PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA
TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
Oleh : Aqri Chandra Kriswanto NIM : 15002010
Eka Susanto NIM : 15002095
Pembimbing : Ir. Mulyana Wangsadipoera, M. Eng.
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
TUGAS
AKHIR
PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA
Oleh :
Aqri Chandra Kriswanto
Eka Susanto
NIM 15002010
NIM 15002095
DISETUJUI Oleh PEMBIMBING
Ir. Mulyana Wangsadipoera, M.Eng NIP 130515694 KOORDINATOR TUGAS AKHIR BIDANG KEPAKARAN TEKNIK SUMBERDAYA AIR
Ir. Iwan Kridasantausa, M.Sc, Ph.D NIP 132056551 Bandung, 2 Juli 2007
KETUA PROGRAM STUDI
Dr. Ir. Herlien D. Setio NIP 131121658
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, kami panjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah SWT., atas berkat rahmat dan hidayah-Nya, serta tidak lupa pula shalawat dan salam kepada Nabi Besar Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul : “ PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA ”.
Penyusunan laporan tugas akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan studi tahap sarjana di Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bimbingan dan dukungan moril terutama kepada : 1. Kedua orang tua kami, papi Kapten. Supatno
dan mami Rr. Edhi Haryanti serta
ayahanda Drs. H.M. Makdum, BAE. MSi dan ibunda tercinta Dra. Hj. Titin Danumiarti yang senantiasa memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada kami. 2. Dosen Pembimbing kami, Bapak Ir. Mulyana Wangsadipoera, M.Eng. yang dengan penuh kesabaran selalu memberikan bimbingan, masukan dan dukungan kepada kami sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai jadwal. 3. Bapak Ir. Ii Sutaryan, DIPL.HE, selaku Dosen Penguji Sidang dan memberikan masukan dan perbaikan atas Laporan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dr. Ir. Joko Nugroho, MT, selaku Dosen Penguji Sidang dan juga memberikan masukan dan perbaikan atas Laporan ini. 5. Ibu Dr. Ir. Herlien D. Setio, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil ITB 6. Kakak dan Adik–adik kami, mas Redhi Leo Nugroho, S.E. dan adinda Aris Sugiarto serta Shintia Malinda memberikan dukungan semangat dan hiburan saat rasa jenuh menyerang kami. 7. Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2002. 8. Para Staf Tata Usaha Prodi Teknik Sipil yang telah membantu menyelesaikan masalah administrasi selama masa studi kami. 9. Terakhir kami mengucapkan terima kasih untuk semua pihak yang telah membantu kami dalam penyusunan laporan ini. Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
i
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh karena itu bila ada saran dan kritik yang bersifat membangun akan penulis terima dengan senang hati sebagai masukan yang akan penulis pertimbangkan.
Akhir kata penulis berharap laporan ini bermanfaat dan dapat memberikan wawasan bagi pembaca dan bagi penulis dikemudian hari. Semoga Allah, SWT. memberikan karunia-Nya bagi kita semua.
Bandung, Juli 2007
Penulis
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
ii
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
RESUME
Peningkatan yang cepat dari kesenjangan antara produksi dengan kebutuhan kelapa beberapa dekade terakhir membuat pemerintah melakukan berbagai usaha untuk mengatasinya mengingat kelapa merupakan salah satu tanaman sosial serta komoditas ekspor yang potensial. Dengan semakin menyempitnya lahan pertanian dan perkebuanan mendorong diusahakannya lahan gambut agar dapat ditanami tanaman produksi. Lahan gambut dapat dimanfaatkan sebagai lahan perkebunan dengan pengaturan permukaan air tanah di lahan dengan menggunakan jaringan drainase yang dapat mengatur muka air tanah agar berada di bawah zona perakaran. Pada tugas akhir ini kami merencanakan sistem jaringan drainase untuk lahan rawagambut di Wilayah Kateman-Guntung, Kabupaten Indragiri Hilir, Propinsi Riau seluas 12.000 Ha. Secara geografis terletak antara 103010'- 103017' Bujur Timur (BT) dan 00021'00030' Lintang Utara (LU). Lahan calon Perkebunan 12.000 Ha memiliki batas-batas sebagai berikut: - Sebelah Utara
: Daratan dan udik sungai Danai
- Sebelah Selatan
: Sungai Guntung
- Sebelah Barat
: Daratan dan udik anak sungai Kateman
- Sebelah Timur
: Kanal kolektor dari perkebunan PT. RSTM
Wilayah Kateman-Guntung, Kabupaten Indragiri Hilir, Propinsi Riau termasuk rawa kategori II dan III yang sebagian besar tidak terpengaruk pasang surut air laut dan sungai dengan kedalaman muka air tanah rata-rata 0.5 m. Pada lokasi studi, sebagian besar lahan merupakan lapisan tanah gambut Fibrik dengan harga koefisien permeabilitas K rata-rata 47.8 m/hari dengan kedalaman lebih dari 2 m. Data hujan mengenai lokasi studi diperoleh dari empat stasiun hujan yang berdekatan yaitu stasiun hujan rengat, tembilahan, tanjung balai, dan siak sri indrapura. Data hujan bulanan yang digunakan berdasarkan tahun 1990 sampai 2005, sedangkan data hujan harian diperoleh data selama 5 harian berurutan. Data-data yang klimatologi diperoleh dari stasiun rengat yaitu berupa data temperatur, kelembaban relatif, penyinaran matahari, dan kecepatan angin. Data-data hujan bulanan yang diperoleh ternyata data hujan yang tidak lengkap. Oleh karena itu untuk melengkapi data hujan tersebut penulis menggunakan metode rata-rata Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
iii
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1) aljabar berdasarkan data hujan dari stasiun lainnya. Sementara itu data hujan harian diolah dengan beberapa metoda analisa frekuensi seperti metode Gumbel, Log Pearson tipe III, dan Log Normal. Data hujan yang diperoleh harus di tes terlebih dahulu dengan tes homogenitas, hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah data hujan tersebut dapat mewakili lokasi studi. Dari hasil tes berdasarkan periode hujan 10 tahunan diperoleh bahwa hasil plot semua stasiun hujan berada di dalam lengkung pengontrol, berarti seluruh stasiun tersebut dikatakan homogen. Untuk perhitungan penetapan modul drainase penulis mengambil nilai hujan harian maksimum 3 harian berurutan dengan periode ulang 10 tahun menurut metode Log Pearson tipe III. Untuk klasifikasi iklim diperoleh berdasarkan 3 metode yaitu metode Koppen, Schmidt-Ferguson, dan Oldeman. Karena curah hujan cukup tinggi dengan >200 mm pada bulan basah dan >100 mm pada bulan kering. Oleh karena itu dapat diklasifikasikan sebagai tipe iklim Af yaitu iklim hujan tropis atau basah sepanjang tahun (Koppen), iklim tipe A yaitu sangat basah (Schmidt & Ferguson), iklim kelas B1 yaitu 7 – 9 bulan berturut – turut bulan basah dan kurang dari 2 bulan kering (Oldeman). Besarnya nilai hujan efektif bulanan digunakan untuk analisa neraca air bulanan di lokasi studi dengan memperhitungkan berbagai komponen aliran termasuk evapotranspirasi. Untuk menghitung evapotranspirasi potensial, penulis mggunakan metode Thornthwaite, Blaney-Cridlde, dan Penman Modifikasi. Dari ketiga metode tersebut, semuanya menghasilkan nilai Eto = 4 mm/hari. Besarnya modul drainase dihitung dengan mengambil curah hujan maksimum 3 harian berurutan untuk periode ulang 10 tahunan yang harus dapat dialirkan selama 3 hari. Besar hujan harian maksimum 3 harian = 202 mm, dengan menganggap bahwa penguapan = 50% x evapotranspirasi = 2 mm/hari. Jadi untuk 3 harian berurutan, penguapan = 6 mm/hari. Maka diperoleh besarnya debit per ha adalah q = 8 l/det/ha. Dari hasil perhitungan modul drainase, penulis dapat menghitung dimensi saluran tersier yang direncanakan berdasarkan untuk kebutuhan pembuangan air. Maka diperoleh tinggi muka air 55 cm, tinggi jagaan 100 cm. Sehingga dimensi saluran tersier berupa lebar 60 cm dan kedalaman saluran 155 cm. Sedangkan untuk drain spacing saluran tersier diambil 85 m berdasarkan perhitungan metode Hooghoudt dan metode Ernst. Untuk saluran sekunder, direncanakan berdasarkan kebutuhan navigasi transportasi. Lebar perahu yang akan digunakan adalah 3 m, sehingga diperoleh dimensi saluran dengan Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
iv
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1) lebar 4 m dengan kedalaman saluran 2,5 m. Pada lokasi studi, drain spacing saluran sekunder diambil 500 m.
Sedangkan untuk saluran primer juga direncanakan untuk kebutuhan
transportasi dengan 3 perahu dapat saling berpapasan, sehingga diperoleh dimensi saluran dengan lebar dasar 10 m, tinggi 5,5 m dengan kemiringan talud 1 : 1. Dengan hasil perhitungan drain spacing untuk saluran tersier yang juga sekaligus berfungsi sebagai pembatas kepemilikan lahan, maka diperoleh luas petak tersier sebesar 2 ha. Hal ini sesuai dengan program Departemen Transmigrasi untuk Perkebunan Inti Rakyat Transmigrasi, dimana setiap kepala keluarga memperoleh bagian 2 petak perkebunan. Untuk mengatur muka air tanah agar tetap berada di bawah zona akar, maka direncanakan sistem jaringan tata air untuk mendistribusikan air dari lahan menuju sungai terdekat. Sistem Jaringan Tata Air terdiri dari badan saluran, bangunan air seperti stop-log serta bangunan struktur pendukung lain. Dengan adanya Sistem Jaringan Tata Air ini diharapkan muka air tanah dapat diatur sehingga dapat mencapai kedalaman 70 – 100 cm dibawah muka tanah. Namun penurunan tinggi muka air yang berlebihan pada lahan rawa gambut akan menyebabkan rusaknya lahan tersebut, sehingga diperlukan bangunan air yang berfungsi untuk menjaga tinggi muka air di saluran.
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
v
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR
i
RINGKASAN
iii
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
UMUM
1
1.2.
LATAR BELAKANG MASALAH
1
1.3.
MAKSUD DAN TUJUAN
2
1.4.
RUANG LINGKUP PEMBAHASAN
2
1.5.
DESKRIPSI WILAYAH STUDI
3
1.6.
METODOLOGI PENULISAN TUGAS AKHIR
4
1.7.
SISTEMATIKA PEMBAHASAN
4
BAB II DASAR TEORI 2.1.
UMUM
6
2.2.
METODA PERHITUNGAN EVAPOTRANSPIRASI
7
2.2.1. Metode THORNTHWAITE
8
2.2.2. Metode Blaney & Criddle
8
2.2.3. Metode Radiasi
9
2.2.4. Metode PENMAN (Modifikasi)
9
MEMPERKIRAKAN DATA HUJAN YANG HILANG
10
2.3.1. Rata-rata Aljabar
11
2.3.2. Perbandingan (Rasio) Normal
11
2.3.3. Kebalikan Kuadrat Jarak
11
2.4.
TES HOMOGENITAS
12
2.5.
ANALISIS FREKUENSI DATA HUJAN HARIAN MAKSIMUM
13
2.5.1. Distribusi Gumbel
14
2.5.2. Distribusi Log Pearson Tipe III
15
2.3.
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
vi
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1) 2.5.3. Distribusi Log Normal
16
ANALISIS HUJAN WILAYAH RATA-RATA
16
2.6.1. Cara Rata-rata Aljabar
17
2.6.2. Cara Poligon Thiessen
18
2.6.3. Cara Isohyet
18
ANALISIS KLASIFIKASI IKLIM
19
2.7.1. Sistem Koppen
19
2.7.2. Menurut Oldeman
20
2.7.3. Menurut Schmidt & Fergusson
21
2.8.
PERHITUNGAN MODULUS DRAINASE
21
2.9.
PERHITUNGAN DRAIN SPACING
22
2.9.1. Persamaan Hooghoudt
22
2.9.2. Persamaan Ernst
23
2.6.
2.7.
BAB III DESKRIPSI WILAYAH STUDI 3.1.
GEOGRAFIS
24
3.2.
GEOLOGI
25
3.3.
TOPOGRAFI
26
3.4.
KARAKTERISTIK LAHAN AGROSOIL
27
3.5.
VEGETASI DAN PENGGUNAAN LAHAN
29
3.6.
KARAKTERISTIK METEOROLOGI
29
3.7.
HIDROLOGI DAN HIDROMETRI
30
3.8.
MEKANIKA TANAH
32
BAB IV KONSEP DAN KRITERIA PERENCANAAN 4.1
UMUM
34
4.2
KONSEP PERENCANAAN
34
4.2.1. Lay-out Tata Air
34
4.2.2. Kondisi Tanah
36
4.2.3. Tata Ruang
36
4.2.4. Saluran (Kanal)
36
4.2.4.1. Saluran Tersier
36
4.2.4.2 Saluran Sekunder (Kanal Cabang)
36
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
vii
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1) 4.2.4.3 Saluran Primer (Kanal Utama)
37
4.2.4.4 Saluran Kolektor
37
4.2.4.5 Bangunan Hidraulis
37
4.2.4.6. Jarak Antar Saluran (Drain Spacing)
38
4.3 KRITERIA PERENCANAAN 4.3.1
4.3.2
38
Aspek Budidaya
39
4.3.1.1. Iklim
39
4.3.1.2. Letak Lintang
40
4.3.1.3. Elevasi (Ketinggian Lahan)
40
4.3.1.4. Persediaan Air Dalam Tanah
40
4.3.1.5. Kondisi Tanah
40
Aspek Teknis
41
4.3.2.1. Beban Limpasan (Modul Drainase)
41
4.3.2.2. Taraf Muka Air Pada Lahan Perkebunan
43
4.3.2.3. Drain spacing
44
4.3.2.4. Dimensi/Ukuran Saluran
46
4.3.2.5. Kebutuhan Transportasi (Navigable)
46
4.3.2.6. Ruang Bebas (Clearance) Untuk Jembatan
48
4.3.2.7. Lebar Berm Untuk Saluran
48
4.3.2.8. Kemiringan Talud dan Kecepatan Dalam Saluran
48
4.3.2.9. Bangunan Air (Pintu Stop-Log) di Saluran Sekunder
48
4.3.2.10. Bangunan Pintu Air di Kana1 utama (Sa1uran Primer)
49
4.3.2.11. Bangunan Pengendali di Ujung Sa1uran Primer
49
BAB V PERENCANAAN TEKNIS RINCI 5.1.
5.2.
PERHITUNGAN DIMENSI SALURAN
51
5.1.1. Perhitungan Dimensi Saluran Tersier
51
5.1.2. Perhitungan Dimensi Saluran Sekunder
52
5.1.3. Perhitungan Dimensi Saluran kolektor
53
5.1.4. Perhitungan Dimensi Kanal Utama (Saluran Primer)
54
PERHITUNGAN JARAK SALURAN DRAINASE
55
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) viii Eka Susanto (15002095)
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1) 5.3.
PERENCANAAN BANGUNAN AIR
57
5.3.1. Pengatur Tinggi Muka Air
57
5.3.1.1 Ukuran Stop-Log
58
5.3.1.2 Keamanan Dari penggerusan Lokal
58
Perhitungan Konstruksi Stop-Log
59
5.3.2.1 Perencanaan Ukuran Balok
59
5.3.2.2 Perencanaan Lantai dasar Stop-Log
60
Perencanaan Pintu Air/Over Flow Pada Saluran Primer
62
5.3.3.1 Perhitungan Tinggi Pintu
62
5.3.3.2 Perhitungan Panjang Lantai Dasar
62
Perhitungan Struktur Pintu Saluran Relokasi
64
5.3.2
5.3.3
5.3.4
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1.
KESIMPULAN
66
6.2.
SARAN
67
DAFTAR PUSTAKA
xii
LAMPIRAN
xiii
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
ix
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kebutuhan Parameter pada metode empiris perhitungan evapotranspirasi
8
Tabel 2.2 Persyaratan Iklim Hujan Tropis Menurut Koppen
20
Tabel 2.3 Persyaratan Iklim Kering Menurut Koppen
20
Tabel 2.4 Persyaratan Iklim Menurut Schmidt & Ferguson
21
Tabel 4.1 Taraf Muka Air dan Umur Tanaman Kelapa
43
Tabel 5.1 Perhitungan Drain Spacing menurut Metode Ernst
56
Tabel 5.2 Perhitungan Drain Spacing menurut Metode Hooghoudt
57
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
x
Laporan Tugas Akhir (SI 40Z1)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Tes Homogenitas
13
Gambar 2.2 Saluran Drainase untuk Persamaan Hooghoudt
22
Gambar 2.3 Saluran Drainase untuk Persamaan Ernst
23
Gambar 3.1 Peta Geografis Wilayah Studi
24
Gambar 3.2 Peta Topografi Lahan
26
Gambar 3.3 Lapisan Tanah Gambut
28
Gambar 4-1 Penurunan Muka Air Rencana
44
Gambar 4.2 Saluran Drainase untuk Persamaan Ernst
45
Gambar 4.3 Penerapan Persamaan Hooghoudt untuk Dasar Saluran yang Tidak Mencapai Lapisan Kedap Air
45
Gambar 5.1 Saluran Tersier
52
Gambar 5.2 Dimensi Saluran Sekunder
53
Gambar 5.3 Saluran Kolektor
54
Gambar 5.4 Dimensi Saluran Primer
54
Gambar 5.5 Denah Saluran Tersier
57
Aqri Chandra Kriswanto (15002010) Eka Susanto (15002095)
xi
