DRAINASE PERKOTAAN
I. Pengertian Umum
1. Pengertian Dan Istilah
a. Drainaseadalah prasarana yang berfungsi mengalirkan air permukaan ke badan air atau bangunan resapan buatan
b. Kotaadalah suatu konsentrasi penduduk dalam suatu wilayah geografis tertentu yang menghidupi dirinya secara relatif permanen dari kegiatan ekonomi yang ada didalam wilayah tersebut
c. Drainase perkotaanialah drainase di wilayah perkotaan yang berfungsi mengendalikan kelebihan air permukaan sehingga tidak mengganggu aktivitas masyarakat / lingkungan dan dapat memberikan manfaat bagi masyarakat
d. Dari sudut pandang Teknik Sumberdaya Air, drainase adalah sistem (sarana/ prasarana) penangan air kelebihan
e. Secara umum, sistem drainase terdiri atas:
1. Daerah tangkapan (catchment area)
2. Saluran
3. bangunan pelintas: gorong-gorong, box cover, jembatan, siphon, talang
4. bangunan pelengkap & fasilitas penunjang
5. badan air penerima
2. Tujuan atau Manfaat Drainase Perkotaan
a. Mengendalikan (kelebihan) air permukaan dalam wilayah perkotaan
b. Melestarikan (konservasi) sumberdaya air dan lingkungan pemukiman yang sehat
c. Menambah cadangan air tanah
3. Jenis Drainase
a. BerdasarkanType Dan Cara Terbentuknya
1. Alamiah (Natural);Sungai dan infiltrasi
2. Buatan (Artificial);Saluran dan bangunan
b. Berdasarkan Sistem Pengalirannya
1. Sistem Jaringan
2. Sistem Resapan
c. Berdasarkan Tujuan/Sasarannya
1. Perkotaan
2. Daerah Pertanian
3. Lapangan Terbang
4. Jalan Raya
5. Jalan Kereta Api
6. Tanggul dan Dam
7. Lapangan Olah Raga
8. Untuk Keindahan Kota
9. Untuk Kesehatan Lingkungan
10. Untuk Penambahan Areal
d. BerdasarkanLetak Bangunannya
1. Permukaaan Tanah (Surface Drainage)
2. Bawah Permukaan Tanah (Subsurface Drainage): pada lapangan olahraga, lapangan terbang, taman dan lainnya.
e. BerdasarkanFungsinya
1. Single Purpose: Air hujan atau air limbah
2. Multi Purpose: campuran air hujan dan air limbah
f. BerdasarkanKonstruksinya
1. Saluran Terbuka
2. Saluran Tertutup
3. Pola Jaringan Drainase
a. Pola Siku: saluran cabang membentuk siku-siku pada saluran utama.
b. Pola Paralel: saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang.
c. Pola Grid Iron: saluran cabang dikumpulkan pada saluran pengumpul kemudian dialirkan pada sungai yang terletak di pinggiran kota.
d. Pola Alamiah: sungai utama berada di tengah kota
e. Pola Radial: mengalirkan air dari pusat sumber air memencar ke berbagai arah.
f. Pola Jaring-jaring: saluran pembuang mengikuti arah jalan raya.
4. Fungsi Saluran Drainase
a. Saluran Interseptor: berfungsi sebagai pencegah terjadinya pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain di bawahnya.
b. Saluran Kolektor: berfungsi sebagai pengumpul aliran dari saluran drainase yang lebih kecil, misalnya saluran interseptor.
c. Saluran Konveyor: berfungsi sebagai saluran pembawa seluruh air buangan ke sungai.
5. Daerah Pelayanan dan Daerah Aliran
Daerah pelayanan: suatu daerah yang memiliki jaringan drainase dari hulu hingga muara pembuang tersendiri sehingga jaringan drainasenya terpisah dengan jaringan drainase daerah pelayanan lainnya.
Daerah aliran: daerah yang dibatasi oleh batas-batas topografi sehingga air yang menggenanginya tidak membebani daerah aliran lainnya.
II. Desain Hidrologi
1. Hujan dan Limpasan
a. Hujan
Pengelompokan hujan setiap hari (24) jam yang besarnya tertentu selama bertahun-tahun memperlihatkan bahwa huja-hujan kecil terjadi lebih sering daripada hujan-hujan besar.
b. Limpasan
Limpasan permukaan: air yang mencapai sungai tanpa mencapai permukan air tanah yakni curah hujan yang dikurangi sebagian dari infiltrasi, besarnya air yang tertahan dan besarnya genangan.
2. Daerah Pengaliran
a. Kondisi topografi dalam daerah pengaliran
Kondisi topografi seperti corak, elevasi, gradient, arah pengaliran dan lain-lain dari daerah pengaliran mempunyai pengaruh terhadap sungai dan hidrologi daerah pengaliran tersebut.
Corak daerah pengaliran: faktor bentuk yakni perbandingan panjang sungai utama terhadap lebar rata-rata daerah pengaliran
Elevasi daerah pengaliran dan elevasi rata-rata mempunyai hubungan yang sangat penting terhadap suhu dan curah hujan
Gradient daerah pengaliran: salah satu faktor penting yang mempengaruhi waktu mengalirnya aliran permukaan, waktu konsentrasi dan mempunyai hubungan langsung terhadap debit banjir.
Rah pengaliran berpengaruh terhadap kehilangan evaporasi dan transpirasi karena mempengaruhi kapasitas panas yang diterima dari matahari.
b. Jenis tanah
Bentuk butir-butir tanah, coraknya dan cara mengendapnya menentukan terhadap kapasitas infiltrasi.
c. Faktor-faktor lain
Yaitu karakteristik sungai, adanya daerah pengaliran yang tidak langsung, drainase buatan dan lain-lain.
3. Intensitas Hujan
Intensitas Hujan adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu.
I =
di mana:
I = Intensitas Curah Hujan (mm/jam)
R = Curah Hujan Maksimum dalam 24 jam (mm)
tc = Durasi Curah Hujan (jam)
4. Hujan Rencana
Hujan Rencana yang dimaksud adalah huajn harian maksimum yang akan digunakan untuk menghitung intensitas hujan, kemudian intensitas ini digunakan untuk mengestimasi debit rencana.
Rr = ̅R + K · Sd
̅R =
Sd =
di mana:
R = Hujan rencana periode ulang T tahun (mm)
̅R = Hujan harian tahunan maksimum rata-rata (mm)
K = Faktor frekwensi untuk periode ulang T tahun sesuai dengan tipe sebaran data hujan
Sd =Standar deviasi
Ri = Hujan harian maksimum tahun ke-i
N = Jumlah data atau tahun
5. Rumus Rasional
Q = 0,278 · C · Cs · I · A
di mana:
Q = Debit (m3/det)
C = Koefisien aliran
Cs = Koefisien tampungan
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)
A = Luas daerah aliran (km2)
Q = I
di mana:
Q = Debit (m3/det)
Cj = Koefisien aliran sub-area
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)
Aj = Luas daerah sub-area
Q = C · β · I · A
di mana:
Q = Debit (m3/det)
C = Koefisien aliran
β = Koefisien tampungan
I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam)
A = Luas daerah aliran (km2)
6. Koefisien Pengaliran
Koefisien Pengaliran (runoff coefficient): perbandingan antara jumlah air hujan yang mengalir atau melimpas di atas permukaan tanah (surface runoff) dengan jumlah air hujan yang jatuh di atmosfir.
C =
di mana:
C = Koefisien pengaliran
Q = Jumlah Limpasan
R = Jumlah Curah Hujan
7. Koefisien Tampungan
Cs =
di mana:
Cs = Koefisien tampungan
Tc = Waktu konsentrasi (jam)
Td = Waktu aliran air mengalir di dalam saluran dari hulu ke tempat pengukuran
8. Karakteristik Hujan
a. Durasi hujan
Durasi hujan adalah lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman, harian) diperoleh terutama dari hasil pencatatan alat pengukur hujan otomatis.
b. Lengkung intensitas hujan
Lengkung intensitas hujan adalah grafik yang menyatakan hubungan antara intensitas hujan dengan durasi hujan, hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk lengkung intensitas hujan dengan periode ulang hujan tertentu.
c. Waktu konsentrasi (Tc)
Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir suatu saluran.
9. Data Hujan
a. Pengukuran
Pengukuran hujan dilakukan selama 24 jam, dengan cara ini berarti hujan yang diketahui adalah hujan total yang terjadi selama satu hari.
b. Alat ukur
Ada 2 jenis alat pengukur hujan yang umum digunakan yaitu:
1. Alat ukur hujan biasa (Manual Raingauge)
Data yang diperoleh berupa data hasil pencatatan oleh petugas pada setiap periode tertentu. Alat pengukur hujan ini berupa suatu corong dan sebuah gelas ukur yang masing-masing berfungsi untuk menampug jumlah air hujan dalam satu hari (hujan harian).
2. Alat ukur hujan otomatis (Automatic Raingauge)
Data yang diperoleh berupa data pencatatan secara menerus pada kertas pencatat yang dipasang pada alat ukur.
c. Kondisi dan sifat data
Data huja yang baik diperlukan dalam melakukan analisis hidrologi, sedangkan untuk mendapatkan data yang berkualitas biasanya tidak mudah.
10. Pengolahan Data
a. Hujan rerata daerah aliran
1. Rata-rata aljabar
R =
(R1 + R2+ R3+…+ Rn)
di mana:
R = Curah hujan daerah
n = Jumalah titik pengamatan
R1, R2, R3… Rn = Curah hujan di tiap titik pengamatan
2. Cara Thiessen
̅R =
̅R = Curah hujan daerah
R1, R2, R3… Rn = Curah hujan di tiap titik pengamatan
A1, A2, A3… An = Luas bagian daerah yang mewakili titik pengamatan
3. Cara Isohyet
R =
̅R = Curah hujan daerah
R1, R2, R3… Rn = Curah hujan rata-rata pada bagian A1, A2, A3… An
A1, A2, A3… An = Luas bagian-bagian antara garis isohyet
b. Melengkapi data
R =
(
rA + 
rB+ 
rC)
di mana:
R = Curah hujan rata-rata setahun di tempat pengamatan R datanya harus lengkap
rA, rB, rC = Curah hujan di tempat R1, R2, R3
RA, RB, RC = Curah hujan rata-rata setahun di A, B dan C
c. Periode ulang hujan
1. Saluran Kwarter : periode ulang 1 tahun
2. Saluran Tersier : periode ulang 2 tahun
3. Saluran Sekunder : periode ulang 5 tahun
4. Saluran Primer : periode ulang 10 tahun
d. Debit rencana
Debit rencana ditetapkan dengan masa ulang tertentu misalnya 10 tahunan, 25 tahunan, 50 tahunan, 100 tahunan sesuai dengan umur rencana. Perkiraan debit rencana periode ulang dilakukan dengan analisa frekwensi banjir. Besarnya banjir rencana disesuaikan dengan umur ekonomis bangunan.
e. Distribusi gumbel tipe I
QT = ̅Qmaks + K∙Sd
̅Qmaks =
Sd =
K = -
(0,5772 + ln ln
)
di mana:
QT = Debit rencana periode ulang T tahun (m3/det)
̅Qmaks = Debit aliran maksimum tahunan rata-rata (m3/det)
K = Faktor frekuensi untuk periode ulang T tahun
Sd = Standar deviasi
Qmaks i = Debit aliran maksimum tahunan ke-i
n = Jumlah data atau tahun
T = Periode ulang T tahun
III. Desain Hidrolika
1. Umum
Dalam ilmu hidrolika, sistem pengalirandapat dibedakan dalam dua jenis yaitu sistem pengaliran melalui saluran terbuka dan sistem pengaliran memlalui saluran tertutup.
2. Sistem Pengaliran pada Saluran Terbuka
Aliran pada saluran terbuka terdiri dari saluran alam dan saluran buatan. Pada saluran alam (sungai), variabel aliran sangat tidak teratur baik terhadap fungsi ruang maupun fungsi waktu sehingga analisis aliran sulit diselesaikan secara analisis dan untuk menyelesaikannya dilakukan secara empiris. Pada saluran buatan (irigasi/drainase) variabel aliran lebih teratur sehingga analisis aliran lebih mudah dan lebih sederhana.
3. Sistem Pengaliran pada Saluran Tertutup
Sistem pengaliran pada saluran tertutp tidak terdapat permukaan bebas sehingga ketentuan mengenai tahanan aliran pada saluran tertutup yang penuh tidak sama dengan yang berlaku pada saluran terbuka.
4. Gorong-gorong
Bangunan gorong-gorong dimaksudkan untuk meneruskan aliran air buanagn yang melintas dibawah jalan raya.
5. Aplikasi Hidrolika pada perencanaan drainase
Yang perlu diperhatikan dalam perencanaan drainase dilihat dari sisi hidrolika:
a. Kecepatan maksimum aliran
b. Kecepatan minimum aliran
c. Bentuk penampang saluran
d. Kelancaran pengaliran air
e. Dimensi bangunan pelengkap
IV. Debit Rencana
1. Debit Periode Ulang
Debit rencana adalah debit maksimum yang akan dialirkan oleh saluran drainase untuk mencegah terjadinya genangan. Untuk drainase perkotaan dan jalan raya, ditetapkan debit banjir maksimum periode ulang 5 tahun.
2. Langkah-langkah perhitungan Debit Rencana
a. Menetapkan nilai koefisien aliran pada daerah tersebut
b. Hitung waktu konsentrasi
c. Hitung Koefisien tampungan
d. Hitung hujan rencana
e. Hitung debit rencana
V. Saluran Drainase
Pada saluran drainase perkotaan dikenal dua jenis konstruksi yaitu saluran tanah tanpa lapisan dan saluran dengan lapisan.
1. Kriteria Teknis
a. Kriteria teknis saluran drainase air hujan:
1. Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani
2. Aliran berlangsung cepat, namun tidak menimbulkan erosi
3. Kapasitas saluran membesar searah aliran
b. Kriteria teknis saluran drainase air limbah:
1. Muka air rencana lebih rendah dari muka tanah yang akan dilayani
2. Tidak mencemari kualitas air sepanjang lintasannya
3. Tidak mudah dicapai oleh binatang yang dapat menyebarkan penyakit
4. Ada prose pengenceran atau penggelontoran sehingga kotoran yang ada dapat terangkut secara cepat sampai ke tempat pembuangan akhir
5. Tidak menyebarkan bau atau mengganggu estetika
2. Bentuk Penampang Saluran
Bentuk Penampang Saluran dianjurkan mengikuti penampang hidrolis terbaik, yaitu suatu penampang yang memiliki luas terkecil untuk suatu debit tertentu atau memiliki keliling basah terkecil dengan hantaran maksimum.
Dimensi Saluran
