DRAINASE PERKOTAAN 1. Pengertian Dan Kegunaan 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 s ebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi dan/atau membuan g kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan, sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal. Drainase juga diartikan 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 penanggg ulangan akibat yang ditimbulkan oleh kelebihan air tersebut. (Suhardjono 1948:1) Dari sudut pandang yang lain, drainase adalah salah satu unsur dari prasarana u mum yang dibutuhkan masyarakat kota dalam rangka menuju kehidupan kota yang aman , nyaman, bersih, dan sehat. Prasarana drainase disini berfungsi untuk mengalirk an air permukaan ke badan air (sumber air permukaan dan bawah permkaan tanah) da n atau bangunan resapan. Selain itu juga berfungsi sebagai pengendali kebutuhan air permukaan dengan tindakan untuk memperbaiki daerah becek, genangan air dan b anjir. Kegunaan dengan adanya saluran drainase ini antara lain : Mengeringkan da erah becek dan genangan air sehingga tidak ada akumulasi air tanah. Menurunkan p ermukaan air tanah pada tingkat yang ideal. Mengendalikan erosi tanah, kerusakan jalan dan bangunan yang ada. Mengendalikan air hujan yang berlebihan sehingga t idak terjadi bencana banjir. Sebagai salah satu sistem dalam perencanaan perkota an, maka sistem drainase yang ada dikenal dengan istilah sistem drainase perkota an. Berikut definisi drainase perkotaan :1. Drainase perkotaan yaitu ilmu drainase yang mengkhususkan pengkajian pada kaw asan perkotaan yang erat kaitannya dengan kondisi lingkungan sosial-budaya yang ada di kawasan kota. (H.A. Halim Hasmar.2002:1) 2. Drainase perkotaan merupakan sistem pengeringan dan pengaliran air dari wilayah perkotaan yang meliputi : a) Permukiman. b) Kawasan industri dan perdagangan. c) Kampus dan sekolah. d) Rumah sakit dan fasilitas umum. e) Lapangan olahraga. f) Lapangan parkir. g) Instalas i militer, listrik, telekomunikasi. h) Pelabuhan udara. (H.A. Halim Hasmar.2002: 1) Standar dan Sistem Penyediaan Drainase Kota Sistem penyediaan jaringan drainase terdiri dari empat macam, yaitu : 1. Sistem Drainase Utama Sistem drainase perko taan yang melayani kepentingan sebagian besar warga masyarakat kota. 2. Sistem D rainase Lokal Sistem drainase perkotaan yang melayani kepentingan sebagian kecil warga masyarakat kota. 3. Sistem Drainase Terpisah Sistem drainase yang mempuny ai jaringan saluran pembuangan terpisah untuk air permukaan atau air limpasan. 4 . Sistem Gabungan Sistem drainase yang mempunyai jaringan saluran pembuangan yan g sama, baik untuk air genangan atau air limpasan yang telah diolah.Sasaran penyediaan sistem drainase dan pengendalian banjir adalah : 1. Penataan sistem jaringan drainase primer, sekunder, dan tersier melalui normalisasi maupu n rehabilitasi saluran guna menciptakan lingkungan yang aman dan baik terhadap g enangan, luapan sungai, banjir kiriman, maupun hujan lokal. Dari masing-masing j aringan dapat didefinisikan sebagai berikut : a. Jaringan Primer : saluran yang memanfaatkan sungai dan anak sungai. b. Jaringan Sekunder : saluran yang menghub ungkan saluran tersier dengan saluran primer (dibangun dengan beton/plesteran se men). c. Jaringan Tersier : saluran untuk mengalirkan limbah rumah tangga ke sal uran sekunder, berupa plesteran, pipa dan tanah. 2. Memenuhi kebutuhan dasar (ba sic need) drainase bagi kawasan hunian dan kota. 3. Menunjang kebutuhan pembangu nan (development need) dalam menunjang terciptanya scenario pengembangan kota un tuk kawasan andalan dan menunjang sektor unggulan yang berpedoman pada Rancana U mum Tata Ruang Kota. Standardisasi sistem penyediaan drainase untuk penempatan perumahan di pinggiran saluran primer atau sungai yang mengacu pada Provincial Water Reclement (PWR) B ab II pasal 2 tentang Pemakaian Bebas dari Perairan Umum (Waterrocilijn), yang ber bunyi Dilarang menempatkan sebuah bangunan apapun, atau memperbaharui seluruhnya atau sebagian dalam jarak diukur dari kaki tangkis sepanjang perairan umum atau bilamana tidak ada tangkis, dari pinggir atas dari tamping (talud) perairan umum kurang dari : a. 20 meter untuk sungai-sungai tersebut dalam daftar 1 dari vero rdening ini. b. 5 meter untuk sungai-sungai tersebut dalam daftar 2 dari verorde ning ini, demikian juga untuk saluran pengaliran dan pembuangan dengan kemampuan (kapasistet) 4 meter kubik/detik atau lebih. c. 3 meter untuk saluran-saluran p engairan, pengambilan dan pembuangan kemampuan normal 1 s/d 4 meter kubik/detik.d. 2 meter untuk saluran-saluran pengairan pengambilan dan pembuangan kemampuan normal kurang dari 1 meter kubik/detik. Batas Sempadan Sungai Minimum berdasarkan Peraturan Menteri PU RI nomor 63/PRT/1 993, yaitu : a. Sungai bertanggul diukur dari kaki tanggul terluar -5 m - 3 m Pa sal 6 b. Sungai tak bertanggul diukur dari tepi sungai Sungai besar luas DPS >50 0 km2 100 m Kedalaman maksimum >20 m 30 m Pasal 7 dan Pasal 8 c. Kedalaman maks >3 m dan 1,2 kira-kira permukaan air akan me-nyentuh bagian atas lubang gorong-gorong, dan un-tuk nilai atau nilai yang lebih besar dari 4, maka tempat masuk gorong-gorong akan berlalu pintu geser. Hasil eksperimen memperlihatkan b ahwa pengaruh kombi-nasi dari penyempitan vertikal maupun horizontal dapat diuta rakan sebagai satu koefisien penyempitan, Cb, di bidang tegak, yang untuk dasar langit-langit yang dibulatkan dan tepi vertikal adalah 0,8, sedangkan untuk tepi persegi adalah 0.6. Debit bisa dihitung berdasarkan asumsi tersebut dengan mema kai persamaan: ( ) 3.5 APLIKASI HIDROLIKA PADA PERENCANAAN DRAINASE Yang perlu diperhatikan dalam p erencanaan drainase dilihat dari sisi hidrolika adalah sebagai berikut: a. Kecep atan maksimum aliran agar ditentukan tidak lebih besar dari kecepatan maksimum y ang diijinkan sehingga tidakterjadi kerusakan.b. Kecepatan minimum aliran agar ditentukan tidak lebih kecil dari pada kecepata n minimum yang diijinkan sehingga tidak terjadi pengendapan dan pertumbuhan tana man air. c. Bentuk penampang saluran agar dipilih berupa segi empat, trapesium, lingkaran, bagian dari lingkaran, bulat telor, bagian dari bulat telor, atau ko mbinasi dari bentuk - bentuk diatas. d. Saluran hendaknya dibuat dalam bentuk ma jemuk. terdiri dari saluran kecil dan saluran besar, guna mengurangi beban pemel iharaan. e. Kelancaran pengaliran air dari jalan kedalam saluran drainase agar d ilewatkan melalui lubang pe-matus yang berdimensi dan berjarak penempatan terten tu. f. Dimensi bangunan pelengkap seperti gorong-gorong, pintu air dan lubang pe meriksaan agar ditentukan berdasarkan kriteria perancangan sesuai dengan macam k ota, daerah dan macam saluran. 4. DEBIT RENCANA 4.1 DEBIT PERIODE ULANG Debit rencana adalah debit maksimum yan g akan dialirkan oleh saluran drainase untuk mencegah terjadinya genangan. Untuk drainase perkotaan dan jalan raya, sebagai debit rencana ditetapkan debit banji r maksimum periode ulang 5 tahun, yang mempunyai makna kemungkinan banjir maksim um tersebut disamai atau dilampaui 1 kali dalam 5 tahun atau 2 kali dalam 10 tah un atau 20 kali dalam 100 tahun. Penetapan debit banjir maksimum periode ulang 5 tahun ini berdasarkan pertim-bangan: a) Risiko akibat genangan yang ditimbulkan oleh hu-jan relatif kecil dibandingkan dengan banjir yang ditimbulkan meluapnya sebuah sungai b) Luas lahan di perkotaan relatif terbatas apabila ing-in direnc anakan saluran yang melayani debit banjir maksimum periode ulang lebih besar dar i 5 tahun c) Daerah perkotaan mengalami perubahan dalam periode tertentu sehingg a mengkibatkan perubahan pada saluran drainase.Perencanaan debit rencana untuk drainase perkotaan dan jalan raya dihadapi denga n persoalaan tidak tersedianya data aliran. Umumnya untuk menentukan debit alira n akibat air hujan diperoleh dari hubungan rasional antara air hujan dengan limp asannya. Untuk debit air limbah rumah tangga diestimasikan 25 liter perorang per hari, yang meningkat se-cara linear dengan jumlah penduduk. 4.2 LANGKAH PERHITUN GAN DEBIT RENCANA Untuk dapat memahami penentuan debit rencana berikut ini diber ikan contoh dengan angkaangka. Pada per-encanaan sebuah drainase perkotaan dimis alkan suatu dae-rah aliran memiliki luas 0,2 km2 dengan tipe kawasan yang terdap at di dalamnya sebagai berikut: kawasan pemukiman 0,04 km2; dengan nilai koefisi en pengaliran 0,60 kawasan perdagangan 0,08 km2; dengan nilai koefisien pengalir an 0,80 kawasan daerah tak terbangun 0,06 km2; dengan nilai koefisien pengaliran 0,20 jalan aspal 0,01 km2; dengan koefisien pengaliran 0,90 dan jalan tanah 0,0 1 km2. dengan koefisien pengaliran 0,70 Daerah aliran seperti diperlihatkan Gambar 4.1, air hujan yang terjauh dari titi k A mengalir ke ujung saluran di titik B, kemudian bersama-sama aliran lainnya m engalir ke dalam saluran B-C menuju titik pengamatan di C. Data lainnya adalah k emiringan tanahsearahA-B 0,0006 danjaraknya 200 m; panjang saluran B-C adalah 60 0 m dan kecepatan air di dalam saluran 0,5 m/det. direncanakan kemiringan dasar saluran 0,0004. Data curah hujan harian maksimum tahunan selama 10 (1978-1987) s eperti diperlihatkan padaTabel 4.1 kolom 3. Tabel4.1 Hujan harian maksimum tahun an 10 tahun (1978-1987) No (1) 1. 2. 3. 4. Tahun (2) 1978 1979 1980 1981 R24 mak s (mm) (Ri-Rrerata)2 (3) 115 87 70 55 (4) 237,16 158,76 876,16 1989,16No (1) 5. 6. 7. 8. 9. 10. Tahun (2) 1982 1983 1984 1985 1986 1987 Jumlah R24 maks (mm) (Ri-Rrerata)2 (3) 57 85 136 53 197 141 996 (4) 1814,76 213,16 1324 ,96 2171,56 9486,76 1713,96 19986,4 Gambar 4.1 Daerah aliran sebuah drainase perkotaan Langkah pertama adalah meneta pkan nilai koefisien aliran pada daerah aliran tersebut sebagai berikut: kawasan pemukiman =0,04/0,2x0,6 =0,12 kawasan perdagangan = 0,08/0,2 x 0,8 = 0,32 kawas an daerah tak terbangun = 0,06/0,2 x (0,2+0,35)/2 = 0,085 jalan aspal = 0,01/0,2 x0,9 =0,045 jalan tanah = 0,01/0,2x0,70 =0,035 Nilai koefisien aliran (C) daerah aliran = 0,605 Langkah berikutnya menghitung waktu konsentrasi dan koefisien ta mpungan pada daerah aliran sebagai berikut: 1) Waktu konsentrasi daerah aliran d i titik C: Inlet Time:( ) ( ) Conduit Time: Waktu Konsentrasi: Tc = To + Td Tc = 0,570 + 0,278 = 0,848 jam 2) Koefisien tampungan daerah aliran: Berdasarkan data curah hujan pada Tabel 4.1 dapat dilakukan perhitungan hujan re ncana sebagai berikut:Diasumsikan debit banjir periode ulang 5 tahun di-hasilkan oleh hujan rencana pe riode ulang 5 tahun. 1 ) Hujan rencana periode ulang 5 tahun: ( ) ( ) ( ) Hujan Rencana : 2) Banjir rencana periode ulang 5 tahun Dari perhitungan diatas diperoleh C=0,60 5; Cs=0,859; Tc=0,848 jam dan luas daerah A=0,2 km 2, maka : ( ) ( ) Jadi debit rencana periode ulang 5 tahun untuk drainase perkotaan tersebut sebes ar 1,495 m3/detik5. SALURAN DRAINASE Pada saluran drainase perkotaan secara umum dikenal ada duaj enis konstruksi saluran, yaitu: 1. Saluran tanah tanpa lapisan dan 2. saluran de ngan lapisan, seperti pasangan batu, beton, kayu dan baja. Saluran tanah memilik i kapasitas maksimum yang dibatasi oleh kemampuan jenis tanah setempatterhadap b ahaya erosi akibat aliran terlalu cepat. Hal tersebut menjadi salah satu alasan mengapa diperlukannya saluran dengan lapisan, meskipun harga saluran dengan lapi san lebih mahal. Untuk drainase perkotaan dan jalan raya umumnya dipakai saluran dengan lapisan. Selain alasan seperti dikemukan di atas, estetika dan kestabila n terhadap gangguan dari luar seperti lalu lintas merupakan alasan lain yang men untut saluran drainase perkotaan dan jalan raya dibuat dari saluran dengan lapis an. Saluran ini dapat berupa saluran terbuka atau saluran yang diberi tutup deng an lubang-lubang kontrol di tempat-tempat tertentu. Saluran yang diberi tutup in i bertujuan supaya saluran memberikan pandangan yang lebih baik atau ruang gerak bagi kepentingan lain di atasnya. 5.1 KRITERIA TEKNIS Dalam perencanaan dan pelaksanaan pembuatan saluran drainase , kriteria teknis saluran drainase untuk air hujan dan air limbah perlu diperhat ikan agar saluran drainase tersebut dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Krite ria teknis saluran drainase tersebut adalah sebagai berikut: a. Kriteria teknis saluran drainase air hujan: 1. muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yan g akan dilayani; 2. aliran berlangsung cepat, namun tidak menimbul-kan erosi; 3. kapasitas saluran membesar searah aliran. b. Kriteria teknis saluran drainase air limbah: 1. muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani; 2. tidak mencemari kualitas air sepanjang l intasannya;3. tidak mudah dicapai oleh binatang yang dapat me-nyebarkan penyakit; 4. ada pr oses pengenceran atau penggelontoran sehingga kotoran yang ada dapat terangkut s ecara cepat sampai ke tempat pembuangan akhir; 5. tidak menyebarkan bau atau men gganggu estetika. 5.2 BENTUK PENAMPANG SALURAN Mengingat bahwa tersedianya lahan merupakan hal yan g perlu dipertimbangkan, maka penampang saluran drainase perkotaan dan jalan ray a dianjurkan mengikuti Penampang Hidrolis Terbaik, yaitu suatu penampang yang me miliki luas terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki keliling basah ter kecil dengan hantaran maksimum. Unsur-unsur geometris Penampang Hidrolis Terbaik diperlihat-kan padaTabel 5.1 berikut ini: Tabel 5.1 UnsurGeometrik Penampang Hi drolis Terbaik Kelililing Penampang Luas No Basah Melintang (A) (P) 1. Trapesium (setengah segi 33.Y2 6/3.Y enam) 2. Persegi panjang (setengah 2Y2 4Y bujur sangka r) 3. Segitiga (setengah bujur Y2 4/2.Y sangkar) 4. Setengah lingkaran p/2.Y2 pY 2 5. Parabola 4/3. 2.Y 8/3. 2.Y 6. Lengkung Hidrolis 1,3959.Y2 2,9836.Y Jari-jari Hidrolis (R) .Y .Y .2.Y .Y .Y 0,46784.Y Lebar Puncak (T) 4/3.Y 2Y 2Y 2Y 2. 2.Y 1,917532.Y Gambar 5.1 Penampang hidrolis terbaik penampang melintang persegipanjang dan pen ampang melintang trapesiumUntuk mencegah gelombang atau kenaikan muka air yang melimpah ke tepi, maka perl u tinggi jagaan pada saluran, yaitu jarak vertikal dari puncak saluran ke permuk aan air pada kondisi debit rencana. Tinggi jagaan ini (F) berkisar 5% sampai 30% kedalaman aliran. Dibandingkan dengan air limbah, air hujan memiliki perbanding an yang besar antara debit puncak dan debit normal. Hal tersebut menyebabkan sal uran drainase air hujan mempunyai efektifitas rendah dan hanya berfungsi secara maksimal pada saat musim hujan saja. Oleh karena itu, untuk saluran drainase air hujan dianjurkan penampangnya ber-bentuk saluran tersusun, misalnya seperti gam bar di bawah ini. Penampang setengah lingkaran diharapkan berfungsi mengalirkan debit lebih kecil dari debit rencana atau debit akibat hujan harian maksimum rat a-rata. Gambar 5.2 Penampang saluran tersusun 5.3 DIMENSI SALURAN Dimensi saiuran harus mampu mengalirkan debit rencana atau d engan kata lain deDit yang dialirkan oleh saiuran (Qs) sama atau lebih besar dar i debit rencana (QT). Hubun-gan ini ditunjukkan sebagai berikut: QsQT Debit suatu penampang saiuran (Qs) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus seperti di bawa h ini. Qs = As.V di mana: As = luas penampang saiuran tegak lurus arah aliran (m 2); V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (m/det);Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan menggunakan Ru mus Manning sebagai berikut: di mana: V = kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran (mldet); n = koefisiesn kekasaran Manning R = jari-jari hidrolis(m); S1 = kemiringandasar saluran As = luas penampang saluran tegak iurus arah aliran (m2); P = keliling basah saluran (m) Tabel 5.2 Koefisien Kekasaran Manning untuk Gorong-gorong dan Saluran Pasang an Tipe Saluran a. Baja b. Baja permukaan gelombang c. Semen d. Beton e. Pasanga n batu f. Kayu g. Bata h. Aspal Koefisien Manning (n) 0,011 -0,014 0,021 -0,030 0,010-0,013 0,011 -0,015 0,017-0,030 0,010-0,014 0,011 -0,015 0,013 Perhitungan dimensi saluran drainase perkotaan dan jalan raya dianjurkan memperh atikan halhal berikut: 1. Karena alasan teknis dan estetika, saluran direncanaka n dengan lapisan/pasangan tahan erosi.2. Pada saluran dengan pasangan ini kecepatan aliran maksimum yang dapat menyebabka n erosi tidak perlu dipertimbangkan. Demikian juga dengan kecepatan yang dapat m encegah tumbuhnya vegetasi, yaitu Vmin = 0,6 m/det dapat juga diabaikan karena d engan asumsi saluran dipelihara dan dibersihkan. 3. Hendaknya dipakai saluran Penampang Hidrolis Terbaik, yaitu penampang dengan lua s minimum mampu membawa debit maksimum Perhitungan dimensi saluran drainase perkotaan dilakukan dengan cara coba-coba ( trial and error). Hal ini disebabkan karena pada Rumus 5.1, nilai Qs dan QT masi ng-masing mengandung nilai kecepatan aliran V. Prosedur per-hitungan ini dimulai dengan membuat persamaan numeris Rumus 5.1, sebagai berikut: A. Persamaan Numer is QT 1) Waktu Konsentrasi (Tc): a. Waktu To pada Rumus 2.11 dirubah satuannya d ari menit menjadi jam ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) b. Waktu Td pada Rumus 2.13 satuannya dijadikan dalam jam karena satuan kecepata n aliran adalah m/det. ( ( ) )c. Substitusi To dan Td tersebut kedalam rumus ( ) ( ) 2) Koefisien Tampungan (Cs) Subtitusi Tc dan Td diatas kedalam rumus ( ( ( ) ( ) ) ) 3) Intensitas Hujan (I) Subtitusi Tc kedalam rumus ( )( ) ( )( ( ) ) 4) Debit Rencana (QT) Subtitusi I dan Cs kedalam rumus ( ( ( ) ( ) ) ) ( )( ( ( ) ) ) ( ( ) ) ( ) ( )( ( ) ) B. Persamaan Numeris Qs 1. Penampang Hidrolis Terbaik Persegi Panjang a. Kedalam an Aliran Saluran (Y) Menurut tabel 5.1 jari-jari hidrolis (R) : R=0,5Y Subsitus i nilai R tersebut kedalam rumus manning ( ( ) ) b. Luas Penampang Aliran Saluran (As)c. Debit Saluran (Qs) Subtitusi nilai A diatas kedalam rumus 2. Penampang Hidrolis Terbaik Trapesium a. Kedalaman Aliran Saluran (Y) Jari-jar i hidrolis R R=0,5Y Subsitusi nilai R kedalam rumus Manning b. Luas Penampang Aliran Saluran (As) Subsitusi nilai Y diatas maka c. Debit Saluran (Qs) Subsitusi nilai A kedalam rumus3. Penampang Hidrolis Terbaik Segitiga a. Kedalaman Aliran Saluran Jari-jari hid rolis R Subtitusi niali R tersebut kedalam rumus Manning b. Luas Penampang Aliran Saluran (As) Subtitusi nilai diatas maka c. Debit Saluran (Qs) Subsitusi nilai A kedalam rumus4. Penampang Hidrolis Terbaik Setengah Lingkaran a. Kedalaman Aliran Saluran Jar i-jari hidrolis R b. Luas Penampang Aliran Saluran (As) Subtitusi nilai diatas maka c. Debit Saluran (Qs) Subsitusi nilai A kedalam rumusBagan alir perhitungan numeris dimensi penampang saluran yang diperoleh dengan m encobacoba harga V diperlihatkan pada gambar berikut ini