STUDI SISTEM DRAINASE RESAPAN UNTUK PENANGGULANGAN BANJIR DI LINGKUNGAN III, PASAR III, PADANG BULAN, MEDAN Maulidi Al Kahfi1 dan Ahmad Perwira Mulia2 1
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
ABSTRAK Kondisi daerah Lingkungan III Pasar III Kecamatan Padang Bulan Medan merupakan daerah rawan banjir setiap kali musim penghujan datang dikarenakan berkurangnya daerah tangkapan hujan dan drainase yang tidak berfungsi semestinya. Penerapan sistem drainase resapan adalah salah satu solusi dalam penanggulangan banjir di Kota secara berkelanjutan. Secara teori laju infiltrasi f konstan pada daerah studi adalah 15 cm/jam, sedangkan nilai permeabilitas k tanah adalah 8.97×10-4 cm/jam pada kedalaman tanah 1,5 meter. Sedangkan debit banjir yang dapat direduksi adalah sekitar 40%. Sedangkan tundaan waktu yang diberikan sumur resapan sebelum melimpas kedalam drainase adalah selama 1,45 jam. Debit banjir setelah direduksi oleh sistem drainase resapan sebesar 0,3745 m3/detik. Sementara untuk debit banjir rumah sebesar 0.00102 m3/detik, dalam hal ini sumur resapan mampu mereduksi debit banjir rumah sebesar 83% menjadi 0.000175 m3/detik untuk setiap rumah. Sistem drainase resapan ini juga telah diterapkan pada rumah penulis, dan dapat merdeuksi banjir sebesar 48,75 %. Dapat disimpulkan penerapan sistem drainase resapan cukup siknifikan dalam menanggulangi masalah banjir di Lingkungan III Pasar III Kecamatan Padang Bulan Medan. Kata kunci: Drainase resapan, sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas ABSTRACT Environmental conditions in the Lingkungan III Pasar III Kecamatan Padang Bulan Medan is prone to flooding every rainy season comes due to the reduced catchment and drainage are not functioning properly. Application of catchment drainage system is one of the solutions in the prevention of flooding in the city in a sustainable manner. In theory, the infiltration rate f constant in the study area was 15 cm/h, while the value of soil permeability k is 8.97 × 10-4 cm/h at soil depth of 1.5 meters. While the flood discharge is reduced to approximately 40 % While the time delay is given well before overflowed into the drainage catchment is over 1.45 h. After the flood discharge is reduced by infiltration drainage system at 0.3745 m3/s. As for the flood discharge of 0.00102 m3/s, in this case the absorption wells can reduce the flood discharge by 83 % to 0.000175 m3/s for each home. Catchment drainage system has also been applied to the author, and may reduced flood of 48.75 %. It can be concluded implementation of catchment drainage system significant enough in tackling the problem of flooding in the Lingkungan III Pasar III Kecamatan Padang Bulan Medan. Keywords: Drainage of recharge, recharge wells, infiltration, permeability
1.
Pendahuluan
Drainase merupakan sarana dan prasarana untuk mengalirkan air hujan dari suatu tempat ke tempat lain. Pengembangan permukiman yang pesat mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perkerasan dan mengakibatkan waktu berkumpulnya air (time of concentration) jauh lebih pendek, sehingga akumulasi air hujan yang terkumpul melampaui kapasitas drainase yang ada. Selain itu, air permukaan yang tersedia secara kuantitatif semakin lama semakin terbatas dan secara kualitatif semakin lama semakin menurun. Sedangkan keperluan air semakin lama semakin meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan ekonomi. Permasalahan yang terjadi di Lingkungan III Pasar III P.Bulan, hampir setiap tahun pada musim penghujan air meluap dari saluran drainase, sehingga terjadi genangan air bahkan sering terjadi banjir yang mengganggu aktivitas masyarakat. Berdasarkan identifikasi, genangan-genangan yang terjadi disebabkan oleh berkurangnya daerah resapan air hujan dan kapasitas saluran drainase yang tidak mampu menampung akumulasi air hujan, kebiasaan masyarakat membuang sampah ke saluran drainase menyebabkan saluran drainase tersumbat. Selain itu, saluran drainase di Lingkungan III Pasar III P.Bulan sebagian telah tertutup dan kurang terawat. Hal-hal tersebut mengakibatkan terganggunya jaringan drainase di Lingkungan II Pasar III P.Bulan. Oleh karena itu perlu melaksanakan usaha-usaha pelestarian sumber daya air dalam penanggulangan banjir di Lingkungan III Pasar III P.Bulan. Konsep lama dalam penanganan drainase yang mengusahakan agar mengalirkan air secepatnya ke bagian hilir dari daerah tergenang dan akhirnya membuang ke sungai, waduk atau laut perlu peninjauan lebih lanjut dengan program pembangunan yang lebih ramah lingkungan. Dengan curah hujan yang semakin meningkat di tiap tahunnya serta pertumbuhan bangunan yang tidak diseimbangkan dengan pertumbuhan drainase yang ada, maka potensi banjir yang terjadi juga semakin meningkat. Analisa curah hujan menggunakan distribusi Normal, Log Normal, E.J. Gumbel Type I dan Log Person Type III, dengan uji keselarasan Chi Kuadrat dan Smirnov-Kolmogorov. Untuk menentukan intensitas curah hujan It (mm/jam) digunakan rumus Monobe sebagai berikut: (1) di mana I24 = Hujan harian rencana (mm) dan t = Lama hujan (jam). Sedangkan analisis debit banjir total area Qr (mm3/detik) dipakai rumus sebagai berikut: (2) di mana C = Koefisien aliran limpasan, I = Intensitas hujan selama waktu konsentrasi (mm/jam) dan A = Luas total area (Ha). Dalam penerapan sistem drainase resapan mengacu pada SNI:03-2453-2002. Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan untuk Lahan Pekarangan. Dengan menggunakan rumus (Sunjoto 1993): (3)
di mana Qd = Kehilangan air di dalam saluran (m3/detik), K = Koefisien Permeabilitas tanah (m/detik), H = tinggi muka air dapat diketahui dengan pengamatan sumur air bersih penduduk setempat (m), b = lebar tengah saluran adalah rerata lebar dasar saluran dan lebar permukaan (m) dan l = panjang saluran (m) Kedalaman sumur resapan H (m) dapat dihitung dengan rumus (Sunjoto 2011): (4) di mana Qmasuk = Debit yang akan ditampung sumur resapan (m3/detik), F = Faktor geometrik, K = Koefisien permeabilitas tanah (m/detik) dan R = Jari-jari sumur resapan (m). Sedangkan rumus untuk menghitung debit air hujan yang meresap dalam sumur resapan yaitu: (5) di mana Qrembesan = Debit resapan (m3/detik), F = Faktor geometrik, K = Koefisien permeabilitas tanah (m/detik) dan H = Kedalaman sumur resapan (m). Maka total debit banjir yang direduksi adalah: (6) di mana Qreduksi = Debit banjir tereduksi (m3/detik), Qmasuk = Debit air hujan yang masuk (m3/detik) dan Qrembesan = Debit resapan (m3/detik). Volume setiap sumur resapan digunakan rumus empiris standar yaitu: (7) di mana Vsumur = Volume sumur resapan (m3), R = Jari-jari sumur resapan (m) dan H = Kedalaman sumur resapan (H) Waktu tundaan yang diberikan sumur resapan sebelum debit air hujan dair rumah ke drainase jalan dihitung dengan rumus: (8) di mana Tsumur = Waktu pengisian sumur resapan (jam), Vsumur = Volume sumur resapan (m2) dan Qreduksi = Debit banjir tereduksi (m3/detik). 2.
Metode Penelitian
Gambar 1 berikut akan menjelaskan secara lengkap tentang sistematik lingkup dan tahapan metodologi penelitian.
Gambar 1: Tahapan Penelitian
3.
Pengolahan Data dan Analisa
Analisis infiltrasi dilakukan dengan menggunakan metode Horton senilai 15 cm/jam. Tabel 1 memperlihatkan perhitungan laju infiltrasi No
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tabel 1: Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Nyata Waktu Waktu Penurunan fo Fc Log (menit) kumulatif (cm) (cm/jam) (cm/jam) (fo-fc) (jam) 3 0.050 1.9 38 15 1.362 4 0.117 2.4 36 15 1.322 4 0.183 2.2 33 15 1.255 5 0.267 2.1 25.2 15 1.010 5 0.350 1.7 20.4 15 0.732 5 0.433 1.5 18 15 0.477 10 0.600 2.5 15 15 0.000 10 0.767 2.5 15 15 0.000 10 0.933 2.5 15 15 0.000
K
(-kt)
f(t) (cm/jam)
4.840 4.840 4.840 4.840 4.840 4.840 4.840 4.840 4.840
-0.242 -0.566 -0.886 -1.292 -1.694 -2.096 -2.904 -3.712 -4.562
56.063 47.924 40.421 28.002 21.392 18.369 15 15 15
Uji permeabilitas tanah dilakukan di Laboratorium Mekanikah Tanah. Tabel 2 menjelaskan hasil perhitungan permeabilitas tanah. No.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tabel 2: Hasil Perhitungan Pengujian Falling Head Permeability Tanah Panjang Temp Waktu Tinggi Permeability MToC / Permeability o Sampel ( C) (detik) Muka (KToC) M20oC (K20) (cm) Air (cm) 13 28 0 100 0 0.828 0 13 28 15 86.3 0.001278017 0.828 0.0010582 13 28 15 74.2 0.001271806 0.828 0.00105306 13 28 15 63.8 0.001263502 0.828 0.00104618 13 28 15 55.1 0.001213442 0.828 0.00100473 13 28 15 47.7 0.001190972 0.828 0.00098612 13 28 15 42 0.001186475 0.828 0.0009824 13 28 15 36.3 0.001175007 0.828 0.00097291 13 28 15 31.2 0.001173824 0.828 0.00097193 13 28 15 26.9 0.001170659 0.828 0.00096931 13 28 15 23.5 0.00116894 0.828 0.00096788 13 28 15 18.9 0.001072313 0.828 0.00088788 13 28 15 17.6 0.001036569 0.828 0.00085828 13 28 15 15.1 0.001027373 0.828 0.00085066 13 28 15 13.9 0.001012644 0.828 0.00083847 Rerata 0.00089653
Dengan menganalisis curah hujan bulanan berdasarkan distribusi Normal, Log Normal, E.J. Gumber I, dan Log Person III serta uji keselarasan Chi Kuadrat dan SmirnovKolmogorov, maka distribusi Log Person dapat menjadi acuan perhitunga intensitas curah hujan sebesar 147,37 mm. Tabel 3 merupakan rekapitulasi pemilihan distribusi.
Tabel 3: Hasil Pengujian Curah Hujan Bulanan Metode
Uji Chi Kuadrat
Uji SmirnovKolmogorov
Distribusi Normal
Tidak Diterima
Tidak Diterima
Distribusi Log Normal
Diterima
Diterima
Distribusi E.J. Gumbel I
Tidak Diterima
Tidak Diterima
Distribusi Log Person III
Diterima
Diterima
Maka didapat intensitas curah hujan jam-jaman (9)
Perhitungan koefisien pengaliran adalah: 1. Koefisie pengaliran Total Luas total area pemukiman 5.260 Ha Luas total area permukiman: 5.260 Ha = 52,600 m2 Luas atap: 2.457 Ha = 24,570 m2 Ca=0.95 Luas halaman: 1.053 Ha = 10,530 m2 Ch=0.17 Luas jalan: 1.2 Ha = 12,000 m2 Cj=0.95 Luas tanah kosong: 0.55 Ha = 5,500 m2 Ct=0.20
2. Koefisien pengaliran halaman terbuka Luas halaman terbuka: 1.75 Ha = 17,500 m2 Luas jalan: 1.2 Ha = 12,000 m2 Cj=0.95 Luas tanah kosong: 0.55 Ha = 5,500 m2 Ct=0.20
3. Koefisien pengaliran rumah Luas rata-rata rumah Luas rata-rata atap Luas rata-rata halaman
:100 m2 : 60 m2 Ca= 0.95 : 40 m2Ch=0.17
Didapat debit banjir yang terjadi: Debit banjir total
Debit banjir halaman terbuka:
Debit banjir per rumah:
Kehilangan air di saluran akibat penerapan drainase resapan dapat dihitung dengan persamaan (Sunjoto 2013) untuk saluran tanpa linning samping sebagai berikut:
Sumur resapan yang akan direncanakan harus sesuai dengan persyaratan teknis umum maupun khusus berdasarkan SNI No.3-2459-2002. Dalam perencanaan dimensi sumur resapan data yang diperoleh adalah sebagai berikut: 1. Kedalaman muka air tanah pada daerah penelitian dalam kondisi hujan dapat dilihat dari sumur penduduk setempat (Galih, 2012). Sebesar 3 meter, memenuhi persyaratan > 1.5 meter. 2. Struktur tanah pada lokasi penelitian mempunyai nilai koefisien yang memenuhi persyaratan sebesar 8.97 cm/jam ≥ 2.0 cm/jam. 3. Jarak penempatan sumur dapat ditentukan berdasarkan Tabel 4 berikut:
Tabel 4: Jarak Minimum Sumur Resapan Dari Bangunan Lain Jarak Minimal dari Sumur No. Jenis Bangunan Resapan (m) 1 Sumur Air Bersih 3 2 Pondasi 1 3 Septiktank 5 Sumber: Galih, 2012 Dalam analisis perencanaan sumur resapan, air hujan yang mengalir ke dalam sumur resapan hanya air hujan yang jatuh melalui atap bangunan saja. Sedangkan air yang jatuh di areal lain tidak diperhitungkan. Karena jika air yang jatuh di areal lain dialirkan ke dalam sumur resapan, maka partikel tanah yang terbawa oleh air akan mengganggu kinerja sumur resapan tersebut. Dengan persamaan Sunjoto untuk dimensi sumur resapan, dapat dilakukan analisis teoritis sebagai berikut: Debit air masuk dari atap
Dimensi sumur resapan tampang lingkaran (10) Diameter sumur rencara = 1.5 m
Debit resapan air hujan yang masuk ke sumur resapan
Debit yang tereduksi
Kapasitas sumur respan Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur
Dengan analisa di atas waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh sumur resapan dengan kedalaman 2.5 meter adalah 1.45 jam, dengan muka air tanah > kedalaman sumur resapan. Dengan mengambil asumsi 70% rumah akan menerapkan sistem sumur resapan maka daya tamping sumur resapan keseluruhan adalah: Maka dalam waktu 1.45 jam sumur resapan dapat menampung air sebanyak 1028.90 m3. Sumur resapan dalam perencanaan ini adalah sumur resapan dangkal dengan penampang lingkaran berdiameter 1.5 meter dengan kedalaman 2.5 meter. Dengan asumsi 70% rumah penduduk di kawasan Lingkungan III Pasar III P.Bulan akan memiliki sebuah sumur resapan. Setelah dilakukan analisis teoritis di atas, maka dapat diketahui:
Debit banjir total: 0.6283 m3/detik Debit banjir rumah: 0.00102 m3/detik Debit banjir halaman terbuka: 0.2076 m3/detik Debit resapan drainase: 0.0468 m3/detik Debit resapan sumur: 0.000845 m3/detik 1. Efisiensi sumur resapan + drainase resapan terhadap debit banjir total (Gambar 4.8)
2. Efisiensi sumur resapan terhadap debit banjir rumah (Gambar 4.9)
3. Efisiensi drainase resapan terhadap debit banjir halaman terbuka (Gambar 4.10)
Tabel 5 menunjukan perubahan yang diberikan sistem drainase resapan terhadap kawasan banjir di Lingkungan III Pasar III Padang Bulan. Tabel 5: Perbandingan Debit Banjir Dalam Penggunaan Sistem Drainase Resapan Sebelum Penerapan Sesudah Penerapan Debit Tereduksi Drainase Resapan Drainase Resapan (m3/detik) (m3/detik) (m3/detik) 0.6283 0.2538 0.3745 Debit banjir Total Debit Banjir 0.2076 0.0468 0.1068 Halaman Terbuka 0.00102 0.000845 0.000175 Debit Banjir Rumah Tabel 6 menunjukkan hasil reduksi banjir dalam penerapan sistem drainase resapan pada daerah Lingkungan III Pasar III P.Bulan Medan. Tabel 6: Hasil Reduksi Banjir di Lapangan Sebelum Sesudah Debit Penerapan Penerapan Tereduksi Drainase Resapan Drainase Resapan 3 (m /detik) (m3/detik) (m3/detik) Debit Banjir Rumah
0.0008
0.00039
0.00041
Efisiensi
48.75 %
Setelah drainase resapan diterapkan pada rumah penulis, debit banjir yang pada awalnya sebesar 0.0008 m3/detik dapat direduksi sebesar 0.00039 m3/detik. Sehingga setelah penerapan drainase resapan debit banjir pada rumah penulis menjadi 0.00041 m 3/detik, atau debiut banjir yang mampu direduksi drainase resapan pada rumah penulis sebesar 48.75%. Dengan kedalaman sumur resapan 2.5 meter, maka waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh sumur resapan adalah 1.15 jam.
4.
Kesimpulan
Dari hasil analisis dan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil percobaan di lapangan menunjukkan bahwa laju infiltrasi yang diukur dengan menggunakan Single Ring Infiltrometer adalah sebesar 15 cm/jam. 2. Nilai koefisien permeabilitas tanah yang dilakukan dengan percobaan Falling Head Permeability di Laboratorium Mekanika Tanah Teknik Sipil USU pada kedalama 1.5 m adalah sebesar 8.97×10-4 cm/detik. 3. Intensitas hujan terkonsentrasi pada lokasi studi setelah dilakukan analisis adalah 59.6784 mm/jam 4. Total reduksi debit banjir yang dihasilkan oleh drainase resapan sesuai dengan analisis teoritis adalah sebesar 0.0468 m3/detik 5. Setiap sumur resapan yang direncanakan pada tiap rumah mampu mereduksi debit banjir sebanyak 0.000845 m3/detik. Dengan asumsi 70% rumah di kawasan studi menggunakan sumur resapan maka total reduksi yang terjadi adalah 0.2538 m3/detik. 6. Dengan daya tamping sumur resapan yang bervolume 4.420 m3, maka terjadi tundaan limpasan selama 1.45 jam sebelum air melimpas ke drainase. 7. Debit banjir rencana sebelum adanya sistem drainase resapan sebesar 0.6283 m3/detik tereduksi secara cukup signifikan dengan adanya penerapan sistem drainase yang direncanakan di daerah studi sebanyak 83%. 8. Setelah penerapan drainase resapan di rumah penulis, reduksi debit banjir adalah sebesar 0.00039 m3/detik, dari debit banjir yang terjadi sebesar 0.0008%, atau sebesar 48.75%. 9. Waktu pengisian sumur resapan yang ada di rumah penulis hingga penuh dan memberi tundaan limpasan banjir adalah selama 1.15 jam. 5.
Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya, sebaiknya digunakan metode-metode yang berbeda ataupun metode baru serta lokasi studi yang berbeda pula. Agar dapat dijadikan bahan perbandingan dan menghasilkan analisis yang lebih baik lagi. 2. Dengan menganalisa penerapan sistem drainase yang dilakukan, sudah selayaknya diterapkan sitem drainase resapan di daerah-daerah rawan banjir, seperti pada daerah studi ini. 3. Perlunya kesadaran pemerintah dan masyarakat dalam melestarikan lingkungan agar bencana banjir dapat dicegah sedini mungkin dengan solusi-solusi dan terobosan baru demi kemaslahatan dan kesejahteraan rakyat.
Daftar Pustaka
Das, Braja M. 1993. Mekanika Tanah (Prinsip - Prinsip Rekayasa Geoteknis). Jakarta. Erlangga. Doddy Y, A.F.V. Roy, 2009. Pemanfaatan Kolam Retensi Dan Sumur Resapan Pada Sistem Drainase Kawasan Padat Penduduk. Jurnal Universitas Katolik Parahyangan Volume 5 Nomor 2. Gemilang, G. 2013. Kajian Sumur Resapan Dalam Mereduksi Debit Banjir Pada Kawasan Perumahan (Studi Kasus Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat). Skripsi S1 USU, Medan. SNI:03-2453-2002. Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan untuk Lahan Pekarangan. Sunjoto. (1993). Kehilangan Air Di Saluran. Makalah Laporan Penelitian UGM. Sunjoto. (1996). Sistem Drainase pada Bangunan dan Lapangan Golf Serta Pengaruhnya terhadap Ketersediaan Air Untuk Tanaman. Makalah Laporan Penelitian DRN, Jakarta. Sunjoto. (2011). Teknik Drainase Pro Air. Jurusan Teknik Sipil & Lingkungan Universitas Gajah Mada. Triatmodjo B. 1993. Hidraulika I. Beta Offset, Yogyakarta. Triatmodjo B. 1996. Hidraulika II. Beta Offset, Yogyakarta. Yassir Arafat. 2008. Reduksi Beban Aliran Drainase Permukiman Menggunakan Sumur Resapan. Jurnal SmarTek Volume 6 Nomor 3.
