Drainase Permukaan dan Contoh Perencanaan Sistem Drainase Jalan Raya

Salah satu aspek penting dalam perencanaan jalan raya adalah menjaga jalan tetap terlindungi dari air permukaan dan air tanah. Dalam kata lain, drainase merupakan faktor kunci dalam perencanaan pekerjaan jalan. Genangan air di permukaan jalan dapat melambatkan kendaraan dan menyebabkan kecelakaan karena penglihatan terhalang oleh cipratan dan semprotan air. Jika air masuk ke dalam struktur jalan, perkerasan dan tanah dasar akan melemah, yang mengakibatkan kerusakan yang lebih mudah terjadi akibat lalu lintas. Air juga berdampak negatif pada bahu jalan, lereng, saluran, dan bagian lain dari jalan. Kegagalan dapat terjadi saat pemotongan tebing atau pembangunan tanggul dan jembatan karena terkena banjir.

Kecepatan air yang tinggi saat terjadi banjir dapat menyebabkan erosi yang mengakibatkan keruntuhan jalan dan/atau jembatan. Di sisi lain, kecepatan air yang rendah pada bangunan drainase dapat menyebabkan sedimentasi yang mengakibatkan penyempitan dan penyumbatan. Penyumbatan ini dapat mengakibatkan erosi lebih lanjut atau meluap dan mungkin mengakibatkan keruntuhan.

DRAINASE PERMUKAAN

Langkah pertama dalam perencanaan sistem drainase adalah melakukan analisis hidrologi, di mana karakteristik debit rencana dari semua bangunan drainase, sungai, dan saluran di sekitar jalan ditentukan. Debit rencana dapat dihitung menggunakan dua pendekatan, tergantung pada data yang tersedia, yaitu analisis data debit banjir dan pemodelan aliran (rainfall-runoff model). Sistem drainase permukaan pada jalan raya memiliki tiga fungsi utama, yaitu:

1. Membawa air hujan dari permukaan jalan ke sistem pembuangan air.
2. Menampung air tanah (dari subdrain) dan air permukaan yang mengalir menuju jalan.
3. Membawa air melintasi alinyemen jalan dengan cara yang terkendali.

Dua fungsi pertama dikendalikan oleh komponen drainase memanjang, sementara fungsi ketiga membutuhkan bangunan drainase melintang, seperti culvert, gorong-gorong, dan jembatan.

Drainase Memanjang: Semakin lebar perkerasan, semakin besar area tangkapan air, yang mengakibatkan peningkatan jumlah air hujan yang harus dibuang. Kemiringan memanjang untuk bahu jalan harus setidaknya 0,3%, dan untuk daerah yang sangat datar setidaknya 0,2%. Saluran terbuka di tepi jalan dapat dibedakan berdasarkan fungsinya, seperti parit atau selokan (ditches), talang (gutters), saluran tikungan keluar (turnouts), saluran curam (chutes), dan parit intersepsi (intercepting ditches).

Drainase Melintang: Saluran melintang sering memerlukan biaya yang signifikan, oleh karena itu, penting untuk melakukan analisis terhadap semua bangunan drainase melintang utama sepanjang jalan. Tipe drainase melintang dapat berupa:

• Fords
• Drifts
• Gorong-gorong (culverts)
• Jembatan

Tabel 1 menunjukkan periode ulang debit rencana yang direkomendasikan untuk bangunan drainase utama (Hassing, J.M. 1996).

Pengaruh air pada perkerasan jalan dapat terjadi akibat penetrasi air hujan melalui retakan-retakan, sambungan, permukaan perkerasan, bahu jalan, infiltrasi air tanah dari muka air tanah yang tinggi, akifer yang terpotong, dan sumber air lokal. Dampak air yang terperangkap di dalam struktur perkerasan jalan antara lain:

1. Penurunan kekuatan material: Air dapat mengurangi kekuatan butiran agregat dan tanah subgrade. Penetrasi air ke dalam struktur perkerasan dapat melemahkan daya dukungnya.
2. Penyedotan (pumping): Air yang terjebak di dalam perkerasan beton dapat menyebabkan fenomena penyedotan (pumping), di mana material beton bergerak dan dapat menyebabkan retakan dan kerusakan pada bahu jalan.
3. Penurunan daya dukung: Tekanan hidrodinamik yang tinggi akibat pergerakan kendaraan dapat menyebabkan penyedotan material halus pada lapisan dasar perkerasan fleksibel, yang mengakibatkan penurunan daya dukung dan ketahanan struktur perkerasan.
4. Kerusakan campuran aspal dan beton: Kontak yang berkelanjutan dengan air dapat menyebabkan perubahan dan kerusakan pada campuran aspal serta penurunan daya tahan terhadap retakan pada beton.
5. Perbedaan penampilan pada tanah bergelombang: Air dapat berpengaruh pada perbedaan karakteristik tanah yang bergelombang, yang dapat mempengaruhi pemilihan jenis material untuk selokan samping. Faktor penting dalam penentuan jenis material adalah kecepatan aliran air yang direncanakan melalui selokan samping.

Dalam perencanaan jalan, penting untuk mempertimbangkan pengelolaan air secara efektif untuk melindungi perkerasan jalan dari dampak negatif yang disebabkan oleh air.

Tabel 2. Kecepatan aliran air yang diizinkan berdasarkan jenis material.

Sumber : Petunjuk desain drainase permukaan jalan No. 008/T/BNKT/1990, BINA MARGA

Kecepatan aliran air ditentukan oleh sifat hidrolis penampang saluran, salah satunya adalah kemiringan saluran.

Tabel 3. Hubungan kemiringan selokan samping (i) dan jenis material.

Sumber : Petunjuk desain drainase permukaan jalan No. 008/T/BNKT/1990, BINA MARGA

Tabel 4. Hubungan kondisi permukaan dengan koefisien hambatan

Sumber : Petunjuk desain drainase permukaan jalan No. 008/T/BNKT/1990, BINA MARGA

Tabel 5. Hubungan kondisi permukaan tanah dan koefisien pengaliran (C)

Sumber : Sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan,Dr. Ir. Suripin, M. Eng

Tabel 6. Kemiringan saluran memanjang(is)berdasarkan jenis material

 Tabel 7. Kemiringan saluran memanjang(is)berdasarkan jenis material

Dalam penentuan daerah layanan, trase jalan direpresentasikan pada peta topografi daerah tersebut. Panjang segmen saluran (L) yang ditentukan sepanjang 200 meter didasarkan pada rute jalan yang telah dipetakan di peta tersebut. Dalam perencanaan drainase, segmen saluran ini dianggap sebagai awal dari sistem drainase, sehingga tidak ada debit masuk (Qmasuk) kecuali dari segmen A1, A2, dan A3.

Untuk membuang aliran air ke sungai, direncanakan penggunaan gorong-gorong beton di ujung segmen saluran. Gorong-gorong ini akan berfungsi untuk menampung debit air dari segmen yang sedang ditinjau serta segmen saluran setelahnya.

Dalam perencanaan gorong-gorong, akan diperhitungkan kapasitasnya untuk menampung debit air dari segmen saluran yang sedang ditinjau serta segmen saluran setelahnya. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa gorong-gorong memiliki kapasitas yang cukup untuk menampung aliran air yang terkumpul sebelum dibuang ke sungai melalui gorong-gorong tersebut.

Dengan perencanaan yang tepat, gorong-gorong tersebut akan memastikan bahwa aliran air dari segmen saluran yang ditinjau dan segmen saluran setelahnya dapat ditampung dengan baik sebelum dibuang ke sungai melalui gorong-gorong tersebut.

1.      Tentukan besarnya koefisien C (tabel 2)

    Aspal : L1 , koefisien C1 = 0,70

    Bahu Jalan : L2 , Koefisien C2 = 0,65

    Perumahan : L3 , Koefisien C3 = 0,60

2.      Tentukan luas daerah

    Aspal A1 = 5,00 m’ x 200,00 m’ = 1000 m2

    Bahu jalan A2 = 2,00 m’ x 200,00 m’ = 400 m2

    Perumahan A3 = 10,00 m’ x 200,00 m’ = 2000 m2

Waktu Kosentrasi (TC)

Keterangan :

        lo : jarak titik terjauh ke fasilitas drainase (m)

        nd : Koefisien hambatan is : Kemiringan daerah pengairan

        V : Kecepatan air rata-rata pada saluran (m/dtk)

        Tc : Waktu konsentrasi

        L : Panjang saluran (m)

Data curah hujan

Data curah hujan dari pos pengamatan BMG sebagai berikut:

Tentukan intensitas curah hujan maksimum 

Dengan memplotkan harga Tc = 4,06 menit, kemudian tarik garis keatas sampai memotong lengkung intensitas hujan rencana pd periode ulang 5 tahun didapat : I = 190 mm/jam.

Hitung besarnya debit 

    Q = 0,00278 x C x I x A atau 

    Q = 1/3,6 x C x I x A (Suripin, 2004:79)

Keterangan :

    Q = Debit banjir rencana (m/dt)

    C = Koefisien pengaliran (tabel)

    I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

    A = Daerah pengaliran (m2 )

Penentuan dimensi saluran

    1. Saluran direncanakan dari beton dg kecepatan aliran yg diijinkan 1,50 m/dt (Tabel 2)

    2. Bentuk penampang : segi empat

    3. Kemiringan saluran memanjang yang diijinkan : sampai dengan 7,5% (Tabel 6)

    4. Angka kekasaran permukaan saluran Manning (dari Tabel 7) → n = 0,013

Tentukan kec. saluran (V) dan kemiringan saluran

        V = 1,3 m/detik ( < V ijin = 1,50 m/detik )

        iS= 3% (disesuaikan dengan kemiringan memanjang jalan)

Keterangan :

V = Kecepatan rata-rata dalam saluran (m/detik)

Q = Debit banjir rencana (m3/dtk)

n = Koefisien kekasaran

R = Radius hidrolik

S = Kemiringan saluran

A = Luas saluran (m2)

P = Keliling basah saluran (m)

Tentukan kec. saluran (V) dan kemiringan saluran

Dengan dimensi :

       h =0,5m maka

       R = A/P = (hxb)/(2h+b) = 0,5b/(1+b)