DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL DENGAN MENGGUNAKAN UKURAN PARTIKEL TANAH MAKSIMUM 1 mm
Oleh : ERLY PRATITA F14103037
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL DENGAN MENGGUNAKAN UKURAN PARTIKEL TANAH MAKSIMUM 1 mm SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ERLY PRATITA F14103037 Dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 31 Maret 1984 Tanggal lulus : 17 September 2007 Bogor, 24 September 2007 Menyetujui :
Dr. Ir. Erizal, M. Agr. Dosen Pembimbing Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian
ERLY PRATITA. F14103037. Debit Rembesan pada Model Tanggul dengan Menggunakan Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm. Di Bawah Bimbingan Dr. Ir. Erizal, M.Agr.
RINGKASAN
Tanggul merupakan salah satu bentuk dari bendungan urugan homogen. Tanggul berfungsi untuk menahan aliran air dan menyangga permukaan air sehingga air yang masuk ke saluran dapat dikendalikan. Keruntuhan tanggul dapat diakibatkan oleh adanya rembesan air dalam tubuh tanggul. Rembesan pada tanggul terjadi karena adanya tekanan air di bagian hulu tanggul yang melewati pori-pori di dalam tanah dan gaya yang menahan lebih kecil dari gaya yang mengalirkan. Jika rembesan yang terjadi pada tanggul semakin besar akan mengancam kestabilan tanggul sehingga dapat menimbulkan erosi, longsoran dan kehilangan air akibat rembesan melalui tubuh tanggul tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah 1) Menghitung debit rembesan pada model tanggul, yaitu melalui pengamatan secara langsung, menggunakan metode perhitungan rumus dan analisis dengan program Seep/W, serta membandingkan hasil perhitungan debit rembesan dari ketiga metode tersebut. 2) Mengetahui pengaruh ukuran partikel tanah maksimum 1 mm terhadap debit rembesan pada tubuh model tanggul dan membandingkan hasil penelitian sebelumnya dengan menggunakan ukuran partikel tanah 4760 μm. 3) Mengetahui pengaruh drainase tarhadap debit rembesan pada model tanggul. Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah serta Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika Depertaman Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juli 2007. Model tanggul dibuat berdasarkan kriteria dimensi tanggul yang disarankan DPU (1986) yaitu model dengan skala 1 : 12 yang “geometrical similiar” dimana skala horizontal dan vertikal bernilai sama. Tinggi muka air yang direncanakan sebesar 1.5 m, lebar mercu (w) tanggul sebesar 1.5 m, tinggi jagaan (freeboard) tanggul sebesar 0.6 m, serta kemiringan talud 1 : 3 untuk bagian hulu maupun hilir tanggul. Panjang saluran drainase 0.75 m dengan bahan pasir dan filter (chapiphon) yang kedap air. Model tanggul dibuat pada kotak model acrylic yang dilengkapi dengan inlet, outlet dan spillway. Pemadatan tanah dilakukan dengan uji pemadatan standar (Proctor), dan diperoleh kadar air optimum 33.02 %. Jumlah tumbukan yang diberikan sebanyak 150 tumbukan. Besarnya nisbah kepadatan tanah (RC) adalah 84.13 %. Uji permeabilitas dilakukan dengan metode falling head karena contoh tanah merupakan tanah berbutir halus (tanah yang lolos saringan 1 mm). Nilai permeabilitas tanah pada model tanggul tanpa saluran drainase sebesar 2.89 x 10-4 cm/det, sedangkan permeabilitas tanah pada model tanggul dengan saluran
drainase sebesar 8.41 x 10-5 cm/det. Nilai permeabilitas pasir sebesar 1.84 x 10-2 cm/det. Pola aliran dan besarnya debit rembesan dalam tanggul dapat digambarkan dengan program Seep/W. Parameter-parameter yang digunakan adalah dimensi tanggul, tinggi muka air, dan nilai permeabilitas tanah. Debit rembesan adalah besarnya jumlah air yang mengalir pada tubuh model tanggul dan tidak boleh melebihi debit kritis. Nilai debit kritis sebesar 5 % dari debit yang masuk. Besarnya debit rembesan dihitung atau diukur dengan 3 metode yaitu pengukuran pada model tanggul, analisis dengan program Seep/W dan rumus empiris. Hasil pengukuran langsung debit yang masuk ke dalam waduk sebesar 1.21 -4 x 10 m3/det dengan debit kritis sebesar 6.05 x 10-6 m3/det. Besarnya debit rembesan berdasarkan pengamatan langsung untuk model tanggul tanpa saluran drainase sebesar 5.04 x 10-7 m3/det, dan untuk model tanggul dengan saluran drainase sebesar 6.20 x 10-6 m3/det. Besarnya debit rembesan berdasarkan perhitungan empiris untuk model tanggul tanpa saluran drainase rata-rata sebesar 4.01 x 10-10 m3/det. Besarnya debit rembesan berdasarkan analisis Seep/W untuk model tanggul tanpa saluran drainase rata-rata sebesar 4.0094 x 10-8 m3/det, dan untuk model tanggul dengan saluran drainase sebesar 5.0815 x 10-8 m3/det. Debit rembesan dengan analisis SEEP/W lebih mendekati debit rembesan secara pengamatan langsung, sedangkan analisis dengan rumus empiris debit rembesan yang diperoleh nilainya lebih kecil dibanding analsis SEEP/W maupun pengamatan langsung. Dari penelitian sebelumnya (Sari, 2005) besarnya debit rembesan secara pengamatan langsung diperoleh debit yang lebih besar dibandingkan penelitian ini, dikarenakan penggunaan ukuran partikel tanah yang berbeda. Dengan ukuran partikel yang lebih besar, maka debit outlet yang dihasilkan lebih besar pula. Penggunaan drainase berpengaruh terhadap debit rembesan. Nilai yang diperoleh untuk debit rembesan pada model tanggul dengan drainase horizontal lebih besar dibanding debit rembesan pada model tanggul tanpa drainase. Besarnya debit outlet untuk semua pengukuran memiliki nilai yang lebih kecil dari debit krisis, sehingga model tanggul tersebut dapat dikatakan aman dan tingkat kestabilan tanggul masih baik. Kata kunci : Tanggul, Model, Debit Rembesan, Ukuran Partikel Tanah, Drainase
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skipsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Skripsi ini merupakan hasil dari penelitian yang dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika serta Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dari bulan Februari - Juli 2007 dengan judul ”Debit Rembesan pada Model Tanggul dengan Menggunakan Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm”. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak, ibu, dan adikku yang telah memberikan seluruh perhatian dan kasih sayang yang tulus serta dukungan secara moril dan materil. 2. Dr. Ir. Erizal, M.Agr sebagai dosen pembimbing atas arahan dan bimbingannya. 3. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS dan Ir. Mohamad Solahudin, M.Si sebagai dosen penguji. 4. Gilar Sukma Priana S.Hut yang selalu memberikan semangat, dan perhatiannya. 5. Bapak Trisnadi sebagai teknisi laboratorium yang selalu memberikan arahan dan bantuannya. 6. Dias Kurniasari dan Dewi Wulan Ratnasari yang selalu bersama-sama dalam suka dan duka selama penelitian. 7. Sahabat-sahabatku: Ema, Anne, Leni, dan Manda. 8. Teman-teman yang telah membantu selama penelitian (Taufik, Fauzan, Rani, Rini A, Yossi, Fuad, Ari, Hendri dan Ervian) juga teman-teman TEP 40 lainnya. 9. Teman-teman di Zulfa (Dewilis, Irma, Anis, Nani, Hayuning, Herher, Ina, Tria, Sieska, Ajeng, Rima, Dyanti, Dede dan Gina) yang selalu memberikan semangat kepada penulis.
10. Teman-teman TEP’40, khususnya TTA’40 yang selama 2 semester selalu bersama-sama dalam kuliah, mengerjakan tugas dan banyak hal lainnya yang tidak akan pernah dilupakan. 11. Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam skripsi ini.Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun, agar skripsi ini dapat lebih bermanfaat di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis mengucapkan terma kasih.
Bogor,17 September 2007 Penulis
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Tasikmalaya, pada tanggal 31 Maret 1984. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan H. Unang A. Kusnandar dan Hj. Nur Hidayati, S.Pd M.Pd. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Sukamanah IIITasikmalaya tahun 1997, dan pada tahun 2000 menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SMPN 1 Tasikmalaya. Pendidikan menengah atas diselesaikan penulis pada tahun 2003 di SMUN 2 Tasikmalaya. Pada tahun yang sama (2003) penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI). Pada tahun 2005 penulis memilih Laboratorium Teknik Tanah dan Air (TTA) dengan dosen pembimbing Dr. Ir. Erizal M.Agr. Selama aktif sebagai mahasiswa, penulis juga aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan, diantaranya : UKM Lingkung Seni Sunda Gentra Kaheman IPB periode 2003/2004 dan 2004/2005, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (BEM-F) periode 2004/2005, Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) periode 2005/2006 dan Organisasi Mahasiswa Daerah Himpunan Mahasiswa Tasikmalaya (OMDA HIMALAYA). Pada tahun 2006, penulis melaksanakan praktek lapang di Bagian Pelaksana Kegiatan Irigasi Wilayah Priangan Timur – kota Tasikmalaya, dengan judul laporan “Pengelolaan Air Irigasi di Daerah Irigasi Cikunten I, kabupaten Tasikmalaya”. Penulis menyelesaikan skripsi berjudul “Debit Rembesan pada Model Tanggul dengan Menggunakan Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm” di bawah bimbingan Dr. Ir. Erizal, M Agr.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ....................................................................................................
i
DAFTAR TABEL ........................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... vi I.
II.
PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ........................................................................ B. TUJUAN PENELITIAN ....................................................................
1 3
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4 A. TANAH SECARA UMUM ................................................................ 4 B. SIFAT FISIK TANAH ....................................................................... 5 1. Tekstur dan Struktur Tanah ......................................................... 5 2. Kadar Air Tanah ............................................................................. 7 3. Permeabilitas ................................................................................... 7 4. Berat Jenis Partikel Tanah............................................................. 8 5. Berat Isi Tanah ................................................................................ 9 6. Porositas ........................................................................................... 9 7. Angka Pori ....................................................................................... 10 8. Potensial Air Tanah ........................................................................ 10 C. SIFAT MEKANIK TANAH ............................................................... 11 1. Konsistensi Tanah ........................................................................... 11 2. Pemadatan Tanah ........................................................................... 11 D. UKURAN PARTIKEL TANAH ....................................................... E. MODEL ................................................................................................ F. TANGGUL ........................................................................................... G. DIMENSI TANGGUL ........................................................................ H. DEBIT REMBESAN ........................................................................... I. DRAINASE DAN FILTER ................................................................ J. PROGRAM GEO-SLOPE ..................................................................
III. METODOLOGI ......................................................................................
12 13 14 15 16 20 21 24
A. TEMPAT DAN WAKTU .................................................................... 24
Halaman
B. BAHAN DAN ALAT ........................................................................... 24 1. Bahan ............................................................................................. 24 2. Alat .................................................................................................. 24 C. METODE PENELITIAN .................................................................. 25 1. Pembuatan Kotak Model Tanggul ................................................ 2. Pengambilan Contoh Tanah .......................................................... 3. Penghalusan Tanah ........................................................................ 4. Pengukuran Sifat Fisik Tanah ....................................................... a. Kadar Air Tanah ........................................................................ b. Konsistensi Tanah ...................................................................... c. Pemadatan Tanah ....................................................................... d. Uji Permeabilitas Tanah ............................................................ e. Uji Tekstur Tanah ...................................................................... 5. Uji Tumbuk Manual ....................................................................... 6. Pembuatan Model Tanggul ............................................................ 7. Pengaliran Air pada Kotak Model ................................................ 8. Pengamatan .................................................................................... 9. Pembongkaran Model Tanggul .................................................... 10. Pengukuran Permeabilitas Tanah pada Model Tanggul ........... 11. Analisis Debit Rembesan ...............................................................
26 26 26 27 27 27 28 29 29 30 31 33 34 34 34 34
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... ....... 35 A. SIFAT FISIK TANAH ...................................................................... B. HASIL UJI PEMADATAN ............................................................... C. HASIL UJI TUMBUK MANUAL .................................................... D. HASIL UJI PERMEABILITAS ....................................................... E. GARIS FREATIK (PHREATIC LINE) PADA MODEL TANGGUL ......................................................................................... F. DEBIT REMBESAN PADA TUBUH MODEL TANGGUL ......... 1. Berdasarkan Pengukuran Langsung pada Model Tanggul ...... 2. Berdasarkan Program Seep/W...................................................... 3. Berdasarkan Rumus Empiris ........................................................ V.
35 38 40 43 43 48 48 50 51
KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... ....... 53
VI. DAFTAR PUSTAKA....................................................................... ....... 54 VII. LAMPIRAN ...................................................................................... ....... 56
DAFTAR TABEL Nomor 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Halaman
Klasifikasi permeabilitas tanah ................................................................. Berat jenis partikel tanah (specific gravity) ................................................ Klasifikasi partikel tanah menurut USDA dan Sistem Internasional.......... Kemiringan talud berdasarkan jenis bahan ................................................ Spesifikasi uji tumbuk manual .................................................................... Dimensi tanggul .......................................................................................... Sifat-sifat fisik tanah Latosol, Darmaga - Bogor ........................................ Hasil uji konsistensi tanah untuk jenis tanah Latosol ................................ Hasil uji pemadatan tanah Latosol menggunakan ukuran partikel yang lolos saringan 1 mm .................................................................................... Perbandingan spesifikasi antara uji pemadatan standar dan uji tumbuk manual ........................................................................................... Hasil uji tumbuk manual ............................................................................. Jumlah tumbukan pada tiap lapisan dengan luas permukaan yang berbeda ....................................................................................................... Hasil uji permeabilitas pada tanggul ........................................................... Debit rembesan hasil pengukuran secara langsung pada model tanggul ... Hasil analisis debit rembesan dengan program Seep/W ............................. Hasil perhitungan debit rembesan berdasarkan rumus empiris (cara A. Casagrande, Grafik, dan Bowles) .................................................. Perbandingan debit rembesan (Qout) dengan 3 metode (Pengamatan langsung, analisis SEEP/W, dan analisis rumus empiris) .....
8 9 13 15 31 32 35 38 39 40 41 42 43 49 51 52 52
