BAHAN AJAR DISEMINASI DAN SOSIALISASI KETEKNIKAN BIDANG PLP SEKTOR DRAINASE
MODUL 07 DRAINASE SISTEM POLDER
halaman kosong
DAFTAR ISI DAFTAR ISI .................................................................................................................................. i DAFTAR TABEL ......................................................................................................................... ii DAFTAR TABEL ......................................................................................................................... ii DRAINASE SISTEM POLDER ............................................................................................... 359 1. TERJADINYA PASANG ................................................................................................. 359 1.1 Penyebab ................................................................................................................... 359 1.2 Pola Pasang ............................................................................................................... 360 2. PERAMALAN PASANG ................................................................................................. 360 2.1 Teori Keseimbangan ................................................................................................. 360 2.2 Analisis Harmonik..................................................................................................... 362 2.3 Faktor Penyebab Perbedaan antara Pasang Ramalan dan Kenyataan ....................... 362 3. Pengaruh Pasang Pada Perilaku Banjir Dan Drainase...................................................... 363 4. DRAINASE DAERAH YANG RENDAH ....................................................................... 363 4.1 Teknik yang Dipakai ................................................................................................. 363 4.2 Pentingnya Survey..................................................................................................... 365 4.3 Contoh Masalah......................................................................................................... 365 5. DRAINASE SISTEM POLDER ....................................................................................... 368 6. PERENCANAAN SISTEM POLDER ............................................................................. 368 6.1 Tanggul Keliling ....................................................................................................... 369 6.2 Kolam Tando ............................................................................................................. 370 6.3 Pintu Pengatur ........................................................................................................... 370 6.4 Stasiun Pompa ........................................................................................................... 372 6.4.1 Pemilihan Pompa............................................................................................... 372 6.4.2 Perbandingan Kinerja ........................................................................................ 373 6.4.3 Keuntungan dan Kerugian Screw Pump ........................................................... 373 6.4.4 Keuntungan dan Kerugian Submersible Axial Flow Pump .............................. 374 6.4.5 Definisi Istilah ................................................................................................... 375 6.4.6 Karakteristik Tipe Pompa .................................................................................. 376 6.4.7 Pemilihan Pompa............................................................................................... 378 6.4.8 Denah Stasiun Pompa........................................................................................ 378 6.5 Drainase Internal ....................................................................................................... 382 DAFTAR USTAKA.................................................................................................................. 382
i
DAFTAR TABEL Tabel 6-1. Jenis Pompa dan Penerapannya ............................................................................... 377
DAFTAR TABEL Gambar 1.1. Gambar 1.2. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3. Gambar 4.4. Gambar 6.1 Gambar 6.2. Gambar 6.3. Gambar 6.4. Gambar 6.5. Gambar 6.6. Gambar 6.7. Gambar 6.8. Gambar 6.9.
ii
Siklus pasang surut............................................................................................. 359 Daur pasang purnama dan perbani yang direkam pada bulan Oktober .............. 360 Denah Polder Pada Umumnya ........................................................................... 364 Pola pasang surut di daerah Sidareja .................................................................. 365 Layout dan perhitungan polder .......................................................................... 366 Macam-macam bentuk inflow hidrograf ............................................................ 367 Komponen Drainase Sistem Polder ................................................................... 369 Diagram untuk memilih tipe pompa yang efisien .............................................. 373 Pompa Archemedian Screw................................................................................ 374 Definisi yang umum dipakai dalam menghitung tinggi energi pompa .............. 376 Hubungan antara debit pompa dan tinggi pemompaan ...................................... 377 Profil stasiun pompa........................................................................................... 379 Beberapa jenis pengoperasian pompa ................................................................ 380 Rating curve suatu pompa .................................................................................. 381 Rating curve suatu pompa terhadap waktu ........................................................ 381
DRAINASE SISTEM POLDER 1.
TERJADINYA PASANG
1.1
Penyebab
Pasang adalah perubahan aras air laut yang berdaur ulang, yang disebabkan terutama oleh gaya tarik dan gaya sentrifugal yang berkaitan dengan gerakan relatif dari bumi, bulan dan matahari. Pengaruh bulan pada timbulnya pasang itu dua kali lebih besar dari pada pengaruh matahari. Hal ini disebabkan oleh karena massa matahari jauh lebih besar namun jaraknya ke bumi relatif lebih jauh. Dengan mengacu pada Gambar 1.1, nyatalah bahwa pada saat bulan baru dan bulan purnama: pengaruh bulan dan matahari pada timbulnya pasang akan saling memperkuat, sehingga akan terjadi pasang paling besar; pasang tersebut dinamakan pasang purnama. Sebaliknya, pada saat awal dan akhir perempatan bulan, pengaruh dari matahari dan bulan akan saling bertolak sehingga tinggi pasang akan minimum. Buaian pasang minimum ini dinamakan pasang perbani.
Gambar 1.1. Siklus pasang surut
359
1.2
Pola Pasang
Di daerah lintang rendah, maka pasang akan berlangsung selama 12,4 jam, sehingga akan mempunyai 2 air tinggi dan 2 air rendai dalam 1 hari. Pasang seperti ini dinamakan semidiurnal. Di daerah lintang yang lebih tinggi, yang lebih menonjol adalah diurnal (yang mempunyai periode lebih ukuran 24,6 jam besarnya). Daur pasang purnama dan perbani yang direkam pada bulan Oktober di bagian keluar sebelah barat Segara Tuahan, yang terletak di dekat laut terbuka diperlihatkan di Gambar 2. Segara Anakan itu adalah lagun pasang yang besar di bagian Selatan Pantai Jawa kira-kira 20 km di sebelah barat Cilacap. Badan air itu luas permukaannya 27 km2 pada ketinggian pasang purnama rata-rata dan berhubungan dengan laut pada dua tempat pasang keluar. Tahap bulan yang bersangkutan juga diperlihatkan di Gambar 1.2.
Gambar 1.2. Daur pasang purnama dan perbani yang direkam pada bulan Oktober
2.
PERAMALAN PASANG
2.1
Teori Keseimbangan
Hubungan antara gejala astronomi dan pasang telah diketahui selama berabad-abad. Gagasan modern yang ada bisa dirumit sampai Teori Keseimbangan yang dikemukakan oleh Darwin pada tahun 1898.
360
Teori keseimbangan mengasumsikan bahwa bumi itu bulatan seragam yang berotasi pada sumbunya dan mempunyai selimut air yang menutupi permukaannya. Selain itu diasumsikan bahwa selimut air tersebut tetap diam sementara bumi berotasi. Akibat gaya sentrifugal dan gaya tarik (gravitasi) yang berkaitan dengan berputarnya bumi dan bulan pada satu sumbu yang sama, serta bumi dan matahari pada satu sumbu yang sama pula, maka penutup air yang bulat itu diubah bentuknya menjadi ellipsoid, sehingga seorang pengamat di seberang titik di permukaan bumi (yang berotasi), akan mengalami perubahan aras laut yang menanggapi pasang, ketika ia bergerak, melalui permukaan air diam yang mengairi bentuk (deformed). Dalam praktek, pasang itu tidak persis serupa dengan skema ideal yang diusulkan oleh teori keseimbangan, terutama karena: 1)
Nyatanya massa air itu tidak mencapai keseimbangan, akan tetapi kecepatan tempuhnya dikendalikan oleh kedalaman air. Hal ini menerangkan mengapa selama pengamatan pasang purnama, pasang tinggi adalah dalam kondisi rata-rata 180° diluar fase dengan gaya maksimum penuntul pasang pada tengah hari dan tengah malam.
2)
Pengaruh gaya coriolis itu penting untuk gerak pasang berskala besar, karena gaya-gaya yang tersangkut yang lain itu relatif kecil.
3)
Pengaruh geser memperkeras atau memperkuat akibat yang disebabkan oleh bentuk dasar laut. (untuk bentuk matematika detail dari pokok masalah ini, harap diacu Ippen, Arthur T. 1986. Estuary and Coastline Hydrodynamics, (Bab 4) Mc Grawhill Book Company, Inc.)
4)
Pengaruh massa lahan.
5)
Studi mengenai peta pasang (yang memperlihatkan garis-garis yang tiap titiknya menggambarkan pemindahan maksimum yang terjadi secara bersamaan), memperlihatkan bahwa gaya yang meningkatkan pasang itu menimbulkan osilasi diam dan bukan gelombang pasang di seluruh dunia.
6)
Kemungkinan beresonansinya teluk dan masukan yang berhubungan dengan laut yang kekerapan osilasi diamnya di cekungan lautan mendekati osilasi alami dari masa air di dalam teluk dan masukan itu. Resonansi itu pokoknya bertanggung jawab atas adanya jarak pasang yang sangat besar yang terjadi di beberapa tempat di dunia ini.
Sebagai akibat dari faktor di atas maka Teori Keseimbangan tidak dapat dipakai untuk meramalkan amplitudo maupun fase dari pasang. Namun Teori Keseimbangan itu penting karena bisa memperlihatkan bagaimana gejala pasang dapat dipecah menjadi komponenkomponennya, yang masing-masing dihubungkan dengan daur matahari maupun bulan.
361
2.2
Analisis Harmonik
Metode Analisis Harmonik adalah metode yang biasanya dipakai untuk meramalkan keragaman pasang di seberang lokasi yang ditentukan. Metode ini menyangkut penganalisaan pengukuran pasang sebelumnya di lokasi tersebut yang dilakukan dalam selang waktu yang lama. Selang waktu minimum yang diperlukan untuk analisis harmonik adalah 1 (satu) tahun, meskipun periode selama 19 tahun itu lebih baik. Metode ini didasarkan pada suatu premis (dari teori Keseimbangan) bahwa resultan pasang di seberang titik itu terdiri atas bagian-bagian yang masing-masing berhubungan dengan suatu daur bulan dan matahari yang khusus. Di hampir semua kasus, pasang yang terukur bisa diwakili dengan ketepatan yang lumayan, apabila kirakira 10 komponennya dipertimbangkan. Selang waktu untuk masing-masing komponen itu ditentukan dari pemahaman sistem matahari, bumi dan bulan, dan bersilang antara 12,4 jamjaman sampai 19 tahunan. Peramalan pasang melalui analisis harmonik bisa dipisah menjadi dua tahapan: 1) Pengukuran data dianalisis untuk menentukan fase yang tidak diketahui dan karakteristik amplitudo dari setiap pembentuk pasang di suatu lokasi yang ditentukan. 2) Hasilnya (i), dipakai untuk meramal keragaman pasang yang akan datang di lokasi tersebut.
2.3
Faktor Penyebab Perbedaan antara Pasang Ramalan dan Kenyataan
Ada beberapa faktor yang bisa menyebabkan pasang yang aktual secara kentara berbeda dari tinggi ramalannya. Faktor-faktor tersebut antara lain adalah 1) Geseran angin yang menyebabkan permukaan laut mengambil kelerengan yang secara inverse sebanding dengan kedalaman air. 2) Tekanan barometrik yang beragam yang bisa mengubah aras air sampai 10 mm per milibar perubahan tekanan. Ragam tekanan barometer juga bisa menimbulkan osilasi sementara yang agak besar yang ditambahkan secara super impase pada pasang. 3) Kerapatan air. 4) Arus. 5) Aliran sungai pada muara yang dipengaruhi pasang. 6) Faktor jangka menengah atau jangka panjang seperti naiknya aras air di dunia yang disebabkan oleh mencairnya penutup es di kutub (pengaruh rumah kaca) dan dorongan gaya geologi.
362
3.
Pengaruh Pasang Pada Perilaku Banjir Dan Drainase
Pengaruh pasang di dalam sungai bisa cukup jauh. Pola pasang itu ketika bergerak, masuk sungai atau saluran akan ditahan dan akhirnya mengecil dan hilang. Penetrasi pasang ini dibarengi dengan penggagasan air laut asin. Menurut perkiraan Dr. Walter Jewman di City University of New York dan Dr. Rhodes Fairbridge of Columbia University, menulis dalam jurnal ’Natural’, aras laut rata-rata telah naik kira-kira 100 mm sejak 1982, meskipun secara potensial naiknya 130 mm bila diperhitungkan jumlah waduk yang telah dibangun manusia sejak 1982. Besar dan jauhnya penggerusan pasang dan air asin terutama tergantung pada aliran sungai. Penggerusan tersebut akan selalu lebih besar pada sungai dengan aliran yang mempunyai debit rendah daripada yang debitnya tinggi. Morfologi sungai juga mempunyai pengaruh. Di beberapa sungai buaian pasang dan penggogosan air asin masih bisa dilihat sampai 100 - 200 km masuk ke daratan. Pola pasang yang direkam selama tahun 1980 dan 1982 di Tidareja di Kali Cibeureum kira-kira 20 km di sebelah hulu masuknya ke Segara Anakan dapat dilihat di Gambar 4. Gambar tersebut memperlihatkan bagaimana kentaranya perubahan pasang di Sidareja pada saat aliran rendah namun mempunyai pengaruh yang bisa diabaikan selama aliran tinggi. Keragaman pasang pada aras air di pantai biasanya bisa diramalkan dengan tingkat kepercayaan cukup baik, bila digunakan suatu program pengukuran dan atau tebal pasang yang ada. Namun peramalan tersebut akan lebih sukar untuk sungai-sungai pasang. Metode komputasi banyak tersedia untuk menghitung aras air pada jarak yang berlainan, yang masuk semakin ke hulu sungai, dan untuk berbagai kondisi luahnya. Contoh dari metode yang diutarakan tadi adalah Model komputasi "BRANCH" yang dibuat oleh USGS. Program ini telah diadaptasikan untuk IBM - Compatible PC (1986) dan dengan sukses telah digunakan di Proyek Centading, untuk memodelkan hidrodinamika dari Lagun Segara Anakan dan sungai pasang yang mengalir ke lagun tersebut.
4.
DRAINASE DAERAH YANG RENDAH
4.1
Teknik yang Dipakai
Drainase dari daerah yang rendah bisa dilakukan dengan salah satu atau lebih cara-cara berikut ini : 1) Pembangunan tanggul pasang di sekeliling daerah rendah tersebut.
363
2) Pembangunan tanggul sepanjang sungai dan saluran drainase yang melewati daerah rendah tersebut. 3) Pembangunan polder (atau kompartemen) yang masing masing ditangguli dan mempunyai keluaran individual ke sistem drainasenya (lihat gambar 3). Bila suatu tanggul merentas suatu jalan drainase alam, maka suatu saluran pengumpul harus diupayakan untuk mengumpulkan aliran drainasenya yang kalau tidak akan melimpas sepanjang tanggul saluran pengumpul tersebut pengumpul tersebut didesain untuk menyalurkan aliran semacam itu ke keluaran dari kompartemen. Tidak diperbolehkan ada aliran dari satu kompartemen lainnya. 4) Penggunaan pintu pengendali di keluaran dari kompartemen untuk mencegah aliran balik pada saat pasang naik dan/atau saat luah air tinggi. Pintu pengendali bisa otomatis atau yang dioperasikan secara manual, yakni pintu geser. 5) Penggunaan peralatan pompa. 6) penyediaan suatu cekungan penahan yang volumenya cukup dan kapasitas pintu keluar di setiap keluaran kompartemen untuk menyimpan sementara air limpasan dari hujan badai yang kritis sampai air tersebut dapat diluahkan pada suatu periode yang cocok dari daur pasang.
Gambar 4.1. Denah Polder Pada Umumnya
364
Gambar 4.2. Pola pasang surut di daerah Sidareja
4.2
Pentingnya Survey
Perlu ditekankan bahwa pengukuran tanah yang detil adalah kunci bagi pembuatan denah drainase yang berhasil terutama untuk daerah lahan yang rendah seluruh survei dapat dengan tepat diikatkan ke suatu bidang persamaan yang berhubungan dengan air laut rata rata.
4.3
Contoh Masalah
Polder (atau kompartemen) yang diperlihatkan dalam Gambar 4.3a meluahkan airnya ke suatu sungai yang dipengaruhi pasang yang terletak di dekat di hilir keluaran polder untuk kondisi pasang purnama dan aliran musim hujan yang umumnya di berikan di Gambar 4.3b. Ada cekungan penahan dekat di hulu keluaran polder karakteristik hubungan volume dengan ketinggiannya diberikan di Gambar 4.3c. Suatu penampang yang dipotong melalui keluaran diperlihatkan di Gambar 4.3.d.
365
Gambar 4.3. Layout dan perhitungan polder
366
Penelitian Hidrologi memperlihatkan bahwa banjir di sungai tidak terjadi pada saat yang sama dengan banjir di daerah perkotaan karena banjir sungai mempunyai waktu pemusatan atau konsentrasi yang lebih lama. Pintu pengendali yang ada di pengeluaran polder terdiri atas 2 pipa beton berdiameter 1200 mm yang dipasangi dengan pintu gerak yang disetimbangkan oleh pegas. Aras dasar bagian dalam pipa diletakkan pada + 0,5 m BPP (Bidang Persamaan Peta). Apakah struktur pintu pengendali yang ada cukup untuk menahan banjir di perumahan yang ada di sekeliling cekungan penahan selama pasang purnama? Aras lantai dari perumahan terendah di dekat cekungan tersebut adalah + 2,7 m BPP. Suatu hidrograf aliran di cekungan penahan telah disediakan untuk hujan badai 1 dalam 20 tahunan dengan jujuh 2 jam, 6 jam, 12 jam dengan menggunakan Metode Rational. Grafik tersebut diberikan di Gambar 4.4.
30
30
20
Q, m3/dt
10
10
0
0 0
2
4
6
8 10 t, jam
12
14
16
2
4
6
0
2
4
6
8 10 t, jam
12
14
16
30
20
Q, m3/dt
Q, m3/dt
20
10
0 0
8 10 t, jam
12
14
16
Gambar 4.4. Macam-macam bentuk inflow hidrograf
367
5. DRAINASE SISTEM POLDER Polder didefinisikan sebagai suatu kawasan atau lahan reklamasi. dengan kondisi awal mempunyai muka air tanah tinggi. yang diisolasi secara hidrologis dari daerah di sekitarnya dan kondisi muka air (air permukaan dan air tanah) dapat dikendalikan. Kondisi lahannya sendiri dibiarkan pada elevasi asalnya atau sedikit ditinggikan. Pengisolasian dapat dilakukan dengan penanggulan atau dengan mengelakkan air yang berasal dari luar kawasan polder. Air di dalam polder dikendalikan dengan sistem drainase, atau kadang-kadang dikombinasikan dengan sistem irigasi. Dengan demikian. polder mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : 1) Polder adalah daerah yang dibatasi dengan baik. dimana air yang berasal dari luar kawasan tidak boleh masuk. hanya air hujan (dan kadang-kadang air rembesan) pada kawasan itu sendiri yang dikumpulkan. 2) Dalam polder tidak ada aliran permukaan bebas seperti pada daerah tangkapan air alamiah. tetapi dilengkapi dengan bangunan pengendali pada pembuangannya (dengan penguras atau pompa) untuk mengendalikan aliran ke luar. 3) Muka air di dalam polder (air permukaan maupun air bawah permukaan) tidak bergantung pada permukaan air di daerah sekitarnya dan dinilai berdasarkan elevasi lahan. sifat-sifat tanah. iklim. dan tanaman. Sistem polder merupakan bangunan yang berisiko tinggi. sehingga perlu manajemen yang memadai. Manajemen polder, yang menyangkut operasi dan pemeliharaan ditujukan untuk mencegah penurunan fungsi dari semua elemen yang ada di dalam sistem polder, yang meliputi tanggul, jaringan drainase, kolam tando, stasiun pompa, dan receiving waters.Dalam menjalankan fungsinya, sistem polder merupakan keterikatan antarbagian atau komponen yang ada di dalamnya.
6. PERENCANAAN SISTEM POLDER Drainase sistem older terdiri dari beberapa komponen, yaitu Gambar 6.1: 1) 2) 3) 4)
368
Tanggul keliling; Stasiun pompa dan sistem pintu; Kolam tando; dan Jaringan saluran drainase atau internal drain.
Komponen Sistem Polder: 1. Tanggul keliling 2. Stasiun pompa 3. Kolam tando 4. Jaringan saluran drainase
Gambar 6.1 Komponen Drainase Sistem Polder
6.1
Tanggul Keliling
Tanggul keliling pada sistem polder berfungsi untuk mengisolasi secara hidrologis daerah yang menjadi target sistem. Tanggul keliling dapat berupa tanggul buatan maupun tanggul alamiah. Tanggul buatan bisa terbuat dari urugan tanah, pasangan batu kali, atau beton bertulang. Sedangkan tanggul alamiah dapat berupa tebing atau buit, jalan, dan lain-lain. Perencanaan tanggul keliling harus memenuhi kriteria: 1) Elevasi: elevasi mpuncak tanggul harus dirancang dengan mempertimbangkan muka air tertinggi di luar sistem, kemungkinan adanya gelombang air, land subsidence, dan tinggi jagaan. 2) Stabilitas: tergantung bahan yang digunakan: (1) Tanggul urugasn tanah:
369
a. b. c. d.
stabilitas terhadap sliding; stabilitas terhadap daya dukung tanah; aman terhadap seepage (rembesan); aman terhadap penurunan (konsolidasi).
(2) Tanggul dari pasangan atu kali dan beton; a. stabilitas terhadap geser; b. stabilitas terhadap geser; c. stabilitas terhadap daya dukung tanah; d. aman terhadap seepage (rembesan);
6.2
Kolam Tando
Pengendalian banjir selain direncanakan dengan meningkatkan kapasitas saluran (normalisasi) juga dengan menurunkan debit yang masuk ke sungai induk yaitu dengan memanfaatkan rawarawa (retarding basin) di daerah dataran atau diantara sungai sebagai kolam tampungan yang menangkap limpasan dari DAS dihulu untuk sementara dan kemudian dialirkan lagi ke sungai dengan mengatur debit yang keluar. Hal ini dianggap lebih menguntungkan daripada penanganan debit banjir rencana yang hanya dilakukan dengan perbaikan dan pengaturan sungai saja. Kolam tando atau kolam pengatur berfungsi sebagai pemotong puncak debit banjir. Dengan demikian kolam yang tidak luas pun dapat mengendalikan banjir secara efektif. Dalam perencanaan pengendalian banjir, penentuan dimensi dari masing-masing komponen sistem pengendalian banjir harus ditelaah dari segi teknis, ekonomis maupun sosial dalam rangka perencanaan persungaian secara keseluruhan (Sosrodarsono dan Tominaga, 1985).
6.3
Pintu Pengatur
Pintu air (gate, sluice) yang biasanya dibangun memotong tanggul sungai atau antara sungai utama dengan saluran drainase berfungsi sebagai pengatur aliran air untuk pembuang (drainage), penyadap dan pengatur lalu-lintas air. Ditinjau dari konstruksinya, secara garis besarnya pintu air dapat dibedakan dalam dua tipe yaitu pintu air tipe saluran terbuka atau disebut pintu air saluran (gate) dan pintu air tipe saluran tertutup atau disebut pintu air terowongan (sluice). Pintu air saluran pada umumnya dibangun pada sistem saluran air yang besar-besar, sedangkan pintu air terowongan dibangun pada sistem saluran air yang relatif kecil. Fungsi pintu air adalah mengatur aliran air untuk pembuang, penyadap dan pengatur lalu-lintas air. Sebagai pembuang yang dibangun di muara sistem drainase biasanya senantiasa dalam
370
keadaan terbuka dan penutupannya dilakukan manakala elevasi muka air di dalam sungai induk lebih tinggi dari elevasi air yang terdapat di dalam saluran drainase. Dengan demikian, dapat dicegah masuknya air sungai ke dataran yang dilindungi. Sedangkan pintu air sebagai penyadap untuk mengatur besarnya debit air yang dialirkan ke dalam sistem saluran air yang dibelakanginya. Sehingga daun pintunya senantiasa diatur disesuaikan debit yang diinginkan. Selain itu bangunan pintu air harus dapat pula berfungsi sebagai tanggul banjir. Karenanya bidang kontak antara bangunan pintu air yang terdiri dari beton dan tubuh tanggul yang terdiri dari urugan tanah haruslah benar-benar rapat air, agar tidak terjadi kebocoran melalui kontak tersebut yang dapat menjebolkan tanggul disekitar bangunan pintu tersebut (Sosrodarsono dan Takeda, 1985). Tahap-tahap yang dilakukan dalam perencanaan pintu air adalah (Sosrodarsono dan Tominaga, 1985) : 1)
Penentuan Dimensi Pintu Air Dimensi pintu air ditetapkan berdasarkan debit yang akan dilewatkan melalui pintu. Untuk dimensi pintu drainase ditentukan berdasarkan elevasi muka air banjir di sungai, elevasi banjir dan debit drainase yang dibuang melalui pintu tersebut. Apabila banjir pada sungai bersamaan dengan terjadinya hujan pada daerah pengaliran pintu drainasenya, maka genangan air hujan tersebut tidak dapat dihindarkan, tetapi durasinya, kedalaman serta luas kedalaman haruslah dibatasi pada tingkat yang tidak membahayakan. Apabila persyaratan tersebut tidak terpenuhi, maka harus dipertimbangkan untuk pemasangan pompa drainase. Kecepatan aliran air yang diinginkan melalui pintu adalah antara 1 – 2 m/dt, tetapi untuk pintu-pintu air berdimensi kecil dapat mencapai kecepatan 3,5 m/dt
2)
Penentuan Penampang Pintu Drainase Meskipun penampang pintu tidak berubah, akan tetapi debit yang akan dialirkan melalui pintu tersebut tidaklah selalu sama. Tetapi penampang pintu ditentukan berdasarkan debit hasil perhitungan limpasan, genangan yang diizinkan di areal yang diamankan dan pertimbangan-pertimbangan ekonomi lainnya. Kapasitas pintu drainase umumnya diperoleh dari hasil perhitungan aliran uniform atau aliran non uniform yang dimulai dari elevasi muka air sungai.
371
6.4
Stasiun Pompa
Pada drainase sistem polder, stasiun pompa merupakan komponen yang sangat vital. Stasiun pompa berfungsi untuk mengendalikan muka air di dalam kolam tando. Air dalam kolam tando tidak selalu dapat dikeluarkan ke badan air pembuangan (sungai induk) secara gravitasi. Pada kejadian banjir di sistem polder bersamaan dengan banjir di sungai induk, maka pengeluatran air daei sistem polder hanya dapat dilakukan dengan pompa. Kapasitas pompa yang diperlukan dalam suatu drainase sistem polder tergantung pada: debit banjir (hidrograf banjir), kapasitas kolam tando, serta beda tinggi muka air di kolam tando dan sungai induk (head).
6.4.1
Pemilihan Pompa
Tipe pompa ada 3 jenis, tipe – tipe pompa ini mempunyai karakteristik yang berbeda untuk aplikasi yang berbeda juga. Tipe – tipe pompa ini atara lain : 1) Reciprocating atau tipe berputar, tipe ini mempunyai kapasitas yang rendah tetapi tinggi tekan besar. 2) Centrifugal atau pompa turbin yang mempunyai kapasitas yang sedang dan tinggi tekan sedang. 3) Screw pump atau submersible axial pump yang mempunyai kapasitas tinggi tetapi tinggi tekan rendah. Secara sederhana, pemilihan pompa yang paling cocok dapat ditentukan dengan menggunakan diagram yang diperlihatkan dalam Gambar 6.2. Data yang diperlukan untuk menggunakan diagram ini adalah data debit dan data tinggi tekan (head) rencana. Jenis pompa yang memenuhi untuk drainase adalah jenis pompa dengan kapasitas tinggi dan tinggi tekan rendah. Screw pump atau submersible axial pump cocok dipakai untuk sistem drainase untuk kawasan dataran rendah / kawasan pantai. Perbandingan antara kedua jenis pompa tersebut serta rekomendasi pemakaiannya dijelaskan pada sub bab berikut.
372
1.000,0
200 Pompa Sentrifugal 60
5 3
20
Daya kuda air
Tinggi tekan pompa (m)
100,0
10 Pompa aliran campur
1
10,0
1,0
Pompa propeler
0,1 1
10
100
1.000
10.000
Debit (liter/detik)
Gambar 6.2. Diagram untuk memilih tipe pompa yang efisien 6.4.2
Perbandingan Kinerja
Komponen utama kinerja pompa adalah 1) Karakteristik tinggi sedot (subcent) 2) Karakteristik beban pompa 3) Kapasitas pompa 4) Total tinggi tekan 5) Efisiensi pompa Aspek lain yang dipertimbangkan dalam membandingkan pompa adalah : 1) Karakteristik dan kapabilitas pengendali aliran 2) Operasi dan pemeliharaan 3) Kapabilitas otomatisasi 4) Kondisi pemasangan instalasi 6.4.3
Keuntungan dan Kerugian Screw Pump
Keuntungan Screw pump 1) Pemeliharaan yang simple. 2) Efisiensi yang tinggi.
373
3) Mampu mengangkut sampah dalam jumlah besar. 4) Konstruksinya yang terbuka memungkinkan inspeksi operasi pompa keseluruhan secara mudah. 5) Pada beberapa kondisi pondasi yang diperlukan tidak sedalam pompa aksial. 6) Umur pelayanan lebih lama karena kecepatan rendah. 7) Aman terhadap kafitasi. Kerugian Screw Pump 1) Dimensinya yang besar sehingga pengangkutannya sulit. 2) Kapabilitas pompa dibatasi untuk memompa dari permukan air bebas satu ke permukaan air bebas yang lainnya (tinggi tekan tetep/tidak berubah). 3) Out flow harus selalu berada diatas muka air penerima seluruh struktur harus kaku/ rigid untuk menjaga ruang antara rotating screw dan casing tetap kecil. 4) Untuk keamanan screw harus ditutup memerlukan lahan yang luas untuk konstruksi.
Gambar 6.3. Pompa Archemedian Screw 6.4.4
Keuntungan dan Kerugian Submersible Axial Flow Pump
Keuntungan Submersible Axial Flow Pump 1) Dimensinya kecil sehingga mudah dalam transportasi. 2) Kapasitas bervariasi tergantung tinggi tekan (head) sehingga debit pada saat tinggi tekan lebih rendah dari tinggi tekan rencana lebih tinggi dari kapasitas debit rencana dan sebaliknya
374
3) Memerlukan lahan yang lebih kecil dari screw pump Kerugian Submersible Axial Flow Pump 1) Efisiensi rendah 2) Tidak mampu menghandle sampah- sampah 3) Umur layanan lebih pendek karena kecepatan lebih tinggi. 4) Ada bahaya kafitasi. 5) Memerlukan kontrol khusus untuk menjaga inflow dan buangan seimbang. Pompa centrifugal itu dicirikan oleh hulu tinggi dan aliran yang sedang, sedangkan pompa axial dicirikan oleh hulu yang rendah sampai sedang dan aliran yang besar. Pompa aliran campur karakteristiknya berada di tengah-tengah. Index pompa yang lazim digunakan adalah kecepatan spesifiknya. Kecepatan spesifik adalah kecepatan pompa yang menghasilkan satu satuan untuk tiap satu satuan hulu. Kecepatan spesifik ns
6.4.5
=
n.1 / 2 5/ 4
Definisi Istilah
Suatu instalasi stasiun pompa yang umum, pada Gambar 6.4 memperlihatkan ragam-ragam istilah yang dipakai. Tugas pompa itu ditentukan oleh hulu statis dan kehilangan oleh geseran di garis penghisapan dan penyampaian dan kehilangan-kehilangan di tempat masuk dan keluar.
Vd 2 H = Hs + hfs + Hd + hfd + 2g dimana: H Hs Hd hfd, hfs Vd
= total hulu dinamik (m) = hulu penghisapan (m) = hulu penyampaian (m) = kehilangan di garis penghisapan dan penyampaian. = kecepatan aliran di tempat keluar dari garis tekanan.
375
Gambar 6.4. Definisi yang umum dipakai dalam menghitung tinggi energi pompa
6.4.6
Karakteristik Tipe Pompa
Pompa archemedian itu khususnya sesuai untuk kondisi yang permukaan pengeluarannya lebih kurang tetap, dan tentunya tidak sesuai apabila permukaan pengeluaran tersebut berubah agak besar. Pompa ini mampu mengangkat air dengan laju 0,5 m3/dt sampai 6 m3/dt setinggi 2-10 m. Namun biasanya digunakan untuk stasiun pompa yang kecil dan sedang, untuk mengangkat 2-4 m. Pompa ini mampu menangani tetumbuhan air dan sampah, karenanya mampu beroperasi tanpa dijaga dalam jangka waktu yang lama.
376
Sebuah pompa rotodinamic perlu dipilih dengan dasar kesesuaiannya untuk tugas desainnya, bila konsideran lainnya sama. Sebuah ringkasan dari kemampuan dan keterbatasan diberikan di Tabel 6-1 dan sedangkan penerapan yang umum ada diberikan di Gambar 6.5.
Jenis Pompa Archmedian Screw
Aliran Radial
Aliran Axial
Tabel 6-1. Jenis Pompa dan Penerapannya Hulu (m) Debit (m3/dt ) Penerapan 2-4 0,5 - 6 Permukaan hulu aliran konstan 2 - 10 Lokasi terpencil 20 - 60 0,5 – 1,5 Debit sedang Hulu tinggi Untuk instalasi air minum 0 - 10 0,5 - 10 Umumnya diterapkan pada drainase
Gambar 6.5. Hubungan antara debit pompa dan tinggi pemompaan
377
6.4.7
Pemilihan Pompa
Pemilihan pompa itu didasari oleh efisiensi pengoperasian dan ekonomi. Biasanya biaya awal untuk unit yang lebih besar tapi berjumlah lebih sedikit itu, lebih kecil daripada yang harus dikeluarkan untuk unit-unit yang kecil yang berjumlah lebih banyak. Biaya pengoperasian, itu didasari oleh efisiensi dari unit tersebut dan “insiden” dari hulu pengoperasian selang beberapa waktu kemudian. Penerapan ukuran pompa itu perlu sesuai dengan bentuk hubungan antara jumlah aliran maksimum dengan besar waduk yang didasarkan pada hidrograf kritis. Pertimbangan-pertimbangan perlu diberikan pada biaya kerugian bila satu atau beberapa unit rusak.
6.4.8
Denah Stasiun Pompa
Sebuah instalasi pompa modern yang umum ada di perlihatkan di Gambar 7, gambar tersebut diperlihatkan sebuah pompa dengan Spindel vertikal dan pengumpil yang jauh. Pompa spindle vertikal tersebut dibenamkan dalam suatu lobang (sump) yang bisa disesuaikan dengan kedalaman yang diperlukan, sedangkan motor dan mesinnya ditempatkan di suatu muka yang aman terhadap berbagai resiko kebanjiran pompa yang digerakan dengan tenaga listrik tersebut tetap di kopel langsung pada motornya namun bila yang digunakan adalah mesin shaft bergerigi pompa tersebut tidak perlu dipanasi dan hal tersebut mengurangi kemungkinan terjadinya pompa berhenti disebabkan oleh kegagalan diperlingkupan pemanasan. Pompa tersebut bila dibenamkan dalam lobang menjadi tidak mudah diraih dan akan lebih banyak diperlukan pekerjaan apabila pompa tersebut berdiri di atas pilot sehingga memungkinkannya diangkat di atas muka air oleh suatu pengoperasian yang relatif sederhana. Caranya dengan memutuskan suatu kopel shaft dari sambungan bagian peluah. Dalam kasus kasus lainnya motor-motor tersebut atau gigi-gigi diatas pompa harus disingkirkan terlebih dahulu baru kemudian keseluruhan badan pompanya diangkat sampai di atas muka air supaya apapun penyumbatan yang ada bisa dibersihkan. Alternatifnya pengaturan yang lain, dapat dilihat di Gambar 6.6.
378
Gambar 6.6. Profil stasiun pompa
379
Gambar 6.7. Beberapa jenis pengoperasian pompa
380
Gambar 6.8. Rating curve suatu pompa
Gambar 6.9. Rating curve suatu pompa terhadap waktu
381
6.5
Drainase Internal
Drainase internal pada sistem polder dirancang dengan sistem gravitasi. Perencanaan dimensi, bentuk penampang, kemiringan, penggunaan bahan, dan lain-lain sama dengan perencanaan drainase pada umumnya.
DAFTAR USTAKA Loebis, J. (1984). Banjir Rencana untuk Bangunan Air. Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Soemarto, CD. (1987). Hidrologi Teknik. USAHA NASIONAL- Surabaya. Sukrisno. (1999). Konservasi Air Tanah Daerah Semarang – Demak dan Sekitarnya. Laporan No. : 52/LAP/PHPA/1997. Dep. Pertmbangan dan Energi, DJGSM, DGTL. Suripin. (2001). Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. ANDI Offset, Yogyakarta. Suripin. (2004). Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. ANDI Offset, Yogyakarta
382
