Mifa Bersaudara
2. TEORI DASAR
PAPER COMPETITION
Indonesian Student Mining Competition XIII
Gambar 1 Tampak atas Megapond dan Kolam Pengendapan
1.1. Rumusan Masalah
a. Berapakah curah hujan maksimum yang mungkin terjadi di sekitar wilayah pertambangan?
b. Berapa volume dan debit air total yang terdapat di megapond pada kondisi curah hujan maksimum?
c. Bagaimana pengaruh penambahan luas IPD terhadap volume air maksimum di megapond?
1.2. Tujuan Penelitian
a. Untuk mengevaluasi kapasitas megapond agar dapat menampung volume air saat curah hujan maksimum.
b. Untuk mengetahui pengaruh penambahan luas catchment area IPD terhadap kapasitas megapond.
c. Terdapatnya inovasi dalam mencegah terjadinya banjir di wilayah pertambangan dengan adanya check flood graphic.
1.3. Batasan Masalah
a. Tidak memperhitungkan air tanah dan evaporasi.
b. Kapasitas megapond dihitung saat kondisi optimum.
1.4. Manfaat Penelitian a. Bagi Perusahaan
Menciptakan inovasi baru, yaitu check flood graphic untuk mempermudah pekerja dalam mitigasi banjir.
Dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan dalam evaluasi kapasitas megapond saat curah hujan maksimum.
b. Bagi Mahasiswa
Melihat langsung permasalahan di lapangan sehingga menjadi sebuah pengalaman berharga.
Dapat mengimplementasikan teori yang dipelajari di kuliah secara langsung di lapangan
2. TEORI DASAR
Dalam penelitian ini digunakan beberapa rumus perhitungan sebagai berikut:
2.1 Curah Hujan
Perhitungan curah hujan tahunan menggunakan distribusi gumbel sebagai berikut:
𝑋𝑇 = 𝑋̅ + (𝑌𝑇− 𝑌𝑀
𝑆𝑀 ) 𝑆
Keterangan:
XT: Perkiraan nilai curah hujan yang terjadi untuk periode ulang hujan T tahun (mm/hari)
𝑋̅: Curah hujan rata – rata (mm/hari) S: Standar deviasi data sampel curah hujan YT: Reduce variate, mempunyai nilai yang berbeda pada setiap periode ulang YM: Reduced mean, yang tergantung pada jumlah data (n)
SM: Reduced standard deviation berdasarkan dari jumlah data (n)
Distribusi Gumbel adalah suatu teori dengan harga ekstrim yang menunjukan bahwa dalam deret harga-harga ekstrim X1, X2, X3, ..., Xn, dimana samplenya sama besar, dan X merupakan variabel berdistribusi eksponensial, maka probabilitas kumulatifnya P dalam nama sebarang harga di antara n buah harga Xn
akan lebih kecil dari harga tertentu.
2.2 Intensitas Hujan
Suroso (2006) menyatakan bahwa intensitas curah hujan adalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut terkonsentrasi, dengan satuan mm/jam. Satu milimeter hujan berarti air hujan yang turun di wilayah seluas satu meter persegi akan memiliki ketinggian satu milimeter jika air hujan tidak meresap, mengalir, atau menguap. Ambang batas nilai yang digunakan untuk menentukan intensitas hujan sebagai berikut:
Tabel 1 Klasifikasi Intensitas Hujan Menurut BMKG
Kriteria Hujan Intensitas Hujan (mm/hari)
Berawan 0
Ringan 0.5 – 20
Normal 20 -50
Lebat 50-100
Sangat Lebat 100-150
Ekstrem >150
Berikut adalah persamaan Mononobe yang digunakan dalam penelitian:
I: Intensitas curah hujan (mm/jam) t: Lamanya waktu hujan / waktu konstan (jam)
R24: Curah hujan maksimum (mm)
3
PAPER COMPETITION
Indonesian Student Mining Competition XIII
2.3 Debit dan Volume Air
Untuk menghitung jumlah air limpasan permukaan dari daerah tangkapan hujan digunakan rumus rasional, yaitu:
𝑄 = 0.278 × 𝐶 × 𝐼 × 𝐴 I: Intensitas hujan (mm/h) A: Luas daerah (km2) V: Volume (m3) t : Waktu (s)
Berikut adalah tabel nilai koefisien limpasan berdasarkan daerahnya:
Tabel 2 Nilai Koefisien Limpasan
Sumber: Diktat Sistem Penyaliran Tambang ITB Prodi Teknik Pertambangan 3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan di panel selatan PT Mifa Bersaudara yang berlokasi di Kecamatan Meureubo, Kabupaten Aceh Barat.
3.2. Metode Penelitian
Metode yang digunakan adalah metode kuantitatif dengan pendekatan deskriptif dan analitis
3.3. Data Penelitian
Pada penelitian ini terdapat dua jenis data yang dikumpulkan, yaitu:
a. Data Primer yang diperoleh secara langsung dari perusahaan PT Mifa Bersaudara.
b. Data Sekunder berupa data yang telah diolah terlebih dahulu dan sebagai informasi tambahan dalam penelitian.
3.4. Teknik Analisis Data
Dalam penelitian ini
menggunakan teknik analisis data
kuantitatif deskriptif. Berikut adalah alur penelitian yang dilakukan oleh peneliti:
Gambar 2 Diagram Alir Penelitian 4. PENGOLAHAN DATA
4.1. Data Curah Hujan
Pada penelitian ini digunakan data curah hujan dari BMKG Kabupaten Aceh Barat yang terdapat pada lampiran 1.
Dengan adanya data tersebut maka dapat dilakukan pemodelan curah hujan tahunan dengan distribusi gumbel dan intensitas hujan dengan menggunakan persamaan mononobe yang terdapat pada lampiran 2 dan 3. Data curah hujan berjumlah 38 tahun (1982-2019) menggunakan perhitungan annual series. Periode ulang yang digunakan adalah 5 tahun dengan probability 20%. Berikut adalah pemodelan curah hujan tahunan PT Mifa Bersaudara:
Gambar 3 Grafik Pemodelan Curah Hujan y = 147,06x0,3804
4
PAPER COMPETITION
Indonesian Student Mining Competition XIII
Gambar 4 Grafik Intensitas Hujan
Berdasarkan pengolahan data yang dilakukan maka didapatkan hasil sebagai berikut:
Curah Hujan : 191,25 mm
Intensitas Hujan : 7,97 mm/hari 4.2. Catchment Area IPD
Penelitian ini dilakukan di panel selatan wilayah tambang dengan catchment area berupa in pit dump seluas 120 Ha.
Berikut adalah peta situasi tambang dan catchment area PT Mifa Bersaudara:
Gambar 5 Peta Situasi Tambang PT Mifa Bersaudara
Gambar 6 Peta Catchment Area IPD
Gambar 7 Aliran Air di Wilayah Pertambangan
Gambar 8 Luas Catchment Area IPD 4.3. Data Pompa
Pompa yang digunakan di panel selatan wilayah pertambangan PT Mifa Bersaudara adalah MF 385 dan MF 380 dengan debit masing-masing pompa secara berurutan adalah 120 l/s dan 100 l/s. Kedua pompa tersebut memompa air yang berasal dari sump pit tambang menuju megapond dengan debit total 0,16 m3/s.
4.4. Debit dan Volume Air Total
Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan Q = 0,278 x C x I x A maka didapatkan debit dan volume air sebagai berikut:
Debit air limpasan: 2,66 m3/s
Debit pompa: 0,16 m3/s
Volume air limpasan: 229.680 m3
Volume air pompa: 11.455 m3
Sehingga debit dan volume total air adalah 2,78 m3/s dan 241.135 m3.
4.5. Kapasitas Megapond dan Kolam Pengendapan
a. Kapasitas Megapond
Berdasarkan data yang didapatkan dari perusahaan maka diketahui volume megapond sebesar 300.000 m3. b. Kapasitas Kolam Pengendapan
Tabel 3 Volume Kolam Pengendapan Kolam Volume (m3)
Kolam 1 1250
Kolam 2 1250
Kolam 3 4461
Kolam 4 1250
Kolam 5 1250
Total 9461
0 20 40 60 80 100 120
0 10 20 30
Intensitas Hujan
Waktu Konsentrasi
2 (tahun) 5 (tahun) 10 (tahun) 20 (tahun) 25 (tahun) 50 (tahun)
5
PAPER COMPETITION
Indonesian Student Mining Competition XIII
Gambar 9 Layout Kolam Pengendapan 5. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Water Balnaced
Eq (Periode ulang 5 thn):
A : 120 Ha
Air tanah : 0 m3/Ha/hari Debit pompa aktual : 0,16 m3/s Waktu pemompaan : 20,4 jam Outflow megapond : 0,45 m3/s Waktu air keluar dari megapond: 22,8 jam Kapasitas megapond : 300000 m3 Setelah dilakukan pengolahan data dengan menggunakan data diatas maka didapatkan grafik water balanced seperti dibawah ini:
Gambar 10 Water Balanced
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa dengan curah hujan maksimum 191,25 mm, air yang masuk ke megapond melebihi kapasitas pada hari ke 4-12 sehingga dapat menyebabkan megapond meluap dan terjadi banjir. Data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4 5.2. Check Flood Graphic
Pada penelitian ini menggunakan variasi penambahan luas IPD yang terlampir pada lampiran 5
Gambar 11 Check Flood Graphic
Grafik diatas dapat mempermudah dalam pengecekan banjir di sekitar megapond dengan mengatur debit keluar megapond menuju kolam pengendapan. Selain itu, semakin bertambah luas IPD maka volume air maksimal yang tertinggal di megapond juga semakin besar sehingga diperlukan debit keluar yang besar pula agar kapasitas megapond sebesar 300000 m3 masih dapat menampung air limpasan dan pompa agar tidak meluap.
5.3. Neraca Air
Gambar 12 Grafik Neraca Air Tahun 2021 Water Balanced
Vol Air Masuk (m3) Volume Air Keluar (m3)
Volume Air Tertinggal di Megapond Kapasitas Megapond
0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000
0 50 100 150 200
Volume Maksimal (m3)
Luas Catchment Area (m2) Check Flood
Volume air maksimal di megapond 0,35 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 0,45 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 0,7 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 0,9 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 1,2 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 1,5 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 0,25 m3/s (m3) Volume air maksimal di megapond 0,2 m3/s (m3)
-600000 -400000 -200000 0 200000 400000 600000 800000
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Volume Akhir (m3)
Bulan Neraca Air Thn 2021 y = 199,53x0,3769
6
PAPER COMPETITION
Indonesian Student Mining Competition XIII
Dengan adanya neraca air maka pihak perusahaan dapat melakukan pengontrolan pada megapond di bulan apa saja harus dikurangi air nya agar bulan selanjutnya saat volume air meningkat masih dapat menampung sesuai dengan kapasitas megapond. Data volume air per bulan akan dilampirkan pada lampiran 6.
6. KESIMPULAN
6.1. Perhitungan curah hujan dengan distribusi gumbel dan periode ulang 5 tahun didapatkan curah hujan maksimum per hari sebesar 191,25 mm sedangkan intensitas hujan dengan persamaan mononobe sebesar 7,97 mm/hari.
6.2. Berdasarkan perhitungan curah hujan, maka didapatkan volume limpasan 229.680 m3, Q limpasan 2,66 m3/s dan volume air pompa sebesar 11.455 m3 sehingga total volume air dan debit air sebesar 241.135 m3 dan 2,78 m3/s.
6.3. Penambahan luas IPD untuk 5 tahun kedepan dapat meningkatkan volume air sehingga diperlukannya pengaturan debit pada inlet kolam pengendapan hingga 1,5 m3/s agar air masih dapat tertampung di megapond dengan kapasitas 300.000 m3. 7. Saran
7.1. Melakukan penambahan tinggi pada tanggul megapond.
7.2. Melakukan pengaturan pada debit air di inlet kolam pengendapan dengan menambahkan pompa pada inlet kolam pengendapan.
7.3. Melakukan penambahan saluran air dari megapond ke kolam pengendapan.
7.4. Memindahkan letak treatment kualitas air agar jarak dan waktu yang dibutuhkan TSS untuk mengendap juga bertambah.
DAFTAR PUSTAKA