BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN TEORI 2.1. Umum Infrastruktur air perkotaan meliputi tiga sistem yaitu sistem air bersih (urban water supply), sistem sanitasi (waste water) dan sistem drainase air hujan (strom Water system). Ketiga sistem tersebut saling terkait, sehingga idealnya dikelola secara integrasi. Hal ini sangat penting untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya dan fasilitas, menghindari ketumpang-tindihan tugas dan tanggung jawab, serta keberlanjutan pemanfaatan sumberdaya air. Sistem air bersih meliputi pengadaan (acquisition), pengolahan (treatment), dan pengiriman/pendistribusian (delivery) air bersih ke pelanggan baik domestik, komersil, industri, maupun sosial. Sistem sanitasi dimulai dari titik keluarnya sistem air bersih. 9
81
Embed
darmadi18.files.wordpress.com · Web viewPada diagram mekanisme terjadinya banjir dan bencana, ... Kecepatan aliran mempunyai tiga komponen arah menurut koordinat kartesius.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN TEORI
2.1. Umum
Infrastruktur air perkotaan meliputi tiga sistem yaitu sistem air bersih
(urban water supply), sistem sanitasi (waste water) dan sistem drainase air hujan
(strom Water system). Ketiga sistem tersebut saling terkait, sehingga idealnya
dikelola secara integrasi. Hal ini sangat penting untuk mengoptimalkan
pemanfaatan sumberdaya dan fasilitas, menghindari ketumpang-tindihan tugas
dan tanggung jawab, serta keberlanjutan pemanfaatan sumberdaya air.
Sistem air bersih meliputi pengadaan (acquisition), pengolahan (treatment),
dan pengiriman/pendistribusian (delivery) air bersih ke pelanggan baik domestik,
komersil, industri, maupun sosial. Sistem sanitasi dimulai dari titik keluarnya
sistem air bersih. Sistem pengumpul mengambil air buangan domestik, komersil,
industri dan kebutuhan umum. Ada dua istilah yang banyak dipakai untuk
mendiskripsikan sistem air buangan (wastewater system) yaitu, “wastewater” dan
“sewage”. Air buangan digunakan untuk menunjukkan perpipaan, stasiun pompa,
dan fasilitas yang menangani air buangan (wastewater). Sedangkan “sanitary
sewage” merupakan peristilahan umum yang biasanya untuk permukiman.
2.2. Pengertian Drainase
9
Drainase yang berasal dari bahasa Inggris yaitu drainage mempunyai arti
mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air. Secaraumum,drainase
dapat didefinisikan sebagai suatu tindakan teknis untukmengurangi kelebihan air,
baik yang berasal dari air hujan, rembesan,maupun kelebihan air irigasi dari suatu
kawasan atau lahan,sehinggafungsi kawasan atau lahan tidak terganggu (Suripin,
2004).
Selain itu, drainase dapat juga diartikan sebagai usaha untuk mengontrol
kualitas air tanah. Jadi, drainase menyangkut tidak hanya air permukaan tapi juga
air tanah. Sesuai dengan prinsip sebagai jalur pembuangan maka pada waktu
hujan, air yang mengalir di permukaan diusahakan secepatnya dibuang agar tidak
menimbulkan genangan yang dapat mengganggu aktivitas dan bahkan dapat
menimbulkan kerugian (R. J. Kodoatie, 2005).
Drainase merupakan salah satu fasilitas dasar yang dirancang sebagai sistem
guna memenuhi kebutuhan masyarakat dan merupakan komponen penting dalam
perencanaan kota (perencanaan infrastruktur khususnya). Berikut beberapa
pengertian drainase. Menurut Dr. Ir. Suripin, M.Eng. (2004;7) drainase
mempunyai arti mengalirkan, menguras, membuang, atau mengalihkan air. Secara
umum, drainase didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi
untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau
lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal. Drainase juga diartikan
10
sebagai usaha untuk mengontrol kualitas air tanah dalam kaitannya dengan
salinitas. Drainase yaitu suatu cara pembuangan kelebihan air yang tidak
diinginkan pada suatu daerah, serta cara-cara penangggulangan akibat yang
ditimbulkan oleh kelebihan air tersebut. (Suhardjono 1948:1). Dari sudut pandang
yang lain, drainase adalah salah satu unsur dari prasarana umum yang dibutuhkan
masyarakat kota dalam rangka menuju kehidupan kota yang aman, nyaman,
bersih, dan sehat. Prasarana drainase disini berfungsi untuk mengalirkan air
permukaan ke badan air (sumber air permukaan dan bawah permkaan tanah) dan
atau bangunan resapan. Selain itu juga berfungsi sebagai pengendali kebutuhan air
permukaan dengan tindakan untuk memperbaiki daerah becek, genangan air dan
banjir. Sehingga dapat disimpulkan drainase adalah suatu system untuk
menangani kelebihan air. Kelebihan air yang perlu ditangani atau dibuang
meliputi:
- Air atau aliran/limpasasn diatas permukaan tanah(surface flowatau surface run
off)
- Aliran bawah tanah(subsurface flow atau subflow)
Pada dasarnya drainase tidak diperlukan bila kelebihan air yang tidak
menimbulkan permasalahan bagi masyarakat. Drainase diperlukan bila air
kelebihan menggenang pada daerah-daerah yang mempunyai nilai ekonomis
seperti daerah perkotaan, pertanian, industri, dan pariwisata.
11
2.3. Fungsi Drainase
Adapun fungsi drainase menurut R. J. Kodoatie adalah:
- Membebaskan suatu wilayah (terutama yang padat dari permukiman) dari
genangan air, erosi, dan banjir.
- Karena aliran lancar maka drainase juga berfungsi memperkecil resiko
kesehatan lingkungan bebas dari malaria (nyamuk) dan penyakit lainnya.
- Kegunaan tanah permukiman padat akan menjadi lebih baik karena
terhindar dari kelembaban.
- Dengan sistem yang baik tata guna lahan dapat dioptimalkan dan juga
memperkecil kerusakan-kerusakan struktur tanah untuk jalan dan bangunan
lainnya.
2.4. Sistem Drainase
Secara umum sistem drainase dapat didefinisikan sebagai serangkaian
bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuang kelebihan air
dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal
(Suripin, 2004). Dilihat dari hulunya, bangunan sistem drainase terdiri dari
saluran penerima (interceptor drain), saluran pengumpul (collector drain), saluran
pembawa (conveyor drain), saluran induk (main drain) dan badan air penerima
(receiving waters). Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya,
seperti gorong-gorong, siphon, jembatan air (aquaduct), pelimpah, pintu-pintu air,
12
bangunan terjun, kolam tando dan stasiun pompa. Pada sistem yang lengkap,
sebelum masuk ke badan air penerima, air diolah dahulu di instalasi pengolah air
limbah (IPAL), khususnya untuk sistem tercampur. Hanya air yang telah
memenuhi baku mutu tertentu yang dimasukan ke badan air penerima, sehingga
tidak merusak lingkungan.
Menurut R. J. Kodoatie sistem jaringan drainase di dalam wilayah kota
dibagi atas 2 (dua) bagian yaitu:
- Sistem drainase mayor adalah sistem saluran yang menampung dan
mengalirkan air dari suatu daerah tangkapan air hujan (Catchment Area).
Biasanya sistem ini menampung aliran yang berskala besar dan luas seperti
saluran drainase primer.
- Sitem drainase minor adalah sistem saluran dan bangunan pelengkap drainase
yang menampung dan mengalirkan air dari daerah tangkapan hujan dimana
sebagian besar di dalam wilayah kota, contohnya seperti saluran atau selokan
air hujan di sekitar bangunan. Dari segi kontruksinya sistem ini dapat
dibedakan menjadi sistem saluran tertutup dan sistem saluran terbuka.
Konsep dasar pengembangan sistem drainase yang berkelanjutan adalah
meningkatkan daya guna air, meminimalkan kerugian, serta memperbaiki dan
konservasi lingkungan (Suripin, 2004). Untuk itu diperlukan usaha-usaha yang
komprehensif dan integratif yang meliputi seluruh proses, baik yang bersifat
13
struktural maupun non struktural, untuk mencapai tujuan tersebut. Konsep Sistem
Drainase yang Berkelanjutan prioritas utama kegiatan harus ditujukan untuk
mengelola limpasan permukaan dengan cara mengembangkan fasilitas untuk
menahan air hujan.
2.5. Jenis – Jenis Drainase
Drainase secara umum dibagi menjdai dua bagian yaitu drainase permukaan
tanah ( Surface drainage ) dan drainase bawah permukaan tanah ( Sub surface
drainage ). Dalam perencanaan keduanya memilki konsep dasar yang berbeda,
namun dalam perencanaan system drainase tentu perlu direncanakan baik
drainase permukaan maupun drainase bawah permukaan.
1. Drainase Permukan:
a. Drainase Perkotaan
Semua kota-kota besar mempunyai system drainase untuk pembuangan
airhujan. Aliran permukaan dialirkan melalui saluran tersier, sekunder,
kemudian berkumpul di saluran primer (utama) untuk kemudian dibuang ke
dalam sungai, danau, laut. Pembuangan sedapat mungkin dilakukan dengan
cara gravitasi, apabila tak mungkin maka digunakan system pompa dengan
bangunan pendukung. Saluran dapat berupa saluran tertutup ataupun saluran
terbuka yang sesuai dengan kebutuhan dan system pemeliharaan yangada.
14
Dilihat dari cara pemeliharaan saluran terbuka lebih mudah dibandingkan yang
tertutup.
b. Drainase Lahan
Drainase lahan bertujuan membuang kelebihan air permukaan dari suatu
daerah atau menurunkan taraf muka air tanah sampai dibawah daerah akar,
untuk memperbaiki tumbuhnya tanaman atau menurunkan akumulasi garam-
garam tanah, kondisi ini difungsikan untuk pertanian dan perkebunan.
c. Drainase Jalan
Drainase jalan raya dibedakan untuk perkotaan dan luar kota. Umumnya di
perkotaan dan luar perkotaan drainase jalan raya selalu mempergunakan
drainase muka tanah (Surface drainage). Di perkotaan saluran muka tanah
selalu ditutup sebagai bahu jalan atau trotoar. Walaupun juga sebagaiman
diluar perkotaan, ada juga saluran drainase muka tanah tidak tertutup (terbuka
lebar), dengan sisi atas saluran rata dengan muka jalan sehingga air dapat
masuk dengan bebas. Drainase jalan raya pi perkotaan elevasi sisi atas selalu
lebih tinggi dari sisi atas muka jalan .Air masuk ke saluran melalui inflet. Inflet
yang ada dapat berupa inflet tegak ataupun inflet horizontal. Untuk jalan raya
yang lurus, kemungkinan letak saluran pada sisi kiri dan sisi kanan jalan. Jika
jalan ke arah lebar miring ke arah tepi, maka saluran akan terdapat pada sisi
tepi jalan atau pada bahu jalan, sedangkan jika kemiringan arah lebar jalan kea
15
rah median jalan maka saluran akan terdapat pada median jalan tersebut. Jika
jalan tidak lurus ,menikung, maka kemiringan jalan satu arah , tidak dua arah
seperti jalan yang lurus. Kemiringan satu arah pada jalan menikung ini
menyebabkan saluran hanya pada satu sisi jalan yaitu sisi yang rendah. Untuk
menyalurkan air pada saluran ini pada jarak tertentu,direncanakan adanya pipa
nol yang diposisikan dibawah badan jalan untuk mengalirkan air dari saluran.
2. Drainase Bawah Permukaan
a. Drainase Lapangan Bola
b. Drainase Lapangan Terbang / Bandar Udara
2.6. Definisi Sungai
Secara umum sungai berarti aliran air yang besar. Secara ilmiah sungai
adalah perpaduan alur sungai dan aliran air.
Sungai merupakan suatu alur yang panjang di atas permukaan bumi tempat
mengalirnya air yang berasal dari hujan. Aliran air marupakan bagian yang
senantiasa tersentuh oleh air. Daerah aliran sungai merupakan lahan total dan
permukaan air yang dibatasi oleh suatu batas-air topografi dan yang dengan salah
satu cara memberikan sumbangan terhadap debit suatu sungai pada suatu irisan
melintang (Sehyan, 1990:6).
Sebuah sungai dapat dibagi menjadi beberapa bagian yang berbeda sifat-sifatnya
(Mulyono, H. R, 2007:3)
16
a. Hulu sungai berarus deras dan turbulent atau torrential river yang dapat berupa
sungai jeram atau rapids river atau sungai jalin atau braided river.
b. Sungai alluvial.
c. Sungai pasang surut atau tidal river.
d. Muara sungai atau estuary.
e. Mulut sungai atau tidal inlet yaitu bagian laut yang langsung berhubungan
dengan muara dimana terjadi interaksi antara gelombang laut dan aliran air yang
ke luar masuk melewati muara.
f. Delta sungai yang berupa dataran yang terbentuk oleh sedimentasi di dalam
muara dan mulut sungai delta ini perlu ditinjau karena berpengaruh terhadap sifat-
sifat sungai dimana delta ini terbentuk di dalam muaranya.
2.7. Peranan Sungai
Sungai sebagai aset negara yang bernilai dan perlu dipelihara. Sungai mempumyai
peranan dalam kehidupan manusia di seluruh dunia, sehingga pada saat ini sungai
masih mempunyai hubungan yang sangat erat dengan kehidupan kita sehari-hari.
Peranan sungai selain sebagai pembangkit listrik tenaga air, sungai juga berperan
sebagai sumber air untuk sarana irigasi, penyedia air minum, dan masih banyak
lagi yang lainnya.
17
Ada dua fungsi utama yang diberikan alam kepada sungai yang ke-duanya
berlangsung secara bersamaan dan saling mempengaruhi (Mulyono, H. R,
2007:6).
a. Mengalirkan air.
Air hujan yang jatuh pada sebuah daerah aliran sungai (DAS) akan terbagi
menjadi akumulasi-akumulasi yang tertahan sementara di situ sebagai air tanah
dan air permukaan, serta runoff yang akan memasuki alur sebagai debit sungai
dan terus dialirkan ke laut.
b. Mengangkut sediment hasil erosi pada DAS dan alurnya.
2.8. Permasalahan Drainase
Banjir merupakan kata yang sangat populer di Indonesia. Khususnya pada
musim hujan, mengingat hampir semua kota di Indonesia mengalami bencana
banjir. Banjir merupakan proses meluapnya air sungai ke daratan sehingga
dapat menimbulkan kerugian harta benda penduduk serta dapat menimbulkan
korban jiwa. Banjir dapat merusak bangunan, sarana dan prasarana,
lingkungan hidup serta merusak tata kehidupan masyarakat, maka sudah
semestinya dari berbagai pihak perlu memperhatikan hal-hal yang dapat
mengakibatkan banjir dan sedini mungkin diantisipasi, untuk memperkecil
kerugian yang ditimbulkan (Kodoatie, J. Robert dan Sugiyanto, 2002:73).
18
Banjir dan bencana akibat banjir dapat terjadi karena faktor alamiah
maupun pengaruh perlakuan masyarakat terhadap alam dan lingkungannya.
Pada diagram mekanisme terjadinya banjir dan bencana, terlihat bahwa faktor
alamiah yang utama adalah curah hujan. Faktor alami lainnya adalah erosi
dan sedimentasi kapasitas sungai, kapasitas drainasi yang tidak memadai,
pangaruh air pasang, perubahan kondisi DPS, dll. Sedangkan faktor non-
alamiah penyebab bnjir adalah adanya pembangunan kompleks perumahan
atau pembukaan suatu kawasan untuk lahan usaha yang bertujuan baik
sekalipun, tanpa didasari dengan pengaturan yang benar akan menimbulkan
aliran permukaan yang besar atau erosi yang menyebabkan pendangkalan
aliran sungai. Akibatnya, debit pengaliran sungai yang terjadi akan lebih
besar dari pada kapasitas pengaliran air sungai sehingga terjadilah banjir.
Usaha pengendalian dan penanggulangan banjir pada suatu pihak dan
perlakuan masyarakat terhadap lingkungannya di pihak lain akan
memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap fenomenan hujan-banjir-
bencana. Pengaruh kedua hal tersebut dapat saling menunjang perbaikan
keadaan, saling meniadakan atau memperburuk keadaan.
Bergantung pada tingkat kerawanan dan kewaspadaan masyarakat di daerah
potensial bencana, banjir dapat menimbulkan bencana. Misalnya, pemukiman
daerah retensi banjir atau daerah bantaran sungai, suatu saat pasti akan
19
terlanda banjir. Bila menjelang banjir penghuni daerah tersebut
mengungsikan diri dan harta bendanya akan berkurang.
Keberhasilan usaha penanggulangan banjir dan bencana akibat banjir dapat
diperoleh tanpa peran serta dari masyarakat. Di samping itu suksesnya
program pengendalian banjir juga tergantung dari aspek lainnya yang
menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi, kelembagaan dan lainnya.
Sistem drainase konvensional adalah sistem drainase dimana air hujan
dibuang atau dialirkan ke sungai dan diteruskan sampai ke laut. Berbeda
dengan sistem drainase berkelanjutan, sistem ini bertujuan hanya membuang
atau mengalirkan air hujan agar tidak menggenang, sehingga tidak diperlukan
fasilitas resapan air hujan seperti sumur resapan, kolam, dan fasilitas lainnya.
Banjir adalah suatu kondisi fenomena bencana alam yang memiliki hubungan
dengan jumlah kerusakan dari sisi kehidupan dan material. Banyak faktor yang
menyebabkan terjadinya banjir. Secara umum penyebab terjadinya banjir di
berbagai belahan dunia (Suripin, 2004) adalah :
1. Pertambahan penduduk yang sangat cepat, di atas rata-rata pertumbuhan
nasional, akibat urbanisasi baik migrasi musiman maupun permanen.
Pertambahan penduduk yang tidak diimbangi dengan penyediaan prasarana dan
sarana perkotaan yang memadai mengakibatkan pemanfaatan lahan perkotaan
menjadi tidak teratur.
20
2. Keadaan iklim; seperti masa turun hujan yang terlalu lama, dan
mengakibatkan banjir sungai. Banjir di daerah muara pantai umumnya
disebabkan karena kombinasi dari kenaikan pasang surut, tinggi muka air
laut dan besarnya ombak yang di asosiasikan dengan terjadinya gelombang
badai yang hebat.
3. Perubahan tata guna lahan dan kenaikan populasi; perubahan tata guna lahan
dari pedesaan menjadi perkotaan sangat berpotensi menyebabkan banjir.
Banyak lokasi yang menjadi subjek dari banjir terutama daerah muara.
Perencanaan penaggulangan banjir merupkan usaha untuk menanggulangi
banjir pada lokasi-lokasi industri, komersial dan pemukiman. Proses
urbanisasi, kepadatan bangunan, kepadatan populasi memiliki efek pada
kemampuan kapasitas drainase suatu daerah dan kemampuan tanah
menyerap air, dan akhirnya menyebabkan naiknya volume limpasan
permukaan. Meskipun luas area perkotaan lebih kecil dari 3 % dari
permukaan bumi, tapi sebaliknya efek dari urbanisasi pada proses terjadinya
banjir sangat besar.
4. Land subsidence; adalah proses penurunan level tanah dari elevasi
sebelumnya. Ketika gelombang pasang datang dari laut melebihi aliran
permukaan sungai, area land subsidence akan tergenangi.
Drainase sering diabaikan oleh ahli hidraulik dan seringkali direncanakan seolah-
21
olah bukan pekerjaan penting, atau paling tidak dianggap kecil dibandingkan
dengan pekerjaan-pekerjaan pengendalian banjir. Padahal pekerjaan drainase
merupakan pekerjaan yang rumit dan kompleks, bisa jadi memerlukan biaya,
tenaga dan waktu yang lebih besar dibandingkan dengan pekerjaan pengendalian
banjir. Secara fungsional, sulit memisahkan secara jelas sistem drainase dan
pengendalian banjir. Namun, secara praktis kita dapat mengatakan bahwa
drainase menangani kelebihan air sebelum masuk ke alur-alur besar atau sungai.
Drainase yang kurang baik akan mengakibatkan berbagai macam masalah yang
bisa merugikan manusia itu sendiri. Salah satunya adalah masalah banjir.
Adapun penanggulangan umum banjir dapat dikategorikan menjadi pendekatan
struktur dan non struktur:
1. Pendekatan struktur.
Penanggulangan banjir dengan melakukan pembangunan fisik seperti memenuhi
syarat sungai yang ideal seperti adanya sudetan, pembuatan penampungan air,
kemampuan pengaliran air ke sungai lainnya dan dengan kombinasi di antaranya.
Pendekatan ini membutuhkan waktu untuk perencanaan dan pelaksanaan serta
biaya yang besar, namun dapat menghilangkan banjir atau genangan yang terjadi
pada suatu daerah.
2. Pendekatan non struktural.
Penanggulangan banjir dengan membuat sistem ramalan dan pemugaran secara
22
dini. Pengembangan ini membutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak.
Perangkat keras yang diperlukan ini meliputi komputer, sensor hujan dan muka
air, telpon atau satelit, master stasiun dan lain lain. Sedangkan perangkat lunak
seperti meter hidrologi, model hidrolik dan model operasi bangunan air yang ada.
Pendekatan ini relatif murah, namun sistem penanggulangannya bukan
menghubungkan dengan banjir yang ada, namun memberikan peringatan dini
terhadap banjir sehingga dapat mengurangi kerugian yang besar. Dan juga
diperlukan partisipasi masyarakat untuk mencegah terjadinya banjir.
2.9. Dasar-dasar dan Kriteria Perencanaan Drainase
Tujuan perencanaan ini adalah untuk mengalirkan genangan air sesaat yang
terjadi pada musim hujan serta dapat mengalirkan air kotor hasil buangan dari
rumah tangga. Kelebihan air atau genangan air sesaat terjadi karena
keseimbangaan air pada daerah terentu terganggu. Disebabkan oleh air yang
masuk dalam daerah tertentu lebih besar dari air keluar. Pada daerah perkotaan,
kelebihan air terjadi oleh air hujan. Kapasistas infiltrasi pada daerah perkotaan
sangat kecil sehingga terjadi limpasan air sesaat setelah hujan turun. Dalam
perancangan saluran drainase akan digunakan dasar-dasar perancangan saluran
tahan erosi yaitu saluran yang mampu menahan erosi dengan memuaskan dengan
cara mengatur kecepatan maupun menggunakan dinding dan dasar diberi lapisan
yang berguna menahan erosi maupun mengontrol kehilangan rembesan.
23
Kriteria dalam perencanaan dan perancangan drainase perkotaan yang
umum (Suripin, 2004) yaitu :
1. perencanaan drainase haruslah sedemikian rupa sehingga fungsi fasilitas
drainase sebagai penampung, pembagi dan pembuang air dapat sepenuhnya
berdaya guna dan berhasil guna.
2. Pemilihan dimensi dari fasilitas drainase haruslah mempertimbangkan faktor
ekonomis dan faktor keamanan.
Konsep dasar pengembangan sistem drainase yang berkelanjutan adalah
meningkatkan daya guna air, meminimalkan kerugian, serta memperbaiki dan
konservasi lingkungan (Suripin, 2004). Untuk itu diperlukan usaha-usaha yang
komprehensif dan integratif yang meliputi seluruh proses, baik yang bersifat
struktural maupun non struktural, untuk mencapai tujuan tersebut. Konsep Sistem
Drainase yang Berkelanjutan prioritas utama kegiatan harus ditujukan untuk
mengelola limpasan permukaan dengan cara mengembangkan fasilitas untuk
menahan air hujan.
Perencanaan drainase haruslah mempertimbangkan pula segi kemudahan dan
nilai ekonomis dari pemeliharaan sistem drainase
2.9.1. Analisis Hidrologi
Analisis hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai
fenomena hidrologi (Suripin, 2004). Fenomena hidrologi sebagai mana telah
24
dijelaskan di bagian sebelumnya adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai
fenomena hidrologi. Fenomena hidrologi seperti besarnya curah hujan,
temperature, penguapan, lama penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai,
tinggi muka air, akan selalu berubah menurut waktu. Untuk suatu tujuan tertentu
data-data hidrologi dapat dikumpulkan, dihitung, disajikan, dan ditafsirkan
dengan menggunkan prosedur tertentu.
1. Analisis Hujan
Hujan merupakan komponen yang amat penting dalam analisis hidrologi
pada perancangan debit untuk menentukan dimensi saluran drainase.
Mengingat hujan sangat bervariasi terhadap tempat (space), maka untuk
kawasan sangat luas tidak bisa diwakili satu titik pos pengukuran. Dalam hal
ini diperlukan hujan kawasan yang diperoleh dari harga rata-rata curah hujan
beberapa pos pengukuran hujan yang ada disekitar kawasan tersebut. Ada 3
macam cara yang umum dipakai dalam menghitung hujan rata-rata kawasan
: (1) rata-rata aljabar, (2) poligon thiessen dan (3) isohyet.
2. Curah Hujan Maksimum Harian rata-rata
Curah hujan diperlukan untuk menentukan besarnya intensitas yang
digunakan sebagai prediksi timbulnya aliran permukaan wilayah. Curah
hujan yang digunakan dalam analisis adalah curah hujan harian maksimum
rata-rata dalam satu tahun yang telah dihitung. Perhitungan data hujan
25
maksimum harian rata-rata harus dilakukan secara benar untuk analisis
frekuensi data hujan.
3.Analisis Frekuensi dan Probabilitas
Sistem hidrologi kadang-kadang dipengaruhi oleh peristiwa-peristiwa yang
luar biasa (ekstrim), seperti hujan lebat, banjir dan kekeringan. Besarnya
peristiwa berbanding terbalik dengan frekuensi kejadiannya, peristiwa yang
luar biasa ekstrim kejadiannya sangat langka. Tujuan analisis frekuensi data
hidrologi adalah berkaitan dengan besaran peristiwa-peristiwa ekstrim yang
berkaitan dengan frekuensi kejadiannya melalui penerapan distribusi
kemungkinan. Data hidrologi yang dianalisis diasumsikan tidak
bergantung (independent) dan terdistribusi secara acak serta bersifat
stokastik.
Analisis frekuensi diperlukan seri data hujan yang diperoleh dari pos
pengukuran hujan, baik manual maupun otomatis. Analisis frekuensi ini
didasarkan pada sifat statistik data kejadian yang telah lalu untuk memperoleh
probabilitas besaran hujan di masa yang akan datang.
Dengan anggapan bahwa sifat statistik kejadian hujan yang akan datang masih
sama dengan sifat statistik kejadian hujan masa lalu. Ada dua macam seri data
yang dipergunakan dalam analisis frekuensi, yaitu :
a. Data maksimum tahunan
26
Data tiap tahun diambil hanya satu besaran maksimum yang dianggap
berpengaruh pada analisis selanjutnya. Seri data seperti ini dikenal
dengan seri data maksimum (maximum anual series). Jumlah data
dalam seri akan sama dengan panjang data yang tersedia. Dalam cara
ini, besaran data maksimum kedua dalam suatu tahun yang mungkin lebih
besar dari besaran data maksimum dalam tahun yang lain tidak
diperhitungkan pengaruhnya dalam analisis.
b . Se r i pa r s i a l
Data dalam seri dapat ditetapkan suatu besaran tertentu sebagai batas
bawah, selanjutnya semua besaran data yang lebih besar dari batas bawah
tersebut diambil dan dijadikan bagian seri data untuk kemudian dianalisis
seperti biasa. Pengambilan batas bawah dapat dilakukan dengan sistem
peringkat, di mana semua besaran data yang cukup besar diambil,
kemudian diurutkan dari besar ke kecil. Data yang diambil untuk analisis
selanjutnya adalah sesuai dengan panjang data dan diambil dari
besaran data yang paling besar. Dalam hal ini dimungkinkan
dalam satu tahun data yang diambil lebih dari satu data, sementara tahun
yang lain tidak ada data yang di ambil.
Dalam analisis frekuensi, hasil yang diperoleh tergantung pada kualitas dan
panjang data. Makin pendek data yang tersedia, makin besar penyimpangan
27
yang terjadi. Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi
frekuensi dan empat jenis distribusi yang banyak digunakan dalam
bidang hidrologi adalah :
a. Distribusi Normal,
b. Distribusi Log Normal,
c. Distribusi Log-Person III, dan
d. Distribusi Gumbel.
Dalam statistik dikenal beberapa parameter yang berkaitan dengan
analisis data yang meliputi rata-rata, simpangan baku, koofisien
variasi, dan koofisien skewness (kecondongan atau kemencengan).
4. Uji Kecocokan
Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of
fittest test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi
peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili
distribusi. Pengujian parameter yang sering dipakai adalah chi-kuadrat
5.Analisis Intensitas Hujan
Intensitas hujan adalah tinggi atau kedalaman air hujan per satuan
waktu. Sifat umum hujan adalah makin singkat hujan berlangsung
intensitasnya cenderung makin tinggi dan makin besar periode
ulangnya makin tinggi pula intensitasnya. Hubungan antara
28
intensitas, lama hujan dan frekuensi hujan biasanya dinyatakan dalam
Saluran drainase bentuk ini berupa saluran dari pasangan atau kombinasi
pasangan atau beton. Dengan bentuk dasar saluran yang bulat
memudahkan pengangkutan bahan endapan/limbah. Bentuk saluran
demikian berfungsi sebagai saluran air hujan, air rumah tangga maupun
air irigasi.
Luas penampang basah parabola
A = 1/2Th..................................................................................(19)
Keliling basah parabola
P = T + 8h23T .....................................................................................................................(20)
Jari-jari hidrolis parabola
40
R =___2T2h3T2+8h2 ..........................................................................................................(21)
e. Bentuk segitiga
Saluran drainase bentuk segitiga tidak banyak membutuhkan ruang,
Sebagai konsekuensi dari saluran bentuk ini, saluran harus dari pasangan.
Bentuk ini juga berfungsi sebagai saluran air hujan, air rumah tangga
maupun air irigasi.
Luas penampang basah segitiga
Keliling basah segitiga
P = zh 1 + z2 .....................................................................................................................................(23)
Jari-jari hidrolis segitiga
R =___zh2 1+z2 ............................................................................................................(24)
3.Klasifikasi aliran
Aliran permukaan bebas dapat diklasifikasikan menjadi berbagai tipe
tergantung kriteria yang digunakan. Berdasarkan perubahan kedalaman
dan/atau kecepatan mengikuti fungsi waktu, maka aliran dibedakan menjadi
aliran permanen (steady) dan tidak permanen (unsteady) sedangkan
berdasarkan sifat¬sifat aliran dibedakan menjadi aliran laminer dan turbulen.
a. Aliran permanen dan tidak permanen
41
Jika kecepatan aliran pada suatu titik tidak berubah terhadap waktu, maka
aliranya disebut aliran permanen atau tunak (steady flow), jika kecepatan
pada suatu lokasi tertentu berubah terhadap waktu, maka alirannya disebut
aliran tidak permanen atau tidak tunak (unsteady flow). Dalam hal-hal
tertentu dimungkinkan mentransformasikan aliran tidak permanen menjadi
aliran permanen dengan mengacu pada koordinat referensi yang bergerak.
Penyederhanaan ini menawarkan beberapa keuntungan, seperti kemudahan
visualisasi, kemudahan penulisan persamaan yang terkait dan sebagainya.
Penyederhanaan ini hanya mungkin jika bentuk gelombang tidak berubah
dalam perambatanya. Misalnya, bentuk gelombang kejut (surge) tidak
berubah ketika merambat pada saluran halus dan konsekuensinya perambatan
gelombang kejut yang tidak permanen dapat dikonversi menjadi aliran
permanen dengan koordinat referensi yang bergerak dengan kecepatan
absolut gelombang kejut.
b. Aliran laminer dan turbulen
Jika partikel zat cair bergerak mengikuti alur tertentu dan aliran tampak
seperti gerakan serat-serat atau lapisan-lapisan tipis pararel, maka alirannya
disebut aliran laminer. Sebaliknya, jika zat cair bergerak mengikuti alur yang
tidak beraturan, baik ditinjau terhadap ruang maupun waktu, maka alirannya
disebut aliran turbulen. Saluran terbuka dan tertutup mempunyai bilangan
42
reynold yang berbeda. Saluran terbuka bilangan reynold (Nre) untuk aliran
laminer kurang dari sama dengan 500, sedangkan bilangan reynold untuk
aliran turbulen lebih dari sama dengan 1000. Saluran tertutup bilangan
reynold (Nre) untuk aliran laminer kurang dari sama dengan 2000, sedangkan
bilangan reynold untuk aliran turbulen lebih dari sama dengan 4000. Faktor
yang menentukan keadaan aliran adalah pengaruh relatif antara gaya
kekentalan (viskositas) dan gaya inersia. Jika gaya viskositas yang dominan
maka alirannya laminer, sedangkan jika gaya inersia yang dominan maka
alirannya turbulen.
c. Aliran sub-kritis, kritis dan super-kritis
Aliran dikatakan kritis apabila kecepatan aliran sama dengan kecepatan
gelombang grafitasi dengan amplitudo kecil. Gelombang grafitasi dapat
dibangkitkan dengan merubah kedalaman. Jika kecepatan aliran lebih kecil
dari kecepatan kritis maka aliran disebut sub-kritis, dan jika kecepatan aliran
lebih besar dari kecepatan kritis maka aliran disebut super-kritis. Parameter
yang menetukan ketiga jenis aliran adalah perbandingan gaya-gaya inersia
dan grafitasi yag dikenal sebagai bilangan Fronde :
V F = ............................................................................... ( 25 ) gl
l = h untuk saluran terbuka
43
l = D untuk saluran tertutup
Aliran dikatakan kritis jika :
F = 1,0 disebut aliran kritis
F < 1,0 disebut aliran sub-kritis (aliran tenang)
F > 1,0 disebut aliran super kritis (aliran cepat)
2.9.4. Syarat Sistem Pengaliran
1. Syarat Kecepatan
Kecepatan dalam saluran biasanya sangat bervariasi dari satu titik
ke titik lainnya. Hal ini disebabkan adanya tegangan geser di
dasar saluran, dinding saluran dan keberadaan permukaan bebas.
Kecepatan aliran mempunyai tiga komponen arah menurut
koordinat kartesius. Namun komponen arah vertikal dan lateral
biasanya kecil dan dapat diabaikan. Sehingga, hanya kecepatan
aliran yang searah dengan arah aliran yang diperhitungkan.
Komponen kecepatan ini bervariasi terhadap kedalaman dari
permukaan air. Kecepatan minimum yang diijinkan adalah
kecepatan terkecil yang tidak menimbulkan pengendapan dan
tidak merangsang tumbuhnya tanaman aquatic dan lumut. Pada
umumnya, kecepatan sebesar 0,60 – 0,90 m/detik dapat digunakan
44
dengan amam apabila prosentase lumpur yang ada di air cukup
kecil. Kecepatan 0,75 m/detik bisa mencegah tumbuhnya tumbuh-
tumbuhan yang dapat memperkecil daya angkut saluran.
Penentuan kecepatan aliran air didalam saluran yang direncanakan
didasarkan pada kecepatan minimum yang diperbolehkan agar
kontruksi saluran tetap aman. Persamaan Manning sebagai
berikut.
V = 1 . n R2 3 . S1 2 .........................................................................................(26)
Dimana :
V = Kecepatan aliran (m/detik)
n = Koefisien kekasaran manning
R = Jari-jari hidrolik
S = Kemiringan memanjang saluran
Harga n Manning tergantung pada kekasaran sisi dan dasar saluran. Koefisien
kekasaran Manning terlampir
Tabel 2.2. Kecepatan Aliran Air Diizinkan Berdasarkan Jenis Material45
Jenis Bahan Kecepatan Aliran Air Diizinkan (m/detik)Pasir Halus 0,45Lempung kepasiran 0,50Lanau Aluvial 0,60Kerikil Halus 0,75Lempung Kokoh 0,75Lempung Padat 1,10Kerikil Kasar 1,20Batu-batu besar 1,50Pasangan Batu 1,50Beton 1,50Beton Bertulang 1,50
Sumber : Drainase Perkotaan, 1997.
2. Syarat Tekanan
Distribusi tekanan dalam penampang saluran tergantung pada kondisi
aliran. Seperti kondisi aliran berikut.
a.Aliran statis
Aliran statis mempunyai komponen horizontal dan vertikal resultan gaya
yang bekerja pada kolom air adalah nol karena air dalam kondisi stasioner.
Gaya tekan yang bekerja pada dasar kolom air dengan arah vertikal = pL𝐴.
Berat air dalam kolom air bekerja vertikal ke bawah, karena resultan gaya
vertikal sama dengan nol maka dapat ditulis :
p. LA = p. g. h. LA ...........................................................................(27)
atau
46
p = p.g.h
dengan kata lain intensitas tekanan berbanding langsung dengan kedalaman air
dari permukaan. Hubungan antara intensitas tekanan dan kedalaman adalah
linier (garis lurus) apabila rapat massa air (p) adalah konstan.
b.Aliran horizontal pararel
Asumsi tidak ada percepatan ke arah aliran dan kecepatan aliran sejajar
dengan dasar saluran dan seragam keseluruh penampang saluran, sehingga
garis aliran sejajar dasar saluran. Karena tidak ada percepatan ke arah
aliran, maka resultan komponen gaya ke arah ini adalah nol. Resultan
komponen gaya vertikal juga sama dengan nol, sehingga :