Tahapan Perhitungan Tinggi Muka Air Di Sungai

67 Pages·2016·1.14 MB·Indonesian

Tahapan Perhitungan Tinggi Muka Air Di Sungai
(Studi kasus bendung Waduk Muara Tukad Unda )

Oleh
Agus Gede Putra Wiryawan
I Ketut Suputra

Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik
Universitas Udayana
2016
KATA PENGANTAR
1
Dengan tersusunnya salah satu karya ilmiah dengan judul “ Tahapan
Perhitungan Tinggi Muka Air Di Sungai “ sudah selayaknya penulis memanjatkan
puji dan syukur kehadapan Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas segala rahmat
dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
Pada kesempatan ini penulis tak lupa mengucapkan banyak-banyak terima
kasih kepada semua pihak yang telah membantu, terutama rekan-rekan sepropesi
yang banyak memberikan dorongan dan masukan sampai tersusunnya penulisan
ini. Penulis menyadari dalam penulisan ini tentunya masih banyak kekurangan,
untuk itu kritik dan saran sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga tulisan ini ada manfaatnya bagi para
pembaca.

Denpasar,
Juli 2016

Penulis

2
i
DAFTAR ISI

Halaman
Kata Pengantar …………………………………………………….
i
Daftar Isi ……………………………………………………..
ii
BAB I ……………………………………………………..
1
Latar Belakang ………………………………………………
1
BAB II Tinjauan Pustaka ……………………………………………….
3
2. Perhitungan Debit Banjir Rencana ………………………………
3
2.1 Analisa Curah Hujan ………………………………………...
3
2.1.1 Analisa Curah Hujan Rata-Rata Daerah …………………..
3
2.1.2 Uji Distribusi Frekuensi …………………………………..
4
2.2 Curah Hujan Rencana ……………………………………….
7
2.3 Distribusi Curah Hujan Tiap Jam ……………………………
11
2.4 Unit Hidrograf ……………………………………………...
12
2.5 Analisa Hidrolika …………………………………………….
13
2.5.1 Aliran ……………………………………………………...
14
2.5.2 Kecepatan ………………………………………………….
15
BAB III Rancangan Kegiatan …………………………………………………
26
3
3.1 Teknik Pengumpulan Data …………………………………..
26
3.1.1 Teknik Pengumpulan Data Lapangan ……………………..
26
3.1.2 Teknik Pengumpulan Data Perpustakaan …………………..
26
3.2 Analisis Data …………………………………………………
26
3.2.1 Analisa Kwantitatif …………………………………………
27
3.2.2 Analisa Kwalitatif …………………………………………..
27
3.3 Analisis Hidrologi …………………………………………….
27
3.3.1 Analisis Banjir Rencana …………………………………...
27
3.4 Analisis Hidrolika ……………………………………………
28
3.5 Diagram Alir Propil Muka Air ……………………………...
29
ii
BAB IV Hasil Dan Pembahasan ………………………………………………..
30
4.1 Gambar Umum Daerah Studi ………………………………….
30
4.2 Hasil Analisis Hidrologi ………………………………………
30
4.2.1 Hasil Analisis Curah Hujan Rata-rata Daerah ……………….
33
4.2.2 Hasil Analisis Hujan Rencana ……………………………….
34
4.2.3 Uji Smirnov Kolmagorov …………………………………..
39
4.2.4 Perhitungan Curah Hujan Efektif …………………………..
41
4.2.5 Perhitungan Debit Banjir Rencana Dengan Metode Nakayasu
… 42
4
4.3 Perhitungan Dan Analisis Hidrolika …………………………
55
4.3.1 Analisis Propil Muka Air Dengan Metode Integrasi Grafis
…… 55
4.3.2 Perhitungan Profil Muka Air Dengan Program Hec-Ras …….
58
BAB V Penutup ……….
……………………………………………………….. 61
5.1 Kesimpulan
……………………………………………………. 61
5.2 Saran
………………………………………………………….. 61
Daftar Pustaka 62

iii
5
BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Kabupaten Klungkung merupakan kabupaten terkecil kedua setelah
Denpasar dengan luas keseluruhan 31.500 ha yang berada di daratan Pulau Bali
(11.216 ha) dan dua pertiganya terletak di Kepulauan Nusa Penida (20.284 ha)
(Wapedia, 2009). Berdasarkan hasil registrasi jumlah penduduk Kabupaten
Klungkung tahun 2008 berjumlah 176.822 jiwa/Km2 dengan tingkat pertumbuhan
penduduk sebesar 3,10% (Badan Pusat Statistik, 2008: 33) dan berdasarkan data
cakupan air bersih PDAM Kabupaten Klungkung tahun 2008 dengan jumlah
penduduk yang terlayani baru mencapai 56% untuk kebutuhan domestik dan 3,3%
untuk kebutuhan non domestik dari total jumlah penduduk. Maka telah cukup jelas
bahwa peningkatan akan kebutuhan air baku adalah hal yang tidak dapat dihindari.
Dengan melihat potensi lahan dan sumber air yang melimpah di Kabupaten
Klungkung. Pada tahun anggaran 2000 – 2001, pemerintah Kabupaten Klungkung
melalui instansi teknisnya telah melakukan studi untuk kelayakan pembangunan
Waduk Muara yang mengambil lokasi pada kawasan ex-galian C di desa Gunaksa
kecamatan Dawan meliputi areal seluas + 20 Ha untuk daerah tampungan dengan
volume tampungannya sebesar 733.725 m3 dan 200 Ha sebagai kawasan
pendukung. Waduk muara ini mendapat suplesi air dari Tukad Unda. Tukad Unda
merupakan salah satu sungai terbesar yang ada diwilayah Klungkung. Luas total
daerah aliran sungai (catchment area) tukad Unda adalah 220,52 Km2 dengan
panjang sungai ± 22,84 Km. Tukad Telagawaja, Tukad Tanah, Tukad Iseh, Tukad
Yehsah, Tukad Bangka, Tukad Lesung-Belatuk, Tukad Bangka-Lantang, Tukad
Anyar, Tukad Jerukmanis, Tukad Sam, Tukad Yehmanis, Tukad Nyuh, Tukad
Barak, Tukad Batuk, Tukad Kalangidi, dan Tukad Sabuh merupakan sungai yang
bermuara di Tukad Unda (Proyek Perbaikan dan Pemeliharaan Sungai Bali, 1996).
Kondisi aliran sungai pada aliran Tk. Unda termasuk sungai yang mernpunyai
aliran menerus (continous flow) sepanjang tahun dan curah hujan yang cukup
tinggi, sehingga potensi aliran dasar (base flow), aliran andalan (dependable flow)
maupun debit banjirnya sangat besar. Dengan demikian apabila kondisi aliran di
6
bagian hilir Tk. Unda dikelola dengan baik, dapat diharapkan memberi daya
manfaat yang cukup besar (Asta Prima, 2006).
Dengan perkembangan laju jumlah penduduk dan peningkatan berbagai
sarana industri pariwisata, maka kebutuhan akan air bersih pun meningkat seiring
dengan peningkatan laju pertumbuhan penduduk tersebut. Hal ini tentunya harus
diimbangi dengan penyediaan kebutuhan akan air bersih yang mana juga
membutuhkan sumber air baku sebagai bahan untuk diolah menjadi air bersih.
Secara umum Kabupaten Klungkung akan mengalami kekurangan air pada tahun
2010 dan akan terus meningkat (Asta Prima, 2006). Berkaitan dengan hal tersebut
dan memperhatikan potensi Tukad Unda untuk dikembangkan menjadi pemasok
air, maka Pemerintah dalam hal ini adalah Departemen Pekerjaan Umum,
Direktorat Jendral pengairan, Proyek Penyediaan Air Baku Bali akan
melaksanakan studi dan Desain Rinci Waduk Muara Tukad Unda. Hal ini sangat
berkaitan dengan sistem penyediaan air bersih di Wilayah Klungkung dan
sekitarnya untuk peningkatan penyediaan yang sudah ada.
Dengan direncanakannya bendung pada Waduk Muara Tukad Unda, maka
akan terjadi suatu perubahan keadaan sungai dihulu bendung akibat adanya
pembendungan air dengan bangunan pelimpah, yaitu berupa terjadinya kenaikan
muka air hulu bendung yang merambat ke hulu sungai. Hal ini sering disebut
dengan efek back water (Wisnu Aji Prawoto, 2009). Sehingga efek back water ini
perlu diperhatikan untuk menentukan panjang tanggul yang diperlukan agar air
tidak meluber ke luar sungai.Untuk itu diperlukan perhitungan profil mukair
sungai.

7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2. Perhitungan Debit Banjir Rencana
2.1 Analisa Curah Hujan
2.1.1 Analisa Curah Hujan Rata-Rata Daerah
Data curah hujan harian yang tercatat pada setiap stasiun pencatat adalah data
curah hujan terbesar dalam satu tahun pencatatan dengan tanggal dan bulan yang
mungkin saja berbeda pada setiap stasiun.
Adapun tiga macam cara yang umum digunakan dalam menghitung hujan rata-
rata daerah antara lain (Suripin, 2003):

1. Rata-rata aljabar
Merupakan metode yang paling sederhana dalam perhitungan hujan daerah.
Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa semua penakar hujan mempunyai pengaruh
yang setara. Hasil perhitungan hujan kawasan ini diperoleh dari persamaan
n
Pi
P1P2P3...Pn
P  i1 (2.1)
n n

Dimana:
P ,P ,…,Pn = curah hujan yang tercata di pos penakar hujan 1,2,…,n
1 2
n = banyaknya pos penakar hujan

2. Metode Poligon Thiessen
Metode ini juga dikenal sebagai metode rata-rata timbang (weighted mean). Cara ini
cocok untuk daerah datar dengan luas 500 – 5000 km2. Persamaan yang digunakan dalam
metode ini adalah:
n
PiAi
P1A1 P2A2... PnAn
P  i1 (2.2)
A1 A2... An n
Ai
i1
Dimana:
P ,P ,…,Pn = curah hujan yang tercata di pos penakar hujan 1,2,…,n
1 2
8
A1,A2,…,An = luas areal polygon i
n = banyaknya pos penakar hujan
3. Metode Isohyet
Metode ini merupakan metode yang paling akurat,namun memerlukan keahlian dan
pengalaman. Persamaan metode Isohyet adalah sebagai berikut:
 P1 P2
A 
  2 
P (2.3)
A

Dimana:
P ,P ,…,Pn = curah hujan yang tercata di pos penakar hujan 1,2,…,n
1 2
A1,A2,…,An = luas areal polygon i
n = banyaknya pos penakar hujan

Dalam menentukan curah hujan rata-rata terbesar pada daerah aliran Tukad
Unda diambil dari tiga pos pengamatan yaitu stasiun Besakih, stasiun Duda dan stasiun
Klungkung. Kemudian dicari dengan cara rata-rata aljabar yaitu rata-rata terbesar dari
ketiga stasiun pencatat curah hujan tersebut.

2.1.2 Uji Distribusi Frekuensi
Tujuan dari analisis frekuensi curah hujan ini adalah untuk memperoleh
curah hujan dengan beberapa perioda ulang. Pada analisis ini digunakan beberapa
metoda untuk memperkirakan curah hujan dengan periode ulang tertentu.
Metoda yang dipakai nantinya harus ditentukan dengan melihat
karakteristik distribusi hujan daerah setempat. Periode ulang yang akan dihitung
pada masing-masing metode adalah untuk periode ulang 2, 5, 10, 25, 50, dan 100
tahun.
Dari perhitungan distribusi-distribusi di atas akan diperoleh hasil yang
berbeda-beda, oleh karena itu perlu dilakukan test untuk menentukan hasil yang terbaik,
yaitu yang memiliki penyimpangan terkecil. Ada dua metode pemeriksaan kesesuaian
yang lazim di pakai yaitu metode Chi-Square Test (X2 test) dan metode Smirnov-
Kolmogorof. Hasil perhitungan dari kedua metode tersebut selanjutnya dibandingkan
dan dipilih yang memiliki penyimpangan terkecil.
9
2.1.2.1 Metode Chi-Square Test
Metode ini hanya cocok digunakan untuk memeriksa data
pengamatan yang banyak, Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
(Ef Of)2 (2.4)
X2 
Ef

dimana :
X2 = harga Chi –kuadrat
Ef = Frekuensi (banyaknya pengamatan yang diharapkan, sesuai pembagian
kelasnya)
Of = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama
Nilai X2 yang terdapat ini harus lebih kecil dari nilai X2 Cr (Chi-
kuadrat kritik) yang didapat dari tabel, untuk suatu derajad nyata tertentu (level of
significance), yang sering diambil sebesar 5%. Derajat kebebasan ini secara umum
dapat dihitung dengan :
DK = k – (P + 1) (2.5)
Dimana :
DK = derajat kebebasan (number of degree of freedom)
K = banyaknya kelas (grup)
P = banyaknya keterikatan (constrain) atau sama dengan parameter, yang untuk
distribusi Chi-kuadrat = 2

2.1.2.2 Metode SmirnovKolmogorov
Untuk mengetahui apakah data tersebut benar sesuai dengan jenis
selebaran teoritis yang dipilih, perlu dilakukan pengujian lebih lanjut. Untuk keperluan
analisis uji kesesuaian dipakai uji kecocokan Smirnov-Kolmogorov. Uji kecocokan
Smirnov-Kolmogorov diperoleh dengan memplot data dan probabilitasnya dari data yang
bersangkutan, serta hasil perhitungan empiris dalam bentuk grafis. Dari kedua hasil
pengeplotan dapat diketahui penyimpangan terbesar (∆ maksimum).
10