkan besaran debit banjir rencana yang lebih baik, dalam perhitungan diperlukan beberapa metode perhitungan, kemudian dibandingkan hasil dari masing-masing untuk diambil sebagai debit banjir rencana (design flood). Dalam analisa debit banjir rencana disini dihitung dengan metode-metode sebagai berikut :

•

Rasional

•

HSS Nakayasu

Metode Rasional

Dasar metode ini dalam teknik penyajiannya memasukkan faktor curah hujan,

keadaan fisik dan sifat hidrolika daerah pengaliran, persamaan umum dari metode ini adalah sebagai berikut :

Qmax = 0.278 ⋅ C ⋅ i ⋅ A dimana : C = Runoff coefficient i

= Intensitas Maksimum selama waktu konsentrasi (mm/jam)

A = Luas daerah pengaliran (km2) Metode ini mulanya diterapkan untuk daerah perkotaan kemudian metode ini dikembangkan untuk daerah pengaliran sungai dengan berdasarkan anggapan sebagai berikut : ƒ

Curah hujan mempunyai intensitas merata diseluruh daerah aliran untuk durasi tertentu

ƒ

Lamanya curah hujan sama dengan waktu konsentrasi dari daerah aliran

ƒ

Puncak banjir dan intensitas curah hujan mempunyai tahun berulang yang

sama

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu, diperlukan beberapa karakteristik parameter daerah alirannya, seperti : 1) Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak hidrograf (time to peak

magnitute) 2) Tenggang waktu dari titik berat hujan sampai titik berat hidrograf (time lag) 3) Tenggang waktu hidrograf (time base of hydrograph) 4) Luas daerah aliran 5) Panjang alur sungai utama terpanjang (length of the longest channel) dan 6) Koefisien pengaliran. Rumus dari hidrograf satuan Nakayasu adalah :

Qp =

C.A.R0 3,6(0,3Tp +T0,3 )

Dimana : Qp

= Debit puncak banjir (m3/det)

Ro

= Hujan satuan (mm)

Tp

= Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam)

T0,3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak. Untuk menentukan Tp dan T0,3 digunakan pendekatan rumus, sebagai berikut : Tp

= Tg + 0,8 tr

T0,3

= α x Tg

Tg adalah time lag yaitu waktu antara hujan sampai debit puncak banjir (jam). Tg dihitung dengan ketentuan sebagai berikut : -

Sungai dengan panjang lebih dari 15 km, maka Tg

-

= 0,40 + 0,058 L

Sungai dengan panjang kurang dari 15 km, maka Tg

= 0,21 L0,70

α

= parameter hidrograf

tr

= satuan waktu hujan (1 jam)

Persamaan satuan hidrograf adalah : -

Pada waktu naik 0 ≤ t ≤ Tp

⎡t ⎤ Qt =Qmaks ⎢ ⎥ ⎢⎣ T p ⎥⎦

2.4

-

Pada kurva turun *

Tp ≤ t ≤ (Tp + T0,3)

Qt =Qmaks

*

⎡ t −Tp ⎤ ⎢ ⎥ ⎢⎣ T0 , 3 ⎥⎦

(Tp + T0,3) ≤ t ≤ (Tp + T0,3 + T0,32)

Qt =Qmaks .0,3

*

⎡ t −Tp +T0 , 3 ⎤ ⎢ ⎥ ⎣⎢ 1, 5T0 , 3 ⎦⎥

t ≥ (Tp + T0,3 + T0,32)

Qt =Qmaks .0,3

⎡ t −Tp +1, 5T0 , 3 ⎤ ⎢ ⎥ ⎣⎢ 1, 5T0 , 3 ⎦⎥

Rumus tersebut diatas merupakan rumus empiris, oleh karena itu dalam penerapannya terhadap suatu daerah aliran harus didahului dengan pemilihan parameterparameter yang sesuai seperti Tp, α dan pola distribusi hujan agar didapatkan suatu pola hidrograf yang mendekati dengan hidrograf banjir yang diamati. Hidrograf Banjir Rancangan

Dengan telah dihitungnya hidrograf satuan, maka hidrograf banjir untuk berbagai kala ulang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Qk

= U1 Ri + U2Ri-1 + U3Ri-2 + ... + UnRi-n+1 + Bf

Dengan : Qk

= Ordinat hidrograf banjir pada jam ke k

Un

= Ordinat hidrograf satuan

Ri

= Hujan netto pada jam ke i

Bf

= Aliran dasar (Base flow)

Rumus hidrograf banjir tersebut dalam bentuk tabel dapat disajikan sebagai berikut : Hidrograf

R2

(m3/dt/mm)

(mm)

(mm)

Q1

q1 . R1

Q2

q2 . R1

q1 . R2

Q3

q3 . R1

q2 . R2

...

Q4

q4 . R1

q3 . R2

...

q1 . Rm

B

Q4

Q5

q5 . R1

q4 . R2

...

q2 . Rm

B

Q5

...

...

q5 . R2

...

q3 . Rm

B

Qn+1

qn

qn . R1

...

...

q4 . Rm

B

Qn+2

qn . R2

...

q5 . Rm

B

Qn+3

...

...

B

...

qn . Rm

B

Qn+m-1

Satuan

1.5.

Rn

Rm

Aliran

R1

(mm)

Dasar

Debit

(m3/dt)

(m3/dt)

B

Q1

B

Q2 Q3

ANALISA HIDRAULIKA Fenomena hidrolika dalam perencanaan bangunan sebagai usaha untuk

pengendalian banjir dapat diketahui dari Analisis Hidrolika. Fenomena Hidrolika diperlukan untuk penentuan dimensi bangunan yang direncanakan berdasarkan debit banjir rencana dengan mengacu pada aspek hidrolika yang ada. Analisis hidrolika meliputi : ¾ Data potongan memanjang dan melintang sungai untuk mengetahui slope rata-rata,

kapasitas/debit yang bisa dialirkan dan lengkung liku debit (rating curve). ¾ Kondisi Aliran, untuk menentukan kondisi aliran disepanjang saluran yang didesain,

agar dalam saluran tidak terjadi aliran superkritis. ¾ Analisa debit keluaran pintu aliran bawah, untuk mengetahui besarnya debit yang

keluar (release flow) berdasarkan operasi pintu untuk perencanaan pengendalian banjir dengan tampungan sementara (retarding basin) dan perencanaan bangunan peredam energi (stilling basin) pada hilir pintu. Analisa Profil muka air, untuk mengetahui tinggi muka air pada saluran berdasarkan perbedaan energi dan momentum pada penampang masing-masing section dan

bangunan yang ada, analisa ini sangat berguna untuk melihat kapasitas saluran rencana dan tinggi freeboard juga untuk dasar perencanaan bangunan pengatur debit (regulator).

1.5.1. KARAKTERISTIK SUNGAI Karakteristik sungai sangat dipengaruhi morfologi sungai, kekasaran dasar, material dasar, bangunan-bangunan yang ada sepanjang sungai dan pengaruh pasang surut pada pelepasan sungai. Dalam analisa hidrolika karakteristik sungai sangat diperlukan untuk analisa kapasitas pengaliran, kecepatan aliran, profil muka air, kondisi aliran dan fenomena-fenomena hidrolika lainnya.

1.5.2. LIKU DEBIT (RATING CURVE) Liku debit adalah hubungan antara debit (Q) dengan tinggi muka air (h) pada suatu tampang sungai. Liku debit sangat diperlukan untuk mengetahui kapasitas pengaliran dari suatu tampang sungai, yang dihitung dengan menggunakan pendekatan rumus hidrolika aliran seragam (uniform flow) dari Manning sebagai berikut: Q = AV =

A 2 / 3 1/ 2 R S n

untuk penampang yang berbeda pada suatu section sungai akan mempunyai liku debit yang berbeda sehingga kemampuan mengalirkan debit juga berbeda. Untuk mempermudah dalam pemakaian suatu liku debit dapat digunakan dengan pemakaian grafik/kurva atau dengan menggunakan persamaan regresi yang dapat mewakili, karena pada ketinggian air (h) sama dengan 0 debit (Q) yang dialirkan juga 0 maka dapat dipakai regresi dengan pendekatan liku debit adalah Regresi Logaritmik : Q=a.hb

1.5.3. KEDALAMAN ALIRAN KRITIS Aliran kritis pada saluran prismatik dalam kemiringan seragam akan sama di semua penampang saluran (aliran seragam), pada keadaan ini kemiringan saluran yang membuat debit dan kedalaman kritisnya tetap disebut dengan kemiringan kritis (critical slope). Kemiringan yang lebih besar dari kemiringan kritis akan menimbulkan aliran yang lebih

cepat dari keadaan superkritis yang disebut dengan kemiringan curam (steep slope) atau kemiringan superkritis (super critical slope), hal ini akan mengakibatkan aliran tidak stabil dimana perubahan kecil dalam energy spesifiknya menimbulkan perubahan kedalaman yang besar. Dalam merancang saluran bila ternyata keadaan mendekati atau sama dengan kedalam kritis sepanjang saluran, bentuk atau kemiringan saluran harus diubah bila secara praktis memungkinkan, agar dihasilkan kestabilan aliran yang lebih baik. Kedalaman aliran kritis dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

yc = 3

q2 g

dimana : q = debit persatuan lebar (m3/dt/m) g = percepatan gravitasi (m/dt2)

1.5.4. HIDROLIKA PINTU AIR BAWAH Untuk perencanaan pengendalian dengan tampungan sementara digunakan pintu pengendali banjir, dalam hidraulika pintu tersebut dinamakan pintu air aliran bawah, karena pada kenyataannya air mengalir melalui bagian bawah struktur. Pada rancangan pintu air demikian dua hal yang perlu diperhatikan yaitu hubungan tinggi energi pelepasan dengan distribusi tekanan pada permukaan pintu untuk berbagai posisi pintu dan pinggiran pintu. Bentuk pinggiran pintu, tidak saja mempengaruhi distribusi kecepatan, tekanan dan kehilangan energi, tetapi juga menyebabkan timbulnya getaran-getaran pengganggu, yang harus dihilangkan pada saat pintu air digunakan. Karena rancangan pinggiran pintu bervariasi maka biasanya diperlukan penelitian yang terpisah untuk berbagai kondisi rancangan tersebut.

α

2 v 1

α

ΔE

2g

2 v 1

ΔE

2g 2

α

y1

2

v 2

α

y1

2g

2g

y2

h

v 2

h

y2

Besarnya debit yang dapat dikeluarkan (release flow) melalui pintu air bawah dapat dihitung dengan persamaan energi, dengan persamaan sebagai berikut : 2 ⎛ v1 ⎞ ⎜ ⎟ Q = CLh 2 g ⎜ y1 + α ⎟ 2 g ⎝ ⎠

dimana : C

= koefisien pelepasan

= K.μ L

= panjang pintu air (m)

h

= tinggi bukaan pintu (m)

y1 = kedalaman hulu aliran (m)

α

2

v1 = tinggi kecepatan aliran terdekat (m) 2g

Koefisien μ disajikan dalan grafik sebagai berikut :

0.80

β = 150 β = 300 β = 450

0.70

β = 600 y1

β = 750

μ

β

β = 900

0.60

h

0.50 1

3

5

7

9

11

13

y1/h

Koefisien K untuk Debit tenggelam disajikan dalam grafik sebagai berikut :

1.00

0.80

0.60 K

6

8

10

15

y1/h = 20

0.40

0.20 2 0

2

3

4

5

4

6

8

10

12

14

16

18

20

y2/h

Debit keluaran dari pintu mungkin terendam atau bebas tergantung pada kedalaman air bawah, untuk aliran terendam y1 pada persamaan diatas harus diganti dengan tinggi energi efektif, atau perbedaan antara kedalaman aliran hulu dan aliran hilir. Tekanan yang bekerja pada permukaan pintu dapat ditentukan secara teliti dengan menggunakan analisa aliran netto atau pengukuran langsung pada model atau prototipe. Tekanan pada pintu radial dapat digambarkan sebagai berikut :

Tekanan vertikal pada dasar saluran FH

F1 F2

F3

Analisa debit keluaran pintu aliran bawah digunakan untuk menghitung pengaturan dan pola operasi dari pintu retarding basin baik untuk menahan banjir maupun untuk pengelontoran sungai, perencanaan bangunan peredam energi (stilling basin) berdasarkan karakteristik debit dan pola aliran pada outlet pintu. Peredam energi/Kolam olak (stilling basin) pada outlet pintu direncanakan berdasarkan harga kedalaman sebelum loncatan (y1) dan froude number sebelum loncatan

(F1). Dari kedua harga tersebut dapat dihitung tinggi air setelah loncatan, dengan persamaan : y2 1 = y1 2

( 1 + 8F − 1) 1

Panjang kolam olak sangat dipengaruhi oleh bilangan froude (F1), tinggi endsill, tinggi gigi peredam dan chute block sangat dipengaruhi kedalam aliran sebelum loncatan (y1). Sedangkan tipe kolam olak sangat dipengaruhi oleh bilangan froudenya. Bilangan Froude dapat dihitung dengan persamaan :

F=

v g ⋅d

1.5.5. PROFIL MUKA AIR Perhitungan profil muka air dihitung dengan metode tahapan standart, metode ini dapat dipakai untuk saluran tak prismatik. Pada saluran tak prismatik unsur hidrolik tergantung pada jarak di sepanjang saluran. Pada saluran alam, biasanya diperlukan dilakukan penelitian lapangan untuk mengumpulkan data yang diperlukan pada setiap penampang yang akan dihitung. Perhitungan dilakukan tahap demi tahap dari suatu titik tinjau ke titik tinjau yang lain yang sifat hidroliknya telah ditetapkan. Dalam hal ini jarak setiap titik tinjau diketahui dan dilakukan penentuan kedalaman aliran di tiap pos. Cara semacam ini biasanya dibuat berdasarkan perhitungan coba-coba. Untuk penjelasan cara ini dianggap bahwa permukaan air terletak pada suatu ketinggian dan bidang datar, seperti gambar berikut : Tinggi muka air diatas bidang datar pada kedua ujung penampang adalah :

Z 1 = S o Δx + y1 + z 2 Z 2 = y2 + z2

dan kehilangan tekan akibat gesekan adalah

h f = S f Δx =

1 (S1 + S 2 ) Δx 2

1

v

α

2

2

2 hhf =Sf Δx v 1 α 1 2g

1 1

2g

y1 z1

y2

S0 Δ x

z2

Δx Garis Persamaan (Datum)

dengan kemiringan gesekan Sf diambil sebagai kemiringan rata-rata pada kedua ujung penampang S f , sehingga persamaan energi menjadi :

Z1 + α1

2

2

v1 v = Z 2 + α 2 2 + h f + he 2g 2g

dengan he ditambahkan untuk kehilangan tekanan akibat pusaran, yang cukup besar pada saluran tak prismatik. “Metode Tahapan Standart akan memberikan hasil yang terbaik bila dipakai menghitung saluran alam”.

1.5.6. HIDROLIKA AMBANG Untuk mengatur debit pada percabangan-percabangan perlu direncanakan bangunan pengatur debit (flow regulator), yang direncanakan berdasarkan kapasitas debit pada masing-masing saluran. Bangunan tersebut bisa berupa bangunan pelimpah ataupun pintu pengatur, untuk mempermudah dalam pengoperasiannya maka pada pekerjaan ini bangunan pengatur debit (flow regulator) direncanakan menggunakan tipe pelimpah, dimana pada saat muka air mencapai taraf muka air tertentu, air langsung melimpah dan di alirkan pada saluran.

Secara umum debit yang lewat di atas mercu pelimpah dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Q = C⋅B⋅H

3

2

dimana :

Q

= debit yang lewat mercu pelimpah (m3/dt)

C

= koefisien debit pelimpahan tergantung dari tipe pelimpah

B

= lebar pelimpah (m)

H

= tinggi air diatas pelimpah (m)

Debit yang lewat mercu pelimpah dan lebar pelimpah dalam pekerjaan ini ditentukan berdasarkan kemampuan debit saluran, tinggi pelimpah dan tinggi muka air di atas mercu pelimpah direncanakan berdasarkan profil muka air untuk debit banjir dengan kala ulang tertentu.

1.5.7. HIDRAULIKA PASANG SURUT Dalam perhitungan pasang surut banyak faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya pasang-surut, untuk mempermudah dalam perhitungan faktor-faktor lokal yang mempengaruhi seperti tinggi muka air setempat karena pengaruh angin tidak dimasukkan dalam perhitungan. Meskipun banyak benda angkasa yang mempengaruhi gerakan pasang surut di bumi, namun mengingat hanya bulan dan matahari saja yang mempunyai pengaruh yang besar, maka dalam perhitungan hanya memperhitungkan kedua benda tersebut. Dalam perhitungan matematis pasang surut banyak metode yang digunakan, dalam perhitungan ini didasarkan pada teori Harmonic Analysis atau lebih dikenal dengan Admiralty Method dikembangkan oleh Doodson (1930) dalam teori ini dinyatakan bahwa

gerakan pasang surut adalah gerakan vertikal dari air laut yang terbentuk dari superposisi linier dari sejumlah gerakan yang harmonis dari pengaruh masing-masing benda angkasa terhadap lapisan air di bumi. Sehingga untuk masing-masing benda angkasa terhadap lapisan air di bumi. Sehingga untuk masing-masing tempat pada periode tertentu dapat diperoleh gambaran karakteristik pasudnya dari faktor amplitudo (hj) yaitu beda tinggi antara elevasi pasang tertinggi dengan m.a rata-rata, periode (wj) yaitu waktu yang

diperlukan untuk suatu pengaruh dapat terulang lagi, dan phase lag (aj) yaitu untuk masingmasing tempat atas dasar waktu antara bulan dan matahari melintasi garis bujur lokasi dengan waktu kejadian yang sesungguhnya. Sehingga untuk suatu tempat tinggi pasang surut dapat dihitung atas dasar rumus tersebut sebagai berikut :

ht = h0 + ∑ (h j cos (w j ⋅ t − a j ))

dimana : ht

= tinggi muka air pada waktu t

h0

= tinggi muka air rata-rata

t = waktu yang ditinjau

1.6.

DETAIL DESAIN BANGUNAN PENGENDALI BANJIR Dalam penanganan banjir perlu dianalisa kondisi daerahnya, hal ini untuk

memperoleh gambaran bangunan pengendali banjir yang sesuai dengan kondisi baik kondisi sosial, kondisi ekonomi, kondisi geologi tanah disekitarnya, kondisi morfologi sungainya. Ada beberapa altenatif bangunan pengendali banjir antara lain, normalisasi sungai,

pembuatan

tanggul

banjir,

pembuatan

retarding

basin,

pembuatan

shortcut/sudetan/kanal banjir/floodway dan lain-lain.

1.6.1. TANGGUL BANJIR Tanggul banjir adalah tipe bangunan pengendalian banjir yang sering digunakan, namun hal ini belum tentu sesuai untuk daerah yang relatif datar dan beda elevasi dengan laut sangat kecil karena tanggul yang dibuat akan besar dan tinggi sehingga cukup mahal. Perhitungan stabilitas tanggul biasanya dilakukan dengan metode irisan bidang luncur bundar (slice methode on circular slip surface), metode Bishop atau metode Fellenius.

Metode irisan bidang luncur bundar

Andaikan bidang luncur bundar dibagi dalam beberapa irisan vertikal, maka faktor keamanan

dari kemungkinan terjadinya longsoran dapat diperoleh dengan

menggunakan keseimbangan sbb:

Fs =

=

∑{C.l + ( N − U − Ne ) tan φ } ∑(T + Te ) ∑ C.l + ∑{γ . A(cos α − e. sin α ) − V }tan φ ∑ γ . A(sin α + e. cos α ) dengan :

Fs = faktor keamanan N = Beban komponen vertikal yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur (= γ.A.cos α) T = Beban komponen tangensial yang timbul dari berat setiap irisan bidang

luncur (γ.A.sin α)

U = Tekanan air pori yang bekerja pada setiap irisan bidang luncur Ne = Komponen vertikal beban seismis yang bekerja pada setiap irisan bidang luncur (= e.γ.A.sin α) Te = Komponen tangensial yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur (= e.γ.A.sin α) φ = Sudut gesekan dalam bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur C = Angka kohesi bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur Z = lebar setiap irisan bidang luncur e

= Intensitas seismis horizontal

γ

= Berat isi dari setiap bahan pembentuk irisan bidang luncur

A = Luas dari setiap bahan pembentuk irisan bidang luncur α = Sudut kemiringan rata-rata dasar setiap irisan bidang luncur V = Tekanan air pori

Metode Fellenius

Dalam penyelesaian ini diasumsikan bahwa setiap irisan resultan gaya-gaya antar irisan adalah nol. Penyelesaian tersebut meliputi penyelesaian ulang untuk gaya-gaya pada setiap irisan yang tegak lurus terhadap dasar, yaitu : N’ = W cosα - ul Kemudian faktor keamanan yang dinyatakan dalam tegangan efektif Fs =

c' La + tan φ ' ∑(W cos α − ul ) ∑ W sin α

Komponen-komponen W cos α dan W sin α dapat ditentukan secara grafis untuk setiap irisan. Alternatif lain, α dapat diukur dan dihitung. Jumlah permukaan keruntuhan coba-coba harus dipilih untuk mendapatkan faktor keamanan yang minimum. Penyelesaian ini menghasilkan perkiraan faktor keamanan yang lebih kecil. Untuk suatu analisa menggunakan tegangan total, digunakan parameterparameter cu dan φu dan nilai u = 0. Bila φu = 0 faktor keamanannya adalah

Fs =

cu La ∑ W sin α

Metode Simplied Bishop O

R sin

Gambaran secara grafis dari teori Simplied Bishop dapat dijabarkan dalam gambar r

C

disamping, dengan asumsi bahwa resultante gaya pada sisi irisan adalah horisontal.

A

B

Sehingga persamaan Keseimbangan gaya teori Simplied Bishop adalah sebagai berikut :

Fs =

1 ∑ W sin α

[

(

)

∑ C ' b + W 1 − ru tan φ

]

Secα

⎛ tan α ⋅ tan φ ⎞ ⎟ Fs ⎝ ⎠

1+ ⎜

Dalam analisa stabilitas lereng tanggul banjir, perhitungan stabilitas ditinjau tiga kondisi yang tidak menguntungkan, yaitu: o

Kondisi kosong

o

Kondisi muka air normal

o

Kondisi Muka air maksimum (banjir)

o

Kondisi penurunan muka air secara tiba-tiba (rapid drawn down) Keempat kondisi tersebut akan di analisa dalam kondisi tanpa gempa dan

kondisi gempa. Batas angka keamanan (safety factor) minimum dalam analisis stabilitas lereng berdasarkan faktor keamanan dalam Standar Nasional Indonesia (SNI), yaitu: Kondisi I

Kondisi II

:

:

Kondisi kosong dengan gempa

Fs =

1,2

Kondisi kosong tanpa gempa

Fs = 1,5

Kondisi normal dengan gempa

Fs =

1,2

Kondisi normal tanpa gempa

Fs =

1,5

Kondisi III

:

Kondisi banjir tanpa gempa

Fs =

1,5

Kondisi IV

:

Kondisi penurunan tiba-tiba dengan gempa Fs =

1,1

Kondisi penurunan tiba-tiba tanpa gempa

1,2

Fs =

Untuk memperoleh angka kemanan (safety factor) yang paling minimum perlu beberapa kali iterasi dalam beberapa koordinat dan radius untuk itu perlu bantuan perangkat lunak (software) untuk mempermudah dan mempercepat itersi yaitu dengan menggunakan program komputer untuk menghitung stabilitas lereng yaitu dengan program Pslope.

1.6.2. TINJAUAN STABILITAS BANGUNAN PENGENDALIAN BANJIR Bangunan pengendalian banjir seperti bangunan regulator aliran (flow regulator) yang berupa ambang, perkuatan lereng tanggul dengan pasangan, konstruksi pintu operasi

maupun tempat perletakkan harus stabil terhadap guling, geser daya dukung tanah pondasi, dan terhadap bahaya rayapan. Oleh karena itu perlu dilakukan analisa stabilitas bangunan terhadap potensi-potensi bangunan terhadap bahaya guling, geser, daya dukung tanah dan terhadap bahaya rayapan dalam berbagai keadaan pembebanan. Perhitungan stabilitas tersebut dapat dihitung dengan menggunakan metode sebagai berikut: Terhadap geser

Dihitung dengan menggunakan rumus : Sf = (∑V.f)/ ∑H dengan: Sf

= faktor keamanan

∑V

= jumlah gaya vertikal (ton)

∑H

= jumlah gaya horisontal (ton)

f

= koefisien geser antara dasar konstruksi dan tanah pondasi

Terhadap guling

Dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : e

= ⎜B/2 – (∑MV-∑MH)/ ∑V ⎢ < B/6 (pembebanan tetap) < B/3 (pembebanan sementara)

Sf =

∑MV/ ∑MH

> 1,5 pembebanan tetap > 1,2 pembebanan sementara

dengan: e

= eksentrisitas (m)

B

= lebar dasar konstruksi (m)

∑MV = Jumlah momen vertikal (ton m) ∑MH = Jumlah momen horisontal (ton m) ∑V

= Jumlah gaya vertikal

Sf

= faktor keamanan

Terhadap daya dukung tanah

Dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Jika nilai eksentrisitasnya e < B/6 maka : σ = ∑V/B. (1 ± 6e/B)

Jika nilai eksentrisitasnya e>B/6 4 ⎧⎪ ∑V ⎪⎫ q1, 2 = .⎨ ⎬ ≤ 2qult 3 ⎪⎩ B − 2e ⎪⎭ dengan: σ = Tegangan tanah yang terjadi (ton/m2) ∑V = Gaya vertikal (ton) B = lebar pondasi (m) e

= eksentrisitas (m)

Kontrol terhadap panjang rayapan

Perhitungan kontrol terhadap bahaya rayapan dapat dihitung atau

digunakan

metode Lane sebagai berikut :

Ld

ΔH

= Cd

dimana : Ld = panjang jalur rayapan (m)

ΔH

= beda tinggi muka air

Cd = koefisien rayapan Untuk bagian depan bangunan (apron), maka panjang apron dirumuskan :

ta =

4(ΔH − ha ) . fu 3(γ − 1)

Dimana : ta = panjang apron dari titik a (m)

ΔH

= beda tinggi muka air (m)

ha = beda tinggi muka air di titik a (m)

γ

= berat jenis air

fu = koefisien tekanan uplift Gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi 5

Tekanan air statis Pw = ½ . w. H2 . L dengan: Pw = tekanan air statis (ton) w = berat jenis air (ton/m) H = kedalaman air (m) L = panjang konstruksi yang ditinjau (m)

5

Gaya vertikal akibat berat konstruksi Wc = γc . V dengan : Wc =

gaya vertikal (ton)

γc = berat jenis bahan konstruksi (ton/m3) V = volume konstruksi (m3)

5

Gaya horisontal akibat gempa He = kh . ∑V dengan: He = gaya horisontal

∑V = gaya vertikal kh = koefisien gempa 5

Tekanan tanah aktif Pa = ½ . ka. γs .H2 .L dengan: Pa = tekanan tanah aktif (ton)

γs = berat jenis tanah (ton/m3) H = kedalaman tanah (m) L = lebar konstruksi yang ditinjau (m) ka = (1 - sinφ)/(1 + sin φ) atau ka = tan2(45 -φ/2)

φ = sudut geser dalam sedimen/tanah 5

Tekanan tanah pasif Ps = ½ . kp . γe . H2 .L dengan: Pe = tekanan tanah (ton) H = kedalaman tanah (m)

γe = berat jenis tanah (ton/m3) L = panjang konstruksi yang ditinjau Kp = koefisien tekanan tanah pasif = 1/ka

1.7.

ANALISIS MANAJEMEN HULU DPS Analisa ini akan dilakukan dengan menggunakan peta tata guna lahan yang

ada, berdasarkan kondisi terakhir dari daerah tangkapan hujan/cathment area atau Daerah

Pengaliran sungai atau kalau terdapat photo citra satelit akan lebih mudah melakukan analisa kondisi cathment area. Berdasarkan kondisi tersebut dapat dianalisa kemungkinan daerah-daerah yang harus dikonservasi, yang dalam hal ini akan dituangkan dalam peta usaha konservasi lahan dalam Daerah pengaliran Sungai (DPS)/Cathment Area lokasi studi. Dari hasil analisa tersebut dapat diberikan suatu usaha konservasi dan manajemen Daerah Pengaliran Sungai yang lebih baik dan tepat sasaran. Untuk menentukan usaha konservasi dan manajemen DPS maka perlu menganalisa kondisi erodibilitas dan erosivitas lahan yang dapat dilakukan dengan perhitungan manual Tingkat Bahaya Erosi (TBE) pada Daerah Pengaliran Sungai (DPS). Pada dasarnya, jika telah tersedia peta TBE (Tingkat Bahaya Erosi) untuk wilayah Daerah Pengaliran Sungai (DPS) daerah studi di Balai (Sub Balai) RLKT setempat, maka data tingkat erosi akan dapat dihitung dari sumber peta tersebut. Tetapi bila belum tersedia, maka akan digunakan model perhitungan dengan menggunakan persamaan umum kehilangan tanah atau Universal Soil Less Equation (USLE) yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : E = RKLSCP dimana,

E

: jumlah masa kehilangan tanah (t/ha/tahun)

R

: indeks erosivitas hujan dan larian (tm/ha)

K

: indeks erodibilitas tanah (t/ha per unit)

L

: faktor panjang lereng

C

: faktor pengelolaan tumbuhan (crop management)

P

: faktor upaya-upaya pengendalian erosi (erosion control practices) Erosivitas hujan dan runoff R adalah indeks yang menunjukkan besarnya energi

hujan yang mampu memukul dan memecah partikel tanah dan mengangkutnya keluar. Di Indonesia, hasil penelitian menunjukkan bahwa indeks erosivitas dapat dihitung menggunakan persamaan :

2

R=

25 PR 0,073PR + 0,73

dimana, PR : curah hujan dalam cm. Nilai erosivitas tahunan berkisar antara 1900 tm/ha hingga 8000 tm/ha. Jika pencatatan hujan hanya tersedia bulanan, maka erosivitas hujan dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus : R = 6.12 (Pm)1.21 (N)-0.47 (Pmaks)0.53 dimana, R

: erosivitas hujan pada bulan yang bersangkutan

Pm

: curah hujan rata-rata bulanan untuk bulan yang bersangkutan (cm)

N

: rata-rata jumlah hari hujan pada bulan yang bersangkutan

Pmaks : rata-rata hujan maksimum 24 jam pada bulan yang bersangkutan. Indeks erodibilitas tanah K adalah angka yang menunjukkan tingkat erosi yang terjadi pada jenis tanah tertentu dibawah standar kemiringan lereng dan pengolahan tertentu. Indeks erodibilitas ini dapat diadopsi dari Puslit Tanah, dimana dari berbagai jenis tanah di Indonesia antara lain jenis tanah Latosol (berkisar 0.034 – 0.104), Lithosol (0.134), Mediterranean (berkisar 0.140-0.260) dan Grumusol (0.204). Faktor panjang L, berpengaruh terhadap hilangnya tanah untuk standard panjang lereng yaitu panjang lereng overlandflow antar “brek-slope” yang dapat dihitung berdasarkan rumus standard sebagai berikut : ⎡ a ⎤ L=⎢ ⎥ ⎣ 22,1⎦

m

dimana, a

: panjang lereng overlandflow (m)

m

: 0.6 untuk kemiringan lereng > 10 % 0.5 untuk kemiringan lereng 5 – 10 %

0.4 untuk kemiringan lereng 3 – 4 % 0.3 untuk kemiringan lereng < 3 %. Faktor kemiringan lereng S dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut : S=

0,43 + 0,30 S + 0,043S 2 6,613

dimana, S

: kemiringan lereng yang dinyatakan dalam %. Nilai factor pengelolaan tanaman (crop management factor) C dan upaya

pengendalian erosi (erosion control practices) P, sangat tergantung pada jenis tanaman atau vegetasi, serta jenis pengendalian erosi yang dilakukan, misalnya ada tidaknya terasering, apakah terpelihara dengan baik atau tidak, ada resapan air, dan sebagainya. Angka-angka indeks C dan P ini dapat diperoleh dengan mengadopsi hasilhasil penelitian yang dilakukan oleh Puslit Tanah Bogor.