1
PERANCANGAN TEKNOLOGI RESAPAN AIR HUJAN SKALA UNIT RUMAH DI KAWASAN LINGKAR KAMPUS IPB, DARMAGA
ZAEHUL AKBAR MURDIONO F44100079
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
3
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan Skala Unit Rumah Di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2014 Zaehul Akbar Murdiono NIM F44100079
ABSTRAK ZAEHUL AKBAR MURDIONO. Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga. Dibimbing oleh SATYANTO K. SAPTOMO. Perubahan tata guna tanah di daerah resapan akibat pembangunan untuk pengembangan permukiman, industri dan fasilitas perkotaan diperkirakan telah mengganggu rantai siklus hidrologi. Penelitian ini merupakan salah satu bagian dari ide perancangan teknologi LID (Low Impact Development) dalam pengelolaan air hujan dan air limbah domestik. Tujuan penelitian ini adalah merancang teknologi resapan air hujan yang mudah diaplikasikan dan mengetahui kualitas air hujan setelah filtrasi. Metode penelitian yang dilakukan adalah mengukur permeabilitas tanah, laju infiltrasi, dan menguji kualitas air hujan sebelum dan setelah melewati resapan. Data laju infiltrasi diperoleh dari pembuatan prototipe rancangan resapan. Hasil pengukuran laju infiltrasi adalah 2.6x10-4 m/detik dan permeabilitas adalah 3.5x10-8 m/detik. Selain itu, limpasan yang terjadi setelah PAH adalah 0.48 m3/hari, dan debit pada rancangan resapan adalah sebesar 4.36 m3/hari yang mampu masuk ke dalam resapan. Untuk kualitas air, resapan berhasil dalam mengubah nilai atau konsentrasi parameter pada air hujan menjadi lebih baik setelah melewati filter. Kata Kunci : Air hujan, Filter, LID, limpasan, resapan
ABSTRACT ZAEHUL AKBAR MURDIONO. Design Of Rain Infiltration Technology To Household At IPB Campus Area, Darmaga. Supervised by SATYANTO K. SAPTOMO. The Changes of land use in the infiltration area due the construction for residential development, industrial and urban facilities are estimated to have disrupted the hydrological cycle. This research is a part of design LID (Low Impact Development) technology in the management of rain water and domestic waste water. The purpose of this research is to design rain infiltration system that is easy to apply and to determine the quality of rain water after passing through the infiltration. The method in this research are including to measure soil permeability, infiltration rate, and test the quality of rain water before and after filtration. The Infiltration rate data is obtained from experiment using the designed infiltration system. The results of measurements of the infiltration rate is 2.6x10-4 m/s and the permeability is 3.5x10-8 m/s. The runoff that is expected from PAH is 0.048 m3/day, and the designed infiltration discharge is at 4.36 m3/day, therefore all overflow was able to get into the infiltration. For the water quality, infiltration succeeded in changing the parameter value or the concentration in rain water for the better after passing through the filters. Keywords: Precipitation, Filters, LID, runoff, The Infiltration.
5
PERANCANGAN TEKNOLOGI RESAPAN AIR HUJAN SKALA UNIT RUMAH DI KAWASAN LINGKAR KAMPUS IPB, DARMAGA
ZAEHUL AKBAR MURDIONO
Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
7
Judul Skripsi : Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan Skala Unit Rumah Di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga Nama : Zaehul Akbar Murdiono NIM : F44100079
Disetujui oleh
Dr. Satyanto K. Saptomo, STP, MSi Dosen Pembimbing
Diketahui Oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur diucapkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Kuasa dengan rahmat-Nya dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan Skala Unit Rumah Di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga”. Penelitian yang merupakan salah satu bagian dari Konsep Teknologi Low Impact Development Dalam Manajemen Air Hujan dan Air Limbah Domestik. Penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Satyanto K. Saptomo, STP, MSi selaku pembimbing akademik yang telah banyak memberikan bimbingan, saran dan masukan yang bermanfaat dalam menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Ir. Machmud A. Raimadoya, Msc dan Bapak Dr. Chusnul Arif, STP, Msi sebagai dosen Penguji yang telah meluangkan waktunya untuk menghadiri sidang skripsi ini. 3. Asep Suryadi dan Rizqah Wahidah Pangestu selaku teman yang telah banyak membantu, memberi saran, motivasi, dan juga menemani dalam pengumpulan data penelitian. 4. Sukma Yusuf, Sakina A. Rahman, dan Isnaini Halim yang telah menemani dan selalu memberikan dorongan untuk menyelesaikan penelitian ini. 5. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada orang tua dan rekanrekan lain yang telah memberikan dukungan dan masukan dalam penyelesaian skripsi ini. Semoga isi dari skripsi ini dapat diterima dengan baik dan dalam penerapannya dapat berjalan dengan lancar serta dapat memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Bogor, Agustus 2014
Zaehul Akbar Murdiono
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... vi PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODOLOGI ...................................................................................................... 2 Waktu dan Tempat Penelitian
3
Alat dan Bahan
3
Pengumpulan Data
3
Pengolahan Data dan Analisis Data
4
Tahapan penelitian
6
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 7 Infiltrasi dan Permeabilitas Tanah
7
Resapan
8
Kualitas Air
10
Efisiensi Kinerja Resapan
15
Simpulan dan Saran............................................................................................... 17 Simpulan
17
Saran
17
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 17 LAMPIRAN .......................................................................................................... 19 RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... 25
DAFTAR TABEL 1 2 3 4
Daya serap berbagai kondisi lahan. Rekapitulasi pengkuran kualitas air. Hasil Perhitungan Debit. Efisiensi resapan terhadap kualitas air.
5 15 16 16
DAFTAR GAMBAR 1 Rancangan besar penilitian tentang teknologi LID 2 Tahapan penelitian 3 Laju Infiltrasi sebagai fungsi waktu untuk tanah kering dan basah 4 Perbandingan Laju Infiltrasi Terukur dan Model Infiltrasi Philips. 5 Konstruksi Resapan 6 Hasil uji coba kekeruhan (NTU) 7 Hasil pengukuran DHL (µSiemens/cm) 8 Hasil pengukuran pH 9 Hasil pengukuran Konsentrasi Nitrit (mg/l) 10 Hasil pengukuran Konsentrasi Nitrat (mg/l) 11 Hasil uji TDS (mg/l) 12 Hasil uji TSS (mg/l) 13 Hasil pengukuran konsentrasi COD (mg/l)
3 6 7 8 9 10 11 12 12 13 13 14 14
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5
Hasil Perhitungan Permeabilitas Tanah Prototipe Resapan. Dokumentasi Penelitian. Rekapitulasi Kualitas Air. Gambar Teknik.
20 21 22 23 24
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Berbagai aktivitas manusia dan maraknya pembangunan yang berkembang pesat, mengakibatkan semakin meningkatnya kebutuhan terhadap lahan. Pengembangan rumah merupakan suatu kebutuhan dari setiap penghuni kawasan perumahan sejalan penambahan jumlah anggota keluarga atau untuk kebutuhan lain. Perubahan penggunaan lahan akibat pembangunan perumahan, secara tidak langsung dapat merusak kawasan resapan air, padahal kawasan resapan air sangat penting untuk menunjang ketersediaan air tanah. Perubahan tata guna tanah di daerah resapan akibat pembangunan untuk pengembangan permukiman, industri dan fasilitas perkotaan diperkirakan telah mengganggu rantai siklus hidrologi. Pesatnya pembangunan fisik sebagai dampak secara bersama dari pertumbuhan penduduk yang cukup tinggi, pertumbuhan ekonomi, dan perkembangan pariwisata yang pesat, menyebabkan tutupan lahan oleh bangunan-bangunan kedap air (beton, aspal, dan sejenisnya) akan menyebabkan berkurangnya resapan air hujan ke dalam tanah, dan bertambah besarnya larian permukaan (surface runoff). Air tanah sebagai salah satu sumber air bersih perkotaan seringkali hanya dimanfaatkan, masih kurang dilakukan upaya-upaya konservasi. Belum terkendalinya pemanfaatan air tanah mengakibatkan penurunan debit dan kualitas air tanah. Untuk kawasan yang letaknya dekat dengan pantai sangat rawan terhadap masuknya air laut ke dalam lapisan akuifer (intrusi air asin). Disamping itu, kekosongan lapisan akuifer bebas dapat mengakibatkan terjadinya penurunan permukaan tanah, yang berbahaya bagi kehidupan dan infrastruktur. Cadangan air tanah menjadi sangat berkurang, karena larian permukaan ini akan dengan cepat menuju ke saluran drainase dan langsung terbuang ke sungai. Air merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan. Bagi manusia air adalah salah satu kebutuhan utama. Besarnya pertambahan jumlah penduduk dan laju pertumbuhannya, maka akan semakin besar tingkat pemanfaatan sumber – sumber air. Peningkatan pemanfaatan air dapat merubah kualitas air, sehingga pengukuran kualitas air baik secara fisik maupun kimia sangat diperlukan untuk menjamin bahwa air tersebut layak untuk digunakan sesuai keperluan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk memperbesar volume air yang meresap ke dalam tanah yakni dengan membangun sumur resapan. Sumur resapan merupakan sumur atau lubang pasa permukaan tana yang dibuat untuk menampung air hujan agar dapat meresap kedalam tanah (Kusnaedi 1996). Akan tetapi, halaman yang sempit untuk setiap rumah tidak memenuhi persyaratan jarak yang ada pada SNI 03-2453-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan untuk Lahan Pekarangan. Berdasarkan latar belakang ini, maka dilakukan penelitian perancangan teknologi pengendalian limpasan air hujan dengan resapan air hujan yang tidak hanya mampu mengurangi larian permukaan, tetapi juga mampu meningkatkan kapasitas air tanah dengan kualitas air yang lebih baik.
2
Perumusan Masalah Rumusan masalah yang menjadi fokus dalam penelitian ini adalah menganalisis apakah penggunaan resapan pada area pemukiman diterapkan. Sehingga dapat mengurangi limpasan dan mampu mengurangi kualitas buruk limpasan air hujan setelah diresapkan.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah merancang teknologi resapan air hujan yang mudah diaplikasikan dan mengetahui kualitas air hujan setelah filtasi.
Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat mengurangi limpasan yang terjadi pada skala unit rumah dan dapat meningkatkan cadangan air tanah beserta kualitas air tanah.
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian antara lain adalah limpasan yang terjadi setelah melewati tampungan air. Kemudian nilai permeabilitas tanah yang digunakan, dan laju infiltrasi resapan beserta kualitas air sebelum dan setelah diresapkan.
METODOLOGI Penelitian “Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan di Lingkar Kampus IPB, Darmaga” dilaksanakan pada Maret hingga Juli 2014. Pengambilan dan analisis data dilakukan di sekitar kampus Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dalam alur kegiatan yang telah dirancang sebelumnya masih pada tahap pengumpulan data. Adapun lokasi penelitian dilakukan pada daerah lingkar kampus IPB, Dramaga, Bogor, Laboratorium Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, dan Laboratorium Wageningen IPB. Penelitian ini merupakan salah satu bagian dari ide perancangan teknologi LID (Low Impact Development) dalam pengelolaan air hujan dan air limbah domestik. Latar belakang munculnya ide ini didasarkan pada kurangnya pemanfaatan air hujan sebagai sumber air yang gratis dan isu lingkungan yang disebabkan pencemaran limbah domestik ke badan air. Perencanaan teknologi LID ini dibagi menjadi tiga fokus topik yang masing-masing akan dikerjakan oleh orang yang berbeda. Adapun fokus topik tersebut meliputi pemanfaatan kembali air hujan dengan membangun sebuah tampungan di dalam tanah, pengembalian air ke dalam tanah dengan membangun resapan, dan peningkatan kualitas air limbah domestik dengan dilakukan penyaringan.
3
Gambar 1 Rancangan besar penelitian tentang teknologi LID Adapun fokus penelitian yang akan penulis lakukan adalah pengadaan resapan yang menjadi bagian yang penting dalam terjadinya limpasan dari bak penampung air hujan. Kualitas air hujan sebelum dan setelah diserapkan akan dianalisis guna memberi pengetahuan tambahan tentang kualitas air resapan menggunakan filter pada resapan. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian “Perancangan Teknologi Resapan Air Hujan di Lingkar Kampus IPB, Darmaga” dilaksanakan pada Maret hingga Juli 2014. Pengambilan dan analisis data dilakukan di sekitar kampus Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain : Prototipe resapan berupa PVC 4 inch sepanjang 2 meter, lem paralon, penggaris, keran air, dan selang transparan. Permeabilitas tanah berupa Falling Head Permaemeter. Untuk kualitas air berupa seperangkat alat laboratorium. Adapun alat pendukung lainnya adalah kalkulator, meteran, stopwatch, kamera, alat tulis dan seperangkat komputer yang dilengkapi dengan software Surfer, AutoCad, SkecthUp, dan software pendukung seperti Microsoft Office, Microsoft Excel, dan lain – lain. Untuk bahan yang diperlukan antara lain berupa sampel air hujan, kerikil, ijuk, dan tanah. Bahan lain yang dibutuhkan adalah data primer dan data sekunder. Data-data tersebut antara lain data debit limpasan, laju infiltrasi, koefisien permeabilitas tanah, baku mutu kualitas air, dan sampel air resapan. Pengumpulan Data Pengumpulan terdiri dari studi literatur dan studi lapangan. Hal ini dilakukan untuk memperoleh data primer dan sekunder. Data primer merupakan
4
data yang dikumpulkan dan diolah sendiri oleh peneliti langsung dari lapangan, sedangkan data sekunder merupakan data yang diperoleh dari studi literatur. Literatur yang menjadi acuan berasal dari buku teks, karya tulis dan jurnal ilmiah. Kemudian dilanjutkan dengan menganalisis data yang telah ada untuk menjawab tujuan dari penelitian yang dilakukan. Data primer yang dibutuhkan berupa data kualitas air hujan, laju infiltrasi, koefisien permeabilitas tanah, dan kualitas air dari resapan. Untuk data sekunder salah satunya adalah Data Curah Hujan Stasiun Klimatologi Bogor. Pengolahan Data dan Analisis Data Teknik Pengolahan data dilakukan secara beturut – turut adalah sebagai berikut : 1. Menentukan nilai koefisien Permeabilitas Tanah. Kemudian disubtitusikan pada model infiltrasi Philips (pers. 1) untuk dibandingkan dengan laju infiltrasi terukur. 2. Menentukan laju infiltrasi dari resapan dengan menggunakan miniatur/prototipe resapan. 3. Menguji kualitas air hujan sebelum melalui resapan di laboratorium. 4. Menganalisis kualitas air setelah melalui resapan di laboratorium. 5. Membandingkan kualitas air hujan sebelum dan setelah resapan. Langkah awal yang dilakukan untuk perancangan resapan yaitu mengukur laju infiltrasi dan permeabilitas tanah resapan. Pengambilan sampel tanah dilakukan untuk memperoleh nilai permeabilitas tanah dengan menggunakan metode Falling Head di laboratorium. Pengukuran laju infiltrasi dilakukan dengan membuat miniatur/prototipe dari rancangan resapan. Kemudian dilanjutkan dengan pengukuran kualitas air di laboratorium. Pada awal infiltrasi, laju infiltrasi sangat tinggi, kemudian menurun hingga akhirnya konstan pada laju minimum. Pada awal infiltrasi gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi dan gaya sedotan matrik tanah, semakin basah, gaya matrik semakin berkurang, akhirnya mencapai nilai 0 (nol) pada saat tanah jenuh. Pada kondisi demikian, gaya yang bekerja hanya gaya gravitasi. Dalam pengukuran laju ini, digunakan model infitrasi Philips. Geonadi et al. (2012) menjelaskan bahwa model infiltrasi Philips cukup sesuai digunakan untuk prediksi limpasan permukaan. Secara empiris persamaan/model infiltrasi Philips dapat dituliskan sebagai berikut. .................................................................................(1)
Keterangan : f(t) = fungsi laju infiltrasi terhadap waktu (cm/s) S = Daya serap tanah K = Konduktivitas hidrolik/permeabilitas tanah Kemudian nilai daya serap dapat dilihat pada tabel 1.
5
Tabel 1 Daya serap berbagai kondisi lahan. Tata Guna Lahan (Land Use) Daerah hutan/pekarangan lebat Daerah taman kota Jalan tanah Jalan aspal, lantai beton Daerah dengan bangunan terpencar Daerah pemukiman agak padat Daerah pemukiman padat
Daya Serap Tanah Terhadap Air Hujan (%) 80-100 75-95 40-85 10-15 30-70 15-30 10-30
Sumber: Kusnaedi 2006
Permeabilitas tanah secara kuantitatif diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada suatu media berpori dalam keadaan jenuh. Koefisien permeabilitas tanah tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur tanah. Menurut Arsyad (2010) permeabilitas tanah dapat dikelompokan sebagai berikut : P1 = lambat : kurang dari 0.5 cm/jam P2 = agak lambat : 0.5-2.0 cm/jam P3 = sedang : 2.0-6.25 cm/jam P4 = agak cepat : 6.25-12.5 cm/jam P5 = cepat : lebih dari 12.5 cm/jam Untuk menentukan tingkat penurunan kualitas parameter air atau persentasi dari kualitas air hujan sebelum dan setelah melewati filter, yakni dengan menggunakan rumus efisiensi sebagai berikut: .......................................................................(2) Keterangan : = Efisiensi (%). Inlet = Nilai kualitas dari parameter air sebelum melewati filter. Outlet = Nilai kualitas dari parameter air setelah melewati filter.
6
Tahapan penelitian
Gambar 2 Tahapan penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN Infiltrasi dan Permeabilitas Tanah Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah secara vertikal. Sedangkan banyaknya air yang masuk melalui permukaan tanah persatuan waktu dikenal dengan laju infiltrasi. Nilai laju infiltrasi sangat tergantung pada kapasitas infiltrasi, yaitu kemampuan tanah untuk melewatkan air dari permukaan tanah. Pada saat tanah tidak jenuh, infiltrasi yang terjadi pada umumnya akibat tarikan hisapan matriks dan gravitasi. Dengan masuknya air lebih dalam dan makin dalamnya profil tanah basah, maka main lemah tarikan hisapan matriks. Kondisi ini akan menyebabkan laju infiltrasi akan semakin berkurang sejalan dengan bertambahnya waktu.
Gambar 3 Laju Infiltrasi sebagai fungsi waktu untuk tanah kering dan basah (Sumber : Suripin 2004 ).
Laju infiltrasi diukur pada prototipe di dalam laboratorium. Berdasarkan hasil pengukuran yang dilakukan, nilai rataan infiltrasi terukur adalah sebesar 0.026 cm/detik atau 2.6x10-4 m/detik. Nilai permeabilitas tanah atau konduktivitas hidrolika adalah nilai yang menunjukkan kemudahan air secara bebas mengalir melalui tanah. Penentuan nilai permeabilitas tanah dilakukan dengan menguji langsung di laboratorium menggunakan metode tanan jenuh. Metode ini menggunakan Falling Head permeameter sebagai alat uji untuk menentukan nilai konduktivitas hidrolika tanah. Berdasarkan hasil pengujian, nilai permeabilitas tanah adalah sebesar 3.5x10-6 cm/detik atau 3.5x10-8 m/detik atau 0.013 cm/ jam. Laju infiltrasi terukur kemudian dibandingkan dengan laju infiltrasi terhitung. Laju infiltrasi terhitung diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan persamaan (1). Adapun hasil dari laju infiltrasi terukur dan laju infiltrasi yang diperoleh dari hasil perhitungan dapat dilihat pada gambar 4.
8
0.500
Laju Infiltrasi ( cm/detik )
0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000 0
50
100
150
200
250
300
350
400
Waktu (detik) Laju Infiltrasi Terukur
Model Infiltrasi Philips
Gambar 4 Perbandingan Laju Infiltrasi Terukur dan Model Infiltrasi Philips. Berdasarkan gambar 4, diperlihatkan grafik antara laju infiltrasi terukur dengan model infiltrasi philips mendekati sumbu X. Nilai error rata-rata antara laju infiltrasi terukur dan permodelan Philips yang terjadi saat itu adalah sekitar 0.0005 cm/detik. Berdasarkan hasil tersebut, jika dibandingkan dengan kelompok permeabilitas tanah menurut Arsyad (2010), maka tanah di wilayah perumahan lingkar kampus IPB, Darmaga termasuk kedalam tanah dengan permeabilitas lambat. Resapan Hasil observasi lapangan menunjukan bahwa rumah di perumahan pada area lingkar kampus rata-rata memiliki kavling yang tidak cukup luas. Halaman yang dimiliki tiap rumah pun sangat sempit. Kondisi ini tidak dimungkinkan dibangun sumur resapan individu pada setiap rumah di wilayah tersebut karena tidak memenuhi persyaratan jarak yang ada pada SNI 03-2453-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan untuk Lahan Pekarangan. Pada ukuran dan ketinggian antara resapan yang dirancang sesuai dengan Standar pembangunan Ditjen Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan efisiensi dan tinggi muka air tanah area lingkar kampus yang hanya berkisar 3-6 meter. Resapan ini memiliki fungsi yang sama dengan sumur resapan pada umumnya karena alas pada resapan menggunakan kerikil dan ijuk sebagai peredam energi yang masuk ke resapan, serta sebagai penyaring air hujan. Pembuatan resapan merupakan salah satu cara yang efektif untuk meningkatkan cadangan air tanah yang memiliki kualitas air yang lebih berfungsi untuk mengurangi volume dan kecepatan aliran permukaan.
9
Gambar 5 Konstruksi Resapan
10
Pada Standar pembangunan Ditjen Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum menetapkan data teknis sumur resapan air (Dalam Iriani 2013) sebagai berikut: 1. Ukuran maksimum diameter 1.4 meter. 2. Ukuran pipa masuk diameter 110 mm. 3. Ukuran pipa pelimpah diameter 110 mm. 4. Ukuran kedalaman 1.5 sampai dengan 3 meter. dan lain - lain Berdasarkan data teknik tersebut dan dengan pertimbangan efisiensi kavling rumah yang tidak terlalu luas. Maka dirancanglah resapan berdiameter 0.5 m, tinggi 2.2 m. Pada gambar 5, bagian resapan yang bertindak sebagai filtrasi air berisi kerikil, ijuk dan tanah dan 0.2 m bertindak sebagai spasi atau jarak selang saluran pelimpah dan saluran yang menghubungkan dengan bak tampungan air hujan ke filtrasi resapan. Pembangunan resapan diperkirakan efektif dalam mengurangi debit limpasan yang terjadi pada skala unit rumah. Sehingga mampu mencegah terjadinya banjir di kawasan perumahan dan mampu menanggulangi limpasan yang berasal dari rumah individu. Kualitas Air Pengukuran parameter fisik dan parameter kimia untuk menentukan kualitas air yang sering dilakukan adalah berupa BOD, COD, Nitrit, Nitrat, TDS, TSS,, kekeruhan, Daya Hantar Listrik (DHL), dan pH. Pada penelitian ini hanya COD, Nitrit, Nitrat, Total Dissolved Solid (TDS), Total Suspended Solid (TSS), kekeruhan, Daya Hantar Listrik (DHL), dan pH yang diukur. Kekeruhan
Konsentrasi Kekeruhan ( NTU )
6 5 4 3 2 1 0
Sebelum Percobaan ke-1
Tengah
Setelah
Percobaan ke-2
Gambar 6 Hasil uji coba kekeruhan (NTU) Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang tersuspensi, baik bersifat anorganik maupun yang bersifat organik (Soemirat, 1996). Zat organik, biasanya
11
berasal lapukan batuan dan logam, sedangkan yang organik dapat berasal dari lapukan tanaman dan hewan. Untuk air yang memiliki tingkat kekeruhan yang rendah dapat dihilangkan dengan proses penyaringan dengan menggunakan saringan pasir. Nilai batas maksimum kekeruhan air untuk keperluan minum Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 adalah sebesar 5 NTU. Berdasarkan gambar 6, nilai kekeruhan mengalami kenaikkan setelah melewati kerikil dan ijuk. Hal ini disebabkan oleh partikel–partikel debu dan pelukan pada kerikil-ijuk. Akan tetapi, nilai kekeruhan kembali menurun setelah melewati tanah karena partikel tersebut dapat ditahan pada permukaan dan lapisan tanah pada resapan.
DHL ( µSiemens/cm )
Daya Hantar Listrik (DHL) 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Sebelum Percobaan ke-1
Tengah
Setelah
Percobaan ke-2
Gambar 7 Hasil pengukuran DHL (µSiemens/cm) Daya hantar listrik menunjukkan kemampuan air untuk menghantar listrik (Saeni 1989). Konduktivitas air tergantung dari konsentrasi ion dan suhu air, sehingga kenaikan padatan terlarut mempengarhi kenaikan DHL. Air hujan merupakan elektrolit lemah dan tidak dapat menghantarkan listrik dengan baik. Elektrolit lemah merupakan elektrolit yang dalam larutannya sedikit menghasilkan ion, sehingga daya hantar listriknya kurang baik. Berdasarkan gambar 7 nilai rata-rata DHL air hujan sebelum diresapkan adalah 134 µSiemens/cm. Setelah melalui resapan nilai DHL adalah 81 µSiemens/cm. Hal ini menunjukkan bahwa bahan resapan dapat mengurangi nilai DHL pada air hujan. Tanah merupakan tempat perombakan aseli dan sekaligus tempat pembentukan senyawa baru. Senyawa aseli berupa mineral yang berasal dari litosfer dan berupa bahan organik yang berasal dari biosfer. Dengan air hidrosfer dan udara dari atmosfer, senyawa tersebut dirombak menjadi senyawa baru (Notohadiprawiro 2006). Hal inilah yang menyebabkan penurunan nilai DHL setelah melalui resapan.Nilai DHL yang baik untuk dikonsumsi adalah relatif sangat kecil atau tidak mengandung DHL sama sekali.
12
pH 7
Konsentrasi pH
6 5 4 3 2 1 0 Sebelum Percobaan 1
Tengah
Setelah
Percobaan 2
Gambar 8 Hasil pengukuran pH Nilai pH menunjukkan suatu keseimbangan antara asam dan basa dalam air (Saeni, 1989). Keadaan netral pH bernilai pH = 7, tambahan asam akan mengurangi nilai pH dan tambahan basa akan menambah nilai pH. Batas minimum dan maksimum nilai pH untuk air yang digunakan sebagai air minum menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 adalah sebesar 6.5 – 8.5. Pada Gambar 8 terlihat kecenderungan nilai pH rata – rata sebelum melalui resapan adalah 7.42 yang artinya air hujan bersifat basa. Sedangkan nilai pH setelah melalui resapan adalah 6.8. Penurunan nilai pH pada gambar di atas juga menunjukkan penurunan nilai pH setelah diresapkan. Tanah yang bersifat asam merupakan salah satu faktor yang menyebabkan nilai pH tersebut.
Konsentrasi Nitrit ( mg/l )
Nitrit 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
Sebelum Percobaan ke-1
Tengah
Setelah
Percobaan ke-2
Gambar 9 Hasil pengukuran Konsentrasi Nitrit (mg/l) Nitrit merupakan bentuk peralihan antara ammonia dan nitrat ( nitrifikasi ) dan antara nitrat dengan gas nitrogen (denitrifikasi) akibat terjadi mikroba dalam
13
menguraikan sampah yang mengandung nitrogen pada kondisi anaerob. Berdasarkan gambar 9, nilai konsentrasi nitrit menunjukkan adanya pengurangan hingga 38.62%. Berbeda dengan nitrat, nitrit memiliki sifat relatif tidak stabil sehingga konsentrasi nitrit pada tanah tidak terakumulasi dengan air resapan.
Konsentrasi Nitrat ( mg/l )
Nitrat 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
Sebelum Percobaan ke-1
Tengah
Setelah
Percobaan ke-2
Gambar 10 Hasil pengukuran Konsentrasi Nitrat (mg/l) Nitrat merupakan bentuk nitrogen yang berperan sebagai nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan memiliki sifat yang relatif stabil. Berdasarkan gambar 10, nilai konsentrasi nitrat bertambah hingga 0.94 mg/l. Hal ini disebabkan nitrat sangat mudah larut dalam air, sehingga konsentrasi nitrat yang ada pada tanah terakumulasi dalam air ketika diresapkan.
Konsentrasi TDS ( ppm )
Total Dissolved Solid (TDS) 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Sebelum Percobaan Ke-1
Tengah
Setelah
Percobaan ke-2
Gambar 11 Hasil uji TDS (mg/l) Total Dissolved Solid atau kandungan unsur mineral dalam air adalah bahan-bahan terlarut yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain.
14
Menurut DEPKES RI melalui PERMENKES: 492/Menkes/Per/IV/2010, standar TDS maksimum adalah 500 mg/liter. Berdasarkan gambar 11, nilai konsentrasi TDS berkurang hingga 39.55%. Hal ini disebabkan berkurangnya unsur mineral setelah melawati resapan. Total Suspended Solid (TSS)
Gambar 12 Hasil uji TSS (mg/l) TSS adalah bahan-bahan tersuspensi yang terdiri dari lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik yang merupakan bahan-bahan anorganik atau dapat pula berupa bahan-bahan organik yang melayang-layang dalam air, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa kebadan air (Effendi 2003). Berdasarkan gambar 12 di atas, menunjukkan bahwa isi resapan berhasil mengurangi Total Suspended Solid (TSS) hingga 99.88% dari nilai TSS awal sebesar 5783 mg/l.
Konsentrasi COD ( mg/l )
Chemical Oxygen Demand (COD) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
Sebelum
Tengah
Setelah
Nilai Konsentrasi COD
Gambar 13 Hasil pengukuran konsentrasi COD (mg/l) Chemical Oxygen Demand (COD) diuji untuk mengetahui kadar toksik yang terdapat pada air sehingga dapat dilakukan remediasi atau pemulihan kualitas air.
15
COD dapat mengoksidasi bahan – bahan organik yang tidak terpengaruh oleh reaksi biologi dan mikroorganisme. Semakin besar nilai konsentrasi COD maka air tersebut memliki kualitas yang buruk. Pada gambar 13, menunjukkan adanya penurunan konsentrasi COD setelah melalui resapan. Berdasarkan analisis, konsentrasi COD berkurang hingga 80%. Tabel 2 Rekapitulasi pengukuran kualitas air. Parameter pH DHL Kekeruhan Nitrat Nitrit TDS TSS COD
Hasil Pengukuran Kualitas Baku Mutu PerMenKes RI No. Air Hujan 492/2010 Sebelum Tengah Setelah pH meter 6.5 - 8.5 7.42 7.14 6.88 μSiemens/cm Konduktimeter 20 - 150 134.50 102.50 81.00 NTU Turbidimeter 5 4.23 5.23 4.51 mg/l Spektrofotometri 50 0.60 1.14 1.54 mg/l Spektrofotometri 3 0.73 0.47 0.45 mg/l TDS meter 500 67 51 41 mg/l Gravimetri 400 5783 469 7 PPRI No. 82/2001 Kelas I = 6, kelas II = 4, mg/l Volumetrik 2.63 1.32 0.53 kelas III = 3, kelas IV = 0. ( Batas minimum air) Satuan
Alat / Metode Pengukuran
Sumber : Analisis 2014
Pada tabel 2, diperlihatkan hasil pengukuran kualitas air. Berdasarkan tabel 2, beberapa parameter air sebelum diresapkan tidak lulus baku mutu. Hal ini juga terjadi pada sebagian parameter yang melewati parameter ketika melalui resapan lapisan kerikil dan ijuk. Akan tetapi, hal tersebut tidak menjadi sebuah masalah karena setiap parameter yang telah melewati resapan yang berisi tanah membuat setiap parameter lulus baku mutu. Dengan demikian, resapan ini berhasil dalam mengurangi konsentrasi atau nilai parameter yang tidak lulus baku mutu menjadi lebih baik dan lulus baku mutu.
Efisiensi Kinerja Resapan Berdasarkan tujuan penelitian yang telah dijelaskan sebelumnya, untuk rancangan teknologi resapan air hujan ini, telah efektif dalam mengurangi limpasan yang terjadi setelah bak tampungan air hujan. Adapun nilai dari limpasan atau voleme air yang tidak dapat ditampung oleh bak tampungan air untuk perharinya yakni sebesar 0.48 m3/hari (Analisi Data PAH 2014). Nilai tersebut merupakan analisis data yang dilakukan pada Perancangan Teknologi PAH Skala Unit Rumah Di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga. Sedangkan debit pada rancangan resapan adalah sebesar 4.36 m3/hari yang mampu masuk dan mengalir ke dalam resapan. Hal ini menunjukkan bahwa resapan mampu mengurangi limpasan yang terjadi ketika bak tampungan air hujan tidak mampu lagi menampung air hujan. Rincian debit aliran air dapat dilihat pada tabel 3.
16
Tabel 3 Hasil Perhitungan Debit. Debit Q limpasan Q prototipe Q desain
m3/detik 0.0000056 0.0000021 0.0000504
Satuan m3/jam 0.020 0.007 0.182
m3/hari 0.48 0.18 4.36
Sumber : Perhitungan Limpasan Bak Tampungan Air Hujan dan Analisis 2014
Pada proses filtrasi air hujan pada rancangan resapan , banyak zat pencemar dalam air yang harus dikurangi untuk memperoleh kualitas air yang lebih baik sebelum diresapkan ke dalam tanah. Agar kualitas air tanah menjadi lebih baik dari air hujan sebelum melewati filter. Untuk mengetahui kinerja dari filter resapan yang dirancang, maka dilakukan perhitungan efisiensi filtrasi untuk tiaptiap parameter air dengan menggunakan persamaan 2. Adapun hasil perhitungan efisiensi filtrasi resapan dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 4 Efisiensi filtrasi terhadap kualitas air. No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Parameter Kekeruhan pH DHL Nitrit Nitrat COD TDS TSS
Satuan NTU µSiemens/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Efisiensi Kinerja Filtrasi ( % ) Sebelum Tengah Sebelum Tengah Setelah Setelah -23.67 13.68 -6.75 3.709 3.711 7.28 23.79 20.98 39.78 34.55 6.21 38.62 -88.51 -35.62 -155.66 50 60 80 23.88 20.59 39.55 91.89 98.51 99.88
Sumber : Analisis 2014
Pada tabel 4 di atas, menunjukkan hasil pengujian kualitas air sebelum dan setelah melewati resapan. Tabel 4 juga menunjukkan persentasi kinerja resapan terhadap air yang melalui resapan. Beberapa parameter memiliki kualitas yang lebih baik setelah melalui resapan. Akan tetapi, beberapa nilai persentasi kinerja resapan bertanda negative yang disebabkan adanya pertambahan konsentrasi atau nilai setelah melalui resapan. Sedangkan untuk nilai persentasi kinerja resapan yang nilainya positive, menunjukkan bahwa ada pengurangan nilai atau konsentrasi setelah melalui resapan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa resapan berhasil dalam mengubah nilai atau konsentrasi parameter pada air hujan menjadi lebih baik setelah melewati filter pada resapan .
17
Simpulan dan Saran Simpulan Berdasarkan hasil penelitian, rancangan resapan berdiameter 0.5 m, tinggi 2 m dan berisi kerikil, ijuk dan tanah. Pembangunan resapan skala unit rumah ini efektif dalam mengurangi debit limpasan yang terjadi pada skala unit rumah. Sehingga mampu mencegah terjadinya banjir di kawasan perumahan dan mampu menanggulangi limpasan yang berasal dari rumah indinvidu. Debit (Q) pada rancangan resapan adalah sebesar 4.36 m3/hari yang mampu masuk ke dalam resapan. Hal ini menunjukkan bahwa resapan mampu mengurangi limpasan yang terjadi ketika bak tampungan air hujan tidak mampu lagi menampung air hujan. Filter pada resapan pun berhasil dalam mengurangi konsentrasi atau nilai parameter yang tidak lulus baku mutu menjadi lebih baik dan lulus baku mutu. Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut, dan lebih luas lagi. Sehingga dapat diketahui informasi yang lebih mendetail dari resapan seperti sifat fisik tanah, tekstur tanah, dan volume andil banjir. Lebih fokus pada penerapan dan perancangan harus lebih spesifik. Agar teknologi resapan ini dapat mencegah banjir lebih efektif dan kualitas air yang melewati filter resapan menjadi lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Edisi Revisi. Bogor (ID): IPB Press. [BSN] Badan Standar Nasional. 2002. Standar Nasional Indonesia Nomor 032453-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan Untuk Lahan Pekarangan. Jakarta (ID): BSN. Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan perairan. Yogyakarta(ID) : Kanisius. Fakhrudin, M. 2010. Kajian sumur resapan sebagai pengendali banjir dan kekeringan di Jabodetabek. LIMNOTEK 17(1):8-16. Geonadi S, Mawardi M, Ritawati S. 2012. Kesesuaian model infiltrasi Philips untuk prediksi limpasan permukaan menggunakan metode bilangan kurva. AGRITECH 32(3):331 Iriani, Kurnia, dkk. April 2013. Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan Untuk Konservasi Air Tanah Di Daerah Pemukiman. Jurnal Inersia Vol. 5 No 1. Kusnaedi. 1996. Sumur Resapan untuk Pemukiman Perkotaan dan Pedesaan. Jakarta (ID): Penebar Swadaya Kusnaedi. 2006. Sumur Resapan untuk Pemukiman Perkotaan dan Pedesaan. Jakarta (ID): Penebar Swadaya. Mulyana, Rachmat.1998. Penentuan Tipe Konstruksi Sumur Resapan Berdasarkan
18 Sifar – Sifat Fisik Tanah dan Kondisi Sosial Ekonomi Masyarakat Di Kawasan Puncak[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Mulyani, Rima. 2013. Efektivitas Pembangunan Sumur Resapan Dalam Pengendalian Limpasan Di DAS Pesanggaran [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Notohadiprawiro, Tejoyuwono. 2006. Tanah dan Lingkungan. Repro : Universitas Gajah Mada. Peraturan Menteri. 2010. Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum. PPRI. 2001. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air. Ridhoatmaji, Dinda. 2013. Analisis Bangunan H idrolika Dengan Konsep Zero Runoff Di perumahan Taman Sari Persada, Bogor [skripsi]. Bogor (ID):Institut Pertanian Bogor. Saeni, M.S. 1989. Kimia Lingkungan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendididkan Tinggi Pusat Antar Universitas Hayat. IPB, Bogor.
19
LAMPIRAN
20
Lampiran 1 Hasil Perhitungan Permeabilitas Tanah PERMEABILITAS TANAH Diameter Atas Diameter Ring Tinggi Ring
a A l h1 h2 Garis tabung
RING
Jarak ( cm )
A42
1 2 3 4 5 6 7 7
RING
Jarak ( cm )
E13
1 2 3 4 5 6 7 7.5
RING
Jarak ( cm )
A6
1 1.7
0.76 4.99 5.11 17 7 10
cm cm2 cm cm cm cm
Detik 789 2127 3324 4778 6847 9573 13185 14400
WAKTU Menit 13.150 35.450 55.400 79.633 114.117 159.550 219.750 240.000
Detik 2825 3950 4965 6075 7757 9329 11549 14400
WAKTU Menit 47.083 65.833 82.750 101.250 129.283 155.483 192.483 240.000
Detik 4767 14400
WAKTU Menit 79.45 240
Hasil Akhir
luas Luas
Jam 0.219 0.591 0.923 1.327 1.902 2.659 3.663 4.000
Jam 0.785 1.097 1.379 1.688 2.155 2.591 3.208 4.000
0.453416 19.5465785
cm/Detik 0.00000910 0.00000697 0.00000692 0.00000665 0.00000602 0.00000538 0.00000477 0.00000436
kT cm/Menit 0.00055 0.00042 0.00041 0.00040 0.00036 0.00032 0.00029 0.00026
cm/Jam 0.033 0.025 0.025 0.024 0.022 0.019 0.017 0.016
cm/Detik 0.00000254 0.00000375 0.00000463 0.00000523 0.00000532 0.00000552 0.00000544 0.00000478
kT cm/Menit 0.00015 0.00023 0.00028 0.00031 0.00032 0.00033 0.00033 0.00029
cm/Jam 0.009 0.014 0.017 0.019 0.019 0.020 0.020 0.017
kT Jam cm/Detik cm/Menit cm/Jam 1.324166667 1.50579E-06 9.03471E-05 0.005420827 4 8.66312E-07 5.19787E-05 0.003118725
cm/Detik 0.0000035
kT cm/Menit 0.00020832
cm/Jam 0.0125
21
Lampiran 2 Prototipe Resapan.
22 Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian.
23
Lampiran 4 Rekapitulasi Kualitas Air. 500.0
*Sebelum : TDS = 5783 mg/l
450.0
400.0
Nilai atau angka konsentrasi)
350.0
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0
Sebelum
Tengah
Setelah
pH
DHL ( microsiemens/cm)
Kekeruhan (NTU)
Nitrat ( mg/l)
Nitrit (mg/l)
TDS (mg/l)
TSS (mg/l)
COD (mg/l)
24
Lampiran 5 Gambar Teknik.
25
RIWAYAT HIDUP Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Lahir di PomalaA pada tanggal 19 Februari 1991 dari pasangan Hi. Abdul Karim dan Hj. Nur Alam. Penulis memulai pendidikan tingkat menengah di SMP Negeri 1 Buli-Maba, Halmahera Timur pada tahun 2003 dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2006, penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 1 Maba, Halmahera Timur, Maluku Utara dan lulus pada tahun 2009. Pada tahun yang sama, penulis mendapatkan beasiswa dari PT. Antam Tbk sehingga dapat mengikuti Program Pra-Universitas Beasiswa Utasan Daerah (PPU-BUD) di Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 2010, secara resmi menjadi mahasiswa Institut Pertanian Bogor di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian dan lulu pada tahun 2014. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif terlibat dalam berbagai organisasi kemahasiswaann seperti UKM Karate IPB, Himpunan Keprofesian, Badan Pengawas Himpunan Keprofesian, dan Organisasi Mahasiswa Daerah. Penulis juga aktif diberbagai kepanitiaan kegiatan mahasiswa seperti Sponsorship IPB Karate CUP III, Dana Usaha Civil Expo 2011, dan Ketua Dana Usaha pada IPB Civil and Enviromental Festival 2012. Selain itu, pada tahun 2013 penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapang (PKL) di perusahaan air baku Cilegon, Banten yaitu di PT Krakatau Tirta Industri.
