perancangan keairan - bab 02 - landasan teori
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
1/56
II-1
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 SUNGAI
Sungai merupakan jalan air alami. mengalir menuju Samudera, Danau atau
laut, atau ke sungai yang lain. Pada beberapa kasus, sebuah sungai secara
sederhana mengalir meresap ke dalam tanah sebelum menemukan badan air
lainnya. Dengan melalui sungai merupakan cara yang biasa bagi air hujan yang
turun di daratan untuk mengalir ke laut atau tampungan air yang besar sepertidanau. Sungai terdiri dari beberapa bagian, bermula dari mata air yang mengalir
ke anak sungai. Beberapa anak sungai akan bergabung untuk membentuk sungai
utama. Aliran air biasanya berbatasan dengan kepada saluran dengan dasar dan
tebing di sebelah kiri dan kanan. Penghujung sungai di mana sungai bertemu laut
dikenali sebagai muara sungai.
Sungai merupakan salah satu bagian dari siklus hidrologi. Air dalam
sundai umumnya terkumpul dari presipitasi, seperti hujan,embun, mata air,limpasan bawah tanah, dan di beberapa negara tertantu air sungai juga berasal dari
lelehan es / salju. Selain air, sungai juga mengalirkan sedimen dan polutan.
Kemanfaatan terbesar sebuah sungai adalah untuk irigasi pertanian, bahan
baku air minum, sebagai saluran pembuangan air hujan dan air limbah, bahkan
sebenarnya potensial untuk dijadikan objek wisata sungai. Di Indonesia saat ini
terdapat 5.950 daerah aliran sungai (DAS).
Pada beberapa kasus, sebuah sungai secara sederhana mengalir meresap
kedalam tanah sebelum menemukan badan air lainnya. Melalui sungai merupakan
cara yang biasa bagi air hujan yang turun di daratan untuk mengalir ke laut atau
tampungan air yang besar seperti danau. Sungai terdiri dari beberapa bagian,
bermula dari mata air yang mengalir ke anak sungai. Beberapa anak sungai akan
bergabung untuk membentuk sungai utama. Aliran air biasanya berbatasan dengan
saluran dengan dasar dan tebing di sebelah kiri dan kanan. Pengujung sungai di
mana sungai bertemu laut dikenali sebagai muara sungai.
http://id.wikipedia.org/wiki/Airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hujanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Daratan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Lauthttp://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mata_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Irigasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Indonesiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Daerah_aliran_sungaihttps://id.wikipedia.org/wiki/Hujanhttps://id.wikipedia.org/wiki/Daratanhttps://id.wikipedia.org/wiki/Lauthttps://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttps://id.wikipedia.org/wiki/Mata_airhttps://id.wikipedia.org/wiki/Mata_airhttps://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttps://id.wikipedia.org/wiki/Lauthttps://id.wikipedia.org/wiki/Daratanhttps://id.wikipedia.org/wiki/Hujanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Daerah_aliran_sungaihttp://id.wikipedia.org/wiki/Indonesiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Irigasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Mata_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Lauthttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Daratan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hujanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Air -
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
2/56
II-2
Jenis sungai dapat dibedakan menurut jumlahnya, genetiknya, dan sumber
airnya. Menurut jumlah airnya, sungai dapat dibedakan menjadi:
1. Sungai Permanen
Sungai yang debit airnya sepanjang tahun relatif tetap. Contoh sungai jenis
ini adalah sungai Kapuas, Kahayan, Barito dan Mahakam di Kalimantan. Sungai
Musi, Batanghari dan Indragiri di Sumatera.
2. Sungai Periodik
Sungai yang pada waktu musim hujan airnya banyak, sedangkan pada
musim kemarau airnya kecil. Contoh sungai jenis ini banyak terdapat di pulau
Jawa misalnya sungai Bengawan Solo, dan sungai Opak di Jawa Tengah. Sungai
Progo dan sungai Code di Daerah Istimewa Yogyakarta serta sungai Brantas di
Jawa Timur.
3. Sungai Intermittent/ Episodik
Sungai yang pada musim kemarau airnya kering dan pada musim hujan
airnya banyak. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Kalada di pulau Sumba.
4. Sungai Ephermal
Sungai yang ada airnya hanya pada saat musim hujan. Pada hakekatnya
sungai jenis ini hampir sama dengan jenis episodik, hanya saja pada musim hujansungai jenis ini airnya belum tentu banyak.
Sungai juga dibedakan menurut genetiknya, yaitu berdasarkan arah
alirannya. Menurut genetiknya, sungai dapat dibedakan menjadi:
1. Sungai Konsekuen
Sungai yang arah alirannya searah dengan kemiringan lereng.
2. Sungai Subsekuen
Sungai yang aliran airnya tegak lurus dengan sungai konsekwen.3. Sungai Obsekuen
Anak sungai subsekwen yang alirannya berlawanan arah dengan sungai
konsekwen
4. Sungai Insekuen
Sungai yang alirannya tidak teratur atau terikat oleh lereng daratan.
5. Sungai Resekuen
Anak sungai subsekwen yang alirannya searah dengan sungai konsekwen.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
3/56
II-3
Sementara menurut sumber airnya, sungai dapat dibedakan menjadi tiga jenis
sebagai berikut:
1. Sungai Hujan
Sungai yang berasal dari air hujan. Banyak dijumpai di Pulau Jawa dan
kawasan Nusa Tenggara.
2. Sungai Gletser
Sungai yang berasal dari melelehnya es. Bnyak dijumpai di negara-negara
yang beriklim dingin, seperti Sungai Gangga di India dan Sungai Rhein di Jerman.
3. Sungai Campuran
Sungai yang berasal dari air hujan dan lelehan es. Dapat dijumpai di
Papua, contohnya Sungai Digul dan Sungai Mamberamo.
Sungai merupakan salah satu unsur penting dalam kehidupan manusia,
oleh karena itu penelitian dan manajemen sungai ini dilakukan oleh berbagai
profesi. Ahli sanitari misalnya, meneliti sedimen sungai yang berasal dari buangan
limbah serta pengaruhnya terhadap lingkungan. Sedangkan ahli teknik sipil,
mengelola sungai untuk keperluan reservoir , pembangunan pelabuhan, dan
jembatan. Keperluan tersebut memerlukan pengetahuan tentang sungai dan
pengalirannya, seperti morfologi sungai, geometri sungai serta pola pengaliransungai.
Sungai dikategorikan menjadi tiga bagian, yaitu bagian hulu, bagian
tengah, dan bagian hilir.
1. Bagian Hulu
Daerah bagian hulu adalah daerah awal aliran sungai, dan berada di daerah
pegunungan atau perbukitan. Sungai bagian hulu memiliki cirri-ciri sebagai
berikut :a. Memiliki lembah sungai berbentuk V, dan lerengnya cembung
(convecs).
b. Debit airnya relative kecil dan sangat dipengaruhi oleh curah
hujan.
c. Arusnya dearas
d. Aliran sungai mengalir di atas batuan induk (country rocks).
e. Aliran sungai cenderung relative lurus.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
4/56
II-4
f. Aliran sungai mengerosi batuan induk.
g. Kondisi dasar sungai berbatu-batu
h. Erosi oleh aliran air sungai terutama terjadi ke arah vertical (aliran
air sungai mengerosi dasar sungai).
i. Tidak pernah terjadi banjir (air sungai yang meluap) karena air
segera mengalir ke hilir.
2. Bagian Tengah
Daerah sungai bagian tengah memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
a. Memiliki lembah sungai berbentuk U (konkaf)
b. Arusnya tidak begitu deras.
c. Daya erosinya mulai berkurang.d. Arah erosi ke bagian dasar dan samping (vertikal dan horizontal).
e. Mulai terjadi pengendapan (sedimentasi)
f. Sering terjadi meander yaitu kelokan sungai yang mencapai 180
atau lebih.
3. Bagian Hilir
Daerah hilir adalah daerah akhir aliran sungai, dan berada di dataran
rendah tepi pantai. Sungai-sungai di daerah hilir memiliki ciri-ciri sebagai berikut:a. Memiliki l embah sungai berbentuk U.
b. Aliran air permanen meskipun debit aliran sungai dapat
dipengaruhi oleh curah hujan (musim).
c. Di dalam alur sungai cenderung terjadi pengendapan, dan aliran air
sungai mengalir di atas endapannya sendiri.
d. Mendapat air dari alur yang berasal dari daerah hulu, dan kondisi
debit dipengaruhi oleh kondisi daerah hulu.e. Dapat terjadi banjir bila debit air yang datang dari daerah hulu
melebihi daya tampung saluran sungai yang ada di daerah hilir.
f. Daerah genangan air sungai ketika banjir dikenal sebagai daerah
dataran banjir, dan di dataran ini muatan yang dibawa oleh air
sungai ketika banjir sebagian diendapkan.
g. Aliran sungai cenderung berkelok-kelok membentuk pola aliran
sungai yang dikenal sebagai meander.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
5/56
II-5
h. Sungai cenderung mengerosi ke arah lateral (mengerosi tebing
sungai).
2.1.1. Bentuk Sungai
Bentuk sungai sering dibedakan menjadi tiga macam, yaitu bentuk
tampang lintang sungai, bentuk tampang memanjang sungai, serta pandangan atas
sungai. Bentuk bentuk tipikal tampang melintang sungai disajikan pada sketsa.
Bentuk sungai tidak tetap, selalu berubah sesuai dengan karakteristika alami yang
merupakan faktor penting dalam kontribusi pembentukan sungai.
Perlakuan campur tangan manusia mengakibatkan bentuk sungai lebih cepat
mengalami perubahan. Karakteristik alami tersebut adalah iklim dan fisiografi
daerah di wilayah sungai yang ditinjau, yang terdiri dari:
1. Topografi daerah aliran sungai
2. Formasi batuan (erosilitas tampang basah)
3. iklim river basin/catchment area/daerah tangkapan hujan, serta vegetasi
river basin.
Belokan sungai lebih banyak dijumpai di sungai bagian tengah, di mana
pada bagian ini erosi lateral akan lebih berperan dan sangat mengkontribusi
pembentukan pulau sedimen. Perubahan bentuk akan lebih mungkin terjadi karena
pemanfaatan sungai, misalnya :
1. Scouring/gerusan pada pilar jembatan,
2. Erosi pada bagian bawah/hilir bendungan,
3. Garis pembendungan karena adanya pemanfaatan bataran sungai sehingga
tampang basah sungai menjadi berkurang 4. Sungai akan leluasa dalam menyesuaikan ukuran dan bentuknya, sebagai
reaksi oleh adanya perubahan kondisi dasar dan tebing.
5. Bagian dasar dan tebing sungai akan dibentuk oleh material yang diangkut
oleh aliran sungai, berasal dari pelapukan geologi pada periode yang
panjang.
6. Ukuran dan bentuk sungai (tampang melintang, memanjang, dan
pandangan atas) disebut morfologi sungai .
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
6/56
II-6
2.1.2 Morfologi Sungai
Morfologi sungai adalah ilmu yang mempelajari tentang geometri (bentuk
dan ukuran), jenis, sifat dan perilaku sungai dengan segala aspek dan perubahannya dalam dimensi ruang dan waktu. Dengan demikian, morfologi
sungai ini akan menyangkut juga sifat dinamik sungai dan lingkungannya yang
saling terkait.
Gambar 2.1. Morfologi sungai
Keterangan
A = Bantaran Sungai ; B = tebing sungai ; C = badan sungai ;D = batas tinggi air semu ; E = dasar sungai ; F = vegetasi riparian
2.1.3 Geometri Sungai
Geometri sungai adalah bentuk dan ukuran sungai pada arah melintang
dan memanjang, yang terdiri dari dasar sungai, tebing sungai, alur sungai, serta
bantaran sungai.
1. Bentuk DASDaerah aliran sungai dapat dibedakan berdasarkan bentuk atau pola
dimana bentuk ini akan menentukan pola hidrologi yang ada. Coarak atau pola
DAS dipengaruhi oleh faktor geomorfologi, topografi dan bentuk wilayah DAS.
Sosrodarsono dan Takeda (1977) mengklasifikasikan bentuk DAS sebagai
berikut :
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
7/56
II-7
a. DAS bulu burung : Anak sungainya langsung mengalir ke sungai utama.
DAS atau Sub-DAS ini mempunyai debit banjir yang relatif kecil karena
waktu tiba yang berbeda.
b. DAS Radial : Anak sungainya memusat di satu titik secara radial sehingga
menyerupai bentuk kipas atau lingkaran. DAS atau sub-DAS radial
memiliki banjir yang relatif besar tetapi relatif tidak lama.
c. Das Paralel: DAS ini mempunyai dua jalur sub-DAS yang bersatu.
Berikut adalah table karakteristik bentuk bentuk DAS:Tabel 2.1. Karakteristik Bentuk-Bentuk DAS
Luas DAS dapat diukur di atas peta menggunakan alat planimeter. Batas
DAS merupakan punggung bukit atau pegunungan yang memungkinkan prespitasi
http://bebasbanjir2025.files.wordpress.com/2010/01/t2.jpg -
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
8/56
II-8
yang jatuh menjadi aliran air mengalir melaluisaluran sungai di dalamnya yang
terpisah dari kawasan DAS lainnya. Semakin kecil luas DAS yang diamati
memerlukan peta topografi dengan skala yang semakin besar.
Tabel 2.2. Penggunaan Peta Topografi dalam Pengukuran Luas DAS
(Sumber: Puslitbang Pengairan, 1986 dalam Soewarno, 1991 )Panjang sungai dihitung sebagai jarak datar dari muara sungai (oulet) ke
arah hulu sepanjang sungai induk. Adapun lebar sungai merupakan pembagian
antara luas DAS dengan panjang sungai.
Gambar 2.2. Urutan nomor orde sungai
Orde atau tingkat percabangan sungai adalah posisi percabangan alur
sungai di dalam urutannya terhadap induk sungai dalam satu AS (Soewarno,
1991). Alur sungai paling hulu yang tidak memiliki cabang disebut orde pertama,
pertemuan dua orde pertama disebut orde kedua, pertemuan orde pertama dengan
orde kedua disebut orde kedua, dan pertemuan dua orde kedua disebut orde
ketiga, begitu seterusnya. Secara umum dapat dinyatakan bahwa pertemuan dua
orde yang sama menghasilkan nomor orde satu tingkat lebih tinggi, sedangkan
pertemuan dua orde sungai yang berbeda memberikan nomor orde yang sama
http://bebasbanjir2025.files.wordpress.com/2010/01/g4.jpghttp://bebasbanjir2025.files.wordpress.com/2010/01/t3.jpg -
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
9/56
II-9
nilainya dengan nomor orde tertinggi diantarakedua orde yang sungai yang
bertemu.
Kerapatan sungai adalah angka indeks yang menunjukkan banyaknya anak
sungai di dalam suatu DAS. Indeks tersebut dihitung dengan persamaan :
D = L/A ................................................................................................. (2.1)
Dari persamaan 2.1 diketahui D adalah indeks kerapatan sungai (km/km 2), L
adalah jumlah panjang seluruh alur sungai (km), dan A adalah luas DAS (km 2).
Tabel 5 menunjukkan kriteria indeks kerapatan sungai. Horton (1949)
menyebutkan bahwa kerapatan sungai berhubungan dengan sifat drainase DAS.
Sungai dengan kerapatan kurang dari 0,73 umumnya berdrainase jelek atau sering
mengalami penggenangan, sedangkan sungai dengan kerapatan antara 0,73 - 2,74
umumnya memiliki kondisi drainase yang baik atau jarang mengalami
penggenangan.
Tabel 2.3. Indeks Kerapatan Sungai (Soewarno, 1991)
Kemiringan sungai utama adalah rasio perbedaan tinggi antara titik
tertinggi (di bagian hulu) dengan titik terendah (di bagian hilir) dari sungai utama
dibagi dengan panjang sungai utama.
2. Permasalahan Umum Geometri Sungai
Sungai mengalami dua hal penting, yaitu erosi dan pengendapan yang
dipengaruhi oleh jenis aliran air dalam sungai yaitu:
a. Aliran Laminar
Air mengalir dengan lambat, partikel akan bergerak ke dalam arah paralel
terhadap saluran.
http://bebasbanjir2025.files.wordpress.com/2010/01/t4.jpg -
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
10/56
II-10
b. Aliran Turbulen
Kecepatan aliran berbeda pada bagian atas, tengah, bawah, depan dan
belakang dalam saluran, sebagai akibat adanya perubahan friksi, yangmengakibatkan perubahan gradien kecepatan. Kecepatan maksimum pada
aliran turbulen umunya terjadi pada kedalaman 1/3 dari permukaan air terhadap
kedalaman sungai.
Erosi yang terjadi pada dinding ataupun dasar sungai dibawah kondisi
aliran bersifat turbulen.Pengendapan akan terjadi jika material yang dipindahkan
jauh lebih besar untuk digerakkan oleh kecepatan dan kondisi aliran. Pada kondisi
aliran turbulen erosi akan terjadi akibat terbawanya material.Air yang mengalir di dalam sungai tidak tetap dan selalu berubah-ubah.
Perubahan itu tidak hanya terjadi secara musiman, tetapi juga dari hari ke hari,
bahkan dalam satu hari dapat terjadi berkali-kali. Perubahan air mengalir antara
lain berupa perubahan besarnya debit, dan yang paling banyak mengalami
akibatnya adalah geometri sungai. Beberapa contoh masalah geometri sungai
antara lain sebagai berikut:
a. Adanya pengendapan bahan-bahan padat yang berasal dari erosi,longsoran tebing sungai, bahan dari letusan gunung berapi yang terbawa
oleh air. Sehingga geometri dasar sungai menjadi dangkal, kemudian muka
air sungai naik.
b. Adanya bangunan liar yang menjorok ke sungai atau batang-batang pohon
yang tumbang, sehingga geometri sungai di tempat itu berubah dan aliran
sungai mendapat rintangan.
c. Adanya penggundulan hutan atau pembukaan tanah-tanah di daerah
pengaliran sungai, sehingga mendatangkan erosi dan sedimentasi yang
mengakibatkan geometri sungai berubah dan muka air sungai naik.
d. Adanya sedimentasi di muara sungai, geometri dasar sungai mendangkal,
sehingga muka air sungai di bagian hulunya naik.
e. Adanya alur sungai yang memiliki belokan-belokan tajam, sehingga
geometri sungai pada arah melintang tidak seimbang yang mengakibatkan
kelancaran air sungai di tempat itu terganggu.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
11/56
II-11
f. Adanya kegiatan penambangan bahan galian pada alur sungai, sehingga
palung sungai menjadi rusak.
Secara alamiah geometri sungai selalu mengalami perubahan secara terus
menerus, dan pada keadaan tertentu air meluap keluar palung sehingga dapat
menimbulkan korban berupa kekayaan penduduk dan Negara, jiwa manusia,
putusnya sarana perhubungan, terganggu kelancaran perekonomian, timbulnya
wabah penyakit, dan lain-lain.
2.1.4 Profil Melintang Sungai
Profil melintang diperlukan untuk menggambarkan bentuk penampang
melintang suatu jalan ataupun saluran air yang direncanakan. Dengan jarak dan
perbedaan tinggi titik-titik di atas permukaan bumi, didaptlah irisan arah
melintang yang dinamakan profil melintang. Bentuk profil melintang dapat dilihat
pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3. Bentuk profil melintang sungai
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
12/56
II-12
2.1.5 Tampang Memanjang
Profil memanjang diperlukan untuk membuat trase jalan kereta api, jalan
raya, saluran air, pipa air minum, dan sebagainya. Dengan jarak dan perbedaan
tinggi titik titik di atas permukaan bumi, di dapatlah irisan tegak lapangan yangdi namakan profil memanjang pada sumbu proyek Bersama dengan profil
melintang dan peta situasi kita dapatkan dasar dasar pada perencanaan proyektersebut diatas Penyipat datar pada profil memanjang dapat dilakukan. Biasanya
timbul juga banyak titik di antaranya (Z) kita harus menggunakan satu
perhitungan yang lebih sederhana. Bentuk profil memanjang dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar 2.4. Bentuk profil memanjang sungai
2.1.6 Manfaat Sungai
Berikut ini adalah beberapa kegunaan atau manfaat perairan darat bagi
manusia di sekitarnya, antara lain:
1. Sumber energi pembangkit listrik
Sebagai Negara kepulauan sumber-sumber energi alternatif berbasis air
yang berkelanjutan dan terbarukan (energi arus laut atau sungai,energi ombak,
energi pasang surut permukaan laut, dan energi perbedaan temperatur antara
permukaan laut dan dasar laut (OTEC) cukup melimpah . Sumber ini banyak
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
13/56
II-13
terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia, khususnya Indonesia bagian Timur
yang memiliki sumber arus dengan kecepatan cukup kuat. Potensi arus laut
banyak ditemukan di Selat-selat NTB, NTT, Maluku dan Papua. Sedangkan
potensi arus sungai cukup banyak ditemui di Sumatra, Kalimantan dan Papua.
Keuntungan penggunaan energi arus laut atau sungai selain ramah lingkungan
adalah energi arus laut atau sungai mempunyai densitas yang jauh lebih besar
dibandingkan dengan energi angin (830 kali) sehingga dengan kapasitas yang
sama, dimensi turbin arus akan jauh lebih kecil dibandingkan turbin angin (lebih
efisien).
2. Sarana Transportasi
Di Thailand, sistem transportasi sungai menggunakan kapal tongkang
(barges) menjadi pilihan utama untuk menekan biaya transportasi. Kebanyakan
industri di Thailand dibangun di pinggir sungai Chao Phraya (sepanjang 370 km)
untuk memudahkan dan menekan biaya transportasi.Transportasi sungai yang
dikembangkan Thailand nampaknya cukup efektif dan efisien sebagai sarana
transportasi barang-baranng ekspor sehingga mampu meningkatkan dayasaing
produk di pasaran internasional. Setiap hari lalu-lalang sejumlah kapal tongkang
mengangkut barang-barang perdagangan seperti beras, minyak, minuman, beton, barang tambang, maupun produk pertanian lainnya, mengindikasikan pentingnya
peranan sungai sebagai sarana transportasi perekonomian modern. Kapal-kapal
tongkang dengan kapasitas muat antara 400 ton hingga 600 ton tersebut ditarik
menggunakan kapal ikan ataupun tag boat . Dengan adanya krisis energi, kini
kebanyakan industri mulai meninggalkan penggunaan truk/trailer sebagai alat
transportasi dan beralih ke transportasi sungai menggunakan kapal tongkang.
3.
Objek WisataMasyarakat Thailand menempatkan sungai di depan bukan di
belakang. Sungai sebagaibest view yang indah dan bersahabat dimana banyakhotel dan restoran menggunakannya sebagai back yard untuk menikmati
keindahan alamnya.
4. Tempat budidaya ikan, udang, kepiting, dll
5. Sumber air minum makhluk hidup
6. Bahan baku industry
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
14/56
II-14
7. Sumber air pertanian, peternakan dan perikan an
8. Sebagai tempat olahraga
9. Tempat pembuangan limbah ramah lingkungan
10. Tempat riset penelitian dan eksplorasi
11. Bahan belajar siswa sekolah dan mahasiswa
2.2 HUJAN
Hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses
hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan ( rainfall depth ) ini yang
dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan
( surface runoff ), aliran antara ( interflow, sub surface flow ) maupun sebagai aliran
air tanah ( groundwater flow ).
Untuk mendapatkan perkiraan besar banjir yang terjadi di suatu
penampang sungai tertentu, maka kedalaman hujan yang terjadi harus diketahui.
Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa yang diperlukan adalah besaran
kedalaman hujan yang terjadi di seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS). Jadi, tidak
hanya besaran hujan yang terjadi di satu stasiun pengukuran hujan. Dalam hal ini
yang diperlukan adalah data kedalaman hujan dari banyak stasiun hujan yangtersebar di seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS).
Untuk memperoleh besaran hujan yang dapat dianggap sebagai
kedalaman hujan yang sebenarnya terjadi di seluruh Daerah Aliran Sungai (DAS),
maka diperlukan sejumlah stasiun hujan yang dipasang sedemikian rupa sehingga
dapat mewakili besaran hujan di Daerah Aliran Sungai (DAS) tersebut. Dalam
kaitan ini ada 2 faktor yang sangat menentukan ketelitian pengukuran hujan, yaitu
jumlah dan pola penyebaran stasiun hujan.Untuk kepentingan praktis, pengukuran kedalaman hujan banyak
dilakukan selama 24 jam ( daily, 24 hours rainfall ). Dengan cara ini berarti
kedaman hujan yang diketahui adalah kedalaman hujan total yang terjadi selama 1
hari (24 jam). Berapa lama dan kapan terjadinya hujan tidak diketahui. Untuk
berbagai kepentingan tertentu data hujan yang diperlukan tidak hanya data hujan
24 jam (harian) akan tetapi juga data hujan setiap jamnya juga harus diperhatikan.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
15/56
II-15
Hal ini akan membawa konsekuensi dalam cara pengukuran hujan dan
berpengaruh terhadap sifat aliran sungai. Setiap pola distribusi hujan tertentu
mengakibatkan sifat aliran sungai tertentu pula, yang akan berbeda untuk pola
distribusi hujan yang lain. Sering ditemukan dalam catatan hujan harian
keterangan yang menunjukkan saat-saat hujan mulai maupun berhenti yang
diberikan oleh petugas pengamat. Dalam kaitan ini hendaknya keterangan tersebut
tidak terlalu diperhatikan, karena catatan-catatan jenis ini umumnya terlalu
banyak mengandung hal-hal yang tidak pasti.
2.2.1 Analisis Hujan
Hasil pengukuran data hujan dari masing-masing alat pengukuran hujan
adalah merupakan data hujan suatu titik ( point rainfall ). Padahal untuk
kepentingan analisis yang diperlukan adalah data hujan suatu wilayah ( areal
rainfall ). Ada beberapa cara untuk mendapatkan data hujan wilayah yaitu :
1. Metode Rata-Rata Aljabar
Metode ini merupakan cara yang paling sederhana yaitu hanya dengan
membagi rata pengukuran pada semua stasiun hujan dengan jumlah stasiun dalam
wilayah tersebut. Sesuai dengan kesederhanaannya maka cara ini hanyadisarankan digunakan untuk wilayah yang relatif mendatar dan memiliki sifat
hujan yang relatif homogen dan tidak terlalu kasar. Metode ini didasarkan pada
asumsi bahwa semua penakar hujan mempunyai pengaruh yang setara. Alat
penakar tersebar merata atau hampir merata dan harga individual curah hujan
tidak terlalu jauh dari harga rata ratanya.
Gambar 2.5. Metode rata-rata Aljabar
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
16/56
II-16
2. Metode Poligon Thiessen
Cara ini selain memperhatikan tebal hujan dan jumlah stasiun, juga
memperkirakan luas wilayah yang diwakili oleh masing-masing stasiun untuk
digunakan sebagai salah satu faktor dalam menghitung hujan rata-rata daerah
yang bersangkutan. Poligon dibuat dengan cara menghubungkan garis-garis berat
diagonal terpendek dari para stasiun hujan yang ada.
Gambar 2.6. Metode poligon Thiessen
3. Metode Isohyet
Isohyet adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat yang
mempunyai tinggi hujan yang sama. Metode ini menggunakan isohyet sebagai
garis-garis yang membagi daerah aliran sungai menjadi daerah-daerah yang
diwakili oleh stasiun-stasiun yang bersangkutan, yang luasnya dipakai sebagai
faktor koreksi dalam perhitungan hujan rata-rata.
Gambar 2.7. Metode Isohyet
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
17/56
II-17
Lepas dari kelebihan dan kelemahan ketiga metode di atas, pemilihan
metode yang cocok dipakai pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat
ditentukan dengan mempertimbangkan tiga faktor berikut :
1. Jaring-jaring pos penakar hujan
Jumlah pos penakar hujan cukup : Metode Isohyet, Thiessen atau
rata rata aljabarJumlah pos penakar hujan terbatas : Metode rata rata aljabar atau
Thiessen
Pos penakar hujan tunggal : Metode hujan titik
2. Luas Daerah Aliran Sungai (DAS)
DAS besar (> 5000 km) : Metode Isohyet
DAS sedang (500 s/d 5000 km) : Metode Thiessen
DAS kecil (
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
18/56
II-18
penakar hujan otomatis. Selanjutnya, berdasarkan data hujan jangka pendek
tersebut lengkung IDF dapat dibuat dengan salah satu dari persamaan berikut :
1. Rumus Talbot
Rumus ini banyak digunakan karena mudah diterapkan dan tetapan tetapan a dan b ditentukan dengan harga harga yang terukur.
(2.2)
Dimana: I = intensitas hujan (mm/jam)
T = lamanya hujan ( jam )
a dan b = konstanta yang tergantung pada lamanya hujan yang
terjadi di DAS.2. Rumus Sherman
Rumus ini mungkin cocok untuk jangka waktu curah hujan yang lamanya
lebih dari 2 jam.
(2.3)
Dimana: I = intensitas hujan
t = lamanya hujann = konstanta
3. Rumus Mononobe
Digunakan apabila data hujan jangka pendek tidak tersedia, yang ada
hanya data hujan harian.
I = [ ](2.4) Dimana: I = intensitas hujan
t = lamanya hujan
R24 = curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
19/56
II-19
2.3 DEBIT
Debit adalah jumlah air yang melewati suatu luasan per satu satuan waktu.
Pengukuran debit sungai dapat dilakukan melalui dua kategori :
1. Langsung
a. Cara Luas Kecepatan b. Teknik dilutasi
c. Cara elektromagnetik
d. Cara ultrasonik
2. Tidak Langsung
a. Struktur Bangunan Air
b. Cara luas - kemiringan
2.3.1 Persamaan debit
Rumus persamaan debit yaitu:
Q = A . V ............................................................................................ ..........(2.5)
Dimana: Q = debit (m/detik)
A = Luas (m 2)
V = Kecepatan (m/detik)
2.3.2 Metode Pengukuran Kecepatan
Pengukuran kecepatan dapat dihitung melalui empat metode, yaitu :
1. Pelampung
2. Velocity Head Road
3. Trupps Ripple Method
4.
Current Meter
2.3.3 Metode Perhitungan Debit
Perhitungan debit pada sungai dapat dihitung dengan terlebih membaginya
per pias, yaitu :
1. Lebar pias 1/15 s/d 1/20 lebar sungai
2. Debit per pias 1/10 Q 3. Kecepatan rata rata yang berdekatan selisihnya < 20%
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
20/56
II-20
2.4 BANJIR
Banjir adalah dimana suatu daerah dalam keadaan tergenang oleh air
dalam jumlah yang begitu besar. Sedangkan banjir bandang adalah banjir yang
datang secara tiba-tiba yang disebabkan oleh karena tersumbatnya sungai maupun
karena pengundulan hutan disepanjang sungai sehingga merusak rumah-rumah
penduduk maupun menimbulkan korban jiwa.
Bencana banjir hampir setiap musim penghujan melanda Indonesia.
Berdasarkan nilai kerugian dan frekuensi kejadian bencana banjir terlihat adanya
peningkatan yang cukup berarti. Kejadian bencana banjir tersebut sangat
dipengaruhi oleh faktor alam berupa curah hujan yang diatas normal dan adanya
pasang naik air laut. Disamping itu faktor ulah manusia juga berperan penting
seperti penggunaan lahan yang tidak tepat (pemukiman di daerah bantaran sungai,
di daerah resapan, penggundulan hutan, dan sebagainya), pembuangan sampah ke
dalam sungai, pembangunan pemukiman di daerah dataran banjir dan sebagainya.
Beberapa definisi banjir lainnya adalah:
1. Banjir adalah suatu keadaan sungai, dimana aliran air tidak tertampung
oleh palung sunagia, sehingga terjadi limpasan dan atau genangan pada
lahan yang semestinya kering (Departemen Kimpraswil, 2001). 2. Banjir adalah peristiwa terbenamnya daratan yang biasanya kering karena
volume air yang meningkat (Wikipedia, 2009).
Menurut ahli hidrologi banjir-banjir di Indonesia dibagi menjadi tiga jenis, antara
lain:
1. Banjir karena sungainya meluap
Banjir jenis ini biasanya terjadi akibat dari sungai tidak mampu lagi
menampung aliran air yang ada di sungai tersebut akibat debit airnya sudahmelebihi kapasitas.
2. Banjir Lokal
Banjir jenis ini merupakan banjir yang terjadi akibat air yang berlebihan di
tempat tersebut dan meluap juga di tempat tersebut. Pada saat curah hujan tinggi
di lokasi setempat dimana kondisi tanah di lokasi tersebut sulit dalam melakukan
penyerapan air (penyebabnya karena padat,kondisi lembab ataupun daerah
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
21/56
II-21
resapan airnya tinggal sedikit) maka kemungkinan terjadinya banjir lokal akan
sangat tinggi sekali.
3. Banjir akibat pasang surut air laut
Saat air laut pasang, ketinggian muka air laut akan meningkat, otomatis
aliran air di bagian muara sungai akan lebih lambat dibandingkan bila saat laut
surut. Selain melambat, bila air sungai sudah melebihi kapasitasnya (ditempat
yang datar atau cekung) maka air itupun akan menyebar ke segala arah dan
terjadilah banjir.
Bencana banjir memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Banjir biasanya terjadi setelah hujan deras yang turun terus menerus
sepanjang hari
2. Air menggenangi tempat-tempat tertentu dengan ketinggian tertentu.
3. dapat mengakibatkan hanyutnya rumah-rumah, tanaman, hewan, dan
manusia
4. Banjir mengikis permukaan tanah sehingga terjadi endapan tanah di
tempat-tempat yang rendah.
5. Banjir dapat mendangkalkan sungai, kolam, atau danau.
6. Sesudah banjir, lingkungan menjadi kotor oleh endapan tanah dan sampah. 7. Banjir dapat menyebabkan korban jiwa, luka berat, luka ringan, atau
hilangnya orang.
8. Banjir dapat menyebabkan kerugian yang besar baik secara moril maupun
materiil.
2.5 PENGENDALIAN BANJIR
Penanggulangan banjir adalah segala upaya yang dilakukan agar banjirtidak menimbulkan gangguan dan kerugian bagi masyarakat, atau untuk
mengurangi dan menekan besarnya kerugian yang ditimbulkan oleh banjir.
Pengendalian banjir dimaksudkan untuk memperkecil dampak negatif dari
bencana banjir, antara lain korban jiwa, kerusakan harta benda, kerusakan
lingkungan dan terganggunya kegiatan sosial ekonomi.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hujan_deras&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Menggenangi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Ketinggianhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hanyutnya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hewanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Mengikis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Endapan_tanah&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Mendangkalkan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Sungaihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kolam&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sampahhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Korban_jiwa&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luka_berat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luka_ringan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hilangnya_orang&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hilangnya_orang&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luka_ringan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Luka_berat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Korban_jiwa&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Sampahhttp://id.wikipedia.org/wiki/Danauhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kolam&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Sungaihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Mendangkalkan&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Endapan_tanah&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Mengikis&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Hewanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanamanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hanyutnya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Ketinggianhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Menggenangi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hujan_deras&action=edit&redlink=1 -
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
22/56
II-22
2.5.1 Prinsip Pengendalian Banjir
Sesuai dengan definisi pengendalian banjir, berikut adalah prinsip dari
pengendalian banjir:
1. Menahan air sebesar mungkin di hulu dengan membuat waduk dan
konservasi tanah dan air.
2. Meresapkan kedalam tanah air hujan sebanyak mungkin dengan sumur sumur resapan dan menyediakan daerah terbuka hijau.
3. Mengendalikan air di bagian tengah dengan menyimpan sementara di
daerah retensi.
4. Mengalirkan air secepatnya ke muara atau ke laut dengan menjaga
kapasitas wadah air.
2.5.2. Strategi Pengendalian Banjir
Dalam melakukan pengendalian banjir perlu disusun strategi agar dapat
dicapai hasil yang diharapkan. Strategi pengendalian banjir itu meliputi:
1. Pengendali tata ruang
Pengendalian tata ruang dilakukan dengan perencanaan penggunaan ruang
sesuai kemampuannya dengan mepertimbangkan permasalahan banjir, pemanfaatan lahan sesuai dengan peruntukannya, penegakan hukum terhadap
pelanggaran rencana tata ruang yang telah memperhitungkan Rencana Induk
Pengembangan Wilayah Sungai.
2. Pengaturan debit banjir
Debit banjir rencana adalah debit banjir yang dipakai untuk dasar
perencanaan pengendalian banjir, dan dinyatakan menurut kala ulang tertentu.
Besarnya kala ulang ditentukan dengan mempertimbangkan segi keamanandengan resiko tertentu, serta kelayakannya baik teknis maupun lingkungan.
Pengaturan debit banjir dilakukan melalui kegiatan pembangunan dan pengaturan
bendungan dan waduk banjir, tanggul banjir, palung sungai, pembagi atau
pelimpah banjir, daerah retensi banjir, dan sistem polder.
3. Pengaturan daerah rawan banjir
Pengaturan daerah rawan banjir dilakukan dengan cara:
a. Pengaturan tata guna lahan dataran banjir (flood plain management).
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
23/56
II-23
b. Penataan daerah lingkungan sungai seperti: penetapan garis sempadan
sungai, peruntukan lahan dikiri kanan sungai, penertiban bangunan
disepanjang aliran sungai.
4. Peningkatan peran masyarakat
Peningkatan peran masyarakat dalam pengendalian banjir diwujudkan
dalam:
a. Pembentukan forum peduli banjir sebagai wadah bagi masyarakat untuk
berperan dalam pengendalian banjir.
b. Bersama dengan Pemerintah dan Pemerintah Daerah dalam menyusun dan
mensosialisasikan program pengendalian banjir.c. Mentaati peraturan tentang pelestarian sumberdaya air antara lain tidak
melakukan kegiatan kecuali dengan ijin dari pejabat yang berwenang
untuk:
1) mengubah aliran sungai
2) mendirikan, mengubah atau membongkar bangunan-bangunan di
dalam atau melintas sungai
3) membuang benda-benda / bahan-bahan padat dan atau cair ataupunyang berupa limbah ke dalam maupun di sekitar sungai yang
diperkirakan atau patut diduga akan mengganggu aliran.
4) Pengerukan atau penggalian bahan galian golongan C dan atau bahan
lainnya.
2.5.3 Penyebab Banjir
Penyebab terjadinya banjir dapat disebabkan oleh beberapa hal
diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Curah hujan
Air yang berada dibumi ini jumlahnya relatif tidak berubah karena adanya
siklus air yang terkenal dengan daur/siklus hidrologi. Daur hidrologi di awali
dengan penguapan air yang berada di bumi. Uap ini dibawa diatas benua-benua
oleh massa udara yang bergerak. Bila uap tersebut didinginkan hingga titik
embunnya, maka akan menjadi butiran air yang dapat dilihat sebagai awan atau
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
24/56
II-24
kabut. Dalam kondisi tertentu butiran-butiran kecil itu akan berkembang cukup
besar untuk dapat jatuh kepermukaan bumi sebagai hujan. Sebagian dari hujan
tersebut dikembalikan lagi ke udara melalui penguapan dari permukaan air tanah
dan tumbuh-tumbuhan serta melalui transpirasi oleh tanaman. Sebagian dari sisa
air hujan mengalir diatas permukaan tanah menjadi sungai dan sebagiannya lagi
meresap kedalam permukaan tanah. Aliran air baik lewat aliran air di atas
permukaan tanah maupun yang mengalir didalam datah akan mengalir lagi kelaut.
2. Karakteristik Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah aliran sungai (DAS) adalah suatu kesatuan wilayah tata air yang
terbentuk secara alamiah dimana air meresap dan / atau mengalir melalui sungai
dan anak-anak sungai yang bersangkutan. Karakteristik DAS meliputi luas, bentuk
dan kemiringan lereng. Perbandingan antara parameter tersebut menentukan sifat
aliran disungai tersebut. Parameter DAS yang satu berlainan dengan parameter
DAS yang lainya. Hal ini menyebabkan sifat aliran saling berbeda antara sungai
yang satu dengan sungai lainnya.
3. Kemampuan Alur Sungai Mengalirkan Air
Penurunan kemampuan alur sungai mengalirkan volume air merupakan
slah satu penyebab terjadinya banjir. Penurunan ini melipui pendangkalah dan penyempitan alur sungai.
4. Pendangkalan Alur Sungai
Adalah naiknya dasar sungai sehingga mengurangi kemampuan sungai
mengalirkan air. pendangkalan sungai dapat disebabkan oleh proses pengendapan
(sedimenyasi) terus menerus. Proses sedimentas ini biasanya terjadi dibagian luar
hilir sungai akibat kecepatan aliran tidak mampu lagi mengangkut muatan
sedimentas hasil erosi dari hulu.5. Penyempitan Alur Sungai
Adalah apabila sungai mengalir melalui membelah pemukiman yang
padat. Perkembangan penduduk yang sedemikian pesat seta penerapan aturan
yang tidak tegas menyebabkan pemukiman penduduk yang dibangun di lereng
sungai maupun didaerah bantaran. Hal ini jelas akan mengakibatkan penyempitan
aliran sungai.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
25/56
II-25
6. Perubahan tata guna lahan di Daerah Aliran Sungai
Perubahan fisik yang terjadi di DAS akan berpengaruh langsung terhadap
kemampuan DAS meresapan air hujan atau dengan kata lain kemampuan DAS
menahan air agar tidak menjadi air limasan. Misalnya dari hutan menjadi
perumahan, industri, atau pegunungan lain yang mengurangi daya resap tanah
akan mengakibatkan berkurangny retensi DAS tersebut terhadap banjir.
7. Tata pengaturan dan pengelolaan sungai
Pelaksanaan pengelolaan banjir yang dilakukan pada saat ini kadang-
kadang masih dilakukan secara lokal. Padahal pada sistem eko-hidrolik aliran
sungai, penanganan di suatu tempat, banyak pengaruh ditempat lain. Sebagai
contoh konsep drainase yang dianut pada saat ini adalah secepat-cepatnya
mengalirkan genangan air ketempat yang lebih rendah. Tetapi debit banjir akan
lebih besar dan lebih cepat datang di hilirnya.
2.5.4 Upaya Penganggulangan Banjir
Untuk mengatasi masalah banjir dan genangan sampai saat ini masih
mengandalkan pada upaya yang bersifat represif dengan melaksanakan berbagai
kegiatan fisik/upaya struktur yaitu membangun sarana dan prasarana pengendali banjir dan atau memodifikasi kondisi alamiah sungai sehingga membentuk suatu
sistem pengendali banjir ( in-stream ). Langkah tersebut diterapkan hampir di
seluruh negara-negara di dunia yang mengalami masalah banjir. Sedangkan
upaya preventif yang pada dasarnya merupakan kegiatan non-struktur
penerapannya masih terbatas. Di beberapa negara upaya struktur telah
dikombinasikan dengan upaya nonfisik/nonstruktur ( off-stream ) sehingga
membentuk sistem penanganan yang menyeluruh/komprehensif dan terpaduseperti misalnya di Jepang . Ada juga negara yang mulai meninggalkan upaya
struktur dan lebih mengutamakan upaya nonstruktur. Kedua jenis upaya ini
berfungsi untuk menekan/memperkecil besarnya masalah banjir ( flood damage
mitigation ) dan tidak dapat menghilangkan/membebaskan masalah secara mutlak.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
26/56
II-26
Berbagai jenis kegiatan fisik/struktur berikut manfaatnya antara lain:
1. Pembangunan tanggul banjir untuk mencegah meluapnya air banjir
sampai tingkat/besaran banjir tertentu. Dengan dibangun tanggul terbentuk penampang sungai yang tersusun untuk mengalirkan debit banjir rencana
2. Normalisasi alur sungai, penggalian sudetan, banjir kanal, dan interkoneksi
antar sungai untuk merendahkan elevasi muka air banjir sungai. Berbagai
kegiatan ini harus direncanakan dengan sangat hati-hati mengingat
perubahan apapun yang dilakukan terhadap sungai akan menimbulkan
reaksi yang boleh jadi berlawanan dengan yang diingini pengelola
3. Pembangunan waduk penampung dan atau retensi banjir, banjir kanal dan
interkoneksi untuk memperkecil debit banjir, dan
4. Pembangunan waduk/polder, pompa dan sistem drainase untuk
mengurangi luas dan tinggi genangan.
2.6 ANALISIS DEBIT BANJIR RANCANGAN
2.6.1 Analisis Frekuensi Hujan
Analisis hujan rancangan dengan metode rasional dapat dihitung
menggunakan rumus sebagai berikut
Xt = X rt + Kt . .......................................................................................... (2.6)Dimana: Xt = banjir rancangan
Xrt = debit rerata
Kt = factor frekuensi T tahun
= standar deviasiUntuk menentukan parameter pada rumus di atas, digunakan perhitungan
statistik dengan rumus-rumus sebagai berikut:
1. Debit Rata-Rata (m 3/detik)
Xrt = .......................................................................... (2.7)2. Standar Deviasi
= ................................................................ (2.8)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
27/56
II-27
3. Koefisien Variasi
Cv = ........................................................................................ (2.9)
4. Koefisien Skewnes
Cs = [ ] [ ] ................................ (2.10)5. Koefisien Kurtosis
Ck = [ ] ................................... (2.11)Dimana: Xrt = Rerata debit (m/detik)
n = jumlah data
Xi = hujan maksimum ke-i
= standar deviasiCv = koefisien variasi
Cs = koefisien skewness
Ck = koefisen kurtosis
Menurut Bambang Triatmodjo (2002), Jenis sebaran tergantung dari nilai
Cv, Cs, dan Ck, serta grafik sebaran. Adapun enam jenis sebaran yang dipakai
dalam analisa frekuensi banjir Sungai Bengawan Solo yaitu
1. Sebaran Normal
k = z ............................................................................................... (2.12)
2. Log Normal 2 Parameter
k = ........................................ (2.13)
3. Log Normal 3 Parameter
k = ........................................ (2.14)
4. Pearson Type III
(2.15)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
28/56
II-28
5. Log Pearson Type III
....................................................................................................... (2.16)6. Extreme Value Type I (Gumble)
k = - .............................................................. (2.17)
Hal ini didasarkan pada curva ( cv, vs, cs ) sebagai acuan untuk memilih jenis
sebaran. Dijelaskan pada Gambar 2.8. di bawah ini.
3
Gambar 2.8. Kurva cv, vs, cs
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
29/56
II-29
2.6.2. Analisis debit banjir rancangan
Berikut adalah rumus-rumus umum yang dibutuhkan untuk menghitung
analsisis dengan beberapa metode:
1. A = P x ( lebar kanan + lebar kiri ) ................................................. (2.18)
2. Crt = ...................................................... (2.19)3. tc = ( )0,385 ...................................................................................... (2.20) 4. tcc = tc tcs ............................................................................................. (2.21)
5. Cs = ............................................................................................ (2.22)
6. ................................................................ (2.23)
7. I = ( )x( )2/3 ............................................................................ (2.24)Untuk menghitung debit banjir rancangan dapat digunakan beberapa
metode, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Metode Rasional
.......................................................................... (2.25) 2.
Metode Nakayasutg = 0,21 . (L 0,7) ............................................................................. (2.26)
T0.3 = 2 . tg .................................................................................... (2.27)
Tr = 0,5 . tg .................................................................................... (2.28)
T p = tg +(0,058 . Tr) ....................................................................... (2.29)
Q = )).3,0.(6,3
..(
3,0
24
T T RT C
p
r
....................................................................... (2.30)
3.
Metode Haspers = (1+(0,012.(A 0,7))) / (1+(0,075.(A 0,7))) ...................................... (2.31)
..................................................................... (2.32)
= 1/(1+(tc+((3,7 . 10) -4.tc) )).A ^3/4 / ((tc 2+15) . 12)) ......................... (2.33)
........................................................................................ (2.34)
....................................................................................... (2.35)
Q = . . q u . A DAS ........................................................................ (2.36)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
30/56
II-30
Setelah debit banjir rencana diperhitungkan, maka dapat dihitung debit
pada profil sungai sebagai berikut
1. I = L
H
........................................................................................... (2.37)
2. A =
2
2)1(
2
t bbt
babb
................................................... (2.38)
atau dapat dicari menggunakan AutoCAD
3. Panjang keliling basah
....................................................................................................... (2.39)
atau dapat dicari menggunakan AutoCAD
4. R = P A
............................................................................................ (2.40)
5. 21
321
I Rn
V
................................................................................ (2.41)
6. Q profil = A x V ................................................................................ (2.42)
2.7.
ALIRAN SALURAN TERBUKA2.7.1. Defenisi
Aliran salura terbuka adalah aliran air dalam saluran yang memiliki
permukaan bebas, ini adalah ciri khusus yang membedakannya dengan saluran
pipa. Saluran terbuka meliputi semua jenis saluran terbuka yang bersifat alami dan
buatan. Saluran yang bersifat aami contohnya anak sungai dipegunungan sampai
aliran baah tanah yang mepunyai permukaan bebas. Sedang yang bersifat buatan
manusia contohnya saluran pembangkit lisrik, selokan rumah tangga sampai
saluran di laboratorium untuk penilitian.
2222 227,112 bbt t p
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
31/56
II-31
2.7.2. Macam-Macam Aliran
1. Aliran Tetap
Aliran tetap (steady flow) adalah kondisi dimana komponen aliran tidak
berubah terhadap waktu. Contohnya adalah aliran di saluran atau sungai pada
kondisi tidak ada perubahan aliran (tidak ada hujan, tidak banjir, dll).
a. Seragam
Aliran seragam (uniform flow) adalah kondisi dimana komponen aliran
tidak berubah terhadap jarak. Contoh aliran di saluran atau sungai pada kondisi
tidak ada pengaruh pembendungan atau terjunan, tidak ada penyempitan atau
pelebaran yang ekstrim.
b. Tidak SeragamAliran tidak seragam (non-uniform flow) adalah kondisi dimana
komponen aliran berubah terhadap jarak. Contoh aliran di saluran atau sungai
pada kondisi ada pengaruh pembendungan atau terjunan, ada penyempitan atau
pelebaran yang ekstrim.
2. Aliran Tidak Tetap
Aliran tak tunak (unsteady flow) adalah kondisi dimana komponen aliran
berubah terhadap waktu. Contoh aliran di saluran atau sungai pada kondisi ada perubahan aliran (ada hujan, ada banjir, dll) atau aliran yang dipengaruhi muka air
pasang-surut (muara sungai di laut).
2.7.3. Rumus Empiris
1. Rumus Chezy
Seperti yang telah diketahui, bahwa perhitungan untuk aliran melalui
saluran terbuka hanya dapat dilakukan dengan menggunakan rumus-rumusempiris, karena adanya banyak variabel yang berubah. Untuk itu berikut ini
disampaikan rumus-rumus empiris yang banyak digunakan untuk merencanakan
suatu saluran terbuka.
Chezy berusaha mencari hubungan bahwa zat cair yang melalui saluran
terbuka akan menimbulkan tegangan geser (tahanan) pada dinding saluran, dan
akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah
aliran. Di dalam aliran seragam, komponen gaya berat dalam arah aliran adalah
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
32/56
II-32
seimbang dengan tahanan geser, dimana tahanan geser ini tergantung pada
kecepatan aliran. Setelah melalui beberapa penurunan rumus, akan didapatkan
persamaan umum:
....(2.43) Dimana : V = kecepatan aliran (m/detik)
R = jari-jari hidraulik (m)
I = kemiringan dasar saluran
C = koefisien Chezy
2. Rumus Manning
Rumus Manning yang banyak digunakan pada pengaliran di saluran
terbuka, juga berlaku untuk pengaliran di pipa. Rumus tersebut mempunyai
bentuk:
.(2.44) Dimana : n = koefisien Manning
R = jari-jari hidraulik (m) = ...(2.45)
A = luas tampang aliran (m 2)
P = keliling basah (m)
I = kemiringan dasar saluran
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
33/56
II-33
2.7.4. Parameter Aliran
1. Luas Penampang Aliran & Keliling Basah
Beberapa contoh penampang saluran beserta rumus untuk mencari luas
penampang aliran (A) dan keliling basahnya (P) dapat dilihat pada tabel di bawah
ini.
Tabel 2.4. Penampang Saluran
2. Koefisien Manning
Koefisien Manning adalah harga-harga yang menunjukkan nilai kekasaran
jenis-jenis dinding saluran, sebagaimana yang terdapat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.5. Nilai Koefisien Manning pada Jenis Dinding Saluran
Jenis Dinding Saluran Koefisien Manning (n)
Semen halus 0,001
Beton biasa 0,013
Pasangan batu 0,017
Tanah halus 0,018
Kerikil padat 0,023
Alur alamiah dalam keadaan baik 0,025
Alur alamiah berbatu dan banyak tumbuhan 0,035
Alur alamiah dalam keadaan sangat buruk 0,06
(Sumber : Linsley RK Franzini Water Resources Engineering )
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
34/56
II-34
3. Kemiringan Dasar Saluran
Kemiringan memanjang saluran ditentukan terutama oleh kondisi
kemiringan medan (kondisi topografi). Kemiringan memanjang memiliki harga
yang minimum dan harga maksimum. Untuk menghindari sedimentasi, diperlukan
kemiringan memanjang yang maksimum, sedangkan untuk menghindari adanya
erosi maka kecepatan harus dibatasi sehingga diperlukan kemiringan dasar yang
minimum.
Kemiringan minimum diperlukan agar proses sedimentasi tidak terjadi.
Untuk itu direncanakan agar besaran IR menjadi semakin besar ke arah hilirnya. Bila karakteristik tanah pembentuk badan saluran sudah diketahui, maka besaran
kecepatan dasar vb juga bisa diketahui. Untuk menghindari adanya proses erosi
maka kecepatan dasar yang diizinkan vb perlu diperhatikan.
Problem-problem yang sering terjadi pada perencanaan saluran antara lain
a. Kemiringan medan yang curam ; Dengan adanya kemiringan medan yang
curam, maka kecepatan dasar vb akan melebihi batas kecepatan dasar yang
diizinkan. Untuk mengurangi kecepatan rencana, maka kemiringan dasar
saluran akan dibuat lebih landai dari pada kemiringan medan yang ada,
sehingga pada saluran ini akan dibutuhkan beberapa bangunan terjun
sebagai konsekuensinya.
b. Kemiringan minimum saluran primer garis tinggi ; Kemiringan dasar
minimum pada saluran primer garis tinggi (paralel dengan garis
ketinggian) yang benar-benar tepat untuk jaringan irigasi yang
mengangkut sedimen sulit ditentukan. Sehingga besaran IR yang dipakai
pada saluran primer harus lebih besar dari pada harga IR pada kantonglumpur dalam kondisi penuh.
c. Saluran sekunder dengan kemiringan medan yang landai ; Untuk saluran
sekunder pada medan yang sangat landai maka diusahakan agar besaran
IR sama dengan ruas saluran sebelah hulunya.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
35/56
II-35
2.8. PENGENALAN PROGRAM HEC-RAS
HEC-RAS merupakan singkatan dari Hidrologic Engineering Center River
Analysis System. Program ini berfungsi untuk menghitung Q rencana
profil,menghitung Q banjir, dan merencanakan tanggul banjir.
Secara garis besar, program HEC-RAS dioperasikan seperti di bawah ini:
1. Klik program HEC-RAS
2. Untuk membuat project baru, klik file, lalu nem project.
3. Pilih unit system yang akan dipakai, missal klik option-unit system-system
international-ok.
4. Input data geometri atau lay out system sungai. Klik menu-geometric data-
river reach.
5. Input data lintang. Klik cross section-option-add a new cross section-ok.
6. Input data steady flow. Klik steady flow data. Isi pada bagian edit number
of profiles, lalu isi besaran debit, selanjutnya klik reach boundary
condition.
7. Setelah semua data masuk, klik file-save data.
8. Running model pada aliran steady flow. Klik perform a steady flow
simulation, setelah nama plan diisi dan option flow regime dipilih, laluklik compute. Jika compute berhasil, maka hasil dalam berbagai bentuk
akan dapat dilihat dalam bentuk table maupun grafis.
2.9. BANGUNAN PENGATUR DAN PENGENDALI ALIRAN PADA
SUNGAI
Pengendalian banjir merupakan bagian dari pengelolaan sumber daya air
yang lebih spesifik untuk mengendalikan debit banjir umumnya melalui dam -dam pengendali banjir, atau peningkatan sistem pembawa (sungai, drainase) dan
pencegahan hal yang berpotensi merusak dengan cara mengelola tata guna lahan
dan daerah banjir ( flood plains ). (Robert J.Kodoatie,PSDA Terpadu) Berbagai
bentuk penanganan telah dilakukan tetapi sifatnya masih setengah setengah dan
tidak maksimal sehingga tidak teratasi dengan tuntas. Untuk itu diperlukan
penanganan yang komprehensif dengan melibatkan semua pihak terkait.
Implementasi perencanaan pengendalian banjir ini antara lain dengan normalisasi
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
36/56
II-36
sungai dan kolam penampungan serta stasiun pompa.Perencanaan pengendalian
banjir ini diutamakan untuk mengoptimalkan kapasitas saluran dan meminimalkan
debit yang mengalir melalui sungai dan saluran sehingga airsungai tidak meluap
di titik-titik yang rawan banjir dan debit yang keluar dilaut diharapkan tidak
mengalami perubahan yang drastis.
Pengendalian banjir untuk suatu daerah adalah unik. Hal ini disebabkan
system pengendalian banjir suatu daerah belum tentu atau tidak dapat diterapkan
pada daerah lain. Tindakan - tindakan yang dapat dilakukan untuk pengendalian
banjir antara lain :
1. Pengurangan puncak banjir, yang pada umunya dengan membuat waduk
(reservoir ).
2. Lokalisir aliran banjir di dalam suatu alur sungai yang ditetapkan dengan
tanggul, tembok banjir, atau suatu saluran tertutup.
3. Penurunan permukaan puncak banjir dengan menaikkan besarnya
kecepatan, yaitu dengan perbaikan alur.
4. Pengalihan air banjir melalui sudetan ( short cut ) atau saluran banjir ( flood
way) ke dalam alur sungai lain atau bahkan ke daerah aliran sungai lain.
5. Pengurangan limpasan banjir dengan pengolahan lahan.6. Pengolahan dataran banjir.
Pada hakekatnya pengendalian banjir merupakan suatu hal yang kompleks.
Dimensi rekayasanya (engineering) melibatkan banyak disiplin ilmu teknik antara
lain: hidrologi, hidrolika, erosi DAS, teknik sungai, morfologi & sedimentasi
sungai, rekayasa sistem pengendalian banjir, sistem drainase kota, bangunan air,
dll. Disamping itu suksesnya program pengendalian banjir juga tergantung dari
aspek lainnya yang menyangkut sosial, ekonomi, lingkungan, institusi,kelembagaan, hukum dan lainnya. Cara penanganan pengendalian banjir dapat
dilakukan secara struktur dan non struktur. Cara ini harus ditinjau dalam satu
sistem pengaliran sungai.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
37/56
II-37
2.9.1. Bangunan Tanggul ( L eeve )
Tanggul di sepanjang sungai adalah salah atu bangunan yang paling utama
dan paling penting dalam usaha melindungi kehidupan dan harta benda
masyarakat terhadap genangan-genangan yang disebabkan oleh banjir dan badai
(gelombang pasang). Tanggul dibangun terutama dengan konstruksi urugan tanah,
karena tanggul merupakan bengunan menerus yang sangat panjang serta
membutuhkan bahan urugan yang volumenya sangat besar. Kecuali tanah, kiranya
amatlah sukar untuk memperoleh bahan urugan untuk pembangunan tanggul dan
bahan tanah dapat diperoleh dari hasil galian di kanan-kiri trase rencana tanggul
atau bahkan dapat diperoleh dari hasil pekerjaan normalisasi sungai, berupa galian
pelebaran alur sungai, yang biasanya dilaksanakan bersamaan dengan
pembangunan tanggul.
Dalam tahap perencanaan kiranya perlu diperhatiakan, agar hasil dari
pekerjaan normalisasi sungai dapat dimanfaatkan sebagai bahan tanggul. Selain
itu tanah merupakan bahan yang sangat mudah penggarapannya dan setelah
menjadi tanggul sangat mudah pula menyesuaikan diri dengan lapisan tanah
pondasi yang mendukungnya serta mudah pula menyesuaikan dengan
kemungkinan penurunan yang tidak rata, sehingga perbaikan yang disebabkanoleh penurunan tersebut mudah dikerjakan. Selanjutnya tanah merupakan bahan
bangunan yang sangat stabil dan tidak akan rusak selama puluhan, bahkan ratusan
tahun. Apabila di beberapa tempat terjadi kerusaka tanggul, perbaikannya sangat
mudah dan cepat menggunakan tanah yang tersedia disekitar lokasi kerusakan.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
38/56
II-38
Gambar 2.9. Berbagai jenis tanggul
1. Berbagai Jenis Tanggul
Berdasarkan fungsi dan dimensi tempat serta bahan yang dipakai dan
kondisi topografi setempat, tanggul dapt dibedakan sebagai berikut :
a. Tanggul utama
Bangunan tanggul sepanjang kanan-kiri sungai guna menampung debit
banjir rencana.
b. Tanggul sekunder
Tanggul yang dibangun sejajar tanggul utama, baik di atas bantaran di
depan tanggul utama yang disebut tanggul musim panas maupun di belakang
tanggul utama yang berfungsi untuk pertahanan kedua, andaikan terjadi
bobolan pada tanggul utama. Tergantung pada pentingnya suatu areal yang
dilindungi kadang-kadang dibangun pula tanggul tersier.
c. Tanggul terbuka
Pada sungai-sungai yang deras arusnya, biasanya dapt dibangun tanggul-
tanggul yang tidak menerus, tetapi terputus-putus. Dengan demikian puncak
banjir yang tinggi tetapi periode waktunya pendek dapat dipotong, karena
sebagian banjir mengalir keluar melalui celah-celah antara tanggul-tanggul
tersebut memasuki areal-areal di belakang tanggul yang dipersiapkan untuk
penampungan banjir sementara. Biasanya areal-areal penampungan tersebut
dikelilingi tanggul-tanggul pula. Setelah banjir mereda, maka air yang
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
39/56
II-39
tertampung tersebut, kemudian mengalir kembali ke dalam sungai melalui
celah-celah ini. Jadi tidak diperlukan adanya pintu-pintu atau pelimpah serta
bangunan pelengkap lainnya.
Selain ketiga contoh tanggula diatas, masih ada beberapa tanggul,
diantaranya: tanggul pemisah, tanggul melingkar, tanggul melintang, tanggul
pengarah, tanggul keliling, tanggul tepi, tanggul khusus dan tanggul belakang.
2. Stabilitas Tanggul
Pada umumnya penyebab kerusakan tubuh tanggul adalah sebagai berikut :
1. Terbentuknya bidang gelincir yang menerus akibat kemiringan lereng
tanggul terlalu curam.
2. Terjadinya keruntuhan lereng tanggul akibat kejenuhan air dalam tubuhtanggul yang disebabkan oleh rembesan air pada saat banjir atau pada saat
terjadinya hujan yang terus menerus.
3. Terjadinya kebocoran-kebocoran pada pondasi tanggul.
4. Tergerusnya lereng depan tanggul oleh arus sungai.
5. Terjadinya limpasan pada mercu tanggul.
6. Terjadinya pergeseran pondasi akibat gempa.
Sementara itu, bentuk standard dan nama bagian tanggul adalah seerti yang terteraseperti berikut.
Gambar 9.10. Nama bagian tanggul
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
40/56
II-40
2.9.2. Dinding Penahan Tanah
Dinding penahan tanah adalah struktur yang bertujuan untuk menahan
tekanan lateral (horizontal) tanah ketika terdapat beda muka elevasi yangmelampaui sudut alamiah kemiringan suatu tanah. Tekanan lateral tanah di
belakang dinding penahan tanah bergantung kepada sudut geser dalam tanah ( )
dan kohesi tanah (c). Dinding penahan tanah diklasifikasikan sebagai berikut:
Tabel 2.6. Klasifikasi DPT
No. Klasifikasi
1
Gravity Walls : memanfaatkan beban
mati dan ketahanan geser mereka dalam
menahan beban lateral tanah.
2
Cantilever Walls : memanfaatkan
struktur kantilever dalam menahan
tekanan lateral tanah untuk dapat
menciptakan kestabilan pada dinding
tersebut.
3
Non-gravity Cantilever Walls
mengandalkan ketahanan strukturaldinding dimana struktur dinding
tertanam kokoh dalam tanah atau
batuan. Contohnya adalah soldier pile,
contigous bored pile.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
41/56
II-41
Lanjutan Tabel 2.6.
No. Klasifikasi
4
Anchored Walls hampir
mirip dengan cantilever
walls, hanya saja ada
tambahan angkur yang
melekat pada struktur
penahan tanah yang
berfungsi mengikat
dinding penahan tanah,
sehingga mampu
memberikan perlawanan
terhadap tekanan lateral.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
42/56
II-42
1. Teori Tanah Lateral Rankine (1857)
Gambar 2.11. Teori Rankine
a. Tekanan Tanah Aktif (K a) Menurut Rankine
Disebut tekanan tanah aktif jika tekanan yang bekerja mengakibatkan
dinding menjauhi tanah yang ditahan, seperti ditunjukkan oleh gambar di
bawah ini:
Gambar 2.12. Tekanan tanah aktif
Teori Rankine
Tidak ada adhesi atau friksi antara dinding dengantanah (friksi sangat kecil sehingga diabaikan).
Tekanan lateral terbatas hanya untuk dindingvertikal 90 .
Kelongsoran (pada urugan) terjadi sebagai akibatdari pergeseran tanah yang ditentukan oleh sudutgeser tanah ( ).
Tekanan lateral bervariasi linier terhadap kedalamandan resultan tekanan yang berada pada sepertigatinggi dinding, diukur dari dasar dinding.
Resultan gaya bersifat pararel terhadap permukaanurugan.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
43/56
II-43
Keruntuhan tanah mengikuti prinsip lingkaran Mohr (Mohr-Coulomb). Jika
pergerakan dinding membuat x semakin besar, maka pada akhirnya,
lingkaran Mohr akan menyentuh garis keruntuhan (Menurut Rankine, sudut
keruntuhan adalah sebesar 45 + /2 ), sehingga keruntuhan akan terjadi.
Tahanan geser tanah mengikuti persamaan:
f = c + v tan .......................................................................................(2.46)Dimana : f : tahanan geser tanah
v : tekanan efektif tanahc : kohesi tanah
: sudut geser tanah
Gambar 2.13. Lingkaran Mohr tekanan aktif
Besar gaya-gaya yang bekerja mengikuti persamaan sebagai berikut:
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
44/56
II-44
v = 1
h = 3
'1 '3 tan 2 ' ' (2.47 ) 45 2c'tan 45 ................................. 2 2
'3 '1 tan 2 ' ' (2.48) 45 2c'tan 45 .................................. 2 2
dimana:
h : tekanan lateral tanah
v : tekanan efektif tanah
c : kohesi tanah
: sudut geser tanah
K a : koefisien tekanan tanah aktif, K a = tan2 (45 -
' )
Karena K a = tan2 (45 -
' ), maka besar tekanan saat terjadi keruntuhan
2
menggunakan persamaan yang dikenal dengan nama Bells Equation , yaitu:
'ha 'v tan 2
'
'
c tan2 2
'ha 'v K a 2c' (2.49) K a
dimana:
ha : tekanan lateral aktif
v : tekanan efektif tanahc : kohesi tanah
: sudut geser tanah
K a : koefisien tekanan tanah aktif, K a = tan2 (45 -
' ) 2
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
45/56
II-45
Resultan tekanan aktif akibat beban luar dan pengaruh air dapat
dideskripsikan oleh gambar berikut ini:
Gambar 2.14. Resultan tekanan tanah aktif
Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan mengikuti:
Pa = 0,5 HK a - 2c K a ........................................................... (2.50)
dimana:
Pa : total tekanan tanah aktif
v : tekanan efektif tanah
c : kohesi tanah
H : tinggi dinding penahan tanah
K a : koefisien tekanan tanah aktif, K a = tan2 (45 -
' )
2
Jika permukaan tanah yang ditahan, pada permukaan atas elevasinyameningkat,
maka rumus mencari K a adalah sebagai berikut:
K a cos cos
cos
2 cos
2 '................................................ (2.51)
cos cos 2 cos 2 '
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
46/56
II-46
dimana:
: sudut geser tanah
: sudut elevasi tanah di permukaan atas dinding
K a : koefisien tekanan tanah aktif, K a = tan2 (45 -
' ) 2
Gambar 2.15. Contoh DPT dengan permukaan atas yang meningkat
elevasinya
Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan mengikuti:
Pa = 0,5 H2K a ................................................................................................. (2.52)
dimana:
Pa : total tekanan tanah aktif
H : tinggi dinding penahan tanah
K a : koefisien tekanan tanah aktif, K a = tan2 (45 -
' )
2
b. Tekanan Tanah Aktif (K a) Menurut Rankine
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
47/56
II-47
Disebut tekanan tanah pasif jika tekanan yang bekerja mengakibatkan
dinding mendekati tanah yang ditahan.
Gambar 2.16. Tekanan tanah pasif
Keruntuhan tanah mengikuti prinsip lingkaran Mohr (Mohr-Coulomb). Jika
pergerakan dinding membuat x semakin besar, maka pada akhirnya,
lingkaran Mohr akan menyentuh garis keruntuhan. Tahanan geser tanah
mengikuti persamaan 2.46.
Gambar 2.17. Lingkaran Mohr tekanan pasif
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
48/56
II-48
Besar gaya-gaya pada gambar di atas adalah sebagai berikut:
v = 3
h = 1
'1 '3 tan 2 '
'
45 2c'tan 45
2 2
.................................. (2.53)
dimana:
h : tekanan lateral tanah
v : tekanan efektif tanah
c : kohesi tanah
: sudut geser tanah
K p : koefisien tekanan tanah pasif, K p = tan2 (45 +
' )
2
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
49/56
II-49
(2.54)
Karena K p = tan2 (45 + /2), maka besar tekanan lateral saat terjadi
keruntuhan mengikuti persamaan:
'hp v ' tan 2
45 2c' tan 45 2 2
'hp v ' K p 2c' K
dimana:
hp : tekanan lateral pasif
v : tekanan efektif tanah
c : kohesi tanah
: sudut geser tanah
K p : koefisien tekanan tanah aktif, K p = tan2 (45 +
' )
2
Resultan tekanan pasif akibat beban luar dan pengaruh air dapat dideskripsikan
sebagai berikut:
Gambar 2.18. Resultan tekanan tanah pasif
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
50/56
II-50
Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan sebagai berikut:
P = 0,5 H K a + 2c K a ........................................................... (2.55)
Jika permukaan tanah yang ditahan, pada permukaan atas elevasinya
meningkat, maka rumus mencari K p adalah:
K p cos cos cos cos '
...................................... (2.56) cos cos 2 cos '
dimana:
: sudut geser tanah
: elevasi tanah di permukaan atas dinding
K p : koefisien tekanan tanah aktif, K p = tan2 (45 +
' ) 2
Gambar 2.19. Kasus permukaan atas yang meningkat elevasinya
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
51/56
II-51
Total tekanan tanah yang bekerja dirumuskan mengikuti:
P p = 0,5 H2K p ....................................................................................... (2.57)
dimana:
Pa : total tekanan tanah pasif
: sudut elevasi tanah di permukaan atas dinding
K p : koefisien tekanan tanah aktif, K p = tan2 (45 +
' )
2
2. Kestabilan Geser Dinding Penahan Tanah
Untuk memberikan kekuatan yang cukup melawan geseran horisontal,
dasar dinding penahan harus memeiliki kedalaman minimum 3 ft (1m) di bawah
muka tanah. Untuk dinding permanen, kekuatan tersebut harus stabil tanpa adanya
struktur penahan pasif di bagian kaki dinding. Jika syarat kekuatan diatas tak
mencukupi, dapat ditambahkan pengunci geser di bawah telapak pondasi atau
tiang pancang untuk menahan geseran. Selain persyaratan kekuatan tersebut, harus
dipertimbangkan pula adanya kemungkinan bahaya erosi akibat aliran maupun
pengaruh hujan. Untuk menghitung ketahanan geser (Fs) dapat digunakan
Persamaan 2.58.
Pa
Ca BWi Pp sliding F
.tan..
.(2.58)
Dimana: Pp = tekanan pasif
Pa = tekanan aktif
Wi = berat dinding penahan tanah
= Soil-Concrete Friction Angel (0,5-0,7 )
B = lebar pondasi
Ca = adhesi (0,5-0,7C)
C = kohesi
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
52/56
II-52
3. Kestabilan Guling Dinding Penahan Tanah
Untuk pendekatan keamanan terhadap bahaya guling dari dinding penahan
yang mengandalkan berat (gravity wall) dan semi gravity wall, dapat digunakan
kriteria sebagaimana ditunjukkan. Untuk menghitung ketahanan guling (Fo) dapat
digunakan Persamaan 2.59.
3.3.
H Pa
WiXih Pp g overturnin F
(2.59)
Dimana: Pp = tekanan pasif
Wi = berat dinding penahan tanah
Xi = jarak lengan momen ke titik berat
Pa = tekanan aktif
2.9.3. Pintu Air
Pintu air ( gate, sluice ) yang biasanya dibangun memotong tanggul sungai
atau antara sungai utama dengan saluran drainase berfungsi sebagai pengatur
aliran air untuk pembuang ( drainage ), penyadap dan pengatur lalu-lintas air.
Ditinjau dari konstruksinya, secara garis besarnya pintu air dapat dibedakan dalam
dua tipe yaitu pintu air tipe saluran terbuka atau disebut pintu air saluran ( gate )
dan pintu air tipe saluran tertutup atau disebut pintu air terowongan ( sluice ).
Rumus untuk menghitung dimensi pintu air adalah:
(2.60) Dimana : Q = debit anak sungai (m 3/s)
Cd = koefisien debit = 0,6
= selisih muka air (m)
Bp = lebar pintu air (m)
Tp = tinggi pintu air (m)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
53/56
II-53
Gambar 2.20. Dimensi pintu air
2.9.4. Gorong-Gorong
Gorong-gorong adalah sebuah lubang pembuangan air atau pipa yang
memungkinkan air untuk mengalir di bawah jalan, kereta api, jalan, atau obstruksi
lainnya. Gorong-gorong berbeda dari jembatan terutama dalam ukuran dan
konstruksi. Gorong-gorong umumnya lebih kecil daripada jembatan, mulai
dari pipa 0,3 meter (1 ft) hingga struktur beton bertulang besar . Gorong-gorong
biasanya dikelilingi oleh tanah.
Gorong-gorong merupakan bangunan yang dipakai untuk membawa aliran
air (saluran irigasi atau pembuang) melewati bawah jalan air lainnya (biasanya
saluran), di bawah jalan, atau jalan kereta api. Gorong-gorong juga digunakan
sebagai jembatan ukuran kecil, digunakan untuk mengalirkan sungai kecil atau
sebagai bagian drainase ataupun selokan jalan.
Fungsi gorong-gorong adalah : 1) Mengalirkan air dari sisi jalan ke sisi
lainnya.Untuk itu disainnya harus juga mempertimbangkan faktor hidrolis dan struktur
supaya gorong-gorong dapat berfungsi mengalirkan air dan mempunyai daya dukung
terhadap beban lalu lintas dan timbunan tanah ; 2) Sebagai jalan penghubung atau
jembatan.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
54/56
II-54
Rumus untuk menghitung dimensi gorong-gorong adalah:
....(2.61)Dimana : Q = debit anak sungai (m 3/s)
Cd = koefisien debit = 0,9
B = lebar gorong-gorong (m)
H = tinggi gorong-gorong (m)
Gambar 2.21. Dimensi gorong-gorong
2.9.5. Check-Dam
Check dam adalah bangunan yang berfungsi menampung dan/atau
menahan sedimen dalam jangka waktu sementara atau tetap, dan harus tetap
melewatkan aliran air baik melalui mercu maupun tubuh bangunan. Check dam
juga digunakan untuk mengatur kemiringan dasar saluran sehingga mencegah
terjadinya penggerusan dasar yang membahayakan stabilitas saluran.
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
55/56
II-55
Gambar 2.22. Check dam
Rumus-rumus untuk merencanakan check-dam antara lain:
1. Tinggi Check Dam
Hcheck-dam = (I lama I baru ) x L.(2.62)
Dimana : I = kemiringan dasar saluran =
n = koefisien manning
R = jari-jari hidraulik = A/P
L = panjang penampang sungai (m)
2. Dimensi Pelimpah
(2.63)
Dimana : Q = debit rencana (m3/detik)
b = lebar pelimpah (m)
h = tinggi muka air di atas pelimpah (m)
-
7/25/2019 Perancangan Keairan - Bab 02 - Landasan Teori
56/56
II-56
3. Bilangan Froude
(2.64)
Dimana :
= kecepatan jatuh pada terjunan (m/detik) = H1 = tinggi bending utama dari lantai kolam olak (m)
h = tinggi air di atas pelimpah bending utama (m)
g = percepatan gravitasi = 9.81 m/detik 2
= kedalaman air pada titik jatuh terjunan (m) = ( ) 4. Panjang Kolam Olak
(2.65) Dimana : L = panjang kolam olak (m)
yu = kedalaman air pada titik jatuh terjunan (m)
Fr = angka Froude
5. Tinggi Sub-Dam
(2.66) Dimana : d = tinggi sub-dam (m)
yu = kedalaman air pada titik jatuh terjunan (m)
6. Kemiringan Kritis
(2.67)
7. Ketahanan Geser (F siding ) dan Ketahanan Guling (F overturning )
(2.68)
(2.69) Dimana : Pp = tekanan pasif
Pa = tekanan aktifWi = berat bendung = soil- concrete friction angle = 0.5 x B = lebar pondasiC dh i 0 5 C