STUDI PERENCANAAN SISTEM DRAINASE SUB SURFACE LAPANGAN AKADEMI SEPAKBOLA ASIFA MENGGUNAKAN GEOTEKSTIL, DI KECAMATAN KARANGPLOSO, KABUPATEN MALANG, JAWA TIMUR Muhammad Arby, Ussy Andawayanti, Andre Primantyo Hendrawan Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jalan MT Haryono No. 167 Malang 65145 – Telp (0341) 562454 Email :
[email protected] ABSTRAK Aji Santoso International Football Academy (ASIFA) adalah akademi sepakbola bertaraf internasional pertama di Indonesia yang berada di kota Malang. ASIFA membangun lapangan di Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara (Pusdik Arhanud), Karangploso, Kabupaten Malang. Dengan kurikulum dan sarana fasilitas pembinaan yang memadai, sangat penting jika lapangan baru ini direncanakan dengan baik menggunakan sistem drainase sub surface agar mampu mengatasi limpasan air hujan pada permukaan walaupun intensitas pemakaian yang tinggi dan dapat memanfaatkan air yang melimpas tadi secara optimal. Langkah awal yang perlu dilakukan dalam perencanaan drainase sub surface adalah analisis hidrologi. Lalu, perencanaan struktur tanah pada lapangan sepak bola. Setelah itu, merencanakan pipa sub surface. dan terakhir merencanakan water tank yang berfungsi sebagai tampungan air yang berasal dari drainase sub surface yang telah terfilter oleh geotekstil dan batu koral yang nantinya dapat digunakan kembali untuk penyiraman rumput lapangan. Hasil perhitungan curah hujan rancangan dengan kala ulang 10 tahun distribusi Log Pearson III didapat 117,388 mm. Untuk perencanaan struktur tanah di bawah lapangan sepakbola terdiri dari bahan campuran pasir urug dan pupuk kandang, pasir murni, geotekstil, dan batu koral. Di antara lapisan tersebut direncanakan pipa HDPE ø 20 cm dengan jarak 2,5 m. Water tank direncanakan sesuai kebutuhan tanaman rumput dengan dimensi lebar = 2,5 m, panjang 3 m dan tinggi 4 m. Untuk perencanaan sistem drainase permukaan direncanakan dengan dimensi lebar 0,4 m dan tinggi = 0,5 m. Kata kunci: Sistem drainase, sub surface, geotekstil ABSTRACT Aji Santoso International Football Academy (ASIFA) was the first international football academy ever founded in Indonesia, and the recent address was in Malang City. ASIFA was about constructing its football field at the Education Center of Air Defense Artillery, Karangploso, Malang Regency. The academy has good curriculum and decent education facilities and therefore, it was important to ensure that new field was designed properly with subsurface drainage system. This system could cope with rain overflow on surface despite high intensity of field usage. This system also facilitated the utilization of water excess more optimally. Early step that must be done in engineering sub-surface drainage was hydrology analysis. Structure of soil in football field was then estimated. Sub-surface pipeline was arranged and final step was the engineering for water tank installation. The function of this tank was to contain the water from sub-surface drainage. Water was filtered by geotextile and coral stones, and the water was feasible for reuse to shower the grasses of the field. Result of the Log Pearson III distribution rainfall design with 10 years period is 117,388 mm. The engineering of soil structure beneath football field involved some layers such as the mixture of earthwork and dung, pure sand, non-woven geotextile, and coral stones. Pipe HDPE with 20 cm diameter was installed between each layer with pipe interval of 2.5 m. The engineering of surface drainage system was using interceptor drain channel to capture overflow debit from the field, athletic track and green area around the field. Dimension of this channel was 0.4 m width and 0.5 m height. Water tank was engineered on the demand of showering the grasses, and the dimension was 2.5 m width, 3 m length and 4 m height. Keywords: Drainage system, sub-surface, geotextile.
1. PENDAHULUAN Kelangsungan pertandingan sepak bola sangat bergantung pada sistem drainase yang ada. Selain untuk membuang genangan air di permukaan lapangan, sistem drainase yang baik dibutuhkan untuk menjaga kondisi tanah agar tidak terjadi erosi yang mengakibatkan permukaan lapangan bergelombang atau tidak rata sehingga rumput menjadi rusak. Di sisi lain, curah hujan yang tinggi dapat memberikan keuntungan jika dimanfaatkan secara optimal. Dengan menggunakan geotekstil, air hujan yang jatuh dapat di tampung dan digunakan kembali. Geotekstil berfungsi sebagai filter yang dapat menahan tanah pada bagian hulu agar butiran kecil tanah tidak ikut bersama aliran. Lapangan Sepak bola ASIFA berada di Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara (PUSDIK ARHANUD) kecamatan Karangploso, Kabupaten Malang. 1.1 Rumusan Masalah Dari pendahuluan di atas, maka diperoleh rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana perencanaan sistem drainase bawah permukaan lapangan akademi sepak bola ASIFA ? 2. Berapa besar kapasitas tampungan water tank ? 3. Berapa kebutuhan kapasitas pompa yang sesuai dengan water tank ? 4. Berapa besar rencana anggaran biaya yang dibutuhkan untuk merencanakan sistem drainase sub surface menggunakan geotekstil ? 1.2 Tujuan dan Manfaat Dengan memperhatikan rumusan masalah penelitian ini bertujuan untuk : 1. Merencanakan sistem drainase sub surface lapangan sepak bola yang nantinya mempermudah bagi pihak terkait dalam melakukan pengembangannya.
2. Memberikan alternatif penggunaan bahan kedap air seperti geotekstil dalam campuran lapisan tanah dan dapat mengetahui optimasi pengelolaan air yang lebih efisien. 3. Menentukan volume bak penampung dan kapasitas pompa untuk optimalisasi pengelolaan air yang lebih efisien. Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan masukan pada pihak pengelola akademi sepak bola ASIFA, dan sebagai referensi bagi masyarakat umum, mahasiswa, pemerintah ataupun instansi lain yang berminat melaksanakan proyek serupa. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Analisa Hidrologi Analisa Hidrologi digunakan untuk mendapatkan besarnya debit banjir rancangan dan debit andalan. 2.2.1 Uji Homogenitas Data Dalam melakukan uji homogenitas data hujan dengan satu stasiun pengamatan, metode yang digunakan adalah Rescaled Adjusted Partial Sums (RAPS). Berikut persamaan (Harto, 1993:263) Q = maks |Sk**| untuk 0 ≤ k ≤ n Sk* = ( x – ̅) Dy2
=
Sk** = 2.2.2 Uji Abnormalitas Data Uji ini digunakan untuk mengetahui apakah data maksimum dan minimum dari rangkaian data yang ada layak atau tidak. Uji yang digunakan adalah uji Inlier-Outlier. Dimana data yang menyimpang dari dua batas ambang, yaitu ambang bawah (XL) dan ambang atas (XH) akan dihilangkan. Rumus untuk mencari ambang tersebut adalah sebagai berikut: XH = Exp. (Xrerata + Kn . S) XL = Exp. (Xrerata - Kn . S)
2.2.3 Analisa Frekuensi Dalam analisa hidrologi selanjutnya diperlukan besaran curah hujan rancangan yang terjadi di daerah tersebut. Curah hujan rancangan adalah hujan terbesar tahunan dengan suatu kemungkinan periode ulang tertentu. Dalam studi ini dipakai metode Log Pearson tipe III dengan pertimbangan bahwa cara ini lebih fleksibel dan dapat dipakai untuk semua data serta umum digunakan dalam perhitungan maupun analisa curah hujan rancangan. Parameter-parameter statistik yang digunakan oleh distribusi Log Pearson Tipe III adalah (Soemarto, 1987:243): Harga rata-rata Standart deviasi Koefisien kepencengan 2.2.4 Uji Kesesuaian Distribusi 2.2.4.1 Uji Chi Kuadrat (Chi Square) Uji Chi Kuadrat dimaksudkan untuk menentukan apakah persamaan distribusi peluang yang telah dipilih dapat mewakili dari distribusi statistik sampel data yang dianalisis. Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut (Soewarno, 1995:194): a. Menghitung selisih data curah hujan perhitungan (Xt) dengan nilai data curah hujan hasil pengamatan (Xe). b. Selisihnya dikuadratkan lalu dibagi nilai tiap tahunnya lalu dijumlahkan untuk beberapa tahun. Nilai ini disebut X2 hit. c. Harga X2 hit dibandingkan dengan harga X2Cr dari tabel Chi Kuadrat dengan α dan jumlah data (n) tertentu. Apabila X2 hit < X2Cr maka hipotesa distribusi dapat diterima. 2.2.4.2 Uji Smirnov-Kolmogorov Uji kesesuaian SmirnovKolmogorov, sering juga disebut uji kecocokan non parametik (non parametic test), karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu
(Soewarno, 1995:198). Prosedurnya adalah sebagai berikut: 1. Mengurutkan data yang ada dari kecil ke besar. 2. Menghitung besarnya probabilitas untuk lebih kecil dari data yang ada (Pt). Apabila diketahui Pr (probabilitas terjadi), maka: Pt = 100% - Pr 3. Menghitung besarnya peluang data yang ada dengan menggunakan metode Weibull, maka digunakan persamaan: Pw = x 100% 4. Menghitung selisih nilai D dinyatakan dengan persamaan:
yang
D = max 2.3 Perhitungan Debit Limpasan 2.3.1 Debit Limpasan Untuk mendapatkan kapasitas saluran drainase, terlebih dahulu harus jumlah air hujan dan jjumlah air kotor atau buangan yang akan dibuang. Besarnya debit limpasan dapat dihitung dengan rumus berikut (Suripin, 2004 : 79) Q = 0,00278 . C . I . A dengan : Q = Debit banjir maksimum (m3detik) C = Koefisien pengaliran I = Intensitas hujan rerata selama waktu tiba banjir (mm/jam) A = Luas daerah pengaliran (ha) 2.4 Drainase Lapangan Sepak Bola Sistem drainase terbagi menjadi sistem drainase bawah permukaan dan sistem drainase permukaan. Kemiringan lapangan harus lebih kecil atau sama dengan 0,007 dan sekeliling lapangan harus ada collector drain. 2.4.1 Sistem Drainase Bawah Permukaan Faktor-faktor yang diperhatikan dalam perencanaan drainase bawah permukaan adalah (Prodjopangarso, 1987) : 1. Perencanaan struktur dan permeabilitas tanah
2. 3. 4. 5. 6.
Perencanaan Geotekstil Laju infiltrasi Jarak pipa (drain spacing) Diameter pipa Debit maksimum yang dilayani tiap pipa
bahan nir-anyam (non woven) atau anyaman (woven). Geotekstil berfungsi sebagai filter dan separator, yaitu menahan butiran tanah sekaligus mengalirkan air ke dalam sistem drainase. 2.4.4 Diameter Pipa Besarnya diameter pipa dihitung dengan menggunakan rumus Manning sebagai berikut : Q=AxV V=
Gambar 1 Perencanaan struktur tanah drainase bawah permukaan Sumber : Prodjopangarso, 1987 2.4.2 Kecepatan Rembesan Tanah Yang dimaksud dengan kecepatan rembesan tanah adalah kemampuan tanah dalam meresapkan air. Untuk menghitung nilai kecepatan rembesan menggunakan persamaan Darcy (Braja, 1998 : 81) : v =k.i dengan : v = kecepatan rembesan (cm/dt) k = koefisien rembesan (cm/dt) i = gradien hidraulik Nilai gradien hidraulik dapat dicari dengan persamaan (Braja, 1998 : 80) : i = ∆H / L Untuk nilai k pada tanah yang berlapis-lapis dan arah alirannya vertikal digunakan kv(eq), dengan persamaan (Braja, 1998 : 92) :
kv(eq) =
(
) (
) (
)
(
)
dengan : k = Koefisien permeabilitas (cm/detik) h = Ketebalan lapisan tanah (cm) 2.4.3 Geotekstil Geotekstil adalah material lembaran yang dibuat dari bahan tekstil polymeric bersifat lolos air, yang dapat berbentuk
R2/3 . S1/2
dimana : Q = kapasitas saluran (m3/dt) A = Luas penampang (m3) V = Kecepatan aliran rata-rata (m/dtk) n = koefisien kekasaran Manning R = Jari – jari hidrolis (m) s = Kemiringan dasar saluran Harga koefisien Manning (n) ditetapkan berdasarkan pada bahan yang membentuk tubuh saluran. Dalam hal ini saluran berupa pipa PVC dengan harga n berkisar antara 0,009 – 0,012 2.4.5 Jarak Pipa Drain (Drain Spacing) Untuk menghitung tinggi air resapan yang direncanakan dan jarak saluran pada kedalaman tertentu, dipakai rumus Hooghoudt sebagai berikut (Prodjopangarso, 1987) :
R=q= L = jarak saluran (m) Ka = konduktivitas hidrolis untuk lapisan di atas saluran (m/dtk) Kb = konduktivitas hidrolis untuk lapisan di bawah saluran (m/dtk) h = tinggi muka air resapan diatas saluran dan antara kedua saluran (m) D = Jarak dari lapisan kedap ke muka air pada saluran drainase (m) d = Equivalent depth yaitu fungsi dari L, ro, dan D yang dicari dari tabel hooghoudt sebagai pengganti ketebalan D (m)
Gambar 2 Perletakan Saluran Drainase Bawah Permukaan Sumber : Prodjopangarso, 1987 2.5 Sistem Drainase Permukaan Untuk merencanakan sistem drainase permukaan, perlu memperhatikan beberapa hal sebagai berikut (Suripin, 2004) : 1. Debit limpasan 2. Koefisien Hidrolika 3. Penampang Hidrolika 4. Kemiringan Dasar Saluran 5. Koefisien Manning 6. Kecepatan ijin 2.5.1 Perencenaan Saluran Drainase Permukaan Untuk menghitung kapasitas saluran pembuang, dipakai rumus Manning sebagai berikut (Chow, 1992) : Q=AxV V=
R
2/3
1/2
.S
dimana : Q = kapasitas saluran (m3/dt) A = Luas penampang (m3) V = Kecepatan aliran rata-rata (m/dtk) n = koefisien kekasaran Manning R = Jari – jari hidrolis (m) s = Kemiringan dasar saluran Dengan menghubungkan rumus Q = A . V dengan besaran A dan P yang mengan dung lebar dasar saluran dan tinggi air, dapat diperhitungkan dimensi saluran yang akan direncanakan berdasarkan data debit. Koefisien Manning dan kemiringan dasar saluran. Perhitungan selengkapnya adalah sebagai berikut (Chow, 1992) :
1. Saluran Trapesium : Untuk merencanakan penampang trapesium digunakan rumus : Jari – jari luas saluran A = (B + z . h)h Keliling basah P = B + 2h (z2 + 1)1/2 Jari – jari hidrolis R=A/P 2. Saluran Setengah Lingkaran : Luas Saluran A = 0,5 π r2 Keliling Saluran P=π.r Jari – jari hidrolis R = 0,5 r Harga koefisien kekasaran Manning (n) dalam rumus Manning, ditetapkan berdasarkan pada bahan yang membentuk tubuh saluran. Harga koefisien kekasaran Manning untuk berbagai bahan material saluran dan tipe saluran dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1 Angka kekasaran Manning Tipe Saluran A. Saluran Tertutup terisi sebagian 1. Gorong - gorong dari beton lurus dan bebas kikisan 2. Gorong - gorong dengan belokan dan sambungan 3. Saluran pembuang lurus dari beton 4. Pasangan bata dilapisi dengan semen 5. Pasangan batu kali disemen B. Saluran dilapisi atau disemen 1. Pasangan bata disemen 2. Beton dipoles 3. Pasangan batu kali disemen 4. Pasangan batu kosong
N
0,010 - 0,013 0,011 - 0,014 0,013 - 0,017 0,011 - 0,014 0,015 - 0,017 0,012 - 0,018 0,013 - 0,016 0,017 - 0,030 0,023 - 0,035
Sumber : Chow (1992) 2.5.2 Kecepatan Ijin Hal penting yang harus diperhatikan adalah kecepatan aliran yang diizinkan. Kecepatan harus diantara batas tertentu (maksimum atau minimum) dimana dengan kecepatan tersebut tidak akan terjadi
pengendapan dan pertumbuhan tanaman air, serta tidak juga terjadi pengikisan. Besarnya kecepatan minimum yang diijinkan besarnya berkisar antara 0,6 – 0,9 m/detik (Suhardjono, 1984). 2.6 Pompa Pada sistem penyiraman yang akan dipakai nantinya, air yang digunakan berasal dari air hujan yang meresap di area lapangan dan ditampung pada sebuah bak penampung lalu dipompa menuju lapangan. Untuk kemudahan dan kelancaran pengoperasian sistem ini, mesin pompa diperlukan untuk memompa air dari bak penampung untuk dialirkan ke lapangan rumput pada waktu yang diperlukan. Daya pompa dihitung dengan persamaan (Sularso, Haruo T, 1985:53) : P= dengan : P = daya pompa (kw) γ = berat jenis air (kN/m3) Q = debit pemompaan (m3/dt) H = tinggi total pemompaan (m) η = efisiensi pompa 2.7 Rencana Anggaran Biaya Rencana anggaran biaya adalah perhitungan biaya bangunan berdasarkan gambar bangunan dan spesifikasi pekerjaan konstruksi. Rencana anggaran biaya dapat dijadikan sebagai acuan pelaksanaan pekerjaan. RAB dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut: RAB = ∑ (volume x harga satuan pekerjaan) 3. METOE KAJIAN 3.1 LOKASI STUDI Studi perencanaan ini dilakukan di lapangan Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara (PUSDIK ARHANUD) desa Pendem, kecamatan Karangploso, Kabupaten Malang, Jawa Timur. Lokasinya terletak di sebelah barat laut Kota Malang.
LOKASI STUDI : KECAMATAN KARANGPLOSO
Gambar 3 Peta Lokasi Studi 3.1.1 Kondisi Topografi Kabupaten Malang terletak pada ketinggian 440 – 667 meter di atas permukaan laut, Selain itu Kabupaten Malang dilalui oleh Sungai Brantas pada bagian utara dan selatan. Kabupaten Malang relatif datar dengan kemiringan antara 0 – 15 %. Kecamatan Karangploso di bagian barat, kemiringan antara 3 – 15 %. 3.1.2 Kondisi Klimatologi Kecamatan Karangploso yang terletak di kabupaten Malang memiliki iklim tropis yang terbagi dalam dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan. Iklim di Kota Malang relatif sejuk dengan suhu ratarata 24,4° C pada bulan Desember, temperatur rata-rata yang lebih rendah yaitu 23,6° C dengan kelembaban udara rata-rata 72 %. 3.2 Sistematika Penyusunan Tugas Akhir Sistematika dari penyusunan tugas akhir ini menunjukkan suatu alur kerangka berpikir yang bertahap mulai dari tahap pengelolaan data sampai dengan tahap studi perencanaan. Langkah-langkah dalam pengerjaan studi ini adalah : 1. Pengumpulan data a. Peta lokasi b. Data perletakan lapangan c. Data jenis tanaman rumput dan kebutuhan air tanamannya d. Data curah hujan diperoleh dari Dinas Pengairan Kabupaten Malang
berupa data curah hujan harian dari stasiun hujan desa Pendem e. Data geologi eksisting untuk menentukan koefisien permeabilitas tanah diperoleh dari Laboratorium Teknik Sipil Universitas Brawijaya Malang. 2. Pengolahan Data a. Menguji homogenitas data dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums), setelah itu menguji abnormalitas data menggunakan metode Inlier-Outlier. b. Menghitung curah hujan rancangan maksimum menggunakan Log Pearson Type III, setelah itu dilakukan uji distribusi frekuensi dengan Uji Smirnov Kolmogorov dan Uji Chi Square yang digunakan untuk menghitung kebenaran suatu hipotesa. 3. Perencanaan saluran drainase bawah permukaan a. Merencanakan struktur tanah dengan menggunakan geotekstil b. Menentukan koefisien permeabilitas tanah eksisting yang diperoleh dari laboratorium Teknik Sipil Universitas Brawijaya untuk digunakan sebagai lapisan tanah atas dalam struktur lapisan tanah menggunakan geotekstil. c. Menghitung daya resap tanah dengan perhitungan permeabilitas tanah secara vertikal, kemudian menghitung kecepatan rembesan. d. Merencanakan dimensi pipa (saluran bawah permukaan) dengan metode Hooghoudt. 4. Menghitung dimensi saluran pembuang 5. Perencanaan dimensi bak tampungan (water tank) dari data kebutuhan air tanaman untuk menampung air yang dibutuhkan untuk penyiraman 6. Menentukan kapasitas pompa yang dibutuhkan untuk penyiramanan rumput.
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisis Hidrologi 4.1.1 Hujan Rerata Daerah Pada studi ini, data curah hujan yang digunakan diperoleh dari Dinas Pengairan Kabupaten Malang berupa data curah hujan harian dari stasiun hujan desa Pendem selama 11 (sebelas) tahun pengamatan dari tahun 2004 sampai dengan tahun 2014 dengan koordinat 7o91'78''LS / 112o59'03''. Dari hasil analisis data, dapat dilihat data terurut dari kecil ke besar pada Tabel 2. Tabel 2 Data Curah Hujan Tahunan Tahun
Hujan Maks (mm)
2011 2007 2009 2014 2012 2005 2006 2008 2010 2013 Jumlah Rerata
53 75 80 80 81 88 96 110 110 125 898 89.8
Sumber : Dinas Pengairan Kabupaten Malang 4.1.2 Uji Homogenitas Data Hujan Adapun metode yang akan digunakan untuk menghitung uji homogenitas data adalah dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums) Hasil perhitungan metode RAPS disajikan dalam tabel 3 berikut : Tabel 3 Hasil Perhitungan Uji Homogenitas No
Tahun
R
Sk*
Dy2
Sk**
1
2005
88
-1.8
0.32
0.091
2
2006
96
6.2
3.844
0.312
3
2007
75
-15
21.90
0.746
4
2008
110
20.2
40.80
1.018
5
2009
80
-9.8
9.60
0.494
6
2010
110
20.2
40.80
1.018
No
Tahun
R
Sk*
Dy2
7
2011
53
-37
135.4
1.854
8
2012
81
-8.8
7.74
0.443
9
2013
125
35.2
123.9
1.773
10
2014
80
-9.8
9.604
0.494
Sk**
89.8
Rerata
394
Jumlah
Sumber: Hasil Perhitungan Hasil dari analisa tersebut adalah sebagai berikut: - n = 10 (jumlah data) - [Sk**] maks = 1,773 - [Sk**] min = 0,091 - Q = | Sk** maks | = 1,773 Dari hasil perhitungan di atas, diperoleh nilai Q/√ = 0,586 < dari Q/√ tabel = 1,05dan nilai R/√ = 0,558 < R/√ tabel = 1,38. Karena data hujan yang diuji masih berada dalam nilai batas maka data yang ada bersifat homogen. 4.1.3 Abnormalitas Data (Inlier-Outlier) Tabel 4 Hasil Perhitungan Uji Inlier-Outlier No
Tahun
Hujan
Log x
Keterangan
(mm) 1
2005
88
1.944
2
2006
96
1.982
3
2007
75
1.875
4
2008
110
2.041
5
2009
80
1.903
6
2010
110
2.041
7
2011
53
1.724
8
2012
81
1.908
9
2013
125
2.097
10
2014
80
1.903
Stdev.
=
0.106
Mean
=
1.942
Kn
=
2.036
Sumber: Hasil Perhitungan
Nilai ambang atas, Xh = 143,94
Nilai ambang bawah, Xi = 53,20
Dari hasil perhitungan diperoleh nilai standart deviasi sebesar 0,106 dan rata-rata dari keseluruhan nilai log x sebesar 1,942 Untuk jumlah data (n) sebesar 10 diperoleh nilai Kn sebesar 2,036. Berikut perhitungan nilai batas ambang atas dan bawah: - Nilai batas ambang atas (XH) (XH) = Exp . (Xrerata + (Kn . S)) = Exp . (1,942 + (2,036 x 0,106) = 143,94 - Nilai batas ambang bawah (XL) (XL) = Exp . (Xrerata – (Kn . S)) = Exp . (1,942 – (2,036 x 0,106) = 53,20 Dalam perhitungan di atas diperoleh nilai batas ambang atas (XH) sebesar 143,94 dan nilai batas ambang bawah (XL) sebesar 53,20, karena data hujan yang diuji masih berada dalam nilai batas ambang atas dan nilai batas ambang bawah maka data hujan yang ada dapat digunakan secara keseluruhan. 4.1.4. Hujan Rancangan Metode yang digunakan dalam studi akhir ini adalah Log Pearson Tipe III dengan pertimbangan bahwa cara ini lebih fleksibel dan dapat dipakai untuk semua sebaran data serta umum digunakan dalam perhitungan maupun analisa curah hujan rancangan. Tabel 5 Perhitungan Curah Hujan Rancangan Curah Hujan Rancangan Tr P (%) K (log) (mm) 2 50 0.097 1.952 89.600 5 20 0.857 2.033 107.896 10 10 1.202 2.070 117,388 20 5 1.478 2.099 125.598 50 2 1.728 2.126 133.507 Sumber: Hasil Perhitungan 4.1.5. Uji Kesesuaian Distribusi 4.1.5.1 Uji Smirnov-Kolmogorov Dari hasil perhitungan diperoleh nilai Dmax sebesar 0,096. Untuk nilai a= 5% dan n= 10 pada tabel diperoleh nilai kritis Dkritis
sebesar 0,388. Nilai Dmax lebih kecil dari Dkritis sehingga distribusi dapat diterima (memenuhi syarat distribusi). 4.1.5.2 Uji Chi Square Dari hasil perhitungan di atas diperoleh nilai X2hitungan sebesar 3,664. Untuk nilai a= 5% pada tabel nilai X2tabel sebesar 9,488. Nilai X2hitungan lebih kecil dari X2tabel sehingga distribusi dapat diterima (memenuhi syarat distribusi). 4.2 Sistem Drainase Bawah Permukaan 4.2.1 Perencanaan Struktur Tanah Struktur lapisan tanah di bawah rumput lapangan direncanakan sebagai berikut : 1. Pasir urug dan pupuk kandang (4:1) 15 cm dan K = 0,007 cm/dtk 2. Pasir urug setebal 10 cm K = 0,00095 cm/dtk 3. Pasir murni setebal 5 cm K = 0,04 cm/dtk 4. Geotekstil setebal 0,2 cm K = 0,16 cm/detik 5. Batu koral ø 3-10 mm setebal 5 cm K = 1,5 cm/detik 6. Batu koral ø 10-20 mm tebal 50 cm K = 4 cm/dtk 7. Tanah asli K = 0,00067 cm/detik Geotekstil yang digunakan adalah Polypropylene non woven geotextile yang diproduksi oleh PT. Teknindo Geosistem Unggul. Dari hasil perencanaan struktur tanah menggunakan geotekstil, maka direncanakan kedalaman pipa berada pada kedalaman 85,2 cm dari permukaan tanah. Dengan perencanaan diatas diketahui bahwa tanah yang digunakan terdiri dari beberapa lapisan dan memiliki koefisien permeabilitas yang berbeda-beda. Maka, diperlukan perhitungan besarnya koefisien permeabilitas equivalen (kveq) dengan arah aliran vertikal. Berikut perhitungan
konduktivitas hidrolik lapisan tanah di atas level drainase ( ):
(
(
)
)
(
(
)
(
)
)
(
)
(
(
)
)
( )
( )
dan, konduktivitas hidrolik di bawah level drainase ( ): (
)
(
)
(
( )
(
)
(
)
)
Dari perhitungan diatas didapatkan nilai tanah sebesar 0,0047 cm/detik, sehingga nilai tanah di lapangan sepakbola Akademi sepakbola ASIFA sesuai dengan rekomendasi FIFA (Federation International Football Associaton) yaitu untuk koefisien Permeabilitas tanah sebesar 0,005 cm/detik. 4.3 Perencanaan Pipa Drainase Bawah Permukaan 4.3.1 Perhitungan Diameter Pipa Untuk menghitung diameter pipa, digunakan debit limpasan permukaan lapangan sehingga air limpasan hujan yang menggenang dapat segera di buang melalui sistem drainase bawah permukaan. Berikut perhitungan debit limpasan permukaan : 1. Curah hujan rancangan 10 tahun = 117,388 mm/hari 2. Panjang limpasan = 37,5 m (data) 3. Kemiringan rata-rata = 0,005 (data) 4. Menghitung waktu konsentrasi dengan rumus : tc
=(
)
=( ) = 0,0407 jam 5. Menghitung intensitas curah hujan dengan menggunakan rumus : I
=
( )
= ( ) = 343,936 mm/jam 6. Perhitungan Debit limpasan lapangan, dengan data yang digunakan : Koefisien Pengaliran ( c ) = 0,08 Luas lapangan ( A ) = 0,825 ha Q = 0,00278 . C . I . A = 0,00278 . 0,08 . 343,936 . 0,825 = 0,063 m3/detik Sehingga, perhitungan diameter pipa menjadi. Diketahui data-data yang digunakan adalah : Koefisien hidrolis untuk lapisan di atas saluran (ka) = 0,0047 cm/detik Koefisien hidrolis untuk lapisan di bawah saluran (kb) = 0,00089 cm/det Jarak antar muka air tertinggi dengan muka air di saluran (h) = 40,2 cm Tinggi antara air di pipa ke lapisan kedap air (D) = 100 cm n = 0,009 (HDPE Perforated Corrugated Pipe) s = 0,007 Q = 0,063 m3/detik 2 Luas = πr P =2πr R = A/P =r Q = (1/n) x (r2/3) x s0,5 x A 0,063 = (1/0,009) x (r2/3) x 0,007 x πr2 0,063 = (1/0,009) x r2/3x(0,007)1/2 x πr2 r8/3 = 0,00216 = 0,10013 m r = 10,013 cm d = 20,025 cm ≈ 20 cm 4.3.2 Perhitungan Jarak Pipa Pada studi ini, perencanaan jarak pipa drainase dicari menggunakan rumus
hooghoudt. Jarak pipa dihitung dengan cara coba-coba, langkah perhitungannya adalah - mencari nilai d berdasarkan fungsi (L, , D) pada tabel lampiran - q menggunakan debit limpasan permukaan di lapangan = 0,0000076 m3/detik - Menghitung jarak pipa
Persamaan tersebut dapat diubah menjadi :
- Coba 1 L = 5 m, dari tabel : d = 0,67 m L2 = 3,97298 + 3,75572 x 0,67 L2 = 6,489 L = 2,6 m ≠ 5 m, sehingga L terlalu kecil - Coba 2 L = 2,5 m, dari tabel : d = 0,60 m L2 = 3,97298 + 3,75572 x 0,60 L2 = 6,22 L = 2,495 m 2,5 m Dari langkah diatas nilai L harus sama atau mendekati, jika belum sama atau mendekati maka harus dicari lagi dengan cara coba-coba. - Mengoreksi nilai d dengan menggunakan tabel nilai d ekuivalen (terlampir) ∆= 10,7 λ= Dari tabel untuk ∆ = 10,7 dan 26,7 didapat δ = 6,3 δ =
=
= ro x δ = 0,094 x 6,3 = 0,59 m ≈ 0,60 m Maka, dengan d = 0,60 m yang didapat dari tabel hooghoudt nilainya d
mendekati d koreksi, sehingga diambil drain spacing L = 2,5 m. 4.3.3 Perhitungan Diameter Pipa Saluran Pengumpul (Collector Drain) Di saluran ini, air drainase berasal dari sistem drainase bawah permukaan yang dialirkan melalui tiap-tiap pipa resapan (Interceptor Drain) menuju ke saluran collector drain pada pinggir lapangan. Saluran pipa collector di sisi lapangan ini merupakan saluran tertutup berbahan buis beton berbentuk lingkaran. Perhitungan diameter saluran collector drain sebagai berikut : Data yang digunakan adalah : Q = 0,0158 m3/dtk s = 0,001 n = 0,010 Langkah-langkah perhitungannya adalah : Q =VxA = 1/n . R2/3 . S1/2 . A 0,0158 = (1/0,010) . r2/3 . (0,001)1/2 . πr2 0,0158 = 8,275 r8/3 0,0019 = r8/3 r = 0,096 m = 9,552 cm d = 19,10 cm ≈ 20 cm Dari perhitungan diameter saluran collector yang berada di sisi lapangan sebelah timur didapatkan diameter 19,10 cm, karena diasumsi air hanya memenuhi 0,5 dari diameter pipa maka akan digunakan buis beton dengan diameter 40 cm. 4.3.4 Perhitungan Dimensi Bak Penampung Saluran Collector Drain Terdapat dua bak penampung yang menyesuaikan dengan letak saluran Collector Drain area barat dan timur sebelum disalurkan menuju water tank. Debit total yang diterima bak penampung timur dari saluran collector drain = 0,0315 m3/detik Dari debit total bak penampung di atas, direncanakan kapasitas bak
penampung, yaitu: panjang (p) = 1 m, lebar (b) = 1 m, dan tinggi (h) = 1 m Hasil tersebut menunjukkan bahwa kapasitas bak penampung lebih besar daripada debit yang masuk. Sehingga dimensi yang direncanakan untuk kedua bak penampung dapat digunakan. 4.4 Perhitungan Debit Limpasan Debit limpasan yang terjadi di area sekitar lapangan berasal dari air hujan yang harus dibuang secepatnya melalui sistem drainase bawah permukaan, namun untuk mengantisipasi bilamana sistem drainase bawah permukaan mengalami penyumbatan dan tidak dapat membuang air limpasan permukaan maka diperlukan saluran terbuka untuk menerima limpasan dari lapangan, trek atletik dan juga area hijau di sekeliling lapangan. 4.4.1 Debit Limpasan Area Barat & Timur Debit limpasan dari lapangan sepak bola = 0,0267 m3/detik Debit limpasan dari trek atletik 0,023 m3/detik Maka, untuk mengantisipasi debit limpasan diatas direncanakan saluran terbuka berbentuk segi empat dengan b ≈ h = 30 cm W = 40 cm 4.4.2 Debit Limpasan Area Utara & Selatan Debit limpasan dari lapangan sepak bola = 0,01279 m3/detik Debit limpasan dari trek atletik 0,0172 m3/detik Maka, untuk mengantisipasi debit limpasan diatas direncanakan saluran terbuka berbentuk segi empat dengan b ≈ h = 25 cm W = 33 cm 4.4.3 Debit Limpasan Saluran Collector Drain Barat dan Timur Saluran collector drain untuk menyalurkan debit dari Interceptor Drain dan Interceptor Drain menuju Conveyor Drain. Dari hasil perhitungan saluran
Interceptor Drain dapat diketahui debit 0,0497 m3/dtk dan saluran Interceptor Drain diperoleh debit 0,030 m3/dtk. Maka total debit sebesar 0,079 m3/dtk. Dari hasil perhitungan diperoleh diameter sebesar 25 cm dengan kemiringan saluran 0,007. 4.4.4 Evaluasi Saluran Conveyor Drain 4.4.4.1 Saluran Conveyor Drain Eksisting Barat Debit limpasan yang direncanakan merupakan debit kumulatif dari debit limpasan lahan hijau, saluran collector trek atletik dan buangan kelebihan air dari watertank. Total debit limpasan area barat sebesar 0,167 m3/dtk, area timur sebesar 0,161 m3/dtk,, area utara sebesar 0,252 m3/dtk, dan area selatan sebesar 0,904 m3/dtk. Dari hasil evaluasi saluran Conveyor Drain eksisting barat dapat menampung debit sebesar 0,745 m3/dtk, timur sebesar 3,574 m3/dtk, utara sebesar 1,292 m3/dtk, dan selatan sebesar 2,260 m3/dtk. Berdasarkan hasil evaluasi di atas maka tidak memerlukan perencanaan ulang pada saluran conveyor drain. 4.5. Perencanaan Dimensi Tampungan (Water tank) Fungsi dari water tank adalah untuk menampung air pada waktu hujan dan menggunakannya lagi bila diperlukan kembali pada musim kering atau berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan air. Berdasarkan kebutuhan air tanaman rumput Zoysia Matrella yang telah dikalikan dengan luas lapangan didapatkan kebutuhan sebesar 22,4 m3/hari. Dari hasil perhitungan maka direncanakan dimensi tampungan (water tank): lebar (b) = 3 m, panjang (l) = 2,5 m, dan tinggi (h) = 4 m. 4.6. Perencanaan Pompa Air Pada sistem penyiraman rumput, air yang digunakan berasal dari air hujan yang meresap di area lapangan dan ditampung
pada sebuah bak penampung lalu dipompa menuju lapangan. Pompa yang digunakan pada studi ini adalah pompa sentrifugal yang memiliki kapasitas sebersar 15,125 m3/jam dan memerlukan daya sebesar 375 watt. 4.7. Rencana Anggaran Biaya Rencana anggaran biaya yang dibutuhkan dalam perencanaan sistem drainase bawah permukaan (sub surface) sebesar Rp 4.007.026.000,- dengan rincian sebagai berikut: a. Pekerjaan penggantian lapisan tanah lapangan sepakbola sebesar Rp 3.862.391.250,b. Pekerjaan pemasangan collector drain B sebesar Rp 31.671.200,c. Pekerjaan pembuatan bak penampung menuju watertank sebesar Rp. 4.158.700,d. Pekerjaan pembuatan saluran terusan collector drain B sebesar Rp. 11.359.500,e. Pekerjaan pembuatan interceptor drain sebesar Rp. 52.899.775,f. Pekerjaan pemasangan collector drain A sebesar Rp. 14.815.700,g. Pekerjaan pembuatan bak penampung interceptor drain A sebesar Rp 2.209.873,h. Pekerjaan pembuatan watertank sebesar Rp. 27.519.828,5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perencanaan, dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Perencanaan sistem drainase bawah permukaan direncanakan di bawah struktur lapisan tanah. Dengan menggunakan pipa HDPE berdiameter 20 cm yang diletakkan pada elevasi +660,298. Dengan panjang pipa maksimum 37,5 meter, aliran dari pipa akan masuk ke saluran collector drain B yang direncanakan memiliki diameter 40 cm dan selanjutnya menuju water tank yang nantinya air yang tertampung akan digunakan kembali untuk
penyiraman rumput lapangan sepak bola. Perencanaan struktur tanah sangat penting untuk memaksimalkan kemampuan tanah meresapkan air, dari perhitungan didapatkan Koefisien permeabilitas tanah sebesar 0,0047 cm/detik. Hasil ini hampir sesuai dengan standar FIFA yang memberikan rekomendasi untuk nilai K sebesar 0,005 cm/detik. Berikut Perencanaan struktur tanah pada lapangan sepak bola ASIFA: a. Rumput (lapangan sepak bola) b. Pasir urug dan pupuk kandang (4:1) dengan tebal 15 cm c. Pasir urug dengan tebal 10 cm d. Pasir murni dengan tebal 5 cm e. Polypropylene Nonwoven Geotextile dengan tebal 2 mm f. Batu koral ø 3 – 10 mm dengan tebal 5 cm. g. Batu koral ø 10 – 20 mm dengan tebal 25 cm. h. Pipa ø 20 cm (HDPE Perforated Corrugated Pipe) i. Batu koral ø 10 – 20 mm dengan tebal 25 cm. j. Tanah dasar lokasi. 2. Watertank direncanakan berjumlah 1 pasang dengan kapasitas tampungan watertank sebesar 11 m3 per tampungan dan ditempatkan berada pada kedua sisi lapangan. Maka, didapatkan perencanaan dimensi watertank dengan panjang = 3 m, lebar = 2,5 m dan tinggi = 4 m. 3. Pompa yang digunakan untuk mengalirkan air dari watertank menuju pinggir lapangan menggunakan pompa dengan daya pompa 375 watt dan kapasitas pompa 15,125 m3/jam. Waktu yang dibutuhkan untuk tiap kali penyiraman 60 menit. 4. Rencana anggaran biaya yang dibutuhkan dalam perencanaan sistem drainase
bawah permukaan (sub surface) sebesar Rp 4.007.026.000,-. DAFTAR PUSTAKA Chow, Van Te. 1992. Hidrolika Saluran Terbuka, Jakarta : Erlangga. H.B. Sutopo. 2004. Metodologi Penelitian Kualitatif. Surakarta : UNS Press. Hardiyatmo, Hary C. 2014. Geosintetik Untuk Rekayasa Jalan Raya. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Harto, Sri. 1993. Analisa Hidrologi. Jakarta: Universitas Gunadarma. Koerner, Robert M. 1989. Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air , Bandung: Idea Dharma Bandung. M. Das, Braja. 1998. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I. Jakarta : Erlangga. Montarcih, Lily. 2010. Hidrologi Praktis. Bandung: Lubuk Agung Prodjopangarso, Hardjoso. 1987. Drainasi. Yogyakarta : Laboratorium P4S Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Shahin, M.M.A. 1976. Statistical Analysis Hydrology Vol. 2 Edition. Delph Nederland. Sosrodarsono, Soeyono. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta : Pradnya Paramita. Sri Harto Br. 2010. Hidrologi, Teori, Masalah, dan Penyelesaian. Jakarta: Gramedia. Subarkah. Imam, 1980 : Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air, Idea Dharma, Bandung. Suripin, 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Yogyakarta: ANDI Offset. Susanto, N.A. 2010. Aplikasi Hidrologi. Jakarta: Gramedia.
LAMPIRAN
Conveyor Drain Timur b = 0,65 m h = 0,35 m Elevasi Muka Tanah = +660,552 Elevasi Dasar Saluran = +660,202
Conveyor Drain Utara b = 0,4 m h = 0,55 m Elevasi Muka Tanah = + 660,205 Elevasi Dasar Saluran = + 659,655
Collector Drain B Timur buis beton Ø 0,40 m Elevasi Muka Tanah = +660,813 Elevasi Dasar Saluran = +659,895
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK
Interceptor Drain A Timur b = 0,30 m h = 0,40 m Elevasi Muka Tanah = +660,788 Elevasi Dasar Saluran = +660,388
DIRENCANAKAN OLEH : Collector Drain A Timur pipa pvc 0,25 m Elevasi Muka Tanah = +660,788 Elevasi Dasar Saluran = +659,888
Muhammad Arby 105060407111021 DIPERIKSA DOSEN PEMBIMBING I :
Interceptor Drain A Selatan b = 0,25 m h = 0,30 m Elevasi Muka Tanah = +660,788 Elevasi Dasar Saluran = +660,458
Interceptor Drain A Utara b = 0,25 m h = 0,30 m Elevasi Muka Tanah = +660,788 Elevasi Dasar Saluran = +660,458
Dr. Ir. Ussy Andawayanti, MS NIP. 19610131 198609 2 001 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45
PIPA HDPE Ø 0,20 m Elevasi Muka Tanah = +661,000 Elevasi Dasar Saluran = +660,298
DIPERIKSA DOSEN PEMBIMBING II :
Dr. Eng. Andre Primantyo H., ST., MT NIP. 19710312 2001 1 002
Conveyor Drain Selatan b = 0,3 m h = 0,5 m Elevasi Muka Tanah = +660,412 Elevasi Dasar Saluran = +659,912
Collector Drain B Barat Pipa PVC Ø 0,25 m Elevasi Muka Tanah = +659,313 Elevasi Dasar Saluran = +659,063
Collector Drain B Barat buis beton Ø 0,40 m Elevasi Muka Tanah = +660,813 Elevasi Dasar Saluran = +659,896
Watertank Elevasi Muka Tanah = +660,641 Elevasi Dasar Saluran = +657,791
Interceptor Drain A Barat b = 0,30 m h = 0,40 m Elevasi Muka Tanah = +660,788 Elevasi Dasar Saluran = +660,388
JUDUL GAMBAR
SKALA
DETAIL DRAINASE LAPANGAN SEPAKBOLA ASIFA
1 : 700
LOKASI: Lapangan Sepakbola ASIFA Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara (PUSDIK ARHANUD)
LEGENDA: Conveyor Drain Barat b = 0,47 m h = 0,85 m Elevasi Muka Tanah = +660,587 Elevasi Dasar Saluran = +659,737
: ARAH ALIRAN : SALURAN DRAINASE BAWAH PERMUKAAN (PIPA HDPE) : SALURAN DRAINASE
