POLA ALIRAN DI DALAM TUBUH MODEL TANGGUL MENGGUNAKAN UKURAN PARTIKEL TANAH MAKSIMUM 1 mm
Oleh : DEWI WULAN RATNASARI F14103033
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
POLA ALIRAN DI DALAM TUBUH MODEL TANGGUL 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 : DEWI WULAN RATNASARI F14103033
2007 DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
POLA ALIRAN DI DALAM TUBUH MODEL TANGGUL 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: DEWI WULAN RATNASARI F14103033 Dilahirkan di Banjar pada tanggal 14 Februari 1985 Tanggal lulus : 17 September 2007 Bogor, 21 September 2007
Menyetujui :
Dr. Ir. Erizal, M. Agr Dosen Pembimbing Akademik
Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Banjar, pada tanggal 14 Februari 1985, dan dibesarkan di Banjar. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara dari pasangan H. Yaya S. dan Hj. Liesye Kartini Budiarti. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Banjar 1 tahun 1997, dan pada tahun 2000 menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN 1 Banjar. Pendidikan menengah atas ditamatkan penulis pada tahun 2003 di SMUN 1 Banjar. 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, UKM Teater Ladang Seni 2003/2004, Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (BEM-F) periode 2004/2005, Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) periode 2005/2006. Pada tahun 2006, penulis melaksanakan praktek lapang di Induk Pelaksana Kegiatan Pengembangan Wilayah Sungai Citanduy-Ciwulan, dengan judul laporan “Mempelajari Perencanaan Konstruksi Bangunan Air dari Aspek Mekanika Tanah dan Hidrologi di Induk Pelaksana Kegiatan Pengembangan Wilayah Sungai Citanduy-Ciwulan”. Penulis menyelesaikan skripsi berjudul “ Pola Aliran di Dalam Tubuh Model Tanggul Menggunakan Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm” di bawah bimbingan Dr. Ir. Erizal, M Agr.
Dewi Wulan Ratnasari. F14103033. Pola Aliran Di Dalam Tubuh Model Tanggul Menggunakan Ukuran Partikel Tanah 1 mm. Dibawah Bimbingan : Dr. Ir. H. Erizal, M.Agr. 2007
RINGKASAN Tanggul adalah salah satu bentuk dari bendungan urugan homogen. Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha dalam konservasi tanah dan air. Dalam keadaan alamiah tanah atau lereng berada dalam keadaan seimbang terhadap
gaya–gaya
yang
bekerja.
Apabila
karena
suatu
sebab
yang
mengakibatkan perubahan keseimbangan, maka masalah yang akan timbul adalah terjadi longsoran. Terjadinya longsor diawali dengan adanya rembesan dari tubuh tanggul yang dilanjutkan dengan adanya sufosi (piping). Peristiwa sufosi ini jika tidak teratasi akan menyebabkan sembulan (boiling) yang pada akhirnya akan mengurangi kestabilan tanggul sehingga terjadi longsor. Cara menstabilkan lereng ada dua yaitu: memperbesar gaya penahan dan memperkecil gaya penggerak. Salah satu cara yang dilakukan untuk memperbesar gaya penahan adalah dengan mengurangi tegangan pori yaitu dengan membuat saluran drainase. Tujuan penelitian kali ini adalah menganalisa pola aliran di dalam tubuh model tanggul menggunakan ukuran partikel tanah maksimum 1 mm dan membandingkan pola aliran menggunakan hasil perhitungan, analisis grafis, dan program GEO-SLOPE baik pada kondisi tanpa drainase maupun menggunakan drainase horizontal. Model tanggul dibuat berdasarkan dimensi tanggul yang direncanakan, yaitu tinggi muka air adalah 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 bagian hilir tanggul. Panjang saluran drainase horizontal 0.7 m dan dibuat dengan menggunakan bahan filter pasir dan pembatas capiphon yang kedap terhadap air. Model tanggul secara keseluruhan menggunakan perbandingan skala 1:12 dari ukuran dimensi tanggul yang umum ditetapkan oleh DPU. Model
tanggul dibuat dalam kotak acrylic yang dilengkapi dengan inlet, outlet dan spillway. Contoh tanah yang diambil sebagai bahan timbunan model tanggul adalah tanah latosol yang ada di Leuwikopo Darmaga, Bogor pada kedalaman 20-40 cm dengan ukuran partikel tanah yang lolos saringan 1 mm. Hasil analisa distribusi partikel tanah yang lolos saringan 1 mm memiliki batas cair pada kadar air 61.25 %, batas plastis pada kadar air 40.56 %, dan indeks plastisitas pada kadar air 20.69 %. Klasifikasi tanah Latosol Darmaga berdasarkan sistem klasifikasi unified diperoleh bahwa tanah Latosol Darmaga termasuk dalam golongan MH artinya tanah tersebut termasuk jenis lanau anorganik dengan plastisitas tinggi. Kadar air optimum tanah Latosol pada kedalaman 20-40 cm adalah 33.02 %. Pada proses pemadatan, tanah model tanggul dipadatkan pada kadar air 32.4 % dengan menggunakan alat tumbuk manual yang memiliki berat 2.14 kg. Pemadatan tanah di laboratorium dilakukan dengan menggunakan kotak yang memiliki volume 9000 cm3. Jumlah tumbukkan yang diberikan sebanyak 150 kali dengan tinggi jatuhnya 20 cm. Pemadatan tanah yang dilakukan menggunakan nisbah kepadatan sebesar 84.13 %. Nilai koefisien permeabilitas didapatkan dari rata-rata 3 kali ulangan yang dilakukan dengan menggunakan metode falling head karena contoh tanah yang diambil termasuk tanah yang berbutir halus. Pengukuran permeabilitas dilakukan pada contoh tanah yang diambil dari tubuh tanggul baik tanpa drainase maupun menggunakan drainase horizontal. Nilai permeabilitas rata-rata yang didapat masing-masing sebesar 2.89x10-4 cm/detik dan 8.41x10-5 cm/detik. Nilai permeabilitas pasir yang digunakan sebagai bahan untuk membuat drainase sebesar 1.84x10-2 cm/detik. Penentuan garis freatik dilakukan secara analisis grafis, pengamatan model, dan program GEO-SLOPE. Pada pengamatan di laboratorium untuk kondisi model tanggul dengan menggunakan drainase horizontal tidak didapatkan zona basah (a) ini menunjukkan bahwa air mengalir melalui saluran drainase yang dibuat langsung menuju outlet. Untuk model tanggul tanpa drainase diperoleh nilai a secara analisis grafis sebesar 12.2 cm. Pada pengamatan terhadap model
tanggul diperoleh nilai a rata-rata sebesar 20.5 cm. Sedangkan dari analisa dengan GEO-SLOPE diperoleh nilai a sebesar 18.6 cm. Perbedaan yang cukup besar antara analisis grafis dengan pengamatan dan GEO-SLOPE disebabkan adanya beberapa parameter pressure, permeabilitas, dan kepadatan tanah yang tidak diperhitungkan dalam analisis grafis. Sedangkan metode pengamatan di laboratorium dengan program GEO-SLOPE menunjukkan hasil yang tidak terlalu berbeda jauh. Pada penelitian kali ini ukuran partikel tanah yang lolos saringan 1 mm berpengaruh terhadap derajat kepadatan tanah yang semakin kecil dan nilai permeabilitasnya semakin besar menyebabkan kenaikan air melalui celah kapiler semakin tinggi sehingga zona basah yang terbentuk semakin panjang menyebabkan kestabilannya semakin berkurang.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi 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 dan Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dari bulan Februari sampai dengan Juli 2007 dengan judul ”Pola Aliran Di Dalam Tubuh Model Tanggul Menggunakan Ukuran Partkel Tanah Maksimum 1 mm”. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. H. Erizal, M.Agr sebagai dosen pembimbing atas arahan dan bimbingannya. 2. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS yang telah bersedia meluangkan waktunya menjadi penguji pada ujian akhir penulis. 3. Ir. Mohamad Solahudin, M.Si yang telah bersedia meluangkan waktunya menjadi penguji pada ujian akhir penulis. 4. Bapak Trisnadi sebagai teknisi laboratorium yang selalu memberikan arahan dan bantuannya. 5. Mamah, bapak, teteh & mas yayat, aa & teh desi, ne & a rilki serta Za(koe) yang telah memberikan seluruh perhatian dan kasih sayang yang tulus serta dukungan secara moril dan materil. 6. Teman seperjuangan Dias Kurniasari dan Erly Pratita yang selalu bersamasama dalam suka dan duka selama penelitian. 7. Teman - teman terbaikku Em, Ane, Rani, Leni, Gilar, Fuad, Ojan , khususnya Topik yang selalu siap setiap penulis memerlukan bantuan (makasih yach my best friend) 8. Teman-teman kost ”Wisma Ayu” yang telah memberikan dukungan dan doa selama penelitian ini. 9. Teman-teman TEP’40, khususnya TTA’40 yang telah memberikan kenangan yang terindah yang tidak akan pernah terlupakan. 10. P.T. Gudang Garam yang telah memberikan beasiswa kepada penulis.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun, agar skripsi ini dapat lebih bermanfaat dimasa yang akan datang. Akhir kata, penulis mengucapkan terma kasih.
Bogor, September 2007
Penulis
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR...................................................................................
i
DAFTAR ISI .................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL .........................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
vi
I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG......................................................................... B. TOPIK PENELITIAN ......................................................................... C. TUJUAN PENELITIAN .....................................................................
1 2 2
II. TINJAUAN PUSTAKA A. TANAH SECARA UMUM................................................................. B. SIFAT FISIK TANAH ........................................................................ 1. Tekstur Tanah................................................................................ 2. Kadar Air Tanah............................................................................ 3. Berat Jenis Partikel Tanah ............................................................. 4. Porositas........................................................................................ 5. Permeabilitas ................................................................................. C. SIFAT MEKANIKA TANAH............................................................. 1. Pemadatan Tanah .......................................................................... 2. Konsistensi Tanah ......................................................................... D. MODEL .............................................................................................. E. UKURAN PARTIKEL TANAH ......................................................... F. TANGGUL ......................................................................................... G. DRAINASE ........................................................................................ H. REMBESAN DAN TEORI JARINGAN ALIRAN ............................. I. PROGRAM GEO-SLOPE ...................................................................
3 4 4 6 7 8 8 10 10 11 12 13 14 16 17 22
III. METODOLOGI PENELITIAN A. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN ............................................ B. BAHAN DAN ALAT ......................................................................... 1. Bahan ............................................................................................ 2. Alat ............................................................................................... C. TAHAPAN PENELITIAN.................................................................. D. METODE PENELITIAN .................................................................... 1. Pengambilan Contoh Tanah ........................................................... 2. Pengukuran Kadar Air ................................................................... 3. Pengujian Konsistensi Tanah ......................................................... 4. Pengukuran Berat Isi .................................................................... 5. Porositas........................................................................................ 6. Pembuatan Kotak Model Tanggul.................................................. 7. Uji Tumbuk Manual ...................................................................... 8.
26 26 26 26 27 28 28 28 28 30 31 32 32
