8/17/2019 Is i 2735035084123
1/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fungsi Embung
Menurut Departemen PU (1995) Embung adalah bangunan yang berfungsi
menyimpan air hujan dalam suatu kolam dan kemudian dioperasikan
selama musim kering untuk berbagai kebutuhan suatu desa, yaitu :
penduduk, hewan ternak serta sawah atau ladang.
2.1.1. Komponen Embung
Embung terdiri atas berbagai komponen, periksa gambar 1 :
(1) Daerah tadah hujan
(2) Kolam embung
(3) Tubuh embung – tipe urugan
(4) Pelimpah tanah, berupa saluran terbuka dengan kapasitas paling
besar/sama dengan banjir periode 100 tahunan.
(5) Saluran intake dan saluran pembawa.
2.1.2. Tujuan Pembuatan Embung
(1) Menyediakan air untuk pengairan tanaman di musim kemarau.
(2) Meningkatkan produktivitas lahan, masa pola tanam dan pendapatan
petani di lahan tadah hujan.
(3) Mengaktifkan tenaga kerja petani pada musim kemarau sehingga
mengurangi urbanisasi dari desa ke kota.
8/17/2019 Is i 2735035084123
2/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-2
(4) Mencegah/mengurangi luapan air di musim hujan dan menekan
resiko banjir.
(5) Memperbesar peresapan air ke dalam tanah.
2.1.3. Persyaratan Lokasi
Beberapa syarat yang harus diperhatikan sebelum melaksanakan pembuatan
embung yaitu:
Tekstur tanah:
- Agar fungsinya sebagai penampung air dapat terpenuhi, embung
sebaiknya dibuat pada lahan dengan tanah liat berlempung.
- Pada tanah berpasir yang porous (mudah meresapkan air) tidak
dianjurkan pembuatan embung karena air cepat hilang. Kalau terpaksa,
dianjurkan memakai alas plastik atau ditembok sekeliling embung.
2.1.4. Kemiringan Lahan
- Embung sebaiknya dibuat pada areal pertanaman yang bergelombang
dengan kemiringan antara 8 - 30%. Agar limpahan air permukaan dapat
dengan mudah mengalir kedalam embung dan air embung mudah
disalurkan ke petak-petak tanaman, maka harus ada perbedaan ketinggian
antara embung dan petak tanaman.
- Pada lahan yang datar akan sulit untuk mengisi air limpasan ke dalam
embung.
- Kemiringan lereng dapat diabaikan dengan menggunakan perhitungan
laju sedimentasi metode USLE terkait volume pengendapan sedimen.
8/17/2019 Is i 2735035084123
3/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-3
2.1.5. Lokasi
- Penempatan embung sebaiknya dekat dengan saluran air yang ada
disekitarnya, supaya pada saat hujan, air di permukaan tanah mudah
dialirkan kedalam embung.
- Lebih baik lagi kalau dibuat di dekat areal tanaman yang akan diairi.
- Lokasinya memiliki daerah tangkapan hujan.
2.1.6. Ukuran Embung
Embung bisa dibangun secara individu atau berkelompok, tergantung
keperluan dan luas areal tanaman yang akan diairi. Untuk keperluan individu
dengan luas tanaman (palawija) 0,5 hektar, misalnya, embung yang diperlukan
adalah panjang 10 m, lebar 5 m dan kedalaman 2,5 m - 3 m.
2.1.7. Jenis Tanaman dan Cara Pengairan
Umumnya embung digunakan untuk mengairi padi musim kemarau,
palawija seperti jagung, kacang tanah, kedelai, kacang hijau, kuaci dan sayuran.
Mengingat air dari embung sangat terbatas, maka pemakaiannya harus seefisien
mungkin. Sebaiknya teknik pengairan dilakukan dengan cara irigasi tetesan
terutama untuk palawija dan irigasi pada sela-seta larikan. Apabila air embung
akan digunakan untuk mengairi padi dianjurkan untuk mengairi hanya pada saat-
saat tertentu, seperti pada stadia primordia, pembungaan dan pengisian bulir padi.
Sedangkan setiap kali mengairi tanah, cukup sampai pada kondisi jenuh air.
8/17/2019 Is i 2735035084123
4/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-4
2.1.8. Pembuatan Bentuk Embung
Bentuk embung sebaiknya dibuat bujur sangkar atau mendekati bujur
sangkar, hal tersebut dimaksudkan agar diperoleh Wiling yang paling pendek,
sehingga resapan air melalui tanggul lebih sedikit.
2.1.9. Penggalian tanah
Setelah diketahui letak, ukuran dan bentuk embung yang diinginkan tahapan
selanjutnya adalah penggalian tanah yang dapat dikerjakan secara gotong royong.
Cara penggaliannya adalah sebagai berikut:
- Untuk memudahkan pemindahan tanah, maka tanah digali mulai dari
batas pinggir dari permukaan tanah.
- Untuk menghindari masuknya kotoran kedalam embung terbawa air
limpasan, maka keliling tanggul dibuat lebih tinggi dari permukaan
tanah.
- Saluran pemasukan air limpasan dan pembuangan dibuat sedemikian
rupa, sehingga air embung tidak penuh/meluap. Jarak saluran
pembuangan dari permukaan tanggul berkisar 25 - 50 cm.
2.1.10. Pelapisan tanah liat
- Supaya tanggul tidak mudah bobol, sebaiknya dilakukan pemadatan
secara bertahap dengan cara : tanah liat (lempung) dibasahi dan diolah
sampai berbentuk pasta, lalu ditempel pada dinding embung setebal 25
cm, mulai dari dasar kemudian secara berangsur naik ke dinding embung.
Sambungan tanah yang berbentuk pasta tersebut dibuat menyatu
sehingga air embung tidak mudah meresap ke tanah.
8/17/2019 Is i 2735035084123
5/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-5
- Untuk menekan kelongsoran, pelapis dinding embung dipapas sampai
mendekati kemiringan 70° - 80° atau dibuat undakan.
- Pada tanah berpasir resapan air kebawah (perkolasi) maupun melalui
tanggul agak cepat. Oleh karena itu dinding embung perlu dilapisi, bisa
dari plastik, tembok atau campuran kapur dengan tanah liat.
- Campuran kapur tembok dan tanah liat untuk memperkeras dinding
embung dibuat dengan perbandingan 1 : 1 dengan cara kapur dibasahi
dan dicampur dengan tanah liat sampai berbentuk pasta. Pasta tersebut
ditempelkan pada dinding dan dasar embung hingga mencapai ketebalan
25 cm.
2.1.11. Peralatan konstruksi
2.1 Ketentuan umum
Pelaksanaan konstruksi embung dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut :
(1) Pekerjaan utama yaitu :
i. Pemadatan tubuh embung.
(2) Pekerjaan utama lain seperti :
i. Galian tanah bahan urugan di “borrow area”,
ii. Penghamparan dan penyiraman bahan urugan,
iii. Galian pondasi tubuh embung
iv. Galian kolam embung
v. Galian saluran pelimpah
8/17/2019 Is i 2735035084123
6/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-6
Dapat dikerjakan baik dengan alat berat atau tenaga manusia.
(3) Pekerjaan lain yaitu : pemasangan gebalan rumput dll dikerjakan dengan
tenaga manusia.
2.2 Jenis alat yang diperlukan
(1) Apabila pekerjaan pada ayat 2.1 butir (1) dan (2) semuanya akan
dikerjakan dengan alat berat, maka diperlukan :
i. Bulldozer
ii. Wheel loader
iii. Backhoe
iv. Dumptruck
v. Truck tangki air
vi. Sheepfoot roller, dan atau tandem roller, tanderm roller mini
vii. Stamper
Kegunaan, jumlah dan kapasitas setiap alat tersebut di atas yang
diperlukan untuk melaksanakan konstruksi sebuah embung dapat diperiksa
pada gambar 2.1 sampai 2.7.
(2) Apabila pekerjaan dilaksanakan dengan tenaga manusia, kecuali pekerjaan
ayat (2.1) butir (1) yang harus dilaksanakan dengan alat berat, maka
diperlukan :
i. Bulldozer dilengkapi sheepfoot roller, dan atau
8/17/2019 Is i 2735035084123
7/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-7
ii. Tandem roller dan tandem roller mini
iii. Stamper (puslitbang pengairan departemen PU, 1995).
1. Bulldozer
Kapasitas : ≤ tipe D7
Penggunaan : Pembersihan semak, rumput, dan pohon, pengupasan
tanah, penggalian tanah, penggusuran tanah dan
penghamparan tanah, perataan tanah.
2. Wheel loader
Kapasitas : Bucket ½ - 1 m3
Penggunaan : Menggali dan memuat tanah atau material berbutir,
mengangkat, Membuang ke dump truk.
8/17/2019 Is i 2735035084123
8/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-8
3. Backhoe
Kapasitas : Bucket ½ - 1 m3
Penggunaan : Penggalian tanah yang terletak di bawah tempat
kedudukan backhoe. Juga dapat digunakan untuk
memuat hasil galian ke dalam truk.
4. Dump truck
Kapasitas : 7 ton
Penggunaan : Transportasi material yang akan digunakan untuk
konstruksi dan bahan buangan.
8/17/2019 Is i 2735035084123
9/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-9
5. Truk tangki air
Kapasitas : 4000 – 10000 liter
Penggunaan : Penyiraman tanah/material bagi keperluan pemadatan,
penyediaan air bagi kebutuhan konstruksi.
6. Sheepfoot roller
Kapasitas : 8 – 10 ton termasuk ballast
Penggunaan : Alat pemadat material berlempung
8/17/2019 Is i 2735035084123
10/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-10
7. Tandem roller
Kapasitas : 8 – 10 ton termasuk ballast
Penggunaan : Alat pemadat material berbutir kasar
8. Stamper
Kapasitas : 1.5 ton
Penggunaan : Pemadatan tanah, pasir, kerikil khususnya di tempat
yang sempit
8/17/2019 Is i 2735035084123
11/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-11
2.1.12. Bahan bangunan
Bahan yang diperlukan untuk membangun embung adalah :
(1) Tanah lempung untuk :
• Urugan homogen tubuh embung
• Inti kedap air
• Selimut kedap air di dasar dan dinding lulus air kolam embung
(2) Pasir halus hingga kerikil untuk :
• Urugan “filter”
• “backfill”
• Semen-tanah
• Adukan pasangan batu
• Agregat halus beton
(3) Batu pecah ukuran kerikil, kerakal, hingga bongkah (paling besar 20 cm),
untuk :
• Urugan tubuh embung
• Urugan salir
• Agregat kasar beton
• Lapisan pelindung erosi
8/17/2019 Is i 2735035084123
12/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-12
(4) Semen untuk pasangan batu dan bila diperlukan untuk selimut semen-
tanah.
(5) Geotekstil untuk filter di urugan penyalir.
(6) Geomembran, bila diperlukan, untuk selimut kolam embung.
Jumlah atau volume setiap jenis bahan bangunan yang diperlukan dapat dihitung
berdasarkan gambar desainnya yang harus dipersiapakan terlebih dahulu
(puslitbang pengairan departemen PU, 1995).
2.1.13. Tubuh embung dan kolam embung
Tubuh embung :
Ada dua tipe urugan embung, tergantung ketersediaan bahan bangunan setempat,
yaitu :
(1) Urugan homogen (periksa gambar 4.1 dan 4.2)
(2) Urugan majemuk dengan inti kedap air dari bahan :
2.1 lempung (periksa gambar 4.3)
2.2 diapragma dari bahan : semen-tanah, pasangan batu dengan semen,
atau beton (periksa gambar 4.4)
Inti biasa dibuat diatas pondasi kedap air.
Apabila ada lapisan pondasi lulus air, diperlukan tindakan ;
(1) Menggali habis lapisan pondasi lulus air, bila peklaksanaannya mudah
(2) Membuat dinding halang untuk memotong lapisan lulus air.
8/17/2019 Is i 2735035084123
13/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-13
Dinding halang dapat dibuat dari bahan : lempung, semen-tanah, pasangan batu
dengan semen, atau beton, berarah vertical mulai bagian kedap air tubuh embung
hingga ke lapisan pondasi kedap air. (periksa gambar 4.2, 4.3, dan 4.4)
2.1.14. Kolam embung
Kolam embung karena berfungsi menyimpan air harus diusahakan bersifat
kedap air. Apanbila dasar atau dinding kolam bersifat lulus air maka diperlukan
selimut yang menutupinya untuk mengurangi kehilangan air. Selimut dapat dibuat
dari bahan : lempung, semen-tanah, atau geomembran.
Periksa gambar 4.2 dan 4.4 (puslitbang pengairan departemen PU, 1995).
2.1.15. Pemadatan tubuh embung
Pemadatan tanah harus dilakukan lapis demi lapis menggunakan alat berat
dengan cara dan ketentuan seperti diuraikan berikut ini.
1.2.1. Tata cara pemadatan tanah berkohesi (lempung) :
(1) Bersihkan tempat penambangan bahan urugan (borrow area) dari bahan
organic, dengan mengupas permukaannya,
(2) Gali dan kemudian angkutlah bahan urugan ke tempat tubuh embung dan
tumpahkan bahan di atas tanah yang telah dipadatkan terlebih dahulu
(3) Hamparkan tanah bahan urugan menjadi rata (lapisan) dengan ketebalan
25 cm, di atas lapisan tanah yang telah dipadatkan lebih dulu,
(4) Siram lapisan tanah butir (3) dengan air secukupnya, bila keadaannya
terlalu kering, sedemikian sehingga tanah tersebut dapat dikepal dengan
tangan tanpa terurai (berarti terlalu kering) dan juga tidak terlalu lunak
(berarti terlalu basah),
8/17/2019 Is i 2735035084123
14/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-14
(5) Gilaslah lapisan tanah dengan alat pemadat yang sesuai sehingga tebalnya
berkurang dari 25 cm menjadi 15 cm yang dapat dicapai kira-kira 6-8 kali
lintasan
(6) Ulangi pekerjaan (2), (3), (4), dan (5) hingga urugan mencapai elevasi
yang dikehendaki
Apabila tempat pemadatan cukup luas, missal tubuh embung, gunakan alat
pemadat “sheepfoot roller”, atau bila tidak ada gunakan “tandem roller”. Bila
tempat pemadatan sempit, misal di puritan, gunakan alat “stamper”
Periksa gambar no. 4. 5 (2) sampai (5)
1.2.2. Tata cara pemadatan tanah tak berkohesi :
(1) Tata cara seperti di atas harus dilakukan pula untuk tanah jenis ini, kecuali
langkah no. (4) tidak diperlukan, sehingga urutannya adalah (1), (2), (3),
dan (5), dengan catatan untuk pekerjaan (5) tebal lapisan menjadi 20 cm.
(2) Alat yang diperlukan untuk pemadatan tanah jenis ini adalah “tandem
roller” bila tempat cukup luas, dan “stamper” bila tempat sempit.
(3) Alat pemadat zona tanah lempung tidak boleh melintasi urugan tanah tak
berkohesi agar urugan tidak terkotori lempung (puslitbang pengairan
departemen PU, 1995)
8/17/2019 Is i 2735035084123
15/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-15
Gambar. 2.1. Gambaran Embung kecil
Gambar. 2.2. Urugan Homogen, material utama lempung diatas pondasi kedap air
8/17/2019 Is i 2735035084123
16/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-16
Gambar 2.3. Tubuh Embung tipe urugan homogeni dengan dinding halang dan
selimut di kolam waduk
Gambar.2.4. Urugan Majemuk, dengan inti lempung
8/17/2019 Is i 2735035084123
17/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-17
Gambar.2.5. Urugan Batu, dengan inti diapragma (tanpa dan dengan selimut)
Gambar.2.6. Prosedur Pemadatan Tanah
8/17/2019 Is i 2735035084123
18/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-18
2.1.16. Pemetaan Topografi
Untuk mengetahui letak kedudukan embung perlu diadakan survey dan
investigasi. Kegiatan survey dan investigasi pemetaan meliputi :
1. Peta Topografi (topographical mapping)
2. Peta Geologi (geological mapping)
3. Peta Udara (aerial mapping)
Namun disini hanya terdapat data peta topografi sedangkan peta udara
menggunakan fasilitas google earth. Tujuan pemetaan diatas diperlukan untuk
memperkirakan:
1. Volume luas dan volume genangan embung
2. Kedudukan bagian calon embung yang tergenang air serta bangunan-
bangunan pelengkapnya
3. Luasnya daerah yang perlu dibebaskan, termasuk semua bangunan dan
tanaman yang terdapat didalamnya (DR. Suyono sosrodarsono, 2002).
Survey dan investigasi meteorologi dan klimatologi meliputi :
1. Pengukuran temperatur (diambil terendah, tertinggi dan rata-rata) tidak
dilakukan
2. Pengukuran kelembaban (humidity) diambil kelembaban relative, tidak
dilakukan
3. Pengukuran curah hujan (precipitation).
8/17/2019 Is i 2735035084123
19/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-19
2.2.
Menurut (DR. Suyono sosro darsono, 2002) Hidrologi adalah ilmu yang
mempelajari sirkulasi air, di dalam hidrologi dipelajari antara lain:
1. Presipitasi (precipitation) yaitu nama umum dari uap yang
menkondensasi dan jatuh ke tanah dalam rangkaian proses siklus
hidrologi seperti hujan, salju dan es
ANALISIS HIDROLOGI :
2. Evaporasi dan transpirasi (evaporation)
3. Aliran Permukaan (surface stream flow)
4. Air tanah (ground water) (DR. Suyono sosro darsono, 2002)
Tujuan analisis hidrologi adalah, untuk menghitung potensi ketersediaan debit air
dan untuk menghitung perkiraaan debit banjir rencana.
Kajian Perencanaan embung memerlukan beberapa perhitungan diantaranya :
1. Perhitungan Hujan rancangan
2. Perhitungan Debit andalan
3. Perhitungan Banjir rancangan
4. Perhitungan Evapotranspirasi
5. Perhitungan Kebutuhan air untuk area persawahan
6. Perhitungan Neraca air/analisis keseimbangan
Data ini merupakan data curah hujan harian maksimum dalam setahun dinyatakan
dalam mm/hari. Data curah hujan diperoleh dari lembaga Badan Meteorologi
Klimatologi dan Geofisika. Untuk stasiun curah terdekat dengan lokasi sistem
drainase, jumlah data curah hujan untuk perencanaan minimal dibutuhkan jangka
waktu 10 tahun. Dalam perhitungan data curah hujan ini menggunakan Analisis
8/17/2019 Is i 2735035084123
20/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-20
Frekuensi. Analisis Frekuensi adalah kejadian yang diharapkan terjadi, rata-rata
sekali setiap n tahun.
2.2.1. Pengertian Hujan Rancangan adalah :
Hujan yang mungkin bisa diharapkan terjadi sekali dalam waktu tertentu.
Misalnya R 50, tinggi hujan yang mungkin bisa terjadi sekali dalam 50 tahun.
Kalau terjadi tinggi hujan R 50 dan banghunan hancur, maka kehancuran ini
mungkin baru setelah 50 tahun. Pemilihan dan pertimbangan dalam merencanakan
besarnya tinggi hujan rencana akan mengakibatkan besarnya debit banjir rencana
R 80 atau R 100 sangat diperngaruhi pada besarnya bangunan dan besarnya akibat
kehancurannya.
Tujuan perhitungan Hujan Rancangan adalah :
Untuk mencari tinggi hujan paling maksimum diantara beberapa metode
yang tersedia. Data yang diperlukan untuk menunjang teori kemungkinan ini
adalah minimum 10 besaran hujan atau debit dengan harga tertinggi dalam
setahun diperlukan data minimum 10 tahun. Ada beberapa metode untuk
memperkirakan kejadian berulang ini, diantaranya :
1. Metode Gumbel
Metode Gumbel dengan menggunakan cara analitis :
Rumus yang biasa digunakan Departemen Pekerjaan Umum adalah :
(1.1)
(1.2)
dimana :
Xn : Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap n tahun
8/17/2019 Is i 2735035084123
21/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-21
X : Curah hujan rata-rata dari suatu catchment area (mm)
Yt : Reduce Variate (tabel )
Yn : Reduce Mean (tabel )
Sn : Reduce Standart Deviation (tabel)
K : Faktor Frekuensi
Sx : Standart Deviasi
n : Jumlah tahun data curah hujan yang didapat
Rumus mencari standart deviasi :
(1.3)
Tabel.2.1. Harga Reduce Variated (Yt) berdasarkan periode ulang
Periode Ulang (tahun) 2 5 10 15 20 25
Reduce Variated 0,4665 14,999 22,502 26,844 2,97 31,985
Sumber : J.Nemec, Engineering Hidrology, Tata Mc.Graw Hill Publishing Company
Ltd.New Delhi,1973
Tabel.2.2. Harga Reduced Mean (Yn)
Sumber : J.Nemec, Engineering Hidrology, Tata Mc.Graw Hill Publishing Company
Ltd.New Delhi,1973
n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5202 0,5220
20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5309 0,5320 0,5332 0,5343 0,5353
30 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5402 0,5410 0,5418 0,5424 0,543040 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5463 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481
50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518
60 0,5521 0,5524 0,5587 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545
70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5553 0,5561 0,5463 0,5565 0,5567
80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585
90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599
100 0,5600
8/17/2019 Is i 2735035084123
22/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-22
1.1. Dari perhitungan dengan metode gumbel perlu dilakukan untuk mengetahui
seberapa dapat diterima dengan Uji Kecocokan Smirnov – Kolomogorof
Metode Gumbel.
Pengujian kecocokan Smirnov – Kolomogorof menggunakan persamaan garis
lurus :
Y = a ( X-Xo
a
577,0
) (1.4)
Dengan :
f ( Y ) = a .( X- (Xa- ) (1.5)
P’(x) = f(Y) (1.6)
Keterangan :
x = debit maksimum pengamatan (mm)
xa = debit maksimum rata-rata (mm)
S = Simpangan baku
Y = variable Gumbel
a =S
283,1
Interval Kepercayaan Metode Gumbel
Interval kepercayaan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
XT - tα.SE(x)
8/17/2019 Is i 2735035084123
23/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-23
Untuk Metode Gumbel besarnya SE(x) dapat dihitung dengan rumus :
SE(x) = F(T) x S/(N0.5
1.2. Dari perhitungan dengan metode gumbel perlu dilakukan untuk mengetahui
seberapa dapat diterima dengan Uji Chi –Kuadrat (x
) (1.8)
2
Pengujian Chi-Kuadrat dilakukan dengan pembagian data pengamatan menjadi 5
sub bagian, interval peluang P = 0.20.
Besarnya peluang untuk tiap sub grup adalah :
Sub grup 1 P < 0.20
Sub grup 2 P < 0.40
Sub grup 3 P < 0.60
Sub grup 4 P < 0.80
Sub grup 5 P > 0.80
dengan :
Oi = jumlah data pengamatan pada interval debit
Ei = N/sub grup interval peluang
x
) metode Gumbel
2 = (Oi-Ei)2
1.3. Dari perhitungan dengan metode gumbel perlu dilakukan untuk mengetahui
seberapa dapat diterima dengan Uji Kecocokan Smirnov – Kolomogorof
Metode Log Pearson III
/Ei (1.9)
Pengujian kecocokan Smirnov – Kolomogorof metode Log Pearson III
menggunakan persamaan :
Log x = Log xa + G.Si
Keterangan :
8/17/2019 Is i 2735035084123
24/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-24
Log x = debit maksimum pengamatan (mm)
Log xa = debit maksimum rata-rata (mm)
Si = Simpangan baku
G = variable Skewness
Maka :
f(G) =Si
Logxa Logx −
(1.10)
Dari ketiga metode diatas, manakah nilai metode yang paling besar dapat
diterima. Metode tersebutlah yang digunakan.
2.2.2. Intensitas Curah Hujan (I)
1. Definisi Intensitas Curah Hujan
Definisi intensitas curah hujan adalah, Ketinggian curah hujan yang
terjadi pada suatu kurun waktu dimana air berkonsentrasi. Intensitas curah hujan
mempunyai satuan mm/jam yang artinya besarnya tinggi curah hujan terjadi
sekian mm dalam kurun waktu per-jam. Intensitas curah hujan umumnya
dihubungkan dengan kejadian dan lamanya durasi hujan turun atau disebut
intensitas duration frequency (IDF).
2. Analisis Intensitas Curah Hujan
Jika data curah hujan yang tersedia berupa curah hujan harian, maka
perhitungan intensitas curah hujan dapat menggunakan rumus dari Dr.Mononobe,
yaitu
( Bangunan Air.Dep.Pekerjaan Umum ) (2.1)
8/17/2019 Is i 2735035084123
25/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-25
Dengan :
I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
t = Lamanya curah hujan (jam)
R 24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)
Jika data curah hujan yang tersedia merupakan curah hujan jangka pendek, maka
perhitungan intensitas curah hujan rata-rata dalam t jam (It), dinyatakan dengan
rumus sebagai berikut :
(2.2)
Rt merupakan besarnya curah hujan selama t jam.
3. Lengkung Intensitas Hujan (IDF)
Lengkung Intensitas Curah Hujan adalah, Kurva yang menyatakan
hubungan antara lamanya pengaliran (dalam menit) atau waktu konsentrasi
sebagai absis dan intensitas curah hujan (dalam mm/jam) sebagain ordinat.
Setelah mendapatkan intensitas curah hujan dan waktu konsentrasi perhitungan
selanjutnya menggunakan kurva lengkung intensitas hujan dengan waktu
konsentrasi dibuat dengan range waktu 5 menit untuk mendapatkan intensitas
curah hujan dengan periode ulang tertentu yang lebih spesifik.
4. Waktu Konsentrasi atau Time Of Concentration (tc)
Time of concentration (tc) adalah, waktu yang diperlukan oleh butiran air
untuk bergerak dari titik terjauh pada daerah pengaliran sampai ke titik yang
ditinjau. Untuk saluran drainase tc adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk
mengalir diatas permukaan tanah sampai ke saluran terdekat (to) ditambah waktu
pengaliran di dalam saluran (td) sampai ke titik yang ditinjau.
8/17/2019 Is i 2735035084123
26/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-26
Rumus Time Of Concentration :
(2.3)
(Hidologi, Teknik Sipil PNJ)
Keterangan :
tc : waktu konsentrasi (menit)
to : waktu limpas permukaan (menit)
td : waktu limpas saluran (menit)
(2.4)
Keterangan :
to : waktu limpasan (menit)
Lo : panjang limpasan (m)
S : kemiringan medan limpasan
C : koefisien atau angka pengaliran (tabel )
(2.5)
Keterangan :
L : panjang saluran (m)
V : kecepatan aliran rata-rata (m/det)
4. Koefisien Pengaliran (C)
Koefisien pengaliran atau koefisien limpasan adalah angka reduksi dari
intensitas hujan, yang besarnya disesuaikan dengan kondisi permukaan
kemiringan atau kelandaian, jenis tanah dan durasi hujan, koefisien ini tidak
berdimensi. Koefisien pengaliran tergantung dari karakterisitik daerah pengaliran.
8/17/2019 Is i 2735035084123
27/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-27
Harga C akan bertambah besar jika daerah kedap air di daerah pengaliran
bertambah besar, umumnya daerah permukiman mempunyai nilai C yang cukup
besar namun nilainya tetap dibawah 1 (satu).
Tabel.2.3. Koefisien Pengaliran
No Kondisi Permukaan Jalan Koefisien Pengaliran
1 Jalan Beton dan Jalan Aspal 0,70-0,95
2 Jalan Kerikil dan Jalan Tanah 0,40-0,70
3 Bahu Jalan :
Tanah Berbutir Halus 0,40-0,65
Tanah Berbutir Kasar 0,10-0,20Batuan Massif Keras 0,70-0,85
Batuan Massif Lunak 0,60-0,75
4 Daerah Perkotaan 0,70-0,95
5 Daerah Pinggir Kota 0,60-0,70
6 Daerah Industri 0,60-0,70
7 Pemukiman Padat 0,60-0,80
8 Pemukiman Tidak Padat 0,40-0,60
9 Tanah dan Kebun 0,20-0,40
10 Persawahan 0,45-0,6011 Perbukitan 0,70-0,80
12 Pegunungan 0,75-0,90
13 Atap 0,75-0,95
Sunber : Departemen Pekerjaan Umum,SK SNI, Tata Cara Perencanaan Umum Drainase
Perkotaaan
2.2. Debit Andalan
Besarnya debit dengan kemungkinan 80% terpenuhi atau tidak terpenuhi 20%
dari serangkaian waktu. Untuk menentukan kemungkinan terpenuhi atau tidak
terpenuhi, serangkaian data debit yang sudah diamati (dilakukan pencatatan)
disusun dengan urutan kecil ke besar. Debit andalan digunakan untuk mengetahui
ketersediaan air irigasi bagi suatu daerah irigasi.
8/17/2019 Is i 2735035084123
28/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-28
Debit andalan (dependable flow) dianalisis berdasar curah hujan andalan.
Curah hujan andalan yang digunakan adalah curah hujan andalan 80 %. Besarnya
Probabilitas (kemungkinan) terpenuhi dari rangkaian data debit yang telah tercatat
dapat dihitung dengan rumus :
P = N
m (2.6)
Dengan :
P = Probabilitas / kemungkinan debit terpenuhi 80%.
m = Urutan atau rangking besarnya debit.
N = Banyaknya data pengamatan debit.
• Misalnya, dalam pencatatan data debit tercatat sebanyak 25 tahun. Maka
nomor tingkatan (rangking) debit m dengan kemungkinan tidak terpenuhi 20%
(berarti juga kemungkinan terpenuhinya 80%) dapat dihitung yaitu :
• m = P x N = 20% x 25 = 5 nomor rangking debit dengan kemungkinan
tidak terpenuhi 20%.
Untuk menghitung debit andalan pada materi ini digunakan metode Dr.FJ.Mock,
dengan alasan bahwa data yang dimiliki bukan data debit aliran sungai melainkan
data hujan. Sehingga paling cocok menggunakan metode ini.
2.3.1. Metode FJ.Mock
Adapun parameter-parameter yang diperlukan dan langkah perhitungannya
dengan menggunakan metode Dr. F.J Mock adalah sebagai berikut:
a. Evapotranspirasi (Penman)
b. Limited Evapotranspirasi
c. Water Balance
d. Run off dan Water Storage
8/17/2019 Is i 2735035084123
29/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-29
a. Limited Evapotranspirasi
Rumus :
E1 = Et0 – E (2.7)
E = Et0 x m/20 ( 18 – n ) (2.8)
Dimana:
E1 : Limited Evapotranspirasi
Et0
B. Water Balance
: Evapotranspirasi
m : Koefisien yang tergantung jenis awan dan musim
n : Jumlah hari hujan bulanan rata-rata
Rumus:
Ws = P – E1 (2.9)
Dimana:
Ws : Water Surplus
P : Hujan Bulanan rata-rata
E1
c. Run off dan Water Storage
: Limited Evapotranspirasi
Rumus :
Q = DRO + BF (2.10)
BF = I – dv(n)
DRO = WS – I
Dv(n) = V(n) – V(n-1)
8/17/2019 Is i 2735035084123
30/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-30
Dimana:
Q : Aliran sungai
BF : Aliran Dasar
I : Infiltrasi
DRO : Aliran Langsung
S : Aliran Lebih
Vn : Volume Tampungan
2.3. Luas Daerah Tangkapan Hujan atau Catchment Area (A)
Luas daerah tangkapan hujan (catchment area) pada perencanaan
saluran adalah daerah pengaliran yang menerima curah hujan selama waktu
tertentu (Intensitas curah hujan), sehingga menimbulkan debit limpasan yang
harus ditampung oleh saluran, untuk perhitungan luas daerah pengaliran
dinyatakan dalam satuan Km2
2.4. Debit Banjir Rencana
.
Pengertian Debit Banjir Rencana adalah
Debit banjir terbesar yang masih dapat ditahan oleh sesuatu bangunan
(bendungan, bangunan pelimpah, terowongan dll) dengan aman.
Tujuan dari perhitungan debit banjir rencana adalah
Untuk menghindari dari resiko kerusakan sebagai akibat banjir tersebut
(soedibyo, 2003). Perhitungan banjir maksimum/banjir rencana, yang sampai
sekarang belum ditinggalkan oleh dinas pengairan, ialah dengan memakai cara
Hasper untuk luas pematusan sampai tak terhingga luasnya dan cara Der
Weduwen untuk daerah pematusan paling besar 100 km2.
8/17/2019 Is i 2735035084123
31/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-31
Metode Rasional dapat menggambarkan hubungan antara debit dengan
besarnya curah hujan untuk DPS dengan luas sampai 500 ha, dan merupakan
metode yang paling tua untuk menaksir debit puncak banjir berdasarkan data
curah hujan. Untuk menentukan hubungan antara curah hujan dan banjir, rumus
umumnya adalah :
(2.11)
Keterangan :
(m3/det)
q = Hujan maksimum setempat dalam sehari (point rainfall)
(m3 /km
2 /det)
f = Luas DPS (km2
- Luas DPS (Daerah Pengaliran Sungai) f dalam (km2)
)
Berikut adalah penjabaran rumus Metode Hasper :
- Kemiringan i = (h = adalah beda tinggi elev.) dalam (m)
- Curah hujan maksimum R 24
- Panjang Sungai (L) dalam (km)
dalam (mm)
Tahap perhitungannya adalah :
1. Koefisien aliran :
8/17/2019 Is i 2735035084123
32/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-32
2. Waktu Konsentrasi :
(2.11.2)
3. Harga Koefisien Reduksi :
4. Curah Hujan selama t jam untuk t = 1.825 jam
5. Curah Hujan Maksimum :
6. Debit Puncak Banjir Metode Hasper:
2.5. Evapotranspirasi tanaman acuan (Eto) adalah,
Evapotranspirasi tanaman yang dijadikan acuan, yakni rerumputan
pendek. Harga Eto dapat dihitung dengan menggunakan rumus-rumus teoritis
empiris dengan mempertimbangkan faktor-faktor meteorology, seperti :
Temperatur
Sinar matahari
Kelembaban
Kecepatan angin
8/17/2019 Is i 2735035084123
33/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-33
Dari beberapa rumus yang ada, Metode Pennman yang sudah dimodifikasi sangat
dianjurkan untuk digunakan.
Eto = C.[w(0,75Rs-Rn1
)+(1-w).f(u).(ea-ed)] (2.12)
dimana :
Eto = Evapotranspirasi tanaman acuan, (mm/hari)
W = Faktor pembobot yang ada hubungannya dengan temperatur
(2.13)
∆ = Besarnya perubahan tekanan uap jenuh terhadap temperatur
γ = konstanta psychometric
Rn = Radiasi netto dalam evaporasi ekivalen, (mm/hari)
F(U) = Factor yang tergantung pada kecepatan angin
(ea-ed) = Perbedaan tekanan uap jenuh rata-rata dengan tekanan uap rata-rata
yang
sesungguhnya dan dinyatakan dalam mbar, pada temperature rata-rata.
C = Faktor penyesuai (koreksi) yang tergantung dari kondisi cuaca siang dan
malam.
(2.14)
Dimana U adalah kecepatan angin dinyatakan dalam km/hari.
(2.15)
Dengan :
W =
∆
∆+γ
f(U) =0.271+
u
100
Rn = (1-ea).Rs-Rn1
8/17/2019 Is i 2735035084123
34/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-34
Rn : Radiasi netto
α : angka refleksi = 0.25
Rs : Radiasi matahari yang mencapai tanah permukaan
(2.16)
Dengan :
n/N : Presentase penyinaran
Ra : Radiasi pada bagian atas atmosfer bumi
Rn1 : Radiasi gelombang panjang netto
Rn1 : f(T).f(ed).f(n/N) (2.16.1)
Dengan :
f(T) = σ.T4 (2.16.2)
σ = konstanta Lummer dan Pringshein = 117.74x10-9 gcal/cm2/hari
T = Temperatur absolut = T+273
1mm/hari = 59 gcal/cm2
2.6.1. Perkolasi
/hari
f(ed) = 0,34-0.044.√ed
f(n/N) = 0,1+0,9.n/N
Laju perkolasi sangat tergantung kepada sifat-sifat tanah. Pada tanah
lempung berat dengan karakteristik pengolahan yang baik, laju perkolasi dapat
mencapai 1 - 3 mm/hari. Pada tanah-tanah yang lebih ringan, lalu perkolasi bisa
lebih tinggi.
Rs = (0.25+0.50.n/N).Ra
8/17/2019 Is i 2735035084123
35/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-35
Tabel.2.4. Laju perkolasi.
Kelas tekstur
tanah
Perkolasi P
(mm/hari)Sangat ringan 11
Ringan 8
Sedang 5
Berat 2
Sumber : Modul hidrologi mercu buana
2.6.2. Penggantian Lapisan Air (WLR)
Penggantian lapisan air dilakukan setelah pemupukan. Penggantian lapisan
air dilakukan menurut kebutuhan. Jika tidak ada penjadwalan semacam itu,
lakukan penggantian sebanyak 2 kali, masing-masing 50 mm (atau 3,3 mmlhari
selama 1/2 bulan) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.
2.6.3. Curah Hujan Efektif
Untuk irigasi padi, curah hujan efektif bulanan diambil 70% dari curah
hujan minimum tengah bulanan dengan periode ulang 5 tahun.
Re = 0,7x 1/2 Rs (setengah bulanan dengan T =5 tahun). (2.17)
Re = curah hujan efektif (mm/hari).
Rs = curah hujan minimum dengan periode ulang 5 tahun (mm).
2.6.4. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kebutuhan Air Tanaman
a. Topografi
Keadaan topografi mempengaruhi kebutuhan air tanaman. Untuk lahan
yang miring membutuhkan air yang lebih banyak dari pada lahan yang datar,
karena air akan lebih cepat mengalir menjadi aliran permukaan dan hanya sedikit
8/17/2019 Is i 2735035084123
36/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-36
yang mengalami infiltrasi, dengan kata lain kehilangan air di lahan miring akan
lebih besar.
b. Hidrologi
Jumlah contoh hujan mempengaruhi kebutuhan air makin banyak curah
hujannya, maka makin sedikit kebutuhan air tanaman, hal ini di karenakan hujan
efektif akan menjadi besar.
c. Klimatologi
Keadaan cuaca adalah salah satu syarat yang penting untuk pengelolaan
pertanian. Tanaman tidak dapat bertahan dalam keadaan cuaca buruk. Dengan
memperhatikan keadaan cuaca dan cara pemanfaatannya, maka dapat
dilaksanakan penanaman tanaman yang tepat untuk periode yang tepat dan sesuai
dengan keadaan tanah. Cuaca dapat digunakan untuk rasionalisasi penentuan laju
evaporasi dan evapotranspirasi, hal ini sangat bergantung pada jumlah jam
penyinaran matahari dan radiasi matahari.
d. Tekstur Tanah
Selain membutuhkan air, tanaman juga membutuhkan tempat untuk
tumbuh, yang dalam teknik irigasi dinamakan tanah. Tanah yang baik untuk usaha
pertanian ialah tanah yang mudah dikerjakan dan bersifat produktif serta subur.
Tanah yang baik tersebut memberi kesempatan pada akar tanaman untuk tumbuh
dengan mudah, menjamin sirkulasi air dan udara serta baik pada zona perakaran
dan secara relatif memiliki persediaan hara dan kelembaban tanah yang cukup.
2.6.5. Kebutuhan Air tanaman
8/17/2019 Is i 2735035084123
37/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-37
Kebutuhan air tanaman dipengaruhi oleh faktor-faktor evaporasi,
transpirasi, yang kemudian dihitung sebagai evapotranspirasi.
1. Evaporasi
Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah
dan permukaan air ke udara disebut evaporasi (penguapan). Faktor-faktor yang
mempengaruhi evaporasi adalah suhu air, suhu udara, kelembaban, kecepatan
angin, tekanan udara, sinar matahari dan lain-lain yang saling berhubungan satu
dengan yang lain. Pada waktu pengukuran evaporasi, maka kondisi ketika itu
harus diperhatikan, mengingat faktor itu sangat dipengaruhi oleh perubahan
lingkungan.
Terdapat beberapa metode untuk menghitung besarnya evaporasi,
diantaranya adalah metode Penman. Rumus evaporasi dengan metode Penman
adalah :
Eo =0,35 (Pa - Pu) (1 + U2/100) (2.18)
dengan :
Eo = Penguapan dalam mm/hari
Pa = Tekanan uap jenuh pada suhu rata harian dalam mmHg
Pu = Tekanan uap sebenamya dalam mmHg
U2 = Kecepatan angin pada ketinggian 2 m dalam mile/hari, sehingga bentuk U2
Transpirasi adalah suatu proses pada peristiwa uap air meninggalkan tubuh
tanaman dan memasuki atmosfir. Fakta iklim yang mempengaruhi laju transpirasi
adalah : intensitas penyinaran matahari, tekanan uap air di udara, suhu, dan
dalam m/dt masih harus dikalikan dengan 24 x 60 x 60x1600
2. Transpirasi
8/17/2019 Is i 2735035084123
38/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-38
kecepatan angin. Transpirasi dari tubuh tanaman pada siang hari dapat melampaui
evaporasi dari permukaan air atau permukaan tanah basah, tetapi sebaliknya pada
malam hari lebih kecil bahkan tidak ada transpirasi.
3. Evapotranspirasi
Evapotranspirasi sering disebut sebagai kebutuhan konsumtif tanaman
yang merupakan jumlah air untuk evaporasi dari permukaan areal tanaman dengan
air untuk transpirasi dari tubuh tanaman.
2.7. Kebutuhan Air Irigasi
2.7.1. Pengertian Kebutuhan Air Irigasi
Kebutuhan air irigasi adalah jumlah air yang diperlukan untuk
memenuhi kebutuhan evapotranspirasi, kehilangan air, kebutuhan air untuk
tanaman dengan memperhatikan jumlah air yang diberikan oleh alam melalui
hujan dan kontribusi air tanah.
Kebutuhan air sawah untuk padi ditentukan oleh faktor-faktor berikut :
a. Penyiapan lahan
b. Penggunaan konsumtif
c. Perkolasi dan rembesan
d. Pergantian lapisan air
e. Curah hujan efektif.
f. Efisiensi irigasi
2.7.2. Penyiapan Lahan,
8/17/2019 Is i 2735035084123
39/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-39
Kebutuhan air untuk penyiapan lahan umumnya menentukan kebutuhan
air irigasi pada suatu proyek irigasi. Faktor-faktor penting yang menentukan
besarnyakebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah :
a. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan penyiapan
lahan.
b.Jumlah air yang diperlukan untuk penyiapan lahan
Faktor-faktor penting yang menentukan lamanya jangka waktu penyiapan
lahan adalah :
• Tersedianya tenaga kerja dan ternak penghela atau traktor untuk menggarap
tanah.
• Perlu memperpendek jangka waktu tersebut agar tersedia cukup waktu untuk
menanam padi sawah atau padi ladang kedua.
Faktor-faktor tersebut saling berkaitan, kondisi sosial, budaya yang ada
didaerah penanaman padi akan mempengaruhi lamanya waktu yang diperlukan
untuk penyiapan lahan. Untuk daerah irigasi baru, jangka waktu penyiapan lahan
akan ditetapkan berdasarkan kebiasaan yang berlaku didaerah-daerah didekatnya.
Sebagai pedoman diambil jangka waktu 1,5 bulan untuk menyelesaikan penyiapan
lahan diseluruh petak tersier.
2.7.3. Kebutuhan air untuk penyiapan lahan
Pada umumnya jumlah air yang dibutuhkan untuk penyiapan lahan dapat
ditentukan berdasarkan kedalaman serta porositas tanah di sawah. Rumus berikut
dipakai untuk memperkirakan kebutuhan air untuk lahan yaitu :
PWR = (Sa-Sb)N.d +Pd+FI (2.19)
8/17/2019 Is i 2735035084123
40/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-40
1000
dengan :
PWR = kebutuhan air untuk penyiapan lahan (mm)
Sa = Derajat kejenuhan tanah setelah penyiapan lahan dimulai (%)
Sb = Derajat kejenuhan tanah sebelum penyiapan lahan dimulai (%)
N = Porositas tanah dalam (%) pada harga rata-rata untuk kedalaman tanah
d = Asumsi kedalaman tanah setelah pekerjaan penyiapan lahan (mm).
Pd = Kedalaman genangan setelah pekerjaan penyiapan lahan (mm).
FL = Kehilangan air di sawah selama 1 hari (mm).
Untuk tanah bertekstur berat tanpa retak-retak, kebutuhan air untuk penyiapan
lahan diambil 200 mm, ini termasuk air untuk penjenuhan dan pengolahan tanah.
2.7.4. Kebutuhan air selama penyiapan lahan
Untuk perhitungan kebutuhan irigasi selama penyiapan lahan, digunakan
metode yang dikembangkan oleh Van de Goor dan Zijlstra (1968). Metode
tersebut didasarkan pada laju air konstan dalam It/dt selama periode penyiapan
lahan dan menghasilkan rumus sebagai berikut :
IR =Mek /(ek - 1) (2.20)
dengan :
IR = Kebutuhan air irigasi ditingkat persawahan (mm/hari)
M = Kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air akibat evaporasi dan
perkolasi di
sawah yang sudah dijenuhkan M = Eo+P (mm/hari)
8/17/2019 Is i 2735035084123
41/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-41
Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 Eto selama penyiapan lahan
(mm/hari)
P = Perkolasi
k = MT/S
T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari)
S = Kebutuhan air, untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm,
yakni
200+50 = 250 mm.
2.7.5. Penggunaan konsumtif
Penggunaan konsumtif adalah jumlah air yang dipakai oleh tanaman untuk
proses fotosintesis dari tanaman tersebut. Penggunaan konsumtif dihitung dengan
rumus berikut :
Etc = Kc.Eto (2.21)
dengan :
Etc = evapotranspirasi tanaman (mm/hari)
Eto = evapotranspirasi tanaman acuan (mm/hari)
Kc = Koefisien tanaman
2.7.6. Neraca Air / Keseimbangan Air
Pengertian Neraca air/keseimbangan air adalah :
Dalam proses sirkulasi air menjelaskan mengenai hubungan antara aliran ke
dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode
tertentu. Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut :
P = D + E + G + M ............. : ........................... (I.)
8/17/2019 Is i 2735035084123
42/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-42
Dimana :
P : Presipitasi
D : air permukaan dari bagian hulu (Drainage)
E : Evapotranspirasi
G : penambahan (supply) air tanah (ground water)
M : penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content)
Dalam hal tertentu, beberapa parameter dalam persamaan 1. dapat diabaikan,
tergantung dari periode perhitungan neraca air atau sifat-sifat dari daerah tersebut.
Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu
luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam sikius 1 tahun, kadar
kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun, harga M dalam persamaan
dapat diabaikan sehingga persamaan di atas menjadi :
P = D + E + G ...................................... (1)
Jika semua supply air tanah telah keluar ke permukaan di sebelah atas tempat
pengukuran dan mengalir ke bawah, maka persamaan neraca air tahunan
menjadi :
P = D + E .......................................... (3)
Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang
terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan
G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1) menjadi :
P = ( D 2 - D I ) + E + ( G 2 - G I ) + H . P a + M .................................... (4)
Dengan :
D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang
ditinjau.
8/17/2019 Is i 2735035084123
43/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-43
D2 : Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke
bagian hilir.
GI : Air tanah yang mengalir dari bagian hulu kedalam daerah yang ditinjau.
Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau kebagian
hilir.
H : Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.
Pa : Laju menahan udara rata-rata (mean air holdingrate) di bagian lapisan
variasi air tanah.
Dalam persamaan ini P, DI., D2 dan H dapat diukur, GI and G2 dapat
dihitung dengan menggunakan pengukuran variasi muka air tanah.
M dan Pa adalah harga - harga yang diperoleh dari profit tanah pada titik-
titik tertentu yang dipilih di daerah pengaliran. Dalam perhitungan neraca air yang
dipergunakan untuk irigasi, variasi kuantitatif berdasarkan faktor-faktor alamiah
seperti presipitasi, pembekuan, evaporasi, transpirasi, aliran keluar (outflow) air
permukaan tanah, air tanah dan lain-lain, beserta faktor-faktor buatan (artificial
factors) seperti pengambilan air untuk irigasi, drainase air kelebihan, jenis dan cara
penanaman dan lain-lain harus dirinci dengan jelas.
2.7.7. Faktor faktor yang mempengaruhi Neraca Air
Faktor-faktor yang dimaksudkan tersebut di antaranya :
• Faktor ekonomi
• Faktor sosial
• Faktor politik
• Faktor keamanan dan
8/17/2019 Is i 2735035084123
44/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-44
• Faktor teknis serta
• Faktor lingkungan
Dan keenam faktor di atas sebenarnya faktor teknis sangat ditentukan oleh
faktor-faktor lainnya. Misalkan dalam perancangan konstruksi tanggul pengaman
banjir, untuk melindungi daerah pemukiman terhadap banjir dengan besaran
tertentu. Secara teknis, tidak terlalu sulit untuk menetapkan berapa besar banjir
yang diperkirakan akan terjadi dengan kala ulang tertentu 25 tahun, 50 tahun, atau
100 tahun.
Demikian pula tidak akan menyulitkan dalam analisis hidrolik dan analisis
perancangan tanggulnya. Ak a n tetapi, untuk menetapkan banjir yang mana yang
akan dihindari, tidak terlalu mudah untuk dijawab. Pertimbangan sosial ekonomi,
lingkungan dan faktor non teknis lain paling menentukan, misalnya berapa luas
daerah yang akan di lindungi bukan pemukiman, akan tetapi misalnya daerah
pertanian atau industri. Paling tidak, setiap perancangan seperti ini harus melewati
tahap analisis ekonomi, untuk melihat seberapa besar keuntungan yang dapat
diharapkan dari pekerjaan fisik tersebut. Analisis ekonomi ini pun juga tidak terlalu
mudah, berbagai pertimbangan dan kepekaan terhadap keadaaan dan aspirasi
wilayah sangat diperlukan.
2.7.8. Contoh Perhitungan Neraca Air
Beberapa contoh di bawah ini memberikan gambaran lebih lanjut mengenai
pentingnya pengetahuan hidrologi dan khususnya pengertian akan pengetahuan
keseimbangan air dalam proses siklus hidrologi untuk suatu tinjauan perencanaan
daerah tertentu.
8/17/2019 Is i 2735035084123
45/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-45
Waduk :
Perumusan isi waduk :
1 = α . f . r (2.22)
Dimana
l = Isi waduk
n = Koefisien pengisian waduk
f = Luas daerah pematusan waduk
r = Tinggi hujan selama periode tertentu (misal 1 tahun).
Sedangkan isi waduk efektif adalah :
Ief = I - Ih (2.23)
Dimana :
Ief = Isi waduk yang efektif (bermanfaat)
I = Isi waduk
Ih = Isi waduk yang hilang karena penguapan dan rembesan
Ih = e+ t + R + G
e = Evaporasi
t = Transpirasi
R = Run-off/ pcngaliran
G = Ground water /air tanah
Untuk menemukan tinggi mercu bendung dan ukuran pelimpahan air
banjir, digunakan perhitungan besaran air masuk ke dalam waduk, daya
tampung waduk dan dikurangi besaran air yang hilang serta rencana
penyebaran dan jalannya banjir dari awal masuk ke daerah waduk
8/17/2019 Is i 2735035084123
46/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-46
hingga sampai ke bangunan pelimpah / pelepas air lebih dari
bendungan.
8/17/2019 Is i 2735035084123
47/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-47
2.8.
Laju sedimentasi embung adalah :
ANALISIS SEDIMENTASI
Kecepatan dari volume pengendapan sedimen didalam embung per tahun.
Tujuan analisis laju sedimentasi adalah :
Untuk mengetahui usia/waktu terisinya volume embung yang tidak
bermanfaat (dead storage) dan untuk menentukan durasi/periode untuk
pemeliharaan /pengerukan sedimen pada embung. Pembangunan sebuah embung
biasanya direncanakan untuk dapat berfungsi dalam jangka waktu lebih dari 50
tahun dan bahkan ada yang sampai 100 tahun. Faktor-faktor yang sangat
mempengaruhi proses sedimentasi adalah :
1.Cakupan areal daerah pengaliran/luas DAS
Kapasitas sedimen yang dihanyutkan oleh suatu sungai biasanya
berbanding lurus dengan luas daerah pengalirannya, karena itu untuk satuan
intensitas sedimentasi digunakan volume sedimen yang diahanyutkan dari setiap
km2 per tahun (m3/km2/tahun).
3. Kondisi geologi daerah pengaliran.
Kondisi geologi daerah pengaliran, seperti struktur geologi yang
membentuk daerah pengaliran, jenis-jenis batuan serta daerah penyebarannya,
tingkat pelapukan serta daya tahan batuan terhadap pengaruh cuaca.
3. Kondisi topografi
Elevasi daerah pengaliran, kondisi perbukitan maupun pegunungannya,
tingkat kemiringan akan sangat mempengaruhi intensitas degradasi dari batuan
yang terdapat di daerah pengaliran.
8/17/2019 Is i 2735035084123
48/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-48
4. Kondisi meteorologi
Karakteristik dari hujan yang jatuh di daerah pengaliran antara lain
mengenai intensitas, frekuensi serta durasinya sangat mempengaruhi intensitas
degradasi dan erosi pada batuan yang membentuk daerah pengaliran terlebih pada
daerah yang bergunung-gunung, dimana air mengalir di atas permukaan tanah
dengan mudah mengikis lapisan atasnya.
5.Karakteristik hidraulika sungai
Intensitas penggerusan tebing sungai dan kapasitas transportasi sedimen
sangat dipengaruhi oleh debit sungai, kemiringan dan kekasarannya dari batuan
pembentuk alur sungai,
6. Vegetasi pada daerah pengaliran
Biasanya vegetasi yang menutupi daerah pengaliran sungai akan sangat
membantu pada penurunan intensitas proses-proses degradasi maupun erosi pada
batuan di daerah ini.
7. Karakteristik /embung
Kapasitasnya, kedalamannya, fluktuasi permukaan air yang akan terdapat
di dalamnya (DR. Suyono sosrodarsono, 2002).
Cara perhitungan laju sedimentasi menggunakan rumus berikut
P1 = R A
F 1 X
(2.24)
Dimana :
R 1 = Angka sedimentasi tahunan suatu waduk (m2/m3/tahun)
R 1
F = kapasitas waduk (m3)
= W/F (sedimentasi tahun-tahun yang lalu)
8/17/2019 Is i 2735035084123
49/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-49
W = volume sedimen seluruhnya (m3)
P1
2.0)(VxAG ∆=
= harga satuan sedimentasi (m2/km/tahun)
A = luas daerah pengaliran (km2)
Perhitungan perkiraan volume sedimen dengan menggunakan data dari
waduk-waduk lapangan apabila luas daerah pengaliran calon waduk lebih kecil
dari 100 km2 maka angka satuan sedimentasi dapat dicari dengan menggunakan
tabel. 2.11 yang dibuat berdasarkan.
Rumus yang lazim dipakai di Indonesia, yaitu dari Prof. Dr. Schoklitsh.
Beliau telah mengadakan penelitian di berbagai sungai di Eropa, waduk-waduk
dan muara sungai. Rumus empiris yang beliau kemukakan sebagai berikut :
(2.25)
Dimana :
G = Pengaliran sedimen tiap tahun (m3/tahun)
∆ = koefisien (tidak berdimensi)
V = Volume rata-rata tahunan
A = luas DAS (km2)
Adapun nilai A adalah sebagai berikut :
A = 100 – 300 → untuk kondisi DAS yang baik
A = 600 – 1000 → untuk kondisi DAS yang sangat luas dengan
struktur batuan yang kompleks
A = 1650 – 4500 → untuk kondisi DAS yang rusak (gundul, rawan
longsor, dsb)
Contoh :
8/17/2019 Is i 2735035084123
50/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-50
Pada sungai Jeneberang pada titik observasi di Bili-Bili mempunyai debit rata-rata
Q1 = 48,08 m3/det.
Volume rata-rata tahunan :
V = 48,08 x 365 x 86.400 m3 = 1.516 x 10
6m
3
Luas DAS dihitung dengan planimeter
A = 384,4 km
2.0
2
Daerah aliran sungai tersebut ternyata rusak berat dengan harga = 2.500
G = (A x V)
G = 2.500 (1.516 x 106 2.0x 384,4) = 563, 685 m3/tahun
Luas DAS = 384,4 km
466.14,384
685,563==S
2
Besarannya sedimentasi (pembuangan) sedimen pertahunnya menjadi :
m3/km2/tahun
Berdasarkan penelitian waduk-waduk di Indonesia tampungan sediment berkisar
antara 850 – 1700 m3/km2/tahun.
2.8.1. Pengukuran sedimen di sungai
Pengukuran sedimen di sungai secara langsung guna mengetahui
pengangkutan sedimen (sedimen transport) adalah metode yang paling baik,
karena akan diperoleh data yang akurat. Lazimnya jika mengambil contoh di
sungai sekaligus melakukan pengukuran kecepatan arus air.
Metode pengukuran air sedimen dibagi dalam dua kelompok, yaitu :
1. Pengukuran dengan mengambil contoh
2. Metode pelacakan (tracer method)
Yang dibahas disini hanya metode (1) saja yang terdiri atas :
8/17/2019 Is i 2735035084123
51/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-51
a. Muatan cuci
Muatan cuci adalah partikel lumpur dan debu yang paling halus dan
masuk ke dalam sungai. Cara pengukurannya sederhana tapi harus diteliti pada
laboratorium. Banyaknya kadar sedimen dinyatakan dalam konsentrasi sedimen
yaitu,
Konsentrasi wash load dapat diambil dengan alat water sampler atau alat
lain yang dapat mengambil material yang lebih kecil dari 50 milimikron, antara
lain alat yang dinamakan : U.S. Depth Integrating Sediment Sampler. Pada
dasarnya wash load dianggap menyebar dan merata kearah vertikal sedangkan
konsentrasinya dapat dipertimbangkan selebar sungai.
b. Muatan layang
Muatan layang dapat dianggap material dasar dalam sistem suspensi,
terdiri dari butiran pasir halus yang hampir secara terus menerus terangkat oleh
arus air.
Alat yang digunakan antara lain :
1. Botol Delft (sediment transport meter)
2. Ws depth integrating sampler D-49 (sediment concentration meter)
3. Ws point integrating sampler D-61
Botol depth adalah alat ukur yang pada dasarnya system aliran yang lewat
sediment dalam air melalui alat yang berbentuk botol dan kemudian sejumlah
volume air dan sediment, langsung diukur transportasinya.
8/17/2019 Is i 2735035084123
52/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-52
Sedangkan Ws integrating sampler adalah pengukuran konsentrasi yang tidak
menggunakan sistem aliran yang lewat melainkan botol yang diisi dengan sampler
air yang berisi sedimen dalam ukuran yang relatif kecil. Volume campuran ini
ditempatkan pada botol ukur.
Menurut (Soewarno, 1991), Hal yang tidak mungkin dihindari dalam suatu
waduk yaitu masuknya aliran sungai ke dalam waduk membawa angkutan
sedimen dan mengendap sehingga menyebabkan pendangkalan waduk.
Akumulasi sedimen di dalam waduk akan menyebabkan berkurangnya kapasitas
waduk secara bertahap sehingga dapat menyebabkan fungsi waduk sebagai
penampung air akan semakin berkurang. Ada dua metode untuk menentukan
akumulasi sedimen di dalam waduk, yaitu :
1). Menghitung volume sedimen tahunan yang masuk waduk
2). Menghitung pengurangan kapasitas waduk
Perkiraan akumulasi volume sedimen tahunan dapat dilakukan dengan metode :
1). Empiris
2). Inflow-outflow
Besarnya erosi DPS ditentukan dengan rumus-rumus empiris yang
dikembangkan berdasarkan rumus USLE (Universal Soil Loss Equation).
Wischmeier dan Smith (1960) mengemukakan persamaan USLE untuk menduga
laju erosi rata–rata tahunan dengan persamaan sebagai berikut :
E = R x K x L x S x C x P (2.26)
Keterangan :
E = Laju erosi aktual rata-rata tahunan (ton/ha/tahun)
R = Faktor erosivitas hujan
8/17/2019 Is i 2735035084123
53/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-53
K = Faktor erodibilitas tanah
L = Faktor panjang lereng (m)
S = Faktor kemiringan lereng (%)
C = Faktor pengelolaan tanaman
P = Faktor konservasi tanah
Faktor Erosivitas hujan
Besarnya erosivitas hujan (R) dihitung dengan rumus dari Bols (1978)
dengan data yang digunakan dalam perhitungan meliputi curah hujan
bulanan(Rb), jumlah hari hujan bulanan (N) dan curah hujan maksimal bulanan
(Rm), karena rumus yang digunakan sebagai berikut :
EI30 = 6,119 (Rb 1,211) (N -0,474) (Rm 0,526
TABEL.2.5. EROSIVITAS HUJAN BULANAN (Metode Bols 1978)
) (2.27)
Berikut contoh perhitungan erosivitas hujan bulanan menggunakan metode bols,
1978 pada tahun 1996
Bulan
Curah Hujan Jumlah Hari Hujan Curah Hujan Maksimum EI30
Bulanan (cm) Bulanan Harian (cm)Th. 1996
(Rb) (N) (Rm)
Januari 1.33 18 12.72 8.34
Februari 0.86 18 16.21 5.64
Maret 0.34 8 4.73 1.39
April 1.12 20 8.23 5.15
Mei 0.67 14 7.56 3.11
Juni 0.32 12 3.68 0.92
Juli 0.24 12 2.09 0.49
Agustus 0.98 15 8.45 5.10
September 0.26 11 2.36 0.62
Oktober 0.60 22 3.95 1.56
November 0.60 14 3.51 1.83
Desember 0.63 21 2.69 1.38
Jumlah 7.94 185 76.18 35.53
8/17/2019 Is i 2735035084123
54/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-54
Faktor Erodibilitas Tanah
Penentuan besarnya nilai erodibilitas tanah (K) dengan menggunakan
nomograf dari Wischmeier dan Smith (1978). Dengan data yang digunakan
berupa persen fase : pasir halus, debu, pasir kasar, bahan organik, struktur tanah
dan laju permeabilitas tanah, didapatkan nilai faktor K melalui analisis nomograf.
Untuk memudahkan perhitungan nomograf tersebut telah dibuatkan rumusnya
sebagai berikut (VIS, 1987) :
(2.28)
dengan :
K = faktor erodibilitas tanah
M = persen pasir sangat halus + persen debu x (100 - % liat)
a = persentase bahan organik (%)
b = kode struktur tanah
c = kode permeabilitas profil
Tabel 2.6. Prakiraan besarnya nilai K untuk jenis tanah di daerah tangkapan air
jatiluhur, Jawa Barat (lembaga Ekologi, 1979)
8/17/2019 Is i 2735035084123
55/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-55
Faktor Kelerengan
Faktor panjang lereng (L) dan kemiringan (S) merupakan nilai perbandingan
dengan nilai kehilangan tanah dari lahan. Dalam menghitung nilai LS,
Wischmeier (1971) memberikan rumus :
(2.29)
dengan :
L = Panjang lereng (m)
S = Kemiringan lereng (%)
Jenis Penggunaan Tanah
Faktor CP
Nilai faktor C dan P (faktor vegetasi dan pengelolaan tanaman atau tindakan
manusia) diperoleh dari tabel 10.8.
Tabel 2.7. Perkiraan nilai C x P dari berbagai jenis tata guna tanah di jawa
Nilai C x P
Hutan tak terganggu 0.001
tanpa semak belukar 0.003
tanpa semak belukar dan seresah 0.005
Semak tak terganggu 0.010
sebagai rumput 0.100
Kebun campuran 0.020
kebunan 0.070kebun Pekarangan 0.200
Perkebunan penutupan tanah sempurna 0.010
penutupan tanah sebagian 0.070
Rerumputan penutupan tanah sempurna 0.010
ditumbuhi alang-alang 0.020
pembakaran alang-alang setahun sekali 0.060
jenis serau (citronella grass) 0.650
Tanaman pertanian umbi-umbi bakar 0.630
biji-bijian 0.510
8/17/2019 Is i 2735035084123
56/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-56
kacang-kacangan 0.360
campuran 0.430
padi irigasi 0.020
Perladangan 1 tahun tanam 1 tahun bera 0.280
1 tahun tanam 1 tahun bera 0.190
Sumber : (DPMA, 1982, bahan dari : Ambar S dan A Syarifuddin (1979) dan LPT
Bogor)
Berdasarkan hasil perhitungan, maka dapat dibuat klasifikasi tingkat bahaya erosi
sebagai berikut :
Tabel.2.8. Klasifikasi Tingkat Bahaya Erosi
Kelas Tingkat Bahaya ErosiJumlah kehilangan
tanah ton/ha/tahun
I Sangat ringan < 15
II Ringan 15 - 60
III Sedang 60 - 180
IV Berat 180 - 480
V Sangat berat > 480
Sumber : (Departemen Kehutanan, 1988)
Tidak semua besarnya erosi akan terbawa aliran sungai oleh karena itu harus
ditentukan harga sedimen delivery ratio (SDR) yaitu :
Untuk DPS yang datanya kurang dapat digunakan harga SDR pada tabel berikut :
Tabel.2.9. Prosentase Harga Sedimen Delivery Ratio
Luas DPS (km2
SDR (%))
0.1 53
0.5 39
1.0 35
5.0 27
8/17/2019 Is i 2735035084123
57/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-57
Sumber : DPMA, 1982 (bahan dari Tabel USLE, past, present and future SSSA
Special Publication Number 8, 13-18-1979)
10.0 24
50.0 15
100.0 13
200.0 11
500.0 8.5
26000.0 4.9
8/17/2019 Is i 2735035084123
58/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-58
2.9.
Analisis Hidrolika adalah untuk menetapkan dimensi saluran dan bangunan
drainase yang diperlukan untuk mengalirkan debit air.
Untuk menentukan dimensi hidrolis dari debit yang akan dilewatkan. Pada
kajian perencanaan embung ini diperlukan analisis hidrolika yang terdiri dari ;
ANALISIS HIDROLIKA
1. Analisis tampungan waduk/embung
2. Penentuan lokasi genangan
3. Rencana layout tapak bangunan pengambilan/intake
4. Penentuan trase (rencana) tanggul dan konstruksi tanggul
5. Penentuan trase (rencana) saluran utama
6. Rencana bangunan pelimpah dan peredam energi
2.10. Analisis Tampungan Waduk/embung
Menurut (soewarno, 1991) Akumulasi sedimen sungai yang terendap di
dalam waduk akan mengurangi kapasitas waduk. Apabila dapat diketahui volume
dari berkurangnya kapasitas waduk dalam jangka waktu tertentu maka laju
sedimentasi waduk setiap tahunnya dapat dihitung. Perhitungan kapasitas dapat
menggunakan metode topografi (topographic method), sebagai contoh seperti
ditunjukkan pada gambar dibawah. Apabila akan dihitung volume waduk pada
elevasi tertentu dapat digunakan rumus trapesium sebagai berikut :
= (2.31)
Keterangan :
= volume trapesium (metode topografi) (m3)
h = perbedaan elevasi antara kontur (m)
8/17/2019 Is i 2735035084123
59/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-59
= luas daerah yang dibatasi oleh kontur
Untuk menghitung volume dapat pula digunakan metode jalur (range
method), berdasarkan persamaan :
Gambar 2.7. Sketsa Menghitung Kapasitas Waduk
(2.32)
Keterangan :
= volume metode jalur (m3)
= jarak antara jalur (m)
= luas penampang pada elevasi tertentu (m2)
Untuk menghitung kapasitas waduk maka perbedaan kedua metode
perhitungan tidak lebih dari 5%, atau
(2.33)
l1 l2
R1 R2 R3
L1 L2 L3
a3
a2
a1
8/17/2019 Is i 2735035084123
60/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-60
Dengan demikian perhitungan kapasitas waduk dengan rumus 4.2.
harus dicek dengan rumus 4. 3. Gambar 2.8 menunjukkan hubungan antara tinggi
muka air dengan luas dan volume waduk. Data tercantum pada table bawah ini :
Gambar.2.8. Sketsa Volume Waduk
Disini digunakan metode pendekatan topografi yaitu dengan menggunakan
hubungan antara tinggi muka air dengan luas dan volume embung. Data
dicantumkan pada tabel berikut :
Tabel.2.10. Contoh Kapasitas Tampung Waduk
Elevasi Luas Volume
Komulatif
Volume(m) (ha) (Juta m3 (Juta m) 3)
6 102.21 0.00
7 119.20 1.6180697 1.62
8 140.70 1.8954594 3.51
9 167.12 2.24256515 5.76
10 192.35 2.63294695 8.39
11 214.51 2.99605505 11.39
12 237.1417 3.330788737 14.72
13 261.1931 3.677382385 18.39
W1
W2
W3
L1
L2
L3
R1
R2
R3
l3
l1
8/17/2019 Is i 2735035084123
61/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-61
14 283.9469 4.031665567 22.42
Dari grafik diatas pada garis perpotongan antara luas genangan dan
kapasitas tampung didapat pada elevasi + 10,6 m mempunyai kapasitas tampung
sebesar 10,2 juta m3 dan mempunyai luas genangan sebesar 206 Ha. Elevasi
+10,6 m merupakan elevasi HWL (High Water Level)/muka banjir maksimum
pada embung batu betumpang.
8/17/2019 Is i 2735035084123
62/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-62
2.11. Penentuan Lokasi Genangan.
Menentukan lokasi genangan pada embung berdasarkan pada perencanaan
teknis kapasitas tampung embung saat banjir tertinggi, dan tergantung pada
kebutuhan irigasi saat musim kemarau.
2.12. Rencana layout tapak bangunan pengambilan/intake
Kebutuhan pengambilan rencana (Q) untuk bangunan pengambilan didapat
dari data-data sebagai berikut :
- Kebutuhan air irigasi di intake (Dr) dalam (ltr/dt/ha)
- Luas areal lahan yang berpotensi dijadikan sawah (A) dalam (Ha).
Maka kebutuhan air di intake bisa dihitung sebagai berikut :
Dengan adanya kantung lumpur, debit rencana pengambilan ditambah 20%,
Kecepatan pengambilan rencana (v) didapat dengan :
(2.35)
Dengan :
v = kecepatan pengambilan rencana (m/dt)
m = koefisien debit (= 0.8 pengambilan tenggelam)
g = percepatan gravitasi = 9.8 m/dt2
z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m
8/17/2019 Is i 2735035084123
63/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-63
2.13. Dimensi Saluran Pembawa
Untuk pengaliran air irigasi, saluran berpenampang trapezium tanpa
pasangan adalah bangunan pembawa yang paling umum dipakai dan ekonomis.
Perencanaan saluran harus memberikan penyelesaian biaya pelaksanaan dan
pemeliharaan yang paling rendah. Erosi dan sedimentasi di setiap potongan
melintang harus minimal dan berimbang sepanjang tahun dan ruas-ruas saluran
harus mantap
2.13.1. Rumus Aliran Hidrolik
Saluran didesain dengan menggunakan persamaan dari Manning-Strickler,
sebagai berikut :
(2.36)
atau,
(2.37)
dengan :
Q : debit rencana (m3/det)
k : koefisien kekasaran dari Strikler (m1/3
A : luas basah penampang melintang (m
/det)
2)
ynm
B
1
8/17/2019 Is i 2735035084123
64/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-64
P : keliling basah (m)
R : jari-jari hidrolik = A/P (m)
I : kemiringan hidrolik
V : kecepatan rencana (m/det)
Luas penampang basah A :
2).(. YnmYn B A += (2.38)
2).(2.6 YnYn+=
Keliling basah P :
)1(2 2mYn BP ++= (2.39)
)21(.26 2++= Yn
Jari-jari hidraulik R :
P
A R =
(2.40)
)21(.26
).(2.6
2
2
++
+=
Yn
YnYn
Hukum Kontinuitas :
v AQ .= (2.41)
Kecepatan aliran menurut Rumus Manning :
2/1)3/2(1 S Rn
v = (2.42)
Sehingga :
8/17/2019 Is i 2735035084123
65/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-65
2/1)3/2(1. S Rn
AQ =
Tabel. 2.11.Harga koefisien kekasaran Manning
Material dinding dan dasar saluran Koefisien Manning
Besi tuang dilapis 0.014
Kaca 0.010
Saluran beton 0.013
Pasangan batu disemen 0.015
Saluran tanah bersih 0.025
Saluran tanah 0.022
Saluran dengan dasar batu dan tebing
rumput
0.030
Saluran yang digali pada batu padas 0.040
Untuk merencanakan dimensi penampang melintang saluran digunakan
metode pendekatan yaitu menggunakan kecepatan ijin, berdasarkan debit yang
akan mengalir pada saluran tersebut dan berdasarkan karakteristik saluran.
Saluran irigasi terdiri atas :
a. Saluran Irigasi Tanpa Pasangan
b. Saluran Irigasi Pasangan
2.13.2. Irigasi Tanpa Pasangan
Pada saat merencanakan saluran yang perlu diperhatikan adalah biaya
konstruksi dan biaya pemeliharaan yang ekonomis. Pada umumnya saluran tanpa
pasangan merupakan saluran yang paling umum digunakan, selain itu saluran
8/17/2019 Is i 2735035084123
66/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-66
tanah tanpa pasangan relatif lebih kecil biaya konstruksinya. Erosi dan
sedimentasi pada semua ruas harus minimum.
Sedimentasi (pengendapan) pada saluran akan terjadi jika kapasitas angkut
sedimennya berkurang. Untuk itu kapasitas debit saluran harus
dijaga/dipertahankan. Sedimen yang masuk ke saluran irigasi biasanya berupa
sedimen layang (suspended load ) berupa partikel lempung dan lanau dengan
ukuran diameter d < 0.06 mm hingga 0.07 mm. Partikel yang lebih besar dari
ukuran tadi akan tertangkap/diendapkan di kantong lumpur.
Salah satu unsur geometris penampang saluran, koefisien strickler k
merupakan hall penting yang perlu diperhatikan. Besarnya Koefisien Strikler k
biasanya tergantung pada hal-hal berikut :
- Kekasaran permukaan saluran.
- Ketidakteraturan permukaan saluran.
- Trase saluran
- Vegetasi
- Sedimen
Makin tinggi kekasaran permukaan saluran akan menyebabkan rendahnya
harga Koefisien Strickler, sehingga bisa menyebabkan berkurangnya kecepatan.
Ketidakteraturan permukaan saluran akan menyebabkan perubahan terhadap luas
penampang basah A dan keliling basah P.
Pengaruh adanya vegetasi terhadap saluran akan menyebabkan
berkurangnya koefisien Kekasaran Strickler. Kedalaman aliran dan kecepatan
aliran akan membatasi pertumbuhan vegetasi di dalam saluran. Pemeliharaan
selama masa eksploitasi terhadap permukaan saluran serta menjaga saluran agar
8/17/2019 Is i 2735035084123
67/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-67
bebas dari vegetasi akan sangat berpengaruh terhadap Koefisien Kekasaran
Strickler.
Berikut ini adalah harga-harga Koefisien Kekasaran Strikler (k) untuk saluran
tanah tanpa pasangan.
Tabel.2.12. Harga Koefisien Kekasaran Strickler Untuk Saluran Tanah
No Debit Rencana (m3/dt) Koefisien Strikler (k)
1 Q > 10 45
2 5 < Q < 10 42.5
3 1 < Q < 5 40
4 Q < 1 35
2.13.3. Erosi dan Sedimentasi
Erosi pada saluran disebabkan karena kecepatan aliran rata-rata yang
terjadi melebihi dari kecepatan maksimum yang diizinkan. Sedangkan kecepatan
maksimum yang diizinkan tergantung oleh kecepatan dasar yang dipengaruhi oleh
jenis tanah (tanah gambut, lempung, lanau, atau pasir) dan nilai indeks
plastisitasnya (IP).
Sedimentasi pada saluran disebabkan karena kecepatan aliran tidak bisa
mengangkut partikel sedimen yang ada dalam saluran. Kecepatan minimum yang
diizinkan adalah kecepatan terendah yang tidak akan menyebabkan pengendapan
partikel dengan diameter maksimum yang diizinkan (0.06 ~ 0.07 mm). Untuk
mengupayakan agar tidak terjadi sedimentasi maka ruas-ruas saluran hendaknya
8/17/2019 Is i 2735035084123
68/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-68
mengikuti kriteria I√R konstan atau makin besar ke arah hilirnya. I adalah
kemiringan dasar saluran, R adalah jari-jari hidraulik penampang saluran.
2.13.4. Geometri Penampang Saluran
Penampang saluran diharapkan bisa mengalirkan debit tertentu dengan
luas penampang basah yang sekecil-kecilnya (minimum), penampang demikian
biasa disebut penampang efisien atau penampang ekonomis. Dari analisis
geometri penampang melintang saluran, maka penampang melintang yang
ekonomis akan didapatkan jika2
h R = atau setengah dari penampang heksagonal
atau penampang trapesium dengan sudut kemiringan talud 30˚ terhadap
horisontal.
Diantara semua bentuk penampang (segi empat, segi tiga ataupun
trapesium), penampang setengah lingkaran merupakan penampang yang paling
ekonomis. Untuk debit-debit kecil sampai dengan 0.5 m3/dt masih
memungkinkan menggunakan penampang setengah lingkaran, tapi lebih dari 0.5
m3/dt penampang lingkaran susah untuk diterapkan karena kesulitan dalam segi
pelaksanaan dan pemeliharaanya.
Untuk saluran dengan kapasitas debit yang besar dibuat dengan
memperhatikan n perbandingan lebar dasar B dengan kedalaman h yang tinggi,
hal ini untuk menghindari agar kecepatan rencana tidak melebihi batas kecepatan
maksimum yang diizinkan. Pada saluran yang lebar, efek erosi pada dinding
saluran tidak terlalu berakibat serius terhadap besarnya kapasitas debit.
Kekurangan yang utama dari saluran yang lebar dan dangkal adalah keterbatasan
pembebasan lahan, sehingga biaya pelaksanaannya menjadi lebih tinggi.
8/17/2019 Is i 2735035084123
69/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-69
Sebagai acuan untuk menentukan perbandingan antara lebar dasar B
dengan kedalaman saluran h, serta kemiringan talut dinding m untuk besaran debit
tertentu, maka berikut ini disajikan tabel karakteristik saluran.
Tabel 2.13. Karakteristik Saluran
No Debit (m3/dt) Kemiringan
dinding 1 : m
Perbandingan
b/h
Koefisien
Strickler k
0.15 – 0.30 1 1.0 35
0.30 – 0.50 1 1.0 – 1.2 35
0.50 – 0.75 1 1.2 – 1.3 35
0.75 – 1.00 1 1.3 – 1.5 35
1.00 – 1.50 1 1.5 – 1.8 40
1.50 – 3.00 1.5 1.8 – 2.3 40
3.00 – 4.50 1.5 2.3 – 2.7 40
4.50 – 5.00 1.5 2.7 – 2.9 40
5.00 – 6.00 1.5 2.9 – 3.1 42.5
6.00 – 7.50 1.5 3.1 – 3.5 42.5
7.50 – 9.00 1.5 3.5 – 3.7 42.5
9.00 – 10.00 1.5 3.7 – 3.9 42.5
10.00 – 11.00 2 3.9 – 4.2 45
11.00 – 15.00 2 4.2 – 4.9 45
8/17/2019 Is i 2735035084123
70/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-70
15.00 – 25.00 2 4.9 – 6.5 45
25.00 – 40.00 2 6.5 – 9.0 45
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi Bagian Saluran (KP-03)
2.13.5. Kemiringan Dinding Saluran
Untuk memperkecil biaya pembebasan lahan dan biaya galian, maka
kemiringan dinding saluran dibuat curam. Dengan membuat kemiringan dinding
lebih curam, maka lebar atas atas menjadi lebih kecil sehingga pembebasan tanah
juga menjadi lebih kecil.
Berikut ini tabel kemiringan dinding saluran (talud) untuk tanah yang
digali pada bahan tanah tertentu.
Tabel.2.14. Kemiringan minimum dinding saluran (talud) untuk galian pada
berbagai bahan tanah.
No Bahan Tanah Simbol
(Menurut USCS)
Kemiringan
talud m
1 Batu < 0.25
2 Gambut kenyal Pt 1 – 2
3 Lempung kenyal, loam, tanah loose CL, CH, MH 1 – 2
4 Lempung pasira, tanah pasiran kohesif SC, CM 1.25 – 2.5
5 Pasir lanauan SM 2 – 3
6 Gambut lunak Pt 3 – 4
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi Bagian Saluran (KP-03)
8/17/2019 Is i 2735035084123
71/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-71
Tabel.2.15. Kemiringan dinding saluran (talud) untuk timbunan yang dipadatkan
dengan baik
Kedalaman air + tinggi jagaan
D
(meter)
Kemiringan minimum talud
m
D ≤ 1 1
1 < D ≤ 2 1.5
D > 2 2
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi Bagian Saluran (KP-03)
Untuk tanggul yang tingginya lebih dari 3 meter, maka diperlukan adanya
bahu tanggul (berm) yang lebarnya 1 m. Bahu tanggul (berm) harus dibuat
setinggi muka air rencana di saluran.
2.13.6. Tinggi Jagaan
Meningginya muka air di dalam saluran samapai melebihi tinggi rencana
bisa disebabkan oleh penutupan pintu air di hilir secara tiba-tiba serta akibat
pengaliran buangan yang masuk ke dalam saluran. Dengan adanya keadaan
tersebut maka kemungkinan muka air di saluran akan meluap dan berpotensi
untuk merusak tanggul.
Untuk menghindari kejadian-kejadian tersebut, maka diperlukan adanya
tinggi jagaan yaitu jarak vertikal dari muka air rencana hingga puncak tanggul.
Jadi fungsi utama tinggi jagaan adalah untuk mencegah kerusakan tanggul akibat
luapan dari air di dalam saluran serta sebagai faktor keamanan apabila muka air
8/17/2019 Is i 2735035084123
72/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-72
naik sampai melebihi tinggi rencananya. Tinggi jagaan minimum untuk saluran
primer dan sekunder diberikan pada tabel berikut ini.
Tabel .2.16. Tinggi Jagaan Minimum untuk Saluran Tanah
Debit Saluran (m3/dt) Tinggi jagaan minimum (m)
< 0.5 0.40
0.5 – 1.5 0.50
1.5 – 5.0 0.60
5.0 – 10.0 0.75
10.0 – 15.0 0.85
>15.0 1.00
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi Bagian Saluran (KP-03)
2.13.7. Lebar Tanggul
Di sepanjang saluran diperlukan tanggul untuk tujuan sebagai akses masuk
ke bangunan-bangunan untuk pengoperasian pintu-pintu air serta pemeliharaan
saluran dan inspeksi saluran. Jalan inspeksi dibuat di sisi yang berdampingan
dengan sawah, hal ini berguna untuk mengurangi adanya penyadapan liar dari
saluran ke sawah. Untuk itu diperlukan lebar minimum puncak tanggul agar dapat
digunakan sebagai prasarana jalan masuk. Berikut ini lebar minimum tanggul.
Tabel.2.17. Lebar Tanggul Minimum
Debit Saluran
(me/dt)
Lebar puncak tanggul (m)
Tanpa jalan inspeksi Dengan jalan inspeksi
≤ 1 1.0 3.0
8/17/2019 Is i 2735035084123
73/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-73
1 – 5 1.5 5.0
5 – 10 2.0 5.0
10 – 15 2.5 5.0
> 15 3.5 5.0
Sumber : Kriteria Perencanaan Irigasi Bagian Saluran (KP-03)
2.13.8. Kemiringan Memanjang 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 I√R 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 :
- 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
8/17/2019 Is i 2735035084123
74/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-74
landai dari pada kemiringan medan yang ada, sehingga pada saluran ini
akan dibutuhkan beberapa bangunan terjun sebagai konsekuensinya.
- 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 I√R yang
dipakai pada saluran primer harus lebih besar dari pada harga I√R pada
kantong lumpur dalam kondisi penuh.
- Saluran sekunder dengan kemiringan medan yang landai.
Untuk saluran sekunder pada medan yang sangat landai maka diusahakan
agar besaran I√R sama dengan ruas saluran sebelah hulunya.
2.13.9. Saluran Irigasi Pasangan
Selain saluran irigasi berupa saluran dari galian tanah (saluran tanah) maka
saluran irigasi bisa juga dilapisi dengan beberapa material lapisan, biasanya
disebut saluran pasangan (canal lining). Kegunaan lapisan pada saluran pasangan
(canal lining) antara lain adalah :
- Mencegah kehilangan air akibat rembesan keluar dari saluran.
- Mencegah gerusan dan erosi dari dasar dan dinding saluran.
- Mencegah tumbuhnya tanaman air di dalam saluran.
- Mengurangi biaya pemeliharaan akibat kerusakan dinding saluran.
- Memberi kelonggaran lengkungan untuk lengkung saluran yang besar.
8/17/2019 Is i 2735035084123
75/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-75
- Menjadikan luas tanah yang perlu dibebaskan untuk saluran menjadi
mengecil.
Besaran adanya rembesan pada saluran bisa dihitung dari rumus Moritz (USBR)
berikut :
v
QC S ..035.0=
(2.43)
Dengan :
S = kehilangan akibat rembesan (m3/dt per km panjang saluran)
Q = debit di saluran (m3/dt)
V = kecepatan aliran di saluran (m/dt)
C = koefisien tanah rembesan (m/hari), lihat tabel.
0.035 = faktor konstanta (m/km)
Tabel.2.18. Harga koefisien tanah rembesan C
Jenis tanah Harga C (m/hari)
Kerikil sementasi dan lapisan penahan (hardpan) dgn geluh
pasiran
0.10
Lempung dan geluh lempungan 0.12
Geluh pasiran 0.20
Abu vulkanik 0.21
Pasir dan abu vulkanik atau lempung 0.37
Lempung pasiran dengan batu 0.51
Batu pasiran dan kerikil 0.67
8/17/2019 Is i 2735035084123
76/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-76
2.13.10. Kecepatan Maksimum
Meskipun dinding maupun dasar saluran sudah dilapisi dengan material
yang tahan gerusan, namun kecepatan maksimum yang diizinkan tidak boleh
dilampaui, hal ini untuk pertimbangan keawetan dinding saluran dan alasan
keamanan terhadap bahaya hanyut.
Kecepatan maksimum untuk pasangan batu = 2 m/dt.
Kecepatan maksimum untuk pasangan beton = 3 m/dt.
Kecepatan maksimum untuk pasangan tanah = mengikuti prosedur seperti saluran
tanah.
Perhitungan dimensi saluran harus mempertimbangkan bilangan Froude
yaitu bilangan yang menandakan suatu aliran dalam kondisi sub kritis, kritis
ataupun super kritis. Untuk saluran yang alirannya stabil bilangan Froude harus
kurang dari 0.55 (aliran sub kritis). Untuk aliran suprkritis, bilangan Froude harus
di atas 1.44. Bilangan Froude antara 0.55 sampai dengan 1.44 mempunyai efek
yang kurang menguntungkan bagi dinding saluran yaitu, alirannya memiliki pola
gelombang tegak (muka air bergelombang) sehingga bisa merusak dinding
saluran.
Bilangan Froude dihitung dengan persamaan :
Dg
vF
.=
(2.44)
V = kecepatan aliran (m/dt)
D = kedalaman hidraulik (D = A/T)
T = lebar puncak (m)
8/17/2019 Is i 2735035084123
77/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-77
2.. ym y B ATOTAL +=
my BT 2+=
my B
ym y B D
2
.. 2
+
+=
(2.45)
2.13.11. Koefisien kekasaran
Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan batu = 60
Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan beton = 70
Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan tanah =35 – 45
2.14. Penentuan trase tanggul dan konstruksi tanggul
Agar pekerjaan perencanaan teknis serta pelaksanaan fisik pembuatan embung
dapat dilakukan dengan teknologi yang sederhana dan ekonomis. Untuk maksud
tersebut dipilih embung dari urugan tanah yang homogen dengan drainase prisma
sebagai pengalir rembesan. Aspek penentuan trase tanggul mempunyai empat
syarat, yaitu daya dukung, kekuatan gesernya cukup besar, mampu menahan
rembesan air sampai batas tertentu serta jarak optimal antara garis kontur yang
berdekatan.
- Penempatan embung diposisikan pada elevasi kontur terendah yang
optimal dan ekonomis.
- Pada daerah hilir tumit tubuh embung dibuat drainase penyalir atau filtrasi.
- Lokasinya memiliki daerah tangkapan hujan.
- Tubuh embung memiliki lapisan inti lempung untuk mencegah rembes
yang lebih besar.
8/17/2019 Is i 2735035084123
78/98
Bab II Tinjauan Pustaka
II-78
- Menurut (DR. Suyono sosrodarsono, 1981) bendungan yang lebih tinggi
dari 6 s/d 7 meter, maka suatu sistem drainase diperlukan pada bagian hilir
tubuh bendungan tersebut, guna menurunkan garis depresinya. Semakin
rendah elevasi
Top Related