PENGARUH INFILTRASI DAN PERMEABILITAS TERHADAP SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN) Azhar Fuadi1 dan Terunajaya2 1
Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] ABSTRAK Pengembangan perumahan di perkotaan yang demikian pesatnya, mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perumahan mengakibatkan tidak berlangsungnya dengan baik proses infiltrasi air ke dalam tanah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui debit banjir, laju infiltrasi dan nilai permeabilitas untuk menentukan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir. Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di Perumahan Taman Setia Budi Indah II, Medan. Pengumpulan data mengambil data curah hujan sebagai data sekunder, sedangkan data primer didapat dari pengujian infiltrasi dan uji permeabilitas tanah. Kemudian data-data tersebut dianalisa dan dibahas agar dapat disajikan data pengurangan debit banjir. Untuk menentukan curah hujan menggunakan analisa Log Pearson III, untuk intensitas curah hujan dianalisa metode Van Breen. Permeabilitas tanah didapat dari pengujian falling head permeability, daya infiltrasi diambil menggunakan single ring infiltrometer dengan analisa menggunakan metode Horton. Pengurangan debit banjir didapat setelah penentuan dimensi sumur resapan. Berdasarkan penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 14,40 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) tanah adalah 1,718 x 10 -4 cm/detik. Berdasarkan data yang telah dianalisis didapat dimensi sumur resapan yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1 meter, kedalaman 1,261 meter dan debit masukan rencana 0,604 x 10−3 m³/detik. Untuk sumur resapan ini, estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 0,465 jam. Total debit banjir kawasan perumahan sebelum direncanakan sumur resapan adalah 3,339 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 54,32 %. Untuk debit banjir yang terjadi 1 unit rumah tipe 60/100 tanpa sumur resapan adalah 0,647 x 10−3 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 0,0427 x 10−3 m³/detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 93,39 % untuk setiap unit rumah. Kata Kunci : Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas ABSTRACT In urban housing development so rapidly, resulting in the less rain water catchment areas, due to the increased area of the region covered by the ongoing housing resulted not properly process water infiltration into the soil. This study aims to determine the flood discharge, infiltration rate and permeability values to determine the dimensions of recharge wells in reducing flood discharge. As a case study, this study took place at Housing Park Setia Budi Indah II, Medan. The data collection took rainfall data as secondary data, while the primary data obtained from testing soil infiltration and permeability tests. Then the data are analyzed and discussed the data presented in order to discharge flood reduction. To determine the rainfall using Log Pearson III, to the intensity of rainfall was analyzed by the method of Van Breen. Permeability obtained from falling head permeability test, power is taken using the single ring infiltration infiltrometer with analysis using methods Horton. Reduction of flood discharge obtained after determining the dimensions of recharge wells. Based on the study of infiltration rate constant values obtained (fc) in the study area is 14.40 cm/h, while the value of the coefficient of permeability (k) of land is 1,718 x 10-4 cm/s. Based on the data obtained were analyzed dimensional infiltration wells were circular with a diameter of 1 meter, a depth of 1,261 meters and a discharge plan 0,604 x 10−3 m³/s. For this catchment wells, the estimated time delay rainwater runoff from the roof to the drainage channel is 0.465 hours. Total discharge flood residential areas before a planned infiltration wells is 3,339 m³/s, after absorbing wells was reduced to 1,527 m³/s resulting in a reduction of 54.32% flood discharge. To discharge the flood that occurred 1 unit of type 60/100 without a recharge wells is 0,647 x 10−3 m³/s, after absorbing wells was reduced to 0,0427 x 10−3 m³/s, resulting in flooding of 93.39% reduction for each housing unit.
Keywords : frequency analysis, rational method, the existing drainage
1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pengembangan perumahan di perkotaan yang demikian pesatnya, mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perumahan mengakibatkan tidak berlangsungnya dengan baik proses infiltrasi air ke dalam tanah sementara itu waktu berkumpulnya air (time of concentration) jauh lebih pendek, sehingga akumulasi air hujan yang terkumpul melampaui kapasitas drainase yang ada. Sumur resapan air adalah salah satu rekayasa teknik konservasi yang dibuat sedemikian rupa menyerupai sumur pada daerah pemukiman dengan kedalamn tertentu yang berfungsi sebagai tempat menampung air hujan dan meresapkannya ke dalam tanah (Dephut,2007). Mengingat hal tersebut di atas maka perlu dipikirkan bagaimana caranya untuk dapat mengelola air sumur resapan dengan baik terutama perumahan-perumahan di kota Medan agar masalah-masalah yang ada dapat teratasi dan kebutuhan air dapat terpenuhi. 2.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Analisis Hidrologi Hidrologi merupakan bidang ilmu pengetahuan yang mempelajari kejadian-kejadian serta penyebaran/distribusi air secara alami di bumi. Unsur hidrologi yang dominan disuatu wilayah adalah curah hujan, oleh sebab itu data curah hujan suatu daerah merupakan data utama dalam menentukan besarnya debit banjir rencana maupun debit andalan yang terjadi pada daerah tersebut. Perhitungan Parameter Statistik Curah hujan rata–rata (𝑋) = Standar Deviasi (𝑆𝑑 ) = Koefisien Skewness 𝐶𝑠 =
𝑛 𝑖 𝑋𝑖
(1)
𝑛
n (𝑋 −𝑋 )2 i=1 𝑖
(2)
𝑛−1
𝑛 ni=1 𝑋 𝑖 −𝑋 3 𝑛 −1 𝑛−2 𝑆𝑑 3
(3)
Penentuan Jenis Distribusi Data 1.
Berdasarkan hasil perhitungan parameter statistik. Hasil perhitungan parameter statistik ditunjukan oleh Tabel 1 berikut ini: Tabel 1: Hasil Perhitungan Parameter Statistik Jenis Distribusi Syarat Normal Cs 0 dan Ck 3 Log Normal Cs 3Cv + Cv³ dan 8 6 4 2 Ck Cv + 6Cv + 15Cv + 16Cv + 3 3. Gumbel Tipe I Cs = 1,1396 dan Ck = 5,4002 4. Log Pearson Tipe III Selain dari nilai di atas Sumber: Buku Hidrologi Terapan (Triatmodjo, 2008) Berdasarkan plotting terhadap kertas probabilitas. Apabila plotting titik-titik pada kertas probabilitas tersebut mendekati garis lurus, berarti pemilihan distribusinya semakin mendekati benar. Berdasarkan hasil uji keselarasan No. 1. 2.
2.
3.
Uji keselarasan Chi Square
𝑋2 =
2
𝐸𝑓 𝑖 −𝑂𝑓 𝑖 2 𝑛 𝑖=1 𝐸𝑓 𝑖
(4)
di mana 𝑋 = Harga Chi Square, 𝐸𝑓𝑖 = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-i, 𝑂𝑓𝑖 = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i, dan n = Jumlah data. Uji keselarasan Smirnov Kolmogorof
∆maks 𝑃 𝑋 − 𝑃(𝑋𝑖 ) < ∆𝑐𝑟(𝛼 ,𝑛)
(5)
Analisis Intensitas Curah Hujan Intensitas curah hujan yang dinyatakan dengan (I) menyatakan besarnya curah hujan dalam jangka pendek yang memberikan gambaran derasnya hujan per jam. Untuk mengubah curah hujan menjadi intensitas curah hujan dapat digunakan metode berikut : 1.
90%∙𝑅 24
Metode Van Breen 𝐼= 4 di mana I= Intensitas hujan (mm/jam) dan R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam).
(6)
Koefisien Permeabilitas Permeabilitas tanah merupakan sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air mengalir melewati rongga yang menyebabbkan tanah bersifat permeable. Permeabilitas menunjukkan kemampuan tanah meloloskan air. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung. Uji koefisien permeabilitas tanah yang dilaksanakan di laboratorium, yaitu: 𝑄.𝐿 1. Constant Head Permeability Test K= (7) 𝐴𝑠..𝑡
di mana Q = Volume air yang dikumpulkan (cm3 ), As = Luas penampang sampel tanah (cm2 ), t = waktu (detik), dan h = i.(L) 2. Falling Head Permeability Test
K
=
2,303
a.( Ls) h log 1 As .(t ) h2
(8) di mana K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik), a = Luas penampang pipa (cm2 ), L𝑠 = Panjang sampel tanah (cm), A𝑠 = Luas penampang sampel tanah (cm2 ), t = Interval penurunan 1 ke 2 (detik), 1 = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm), dan 2 = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm). Konsep Umum Infiltrasi Infiltrasi dimaksudkan sebagai proses masuknya air ke bawah permukaan tanah. Proses infiltrasi sangat ditentukan oleh waktu. Jumlah air yang masuk kedalam tanah dalam suatu periode waktu disebut kecepatan infiltrasi atau laju infiltrasi. Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi Penentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukan dengan melalui tiga cara (Harto, 1993), yaitu: 1. Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan (Rainfall Simulator). 2. Menggunakan alat Single/Double Ring Infiltrometer (metode pengukuran lapangan). 3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf). Pengukuran Infiltrasi di Lapangan 1. Single Ring Infiltrometer Metode Horton f(t) = fc + (fo – fc)𝑒 −𝑘𝑡 di mana f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam), fc = Laju infiltrasi tetap (cm/jam), fo = Laju infiltrasi awal (cm/jam), k = Konstanta geofisik, dan t = Waktu (jam). 2.2.
(9)
Sumur Resapan Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan Prinsip kerja sumur resapan adalah menyalurkan dan menampung air hujan ke dalam lubang atau sumur agar air dapat memiliki waktu tinggal di permukaan tanah lebih lama sehingga sedikit demi sedikit air dapat meresap ke dalam tanah. Sebagai media yang secara langsung berhubungan dengan lapisan tanah, dalam pengoperasiannya sumur resapan sesungguhnya mengandalkan kemampuan tanah dalam meresapkan air. Oleh karena itu perencanaan dimensi sumur resapan berangkat dari sifat fisik tanah khususnya harus bertitik tolak pada keadaan daya rembes tanahnya. Komponen-komponen Proses Peresapan 1. Debit masukan (Qi = Q) Q = k c . C. I. A (10) di mana Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik), C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1, I = Intensitas hujan (in./hr atau mm/jam), A = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha) dan k c = faktor konversi (𝑘𝑐 = 0,00278 faktor konversi ha-mm/jam ke m³/detik). 2. Durasi Debit Masukan (t) 3. Koefisien Permeabilitas Tanah (K) 4. Faktor Geometrik (F) Perencanaan Dimensi Sumur Resapan Perencanaan dimensi sumur resapan dilaksanakan dengan memperhatikan factor-faktor berikut ini: 1. Tinggi muka air tanah 2. Intensitas hujan 3. Durasi hujan 4. Luas penampung tampungan 5. Koefisien permeabilitas tanah
3.
METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di kawasan Perumahan Taman Setia Budi Indah II, Medan. Luas area perumahan 50 hektare. Lokasi perumahan terletak pada elevasi 99 ft di atas permukaan air laut. 3.1 Kerangka Penelitian Kerangka penelitian merupakan gambaran umum mengenai tahapan dan ruang lingkup yang dilakukan dalam penelitian. Gambar 1 menjelaskan tentang kerangka penelitian yang dimaksud. STAR T
JUDUL TUGAS AKHIR: PENGARUH INFILTRASI DAN DAN PERMEABILITAS TERHADAP SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN)
PENGUMPULAN DATA
Data Literatur Penelitian Terdahulu Buku & Jurnal Internet Dosen Pembimbing
Data Curah Hujan
Data Sampel Tanah
Distribusi Curah Hujan Rencana: Normal, Gumbel, Log Normal, Log Pearson III
Uji Lapangan mencari Laju Infiltrasi (ft) Menggunakan Metode Ring Infiltrometer dan Horton
Intensitas Curah Hujan Rencana: Van Breen dan Hesfer Weduwen dikombinasikan dengan Metode Talbot, Ishiguro, Sherman
Uji Lab. mencari Koefisien Permeabilitas (k) Menggunakan Metode Falling Head Permeability Test
Data Lokasi Penelitian Syarat Teknis & Umum SNI 03-2453-2002 Luas Lahan Luas Atap Jumlah rumah Tipe 36/84 Jarak Bangunan
PENGOLAHAN DATA Debit Banjir Total Kawasan Perumahan Metode Rasional (Q) = 0,00278. I. C. A
Debit Resapan Akibat Sumur Resapan Metode Sunjoto (Q) = F. K. H
PENYAJIAN DATA
Pengurangan Debit Banjir KESIMPULAN DAN SARAN 4. 4.1.
Gambar 1. Kerangka penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Hidrologi Tabel 2: Data Curah Hujan Harian Maksimum 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Tahun 118 236 190 62 112 69 85 Harian Maksimum Sumber: Stasiun Klimatologi Sampali Medan
2010 85
2011 97
2012 100
Analisis Curah Hujan Rencana No. 1 2 3
Tabel 3: Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan (Xi-𝑿) (Xi-𝑿)² (Xi-𝑿)³ Tahun Xi 2003 118 2,60 6,76 17,58 2004 236 120,60 14544,36 1754049,82 2005
4 5 6 7 8 9 10
190
2006 62 2007 112 2008 69 2009 85 2010 85 2011 97 2012 100 1154 Jumlah 115,40 Rata-rata (𝑿) Sumber: Hasil Perhitungan
(Xi-𝑿)⁴ 45,70 211538407,81
74,60
5565,16
415160,94
30971005,83
-53,40 -3,40 -46,40 -30,40 -30,40 -18,40 -15,40 0
2851,56 11,56 2152,96 924,16 924,16 338,56 237,16 27556,40
-152273,30 -39,30 -99897,34 -28094,46 -28094,46 -6229,50 -3652,26 1850947,68
8131394,43 133,63 4635236,76 854071,71 854071,71 114622,87 56244,87 257155235,31
Tabel 4 : Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan Parameter Data Pengamatan Curah Hujan Rata-rata 115,400 Standar Deviasi (Sx) 55,334 Koef. Skewness (Cs) 1,517 Koef. Kurtosis (Ck) 5,443 Koef. Variasi (Cv) 0,479 Sumber: Hasil Perhitungan Tabel 5: Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan Tahun Xi Log Xi A² Log 𝑿 A = Log Xi-Log 𝑿 2003 118 2,072 2,062 0,010 0,000 2004 236 2,373 2,062 0,311 0,097 2005 190 2,279 2,062 0,217 0,047 2006 62 1,792 2,062 -0,270 0,073 2007 112 2,049 2,062 -0,013 0,000 2008 69 1,839 2,062 -0,223 0,050 2009 85 1,929 2,062 -0,133 0,018 2010 85 1,929 2,062 -0,133 0,018 2011 97 1,987 2,062 -0,075 0,006 2012 100 2,000 2,062 -0,062 0,004 1154 20,250 -0,372 0,311 Jumlah 115,4 2,025 Rata-rata (𝑿) Sumber: Hasil Perhitungan No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A³ 0,000 0,030 0,010 -0,020 0,000 -0,011 -0,002 -0,002 0,000 0,000 0,004
A⁴ 0,000 0,009 0,002 0,005 0,000 0,002 0,000 0,000 0,000 0,000 0,020
Tabel 6: Hasil Uji Distribusi Statistik Kec. Medan Selayang dan Sekitarnya Jenis Distribusi Syarat Perhitungan Kesimpulan Cs = 1,517 Tidak Memenuhi Cs ≈ 0 Normal Ck ≈ 3 Ck = 5,443 Tidak Memenuhi Cs = 1,517 Tidak Memenuhi Cs = 1.1396 Gumbel Ck = 5.4002 Ck = 5,443 Tidak Memenuhi Cs = 3Cv + Cv³ Cs = 0,087 Tidak Memenuhi Log Normal Ck = Cv8 + 6Cv6 + 15Cv4 + Ck = 3,315 Tidak Memenuhi 16Cv2 + 3 Log Pearson III Selain dari nilai di atas Cs = 0,087 Memenuhi Sumber: Hasil Perhitungan Dari perhitungan yang telah dilakukan dengan syarat-syarat tersebut di atas, maka dipilih distribusi Log Pearson Tipe III. Uji Keselarasan Chi Square
𝐗 𝟐 𝐂𝐫 =
𝐄𝐢−𝐎𝐢 𝟐 𝐧 𝐢=𝟏 𝐄𝐢
(11)
di mana X 2 = Harga Chi Square, Ei = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-I, Oi = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-I, dan n = Jumlah data = 10 tahun Tabel 7: Perhitungan Metode Chi Kuadrat Nilai Batas Tiap Kelas Ei Oi Ei-Oi 33.00 < Xi ≤ 91.00 2,5 4 -1,5 91.00 < Xi ≤ 149.00 2,5 4 -1,5 149.00 < Xi ≤ 207.00 2,5 1 1,5 207.00 < Xi ≤ 265.00 2,5 1 1,5 Jumlah 10 10 Sumber: Hasil Perhitungan
(Ei-Oi)² (Ei-Oi)²/Ei 2,25 0,9 2,25 0,9 2,25 0,9 2,25 0,9 Chi Kuadrat = 3,6 DK = 2 Chi Kritik = 5,991
Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof Metode ini dikenal dengan uji kecocokan non parametrik karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Hasil uji Smirnov Kolmogorov dapat dilihat pada Tabel 4.10. Tabel 8: Uji Smirnov Kolmogorov Stasiun Sampali dengan Distribusi Log Pearson Tipe III Xi P(x) = P(x<)=1k= P’(x) = P’(x<)= D = M (mm) m/(n+1) P(x) (xi-x)/Sd m/(n+1) 1-P’(x) P(x<)-P’(x<) 62 1 0,091 0,909 -0,965 0,111 0,889 0,020 69 2 0,182 0,818 -0,839 0,222 0,778 0,040 85 3 0,273 0,727 -0,549 0,333 0,667 0,061 85 4 0,364 0,636 -0,549 0,444 0,556 0,081 97 5 0,455 0,545 -0,333 0,556 0,444 0,101 100 6 0,545 0,455 -0,278 0,667 0,333 0,121 112 7 0,636 0,364 -0,061 0,778 0,222 0,141 118 8 0,727 0,273 0,047 0,889 0,111 0,162 190 9 0,818 0,182 1,348 1,000 0,000 0,182 236 10 0,909 0,091 2,180 1,111 -0,111 0,202 Sumber: Hasil Perhitungan Setelah dilakukan uji keselarasan pada persamaan distribusi Log Pearson Type III dan dapat mewakili dari distribusi statistik sampel data yang dianalisis, maka perhitungan curah hujan rencana pada penelitian ini menggunakan metode Log Pearson Tipe III. Analisis Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen Hasil perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Van Breen dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 9: Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen Durasi (Menit) 5 10 20 30 50 60 80 120 Sumber: Hasil Perhitungan
PUH 2 106,608 153,393 135,577 110,020 92,570 70,277 62,724 51,627 38,134
Intensitas Curah Hujan (mm/hari) PUH 5 PUH 10 151,594 184,131 160,536 163,987 146,453 151,764 124,592 132,075 108,410 116,908 86,056 95,072 78,013 86,952 65,727 74,266 49,983 57,490
PUH 25 348,551 174,012 166,642 153,628 142,499 124,467 117,061 104,611 86,262
Tabel 10: Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro untuk Uji Kecocokan Intensitas Hujan Metode Van Breen Anti Log Variabel Talbot Ishiguro Sherman Ishiguro A 8346,889 711,317 2,521 331,528 B 46,994 1,670 N 0,362 Sumber: Hasil Perhitungan
Intensitas hujam (mm/jam)
Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun ditunjukan pada Gambar 2. 200 I Van Brenn Ishiguro
150
Talbot 100
Sherman
50 0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120
Durasi hujan (menit) Gambar 2: Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (PeriodeUlang Hujan) 5 Tahun Uji Permeabilitas di Laboratorium Adapun data perhitungan pada pengujian falling head permeability ditunjukan pada Table 13 di bawah ini. Tabel 11: Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Temp. Panjang Waktu (T) Sampel (L) (t) ( cm ) (℃) ( detik ) 13 27 0 13 27 15 13 27 30 13 27 45 13 27 60 13 27 75 13 27 90 13 27 105 13 27 120 13 27 135 13 27 150 13 27 165 13 27 180 13 27 195 13 27 210 Sumber: Hasil Perhitungan
Selang Waktu ( detik ) 0 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Tinggi Muka Air ( h ) ( cm ) 100 95 93 90,5 88,3 86,5 84,5 82,5 81 79 77,7 76 74,5 73,3 72
Permeability ( KT0C )
MT ℃/ M20 ℃
Permeability ( K20 )
0 4,446 x 10-4 1,843 x 10-4 2,360 x 10-4 2,132 x 10-4 1,784 x 10-4 2,026 x 10-4 2,075 x 10-4 1,589 x 10-4 2,166 x 10-4 1,437 x 10-4 1,916 x 10-4 1,727 x 10-4 1,406 x 10-4 1,550 x 10-4
0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 0.848 K
0 3,770 x 10-4 1,563x 10 2,003 x 10 1,808 x 10 1,513 x 10 1,718 x 10 1,759 x 10 1,348 x 10 1,836 x 10 2,868 x 10 1,625 x 10 1,464 x 10 1,193 x 10 1,314 x 10 1,718 x 10-4
Dari hasil pengujian falling head permeability di atas, diperoleh koefisien permeabilitas (k) sebesar 1,718 x 10-4 cm/detik. Analisis Infiltrasi Pengukuran laju infiltrasi dilakukan pada tanggal 22 Desember 2013 dengan kondisi tanah belum jenuh menggunakan alat single ring infiltrometer. Tabel 12: Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi pada Lokasi Perumahan No.
T (menit)
Penurunan (cm)
(fo) (cm/jam)
Fc (cm/jam)
Log (fo-fc)
1 2 3 4 5
3 4 4 5 5
2.2 2.5 2.0 2.2 2.0
44 37.5 30 26.4 24
14.4 14.4 14.4 14.4 14.4
1.471 1.364 1.193 1.079 0.982
No.
T (menit)
Penurunan (cm)
6 5 1.8 7 10 2.4 8 10 2.4 9 10 2.4 10 10 2.4 Sumber: Hasil Perhitungan
(fo) (cm/jam)
Fc (cm/jam)
Log (fo-fc)
21.6 14.4 14.4 14.4 14.4
14.4 14.4 14.4 14.4 14.4
0.857 0.000 0.000 0.000 0.000
Keterangan: fo = Laju infiltrasi dan fc = Laju infiltrasi konstan. Pada tabel 9 di atas dapat dilihat, pengukuran infiltrometer yang menunjukan bahwa laju infiltrasi mulai konstan pada waktu setelah 0.600 jam dengan laju infiltrasi 14.4 cm/jam atau 144 mm/jam. Tekstur tanah dengan kecepatan infiltrasi 12,5 - 25 cm/jam termasuk kelas cepat. Pengurangan Debit Banjir akibat Sumur Resapan Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, bila pada setiap rumah dengan sadar membuat dua buah sumur resapan dengan diameter 1 m dan kedalaman 1,56 m, maka untuk setiap unit tipe 60/100 di Perumahan Taman Setia Budi Indah II dapat mereduksi debit banjir yang masuk kedalam sumur resapan akibat limpasan air hujan sebesar 0,604 x 10−3 m³/detik dengan estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase selama 2,272 jam.
6,61%
93,39% Reduksi Akibat Sumur Resapan Gambar 4: Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi
45,68%
54,32%
Reduksi Akibat Sumur Resapan Gambar 5: Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi Pada perhitungan sebelumnya total debit banjir tanpa sumur resapan pada kawasan perumahan tersebut sebesar 3,339 m³/detik dimana intensitas curah hujan PUH 2 tahun selama 2 jam. Setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik atau terjadi pengurangan debit banjir (Gambar 4. 11) sebesar 54,32 % dari total debit banjir akibat limpasan air hujan yang mengalir ke saluran drainase. Tabel 12: Nilai efisiensi debit banjir yang berkurang pada kawasan perumahan Debit (Q) Q Banjir Total Perumahan Q Sumur Resapan Total Q Banjir 1 Unit Rumah Q Sumur Resapan
m³/detik
Effisiensi Debit Banjir (%)
3,339 1,812 0,000604 0,000604
54,32 % 93,39 %
Perhitungan Kapasitas Drainase Perumahan Drainase di Perumahan Taman Setia Budi Indah II Medan masih berfungsi walaupun tidak terawat dengan baik, berdasarkan hasil pengamatan di lapangan cukup banyak sedimentasi di beberapa tempat drainase serta ada drainase yang tidak terhubung dengan jaringan drainase perumahan secara langsung.
Tabel 13 : Perhitungan Jenis Drainase 1,2,dan 3 Jenis Drainase 1 Janis Drainase 2 Jenis Drainase 3 Luas Penampang (A) Luas Penampang (A) Luas Penampang (A) 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑗𝑎𝑗𝑎𝑟 𝑥 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 (𝑏+𝐵)𝑥 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑗𝑎𝑗𝑎𝑟 𝑥 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 (𝑏+𝐵)𝑥 A = panjang x lebar = b x h A= = A= = 2 2 2 2 A = 0,50 x 0,65 (1,30 + 1,00) 𝑥 0,80 0,90 + 1,00 𝑥 0,75 2 A = A= A = 0,33 𝑚 2 2 Keliling Basah (P) A = 0,92 𝑚2 A = 0,71 𝑚2 Keliling Basah (P) P=b+2 Keliling Basah (P) P = 0,50 + 2 0,65 𝐵−𝑏 P = b + 2 2 + [ ]2 P = 1,80 m 2 𝐵−𝑏 2 2 P=b+2 +[ ] Jari-jari hidrolis (R) 2 1,30−1,00 2 𝐴 P = 1,00 + 2 0,802 + [ ] 2 R= 1,00−0,90 2 2 𝑃 P = 0,90 + 2 0,75 + [ ] 0,33 2 P = 2,63 m R= 1,80 Jari-jari hidrolis (R) P = 2,403 m 𝐴 R = 0,183 m Jari-jari hidrolis (R) R= 𝑃 𝐴 Kecepatan aliran (V) 0,92 R= 2 1 1 R = 𝑃 V= 𝑥𝑅 3𝑥𝑆 2 2,63 0,71 𝑛 R= 2 1 R = 0,35 m 1 2,403 V = 𝑥 0,183 3 𝑥 0,001 2 𝑛 Kecepatan aliran (V) R = 0,295 m 2 1 1 V = 0,68 m/det Kecepatan aliran (V) V= 𝑥𝑅 3𝑥𝑆 2 𝑛 2 1 Debit saluran (Q) 1 2 1 1 V= 𝑥𝑅 3𝑥𝑆 2 𝑛 V= 𝑥 0,35 3 𝑥 0,001 2 𝑄𝑆 = 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 0,015 2 1 1 V = 𝑥 0,295 3 𝑥 0,001 2 𝑄𝑆 = 0,33 𝑥 0,68 V = 1,05 m/det 𝑛 𝑄𝑆 = 0,22 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 V = 0,934 m/det Debit saluran (Q) Debit saluran (Q) 𝑄𝑆 = 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 𝑄𝑆 = 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 𝑄𝑆 = 0,92 𝑥 1,05 𝑄𝑆 = 0,71 𝑥 0,934 𝑄𝑆 = 0,97 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 3 𝑄𝑆 = 0,66 𝑚 /𝑑𝑒𝑡
Debit Total Debit total dari drainase perumahan adalah jumlah dari debit dari semua jenis drainase. QTotal = Qs1 + Qs2 + Qs3 = 0,66 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 + 0,22 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 + 0,97 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡 = 1,85 m3/det Berdasarkan perhitungan sebelumnya debit perumahan sebesar 3,339 m3/detik sehingga dapat dihitung persentase efisiensinya. Kapasitas Drainase Efisiensi Debit Banjir (𝜂𝑏𝑎𝑛𝑗𝑖𝑟 ) Total = x 100 % Debit Banjir (Qall ) 1,85 m³/detik
=
3,339 m³/detik
x 100
= 55,41 % Dari perhitungan di atas Drainase di perumahan mempunyai daya tampung terhadap debit dengan periode ulang 2 tahun sebesar 55,41%. Artinya, hanya 55,41% dari debit total periode ulang 2 tahun yang mampu ditampung oleh sungai tersebut, sedangkan 44,59% nya harus diresapkan dengan cara lain atau menjadi volume banjir/genangan air. Semakin kecil nilai persentase kapasitas tampung maksimum sungai terhadap debit periode ulang 2 tahun, maka drainase tersebut semakin rawan terhadap banjir. KESIMPULAN 1. 2.
3.
4.
Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa besar laju infiltrasi dengan menggunakan single ring infiltrometer dengan diameter 30 cm dan tinggi 60 cm adalah sebesar 14,40 cm/jam. Pengujian falling head permeability yang dilakukan di laboratorium mekanika tanah, mengindikasikan bahwa kondisi tanah pada lokasi penelitian dikategorikan jenis tanah lanau dengan nilai koefisien permeabilitas tanah pada kedalaman 1,5 m adalah 1,718 x 10-4 cm/detik. Tinggi intensitas curah hujan di lokasi studi berdasarkan curah hujan 2001 s.d 2010 dengan metode Van Breen yang dikombinasikan dengan metode Talbot untuk durasi hujan 1 jam pada PUH 2, 5, 10, dan 25 tahun masingmasing adalah 62,724 mm/jam, 78,013 mm/jam, 86,952 mm/jam, 117,061 mm/jam. Setelah dilakukan perhitungan laju infiltrasi dan intensitas curah hujan maka dapat disimpulkan bahwa sumur resapan yang direncanakan terbukti efektif mempercepat infiltrasi, yaitu hasil laju infiltrasi ≥ intensitas hujan untuk PUH 2 s.d 100 tahun dengan durasi hujan selama 1 jam.
5.
6.
7.
8. 9.
Berdasarkan perhitungan, desain sumur resapan adalah berbentuk lingkaran dengan diameter 1 m, kedalaman 1,56 m dan debit masukkan rencana adalah 0,604 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik, sehingga untuk 3000 unit rumah dapat menghasilkan debit masukan 1,812 m³/detik.. Terjadi reduksi debit banjir 0,604 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik untuk setiap unit rumah yang masuk ke sumur resapan dan meresap kedalam tanah serta menghasilkan estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase selama 2,272 jam. Dengan kata lain, terjadi efisiensi debit banjir sebesar 93,39 % dari total debit banjir (0,6467 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik) yang dihasilkan 1 unit rumah tipe 60/100 tanpa sumur resapan. Debit banjir sebelum direncanakan sumur resapan sebesar 3,339 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik atau terjadi pengurangan limpasan sebesar 54,32% dari debit banjir total kawasan perumahan. Debit total dari drainase di kawasan perumahan sebesar 1,85 m3/detik dapat memiliki daya tampung 55,41 % dari debit periode ulang 2 tahun. Volume air masuk ke dalam tanah melalui sumur resapan sebesar 13.046,4 m3 dengan areal 50 ha dapat menaikkan air tanah sebesar 2,6 cm.
SARAN 1.
2. 3. 4. 5.
Untuk penelitian selanjutnya, sebaiknya dilakukan di lokasi perumahan yang berbeda dan kondisi tanah yang berbeda serta perlu ditambahkan alat double ring infiltrometer agar diperoleh nilai perbandingan yang lebih meyakinkan hasil penelitian. Untuk metode perhitungan laju infiltrasi disarankan menggunakan metode selain Horton agar bisa dijadikan sebagai pembanding. Untuk metode perhitungan sumur resapan disarankan menggunakan tipe rumah yang beragam supaya hasilnya lebih mudah diterapkan. Untuk hasil yang lebih maksimal dalam melakukan studi sumur resapan, sebaiknya membuat sumur percontohan pada salah satu rumah di lokasi studi. Diperlukan kesadaran dan partisipasi masyarakat maupun developer perumahan agar mengalokasikan lahan untuk pembuatan sumur resapan pada saat membangun atau mengembangkan suatu perumahan.
DAFTAR PUSTAKA Das, Braja M, 1993, Mekanika tanah (Prinsip-prinsip rekayasa Geoteknis), Erlangga, Jakarta. Soemarto, C. D, 1999, Hidrologi Teknik, Erlangga, Jakarta. Wesli, 2008, Drainase Perkotaan, Graha Ilmu, Yogyakarta. Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Andi , Yogyakarta. Triatmodjo, Bambang, 2008, Hidrolika Terapan, Beta Offset, Jakarta. Ir. Siswanto,ST,MT, 2009, Laporan Penelitian:Pengaruh Permeabilitas dan Kedalaman dalam Mempercepat Proses Infiltrasi pada Sumur Resapan Berpenampang Lingkaran, Lembaga Penelitian Universitas Riau, Pekan Baru. Siswanti dan joleha, 2001, Sistem Drainase Resapan untuk Meningkatkan Pengisian (Recharge) air Tanah, Jurnal Natur Indonesia III, Volume 1: 129-137. Peraturan menteri Kehutanan No P. 22/Menhut-V/2007 tanggal 20 Juni 2007, Bagian Pertama Pedoman teknis Gerakan Nasional Rehabilitasi hutan dan Lahan (GN;RHL/Gerhan). Peraturan Gubernur Daerah Khusu Ibukota Jakarta Nomor 68. 2005. Perubahan Keputusan Gubernure Daerah Khusus Ibukota Jakarta Nomor 115 Tahun 2001 tentang Pembuatan Sumur Resapan. Galih Gemilang, 2013, Kajian Sumur Resapan Dalam Mereduksi Debit Banjir pada Kawasan Perumahan (Studi Kasus : Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat), Universitas Sumatera Utara, Medan.
