4. DRAINASE BAWAH PERMUKAAN 1.Tipe Drainase Lapangan
4.6. Konstruksi Sistem Drainase Pipa 1. Metoda Konstruksi
Prosedur yang biasanya dipakai dalan konstruksi sistim drainase pipa adalah: • Menggali trench pada kedalaman dan slope yang diperlukan
Konstruksi dapat menggunakan tenaga manusia secara manual maupun dengan mesin. 4.6.2. Pemasangan dengan Tenaga Manusia
Galian biasanya dibuat selebar 30 - 40 cm dengan kedalaman 0,50 m. Kemudian dengan bermula dari galian ini penggalian diteruskan lebih dalam dengan lebar yang lebih sempit (Gambar 4.20). Peralatan yang biasa dipakai dapat dilihat pada Gambar 4.19. 4.6.3. Mesin Gali (excavating machine)
Terdapat dua jenis mesin gali yang biasa digunakan dalam drainase yaitu:
(a) Mesin gali kontinyu (continous excavating machine). Penggalian dilakukan dengan revolving digging machine atau rantai berpisau (Gambar 4.21). Umumnya mesin-mesin ini menggali pada suatu kedalaman dan kemiringan tertentu dan mempunyai perlengkapan tambahan untuk pemasangan pipa dan pengurugan bahan penutup. (b) Back-acting excavators (Gambar 4.22). Apabila menggunakan alat ini, maka
penyelesaian akhir harus dilakukan dengan tenaga manusia. Alat ini cocok untuk tanah berbatu. Biasanya alat ini dipakai sebagai pengganti apabila harus membuang batu atau penghalang lainnya yang menyebabkan alat yang pertama tidak dapat bekerja. Juga sering digunakan untuk menggali dimana akan dipasang pipa kolektor dengan ukuran besar.
Berikut ini adalah beberapa data teknis tentang mesin gali kontinyu yang biasa digunakan dalam proyek drainase di Belanda dan Eropah.
• Mesin umumnya bekerja pada tracks. Lebar tracks umumnya dapat diatur. Untuk transportasi di jalan lebar tracks biasanya 2,5 m, untuk di lapangan maksimum sampai 3,2 – 5,0 m
• Lebar trench: ukuran standar 20 - 25 cm, trench yang lebih lebar sampai 35 - 40 cm masih memungkinkan dengan mengganti rantai pisau
• Kedalaman galian maksimum: standar 170 – 180 cm. Beberapa mesin dapat lebih dalam lagi sampai 2,5 m.
• Engine: 100-200 HP. Beberapa mesin mempunyai dua engine, untuk gali 100 HP dan untuk menarik 50 HP
• Pengaturan kedalaman dengan sistim hidrolik dimana operator mempertahankan garis pandang sesuai dengan kedalaman yang diinginkan melalui patok-patok pembantu sepanjang garis operasi. Perkembangan terbaru dilengkapi dengan sinar laser
• Bobot total 7 – 12 ton
• Ground pressure tergantung pada ukuran track berkisar antara 0,20 – 0,30 kg/cm2 • Kecepatan kerja sampai 1000 m pipa per jam
• Output netto tergantung pada kedalaman, tipe tanah, kondisi cuaca, panjang lintasan pipa dan ukuran lahan. Untuk kedalaman 1 – 1,2 m pada tanah marine dengan kandungan liat sekitar 25%, output netto yang wajar antara 300 – 400 m/jam, sedangkan yang baik adalah sekitar 600 m/jam.
4.6.4. Trenchless Pipe Drainage (TPD)
Teknik TPD dikembangkan berdasarkan prinsip drainase mole sejak tahun 1960. Prinsip kerja TPD dapat dilihat pada Gambar 4.23, dimana mesin menarik pisau atau blade hampir sama seperti yang digunakan pada mole plough atau sub-soiler. Pipa plasik
berbagai tipe blade yang berbeda yang menentukan apakah tanah akan terdorong ke samping atau terangkat ke atas. Apabila tanah terdorong ke samping kemungkinan akan terjadi pemadatan yang dapat mengurangi fungsi drainase pipa. Bentuk blade yang menyebabkan tanah terangkat akan lebih baik.
Beberapa keuntungan dari TPD adalah:
• Mesin relatif sederhana tanpa adanya gerak putar dalam penggalian • Traktor dapat digunakan untuk tujuan lainnya di luar drainase
• Kecepatan kerja dan output netto lebih tinggi daripada mesin lainnya. Pada kedalaman 1 m, kecepatan kerja sekitar 2,5 km/jam dengan output netto sampai 600 - 700 m/jam
Kerugian:
• Diperlukan tenaga tarik yang besar. Makin berpasir tanahnya maka tenaga yang diperlukan semakin besar
Gambar 4.19. Beberapa peralatan yang digunakan untuk pemasangan pipa drainase secara manual
Gambar 4.22. Back-acting trench excavator
Foto Drainase lahan gambut untuk Kelapa di Guntung Riau Foto Pemasangan pipa drainase dengan mesin di
Pertanyaan:
(1) Apa tujuan drainase bawah-permukaan
(2) Apa yang dimaksud dengan sistem drainase singular dan komposit
(3) Metoda Auger hole digunakan untuk menentukan hantaran hidrolik jenuh (Ks) suatu tanah. Muka air tanah awal sebelum percobaan diambil sebagai reference level. Jari-jari lubang bor 4 cm dan dasar lubang pada kedalaman 60 cm dari reference level. Lapisan kedap terdapat pada kedalaman 6 m di bawah permukaan tanah. Pada waktu t = 0, sejumlah 37 cm air telah dibuang ke luar. Nilai-nilai berikut ini adalah muka air yang diamati setiap 16 detik :
37.0, 34.7, 33.4, 32.1, 30.8, 29.6, 28.3, 27.1, 26.3, 26.0, dan 25.6 cm. Hitung hantaran hidrolik (Ks) pada tanah tersebut?
(4) Pada suatu areal pertanian seluas 90 ha (lihat gambar), air irigasi diberikan setiap 6 hari dengan efisiensi pemberian air 65%. Kebutuhan air irigasi di petak sawah sebesar 7 mm/hari. Dianggap bahwa 80% kelebihan air irigasi yang diberikan akan mengalir sebagai perkolasi menuju ke muka air tanah, dan harus dapat dibuang (drainase) selama 5 hari sebelum waktu pemberian air irigasi berikutnya. Maksimum tinggi muka air tanah yang diijinkan adalah 1 m dari permukaan tanah. Level drainase dipilih 1,8 m dari permukaan tanah. Kedalaman lapisan kedap adalah 10 m dengan konduktivitas hidrolik 2 mm/hari dan porositas efektif 0,05.
a. Apabila tidak ada penambahan air pada air tanah selain kelebihan air irigasi, dan u = 0,2 m, tentukan spasing drainase yang sesuai dengan sistim tersebut? b. Gambar/desain tata letak (lay out) sistim drainase pipa komposit untuk areal
tersebut?
c. Apabila sebagai kolektor digunakan pipa beton dengan diameter yang tersedia 10, 15, 20, 25 dan 30 cm, tentukan panjang pipa untuk masing-masing jenis apabila akan dirancang suatu sistim drainase pipa (kolektor) dengan diameter bertambah, faktor keamanan 75%, i = 0,2%.
d. Apabila nilai MAD (moisture allowable deficit) tanah pada areal tersebut adalah 50% dan total air tersedia 120 mm/m, tentukan interval irigasi dan koefisien drainase yang tepat untuk sistim tersebut (kedalaman akar = 1 m). (5) Untuk rancangan drainase bawah permukaan suatu lahan pertanian akan digunakan
pipa drainase tanah liat. Pipa tersebut akan ditempatkan pada kedalaman 2,0 m dari permukaan tanah. Lapisan kedap di daerah tersebut dijumpai pada kedalaman 5,0 m dari permukaan tanah. Konduktivitas hidrolik tanah K = 4,0 m/hari. Rata-rata kedalaman air tanah akan dipertahankan 1,0 m di bawah permukaan tanah. Koefisien drainase di daerah tersebut 10 mm/hari. Tata-letak pipa lateral dan parit kolektor seperti pada gambar di bawah ini. Jarak antar lateral (spacing) = 100 m. Diameter pipa yang tersedia di pasaran adalah 50, 100, 150, 200, 250 dan 300 mm.
Ditanyakan :
a. Hitung diameter pipa yang saudara pilih?
b. Lakukan pengujian apakah panjang maksimum pipa lateral pada rancangan ini masih dapat dipenuhi oleh diameter pipa tersebut? (kemiringan pipa lateral sesuai dengan kemiringan lahan)
Tentukan dimensi parit pada titik A? (dimensi parit kolektor dibuat seragam dengan kapasitas maksimum)
d. Evaluasi berapa elevasi muka air maksimum di sungai supaya sistim drainase tersebut dapat berjalan dengan baik?
e. Apabila elevasi muka air di sungai + 91.0 m. Kemungkinan apakah yang perlu dirubah dalam rancangan tersebut, supaya sistim drainase dapat berjalan dengan baik? (Uraikan jawaban saudara secara sistimatis)
f. Adakah kemungkinan untuk mengganti dengan diameter pipa yang lebih kecil dari perhitungan pada a). Kalau ada diameter berapa yang saudara pilih? (cek dengan spasing lateral yang sudah ditentukan)
g. Adakah kemungkinan untuk mengganti jenis pipa dengan pipa plastik bergelombang dengan diameter yang sama seperti pada perhitungan a) ? ( Uraikan jawaban saudara secara sistimatis)
(6) Terangkan dengan singkat dan jelas arti dari beberapa istilah di bawah ini dalam kaitannya dengan drainase :
1. modulus drainase 9. drainase "mole" 2. lapisan kedap 10. perched water table 3. equivalent depth 11. trenchless pipe drainage 4. faktor geometri 12. tekanan pori
5. tahanan aliran radial 13. effective stress 6. porositas efektif 14. subsidence 7. level drainase 15. metoda rasional 8. hantaran hidrolik
(7) Suatu masalah aktual di daerah perkotaan dekat pantai adalah adanya penurunan tanah (subsidence) dan intrusi (penerobosan) air asin ke daratan, akibat dari eksplorasi air tanah yang berlebihan baik untuk keperluan konsumsi maupun untuk industri. Terangkan dengan singkat dan jelas secara teoritis kenapa eksplorasi air tanah yang berlebihan dapat mengakibatkan masalah tersebut di atas. Bagaimana menurut saudara usaha-usaha untuk menanggulangi masalah tersebut?
(8) Suatu persamaan drainase untuk kondisi "unsteady-state" adalah persamaan dari Glover-Dumm. Uraikan kriteria agronomis apakah yang diperlukan untuk menggunakan persamaan tersebut?
(9) Pada suatu daerah pertanian dengan koefisien drainase 12 mm/hari akan dipertahankan maksimum muka air tanah di tengah antar parit drainase sebesar 0.8 m di bawah permukaan tanah. Dasar parit berada 2 m di bawah permukaan tanah dengan kedalaman air pada parit 0.2 m, lebar dasar parit 0.2 m dengan kemiringan talud 1 : 1. Profil tanah terdiri dari 2 lapisan, ketebalan lapisan atas 2.4 m dengan konduktifitas hidrolik 0.5 m/hari, sedangkan lapisan bawah mempunyai ketebalan 2.4 m dengan konduktivitas hidrolik 1.5 m/hari. Berapa jarak antar parit lateral ? (10)Untuk drainase suatu lahan pertanian dengan menggunakan drainase
bawah-permukaan, akan digunakan pipa drainase yang terbuat dari tanah liat. Pipa tersebut ditempatkan pada kedalaman 1.5 m dari permukaan tanah. Lapisan kedap dijumpai pada kedalaman 7 m. Nilai konduktifitas hidrolik K = 0.8 m/hari. Koefisien drainase di daerah tersebut sebesar 10 mm/hari, dan rata-rata kedalaman air tanah
dirancang dengan kemiringan 0.1% ,dengan menggunakan faktor pengaman 60%. Ditanyakan :
a) Apabila diameter pipa yang akan dipasang adalah 10 cm, berapa maksimum panjang lateral yang diperkenankan ?
b) Apabila diameter pipa yang akan dipasang 20 cm, berapa panjang maksimum lateral yang diperkenankan?
(11)Terangkan apa yang dimaksud dengan : a. Aliran transien
b. Gradient hidrolika c. Drainase
d. Koefisien drainase e. Teori Dupuit-Forcheimer
(12)Terangkan perbedaan prinsip sistem drainase permukaan dan bawah permukaan (13)a. Terangkan persamaan penentuan jarak saluran untuk sistim drainase bawah
permukaan menurut Donan (persamaan elips). Gambar dan sebutkan parameter yang terlibat?
b. Apa persyaratan penggunaan persamaan tersebut
c. Terangkan persamaan modifikasi Hooghoudt dan sebutkan gunanya.
(14)Dalam rancangan drainase (permukaan ataupun bawah permukaan) ketersediaan "outlet" merupakan hal yang sangat penting. Terangkan faktor-faktor apa saja yang perlu dikaji dari suatu kondisi outlet tertentu
(15)Sebagai hasil akhir dari suatu survey drainase tingkat "reconnaissance" adalah laporan akhir. Jelaskan hal-hal apa saja yang harus tertulis pada laporan akhir tersebut
(16)Terangkan apa kegunaan eksplorasi bawah tanah (lebih dari 1.2 m) dalam suatu survey drainase bawah permukaan
(17)Terangkan sistem drainase tradisional orang Bugis di daerah Pulau Kijang, Provinsi Riau.
(18)Bagaimana prinsip kerja pintu air tradisional orang Bugis (blombong) di daerah Pulau Kijang, Riau
(19)Sebutkan tiga tingkatan kematangan tanah organik dan terangkan ciri-ciri fisiknya. (20)Uraikan tipologi lahan di daerah pasang-surut berdasarkan hidro-topografi dan
hubungannya dengan kesesuaian lahan.
(21)Terangkan sistem drainase daerah pasang-surut untuk perkebunan kelapa yang dikembangkan oleh PT Pulau Sambu Grup di Riau.
(22)Uraikan perbedaan pokok rancangan saluran untuk irigasi dan untuk drainase (jelaskan alasannya)?
(23)Suatu indikasi adanya kelebihan air (drainase jelek) adalah daun tanaman yang berwarna pucat menguning. Terangkan kenapa hal tersebut terjadi? dan apa dampaknya terhadap produksi tanaman?
(24)Uraikan proses terbentuknya pyrite (cat clay) di lahan pasang surut dan apa pengaruhnya terhadap tanaman?
(25)Terangkan beberapa kemungkinan usaha reklamasi tanah sulfat masam di daerah pasang-surut?
Daftar Pustaka
1. Dedi Kusnadi Kalsim, 2002. Teknik Drainase Bawah Permukaan untuk Pengembangan Lahan Pertanian: Bahan Kuliah TEP 423 Rancangan Irigasi Gravitasi dan Drainase. Laboratorium Teknik Tanah dan Air, FATETA, IPB. 2. ILRI, 1974. Drainage Principles and Application. International Institute for Land
Reclamation and Improvement, Wageningen. The Netherlands. a. Volume I : Introductory Subjects
b. Volume II : Theory of Field Drainage and Watershed Runoff c. Volume III : Surveys and Investigations