STUDI KAPASITAS INFILTRASI UNIVERSITAS BINA NUSANTARA DENGAN MENGGUNAKAN METODE HORTON
SKRIPSI
Oleh
Andyanto NSP
0700733154
Universitas Bina Nusantara Jakarta 2010
62
STUDI KAPASITAS INFILTRASI UNIVERSITAS BINA NUSANTARA DENGAN MENGGUNAKAN METODE HORTON
SKRIPSI
diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada Jurusan Tehnik Sipil Jenjang Pendidikan Strata - 1
Oleh
Andyanto NSP
0700733154
Universitas Bina Nusantara Jakarta 2010
64
PRAKATA Puji syukur saya panjatkan kehadiran Tuhan YME yang telah memberikan rahmatNya, sehingga skripsi dengan judul “Studi Kapasitas Infiltrasi Universitas Bina Nusantara Dengan Menggunakan Metode Horton“ dapat selesai dengan baik. Tujuan disusunnya laporan penelitian ini adalah sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada Jurusan Teknik Sipil dengan jenjang pendidikan Strata -1. Disamping itu juga bertujuan untuk menambah pengetahuan dan wawasan tentang aplikasi teori yang didapatkan selama mengikuti perkuliahan bidang keilmuan Teknik Sipil. Dalam penyusunan laporan penelitian ini tidak lupa saya sampaikan ucapan terima kasih khususnya kepada orang tua saya dan pihak – pihak yang banyak berjasa dalam membantu dan memberikan dukungannya, antara lain : 1. Ibu Dr Ho Hwi Chi, S.Pd.,M.Sc, selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Bina Nusantara. 2. Ibu Sherly Hartono, PhD., sebagai Kepala Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara. 3. Ibu Amelia Makmur, ST, MT., sebagai Koordinator Skripsi Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara. 4. Ibu Godeliva Yuliastuti, ST, MT., sebagai Koordinator Bidang Ilmu Teknik Sipil sekaligus Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu dalam penyusunan penelitian ini. 5. Ibu Yuni Ayu Maharani, ST., sebagai Sekertaris Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara. 6. Bapak Irpan Hidayat, ST., sebagai Kepala Laboratorium Jurusan Teknik Sipil, Universitas Bina Nusantara. 7. Seluruh Dosen – dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil. 8. Seluruh Staff Jurusan Teknik Sipil. 9. Saudara – saudara kandung saya Sella dan Iin yang banyak memberikan dukungan secara moril.
65 10. Saudara – saudara dalam iman kepada Yesus Kristus, antara lain : para mentor, mentee, bapak dan ibu rohani yang sudah memberi motivasi dan doanya. 11. Seluruh teman – teman Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara. 12. Sekertariat gereja untuk computer dan printernya 13. Dan pihak – pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu – persatu. Semoga laporan penilitian ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan referensi dari topik bahasan analisa kapasitas infiltrasi pada daerah Universitas Bina Nusantara. Terima Kasih
Andyanto NSP
66
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar
i
Halaman Judul Dalam
ii
Halaman Persetujuan Hardcover
iii
Halaman Pernyataan Dewan Penguji
iv
Halaman Pemberian Hak Cipta Non Eksklusif dari Mahasiswa ke Universitas
v
Bina Nusantara Halaman Abstrak
vi
Halaman Prakata
vii
Daftar Isi
ix
Daftar Tabel
xiii
Daftar Gambar
xv
Daftar Lampiran
xvii
Daftar Notasi
xx
Bab 1 Pendahuluan
1
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Identifikasi Masalah
2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
2
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
3
1.5. Sistematika Penulisan
3
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1. Infiltrasi
5 5
2.1.1. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi
6
2.1.2. Kedalaman Genangan Dan Tebal Lapisan Jenuh
7
67 2.1.3. Kelembaban Tanah
7
2.1.4. Pemampatan Oleh Hujan
8
2.1.5. Penyumbatan Oleh Butir Halus
8
2.1.6. Tanaman Penutup
8
2.1.7. Topografi
9
2.1.8. Intensitas Hujan
9
2.1.9. Pengukuran Infiltrasi
9
2.1.10. Infiltrometer Genangan
10
2.1.11. Simulator Hujan
11
2.1.12. Kapasitas Infiltrasi
12
2.1.13. Metode Horton
13
2.1.14. Metode Philip
15
2.1.15. Metode Green – AMPT
16
2.1.16. Hubungan Laju Infiltrasi dengan Permeabilitas Tanah
20
2.2. Proses Limpasan ( run off )
20
2.3. Penentuan Hujan Kawasan
22
2.3.1. Metode Rerata Aritmatik ( Aljabar )
23
2.3.2. Metode Thiessen
23
2.3.3. Metode Isohiet
25
2.4. Analisis Frekuensi Curah Hujan
27
2.4.1. Tendensi Sentral
28
2.4.2. Dispersi
28
2.4.3. Distribusi Normal
29
2.4.4. Distribusi Log Normal
31
2.4.5. Distribusi Gumbel
32
2.4.6. Distribusi Log Pearson III
35
2.4.7. Analisa Intensitas Curah Hujan
38
2.4.8. Metode Van Breen
39
2.4.9. Metode Hasper Der Weduwen
39
2.5. Biopori 2.5.1. Keunggulan dan manfaat
42 43
68 2.5.2. Meningkatkan kapasitas Infiltrasi
43
2.5.3. Mengubah Sampah Organik Menjadi Kompos
44
2.5.4. Memanfaatkan Fauna Tanah Dan Atau Akar Tanaman
44
2.5.5. Jumlah Lubang Resapan Biopori
45
2.6. Pengambilan Sampel
45
2.6.1. Syarat Sampel Yang Baik
46
2.6.2. Akurasi atau Ketepatan
47
2.6.3. Presisi
47
2.6.4. Ukuran Sampel
48
2.6.5. Teknik-Teknik Pengambilan Sampel
49
2.6.6. Area Sampling atau Sampel Wilayah
50
Bab 3 Metodologi Penelitian
52
3.1
Pendekatan Penelitian
52
3.2
Pengambilan Data Sekunder
53
3.3
Pengambilan Data Primer0
54
3.4
Pengolahan Data Curah Hujan
57
3.5
Analisa data Primer
58
Bab 4 Analisa dan Pembahasan 4.1. Analisa Debit Limpasan Permukaan
61 61
4.1.1. Mencari Curah Hujan Maksimum Harian
61
4.1.2. Analisa Frekuensi Curah Hujan
62
4.1.3. Analisa Intensitas Curah Hujan
64
4.1.4. Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan
68
4.2. Analisa Infiltrasi
72
4.2.1. Data Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi
72
4.2.2. Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton
75
4.3. Analisa Debit Limpasan Terhadap Kapasitas Infiltrasi
80
4.4. Analisa Jumlah Lubang Resapan Biopori
82
4.5. Pembahasan Analisa
84
4.5.1. Kondisi Daerah Studi
84
69 4.5.2. Debit Limpasan
84
4.5.3. Infiltrasi
85
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
89
5.5. Kesimpulan
89
5.6. Saran
90
Daftar Pustaka
xxiii
Riwayat Hidup
xxiv
Lampiran
xxv
70
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1.
Perbandingan persamaan laju infiltrasi dari ketiga metode
19
Tabel 2.2.
Harga koefisien resapan pada umumnya
20
Tabel 2.3.
Koefisien run off
22
Tabel 2.4.
Probabilitas kumulatif distribusi normal standar
31
Tabel 2.5.
Nilai yn dan σn fungsi jumlah data
34
Tabel 2.6.
Nilai KT untuk distribusi Pearson III
36
Tabel 2.7.
Persyaratan Masing – Masing Distribusi
38
Tabel 4.1.
Data curah hujan maksimum harian
62
Tabel 4.2.
Tabel parameter metode log pearson III
63
Tabel 4.3.
Perhitungan periode ulang hujan harian
64
Tabel 4.4.
Intensitas hujan metode Van Breen
66
Tabel 4.5.
Intensitas hujan metode Hasper Der Weduwen
67
Tabel 4.6.
Data tabel persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro
69
Tabel 4.7.
Variabel persamaan Talbot, Sherman dan Ishiguro
70
Tabel 4.8.
Uji kecocokan intensitas hujan ( I ) dengan PUH 2 tahun
70
Tabel 4.9.
Persamaan intensitas hujan menurut Hasper Der Weduwen dengan pola Talbot
71
Tabel 4.10.
Intensitas hujan menurut Hasper Der Weduwen dengan pola Talbot
71
Tabel 4.11.
Hasil Pengukuran infiltrasi pada titik A sampai G dengan biopori dan tanpa biopori
Tabel 4.12.
74
Hasil pengukuran infiltrasi pada titik A sampai C dirumah warga sebagai pembanding
74
71 Tabel 4.13.
Perhitungan laju infiltrasi pada titik A
76
Tabel 4.14.
Hasil perhitungan laju infiltrasi cara Infiltrometer
79
Tabel 4.15.
Hasil perhitungan jumlah air yang terinfiltrasi
79
Tabel 4.16.
Data Luas daerah tangkapan dan koefisien limpasan
80
Tabel 4.17.
Perhitungan debit limpasan dengan PUH 2, 5 dan 10 tahun dengan
Tabel 4.18.
durasi 1 hari
82
Perhitungan jumlah LRB dan Jarak LRB
83
72
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Kurva Kapasitas infiltrasi ( fp )
6
Gambar 2.2. Genangan Pada Permukaan Tanah
7
Gambar 2.3. Infiltrometer Genangan
11
Gambar 2.4. Simulator hujan
12
Gambar 2.5. Grafik Hubungan t terhadap log (fo – fc)
14
Gambar 2.6. Variable Dari Model Infiltrasi Green-Ampt
16
Gambar 2.7. Infiltrasi Dalam Kolom Tanah Dari Unit Area Trasnsisi Dari
17
Model Green-Ampt Gambar 2.8. Poligon Thiessen
25
Gambar 2.9. Metode Isohiet
26
Gambar 2.10. Biopori
43
Gambar 2.11. Diagram Rencana Garis Sistematik Yang Memanfaatkan
51
Tehnik Perputaran Gambar 3.1. Bagan Alir Penelitian
53
Gambar 3.2. Landscape Kampus Kijang
57
Gambar 3.3. Bagan Alir Pengolahan Data Curah Hujan
58
Gambar 3.4. Diagram Alir Analisa Data Primer.
60
Gambar 4.1. Kurva IDF Daerah Perencanaan
72
Gambar 4.2. ( a ) Proses Penetrasi Ring Infiltrometer, ( b ) Ring Infiltrometer
73
Setelah Terpenetrasi, ( c ) Biopori, ( d ) Detail Dimensi Biopori Gambar 4.3. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton
77
Gambar 4.3. f(t) Horton Pada Titik A
78
73 Gambar 4.5. Denah Pembagian Kawasan Limpasan
81
74
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Data Curah Hujan Tabel L.1.
Data Curah Hujan Harian
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton dan Uji Permeabilitas Tabel L.2.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
xxv L1 xxvi L6
Pada Kawasan A Tabel L.3.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L6
Pada Kawasan B Tabel L.4.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L6
Pada Kawasan C Tabel L.5.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L7
Pada Kawasan D Tabel L.6.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L7
Pada Kawasan E Tabel L.7.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L7
Pada Kawasan F Tabel L.8.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L8
Pada Kawasan G T abel L.9.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L8
Pada Kawasan Rumah Warga A T abel L.10.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton
L8
Pada Kawasan Rumah Warga B T abel L.11.
Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Dengan Metode Horton Pada Kawasan Rumah Warga C
L9
75 Tabel L.12.
Hasil Pengujian Permeabilitas
Gambar Grafik log (fo – fc) terhadap Waktu dan Gambar Grafik Laju Infiltrasi
L9 xxvii
Horton Gambar L.1. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik A
L10
Gambar L.2. f(t) Horton Pada Titik A
L10
Gambar L.3. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik B
L11
Gambar L.4. f(t) Horton Pada Titik B
L11
Gambar L.5. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik C
L12
Gambar L.6. f(t) Horton Pada Titik C
L12
Gambar L.7. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik D
L13
Gambar L.8. f(t) Horton Pada Titik D
L13
Gambar L.9. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik E
L14
Gambar L.10. f(t) Horton Pada Titik E
L14
Gambar L.11. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik F
L15
Gambar L.12. f(t) Horton Pada Titik F
L15
Gambar L.13. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada Titik G
L16
Gambar L.14. f(t) Horton Pada Titik G
L16
Gambar L.15. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada
L17
Rumah Warga di A Gambar L.16. f(t) Horton Pada Rumah Warga di A
L17
Gambar L.17. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada
L18
Rumah Warga di B Gambar L.18. f(t) Horton Pada Rumah Warga di B
L18
Gambar L.19. Grafik Log (fo-fc) Terhadap Waktu Metode Horton Pada
L19
Rumah Warga di C
76 Gambar L.20. f(t) Horton Pada Rumah Warga di C
L19
77
DAFTAR NOTASI
a dan b = Konstanta A
= Luas area
C
= Koefisien aliran
Ck
= Koefisien Kurtosis
Cs
= Koefisien kemencengan ( skewness )
Cv
= Koefisien aliran
D
= Kedalaman genangan diatas permukaan tanah
F(t)
= Jumlah air yang terinfiltrasi
F(z)
= Fungsi densitas kumulatif
fc
= kapasitas infiltrasi konstan
fo
= Kapasitas infiltrasi awal
ho
= Tinggi genangan awal
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
I
= Intensitas nilai jelajah nominal
IT
= Intensitas hujan (mm/jam) pada PUH T pada waktu konsentrasi tc
k
= pengurangan konstan terhadap dimensi [T -1]
Kj
= faktor frekuensi, yang merupakan fungsi dari probabilitas ( atau priode ulang ) dan koefisien kemencengan Cs
L
= Kedalaman tanah basah
L
= Tebal lapisan jenuh air
n
= Banyaknya data
n
= Konstanta
p(X)
= fungsi probabilitas kontinyu
78 q
= Aliran Darcy
Q
= Debit limpasan
R, Rt
= Curah hujan menurut Hasper - Der Weduwen
R24
= Curah hujan harian maksimum (mm/24jam)
RT
= Curah hujan harian maksimum PUH T,(mm/24jam)
S
= Sorptivity
S
= Standar deviasi
sy
= Deviasi standar dari yt
t
= Durasi hujan ( menit)
t
= Durasi
t
= Lamanya hujan ( jam )
Tc
= Waktu konsentrasi (menit)
u
= Modulus dari distribusi
X
= Variabel random
xi
= Sebaran data i
i
= Rerata sebaran data i
Xt
= Curah hujan harian maksimumyang terpilih, (mm/ 24jam)
y
= Faktor reduksi Gumbel
yT
= Nilai logaritmik dari x dengan priode ulang T = Nilai rerata dari yt
z
= Satuan standar
µ dan σ = Standar deviasi η
= Porositas
θi
= Kadar kelembaban
τ
= variabel buatan dari fungsi waktu dalam integral
79 Ψ
= Daya serap air
