ABSTRAK
DESAIN DAN EKSPERIMENTASI PERANCANGAN SUMUR RESAPAN AIR HUJAN BERDASARKAN HASIL UJI PERMEABILITAS LAPANGAN
Oleh
AKBAR PRIMA RIFAI
Akibat adanya pengembangan perumahan di Bandar Lampung yang demikian pesatnya, khusus nya di Perumahan Bhayangkara, Kelurahan Beringin Jaya, Kecamatan Kemiling. Proses penyerapan air ke dalam tanah tidak berlangsung dengan baik. Limpasan air hujan yang jatuh langsung mengalir ke saluran drainase. Sumur resapan berfungsi sebagai tempat menampung air hujan sementara yang jatuh di atas atap rumah, kemudian air hujan tersebut akan diserap oleh tanah. Pada penelitian ini menentukan nilai koefisien permeabilitas yang didapat dengan alat yang dimodifikasi dengan diameter berbeda, yang selanjutnya akan dibandingkan dan dilakukan penentuan pembuatan sumur resapan.
Berdasarkan pemeriksaan sifat fisik tanah asli, dengan menggunakan sampel yang telah diuji pada penelitian ini, dapat diklasifikasikan sampel tanah pada kelompok tanah berlempung, sedangkan USCS mengklasifikasikan sampel tanah sebagai tanah lempung dan termasuk ke dalam kelompok CL
Hasil analisa dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh koefesien permeabilitas lapangan untuk alat uji berdiameter 2", 3" dan 4" serta koefisien permeabilitas pada penelitian di laboratorium. Nilai koefisien permeabilitas tersebut yang digunakan untuk menghitung jumlah sumur resapan yang efsien.
ABSTRACT
DESIGN AND EXPERIMENTATION RAINFALL INFILTRATION WELLS BASED ON FIELD TEST RESULTS PERMEABILITY
By
AKBAR PRIMA RIFAI
Due to the development of housing in Bandar Lampung so rapidly, its specialty in Housing Bhayangkara, Village Beringin Jaya, District Kemiling. The process of absorption of water into the ground is not going well. Runoff rainwater that falls directly flowing into the drainage channel. Infiltration wells serves as a temporary rainwater that falls on the roof of the house, then the rain water will be absorbed by the soil. In this study determines the permeability coefficient values obtained by means of modified with different diameters, which will then be compared and a determination made as catchment wells.
Based on the examination of the physical properties of the original soil, using samples that have been tested in this study, soil samples can be classified in the group of argillaceous soil, while USCS soil samples classified as clay and included in the CL group
The results of the analysis and calculations performed, the permeability coefficient obtained for the field test tool diameter 2 ", 3" and 4 "as well as the permeability coefficient in laboratory research. The permeability coefficient used to calculate the amount of recharge wells that efsien.
DESAIN DAN EKSPERIMENTASI PERANCANGAN SUMUR
RESAPAN AIR HUJAN BERDASARKAN HASIL UJI
PERMEABILITAS LAPANGAN
Oleh
AKBAR PRIMA RIFAI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknik
Pada
Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Akbar Prima Rifai lahir di Semarang, pada tanggal 4 September 1990, merupakan anak kedua dari tiga bersaudara pasangan Bapak Dr. Eddy Rifai, S.H., M.H. dan Husna Purnama, S.E., M.E.P..
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN 2 Gunung Terang yang diselesaikan pada tahun 2003. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SMPN 10 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2005. Kemudian melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMAN 3 Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2008. dan selanjutnya pada tahun 2008 melanjutkan studi ke Perguruan Tinggi Negeri Universitas Lampung dan terdaftar pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil (S1) melalui jalur SPMB.
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk kedua orang tuaku tercinta
yang telah membesarkan dan mendidikku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Bapakku tercinta Dr. Eddy Rifai, S.H.,M.H.
Ibuku tercinta Husna Purnama, S.E.,M.E.P.
Kakakku Tomy Pasca Rifai, S.H.
Adikku Nurul Purna Mahardika
Never make the same
Mistake
SANWACANA
Puji Syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Desain Dan Eksperimentasi Perancangan Sumur Resapan Air Hujan Berdasarkan Hasil
Uji Permeabilitas Lapangan” ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Sarjana Teknik Sipil Universitas Lampung ini dapat diselesaikan dengan baik.
Pada kesempatan ini secara tulus penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada mereka yang penuh kesabaran dan dedikasi membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini :
1. Bapak Ir. Setyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama atas waktu, saran, kritik, dukungan, dan kesabarannya selama proses bimbingan, sehingga skripsi ini dapat dibuat dan diselesaikan juga membuat penulis belajar arti disiplin dan kerja keras.
untuk terus belajar dan penulis yakin beliau melakukannya untuk membuat penulis menjadi seseorang yang lebih baik..
3. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji, atas arahannya dalam penyusunan skripsi ini yang membuat skripsi ini menjadi lebih baik.
4. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung
5. Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
6. Seluruh Dosen dan staf pengajar yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjadi mahasiswa di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
7. Seluruh karyawan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Lampung, Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Riyadi, Mas Syaiful, Mas Budi dan Andi yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama penulis melakukan penelitian.
8. Seluruh karyawan di Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
9. Ayahku Dr. Eddy Rifai, S.H., M.H., Ibuku Ratna Husna Purnama, S.E., M.E.P., Kakakku Tomy Pasca Rifai, S.H. dan Adikku Nurul Purna Mahardika untuk cinta yang tiada tara serta doa-doanya, dan keluarga besar yang telah memberikan cinta dan kasih sayang serta dorongan material dan spiritual dalam menyelesaikan kuliah di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
11. Teman-teman seperjuanganku satu lingkup penelitian skripsi: Fuadil Umam Fauzi dan Pratama Jagar P.H. yang telah saling membantu dalam menyelesaikan penelitian ini.
12. Ibu Sulasmi “Ma’Can”, Teteh “Kantin Dini”, dan Ayu “somay” yang telah seperti ibu bagi penulis selama di kampus. Terima kasih untuk sajian makan siang, perhatian dan canda tawa yang diberikan.
13. Teman-teman luar biasa dan mengesankan: Dedi setiawan Nasution yang selalu menemani menghadapi perjuangan mengerjakan skripsi ini, Septiadi Yota Nugraha, yang membantu agar skripsi ini menjadi terbaik, Abdul Aziz Al-hakim yang meluangkan waktu berbagi tentang pengalaman pekerjaannya, Andrian Nico Hasan yang mengajarkan tentang kehidupan dan bagaimana mengatasinya, Abdurrohmansyah yang selalu membuat kehidupan lebih berwarna dengan canda dan tawanya, Ferdinand Bembin, Randy Wahyuono, Yoga Trias Pratama, Hafidz Randi, M. Aqly, M. Juana, Eko Saputera, Akhmad Hastomo, Genta Insan Pranata, Intan Purtiawati, Didik Handoko, Muara P., Arief Rahman, Diva Rahmayasa, Sylvia Bertha, Noor Syarifah, Cony loveta, Ayu Agung, Ervinda Riduan, Masayu Mulya Utami, dan teman angkatan 2008 sebagai teman yang selalu memberi pengarahan bagi penulis baik di dalam maupun di luar kampus.
15. Teman-teman pada komunitas otomotif: BISTIC (Biker’s Tiga Community), LASAC (Lampung Suzuki Auto Club), HTML (Honda Tiger Mailing List), TKCI (Toyota Kijang Club Indonesia), Be-Fixed, EAST Crew.
16. Semua pihak yang telah membantu dan memberi semangat dalam proses pengujian dan penulisan skripsi.
Penulis menyadari akan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki penulis, untuk kesempurnaan penulisan skripsi ini penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak yang berkepentingan dengan topik ini. Penulis berharap hasil dan penulisan skripsi ini dapat memberi manfaat bagi yang memerlukan.
Bandar Lampung, 16 April 2015
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ... 1
B. Pembatasan Masalah ... 4
C. Tujuan Penelitian ... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 7
1. Definisi Tanah ... 7
2. Klasifikasi Tanah ... 9
a. Sistem Klasifikasi TanahUnified... 10
3. Tanah Lempung ... 13
B. Hukum Darcy ... 17
C. Permeabilitas ... 19
1. Koefisien Permeabilitas ... 20
2. Uji Permeabilitas Lapangan ... 23
3. Uji Permeabilitas Laboratorium... 25
D. Pengujian Kadar Air (Water Content)... 28
E. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity)... 28
F. Pengujian Batas-Batas Atterberg ... 29
1. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit) ... 29
G. Pengujian Analisis Saringan (Sieve Analysis)... 30
H. Sumur Resapan ... 30
I. Tinjauan Penelitian Terdahulu ... 38
1. Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium di Daerah Pringsewu ... 36
2. Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium pada Tanah yang Sama 37 III. METODE PENELITIAN A. Bahan Penelitian... 40
B. Metode Pengambilan Sampel... 40
C. Pelaksanaan Pengujian ... 41
1. Pengujian di Lapangan... 41
2. Pengujian di Laboratorium ... 42
D. Pengujian Permeabilitas di Lapangan ... 43
E. Pengujian Kadar Air (Water Content)... 44
F. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity)... 45
G. Pengujian Batas-Batas Atterberg ... 45
1. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit) ... 45
2. Pengujian Batas Plastis (Plastis Limit) ... 45
H. Pengujian Analisis Saringan... 45
I. Pengujian Permeabilitas di Laboratorium... 45
J. Pengolahan dan Analisis Data... 46
1. Pengolahan Data... 46
2. Analisis Data... 46
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Desain Alat Uji Permeabilitas Lapangan. ... 49
B.Pengujian Permeabilitas Lapangan... 49
1. WaktuPengujian Permeabilitas Lapangan... 50
2. HasilPengujian Permeabilitas Lapangan... 50
C.Pengujian Permeabilitas Laboratorium ... 62
1. Pengujian Permeabilitas Laboratorium ... 62
E. Hasil Pengujian Untuk Sampel Tanah Asli ... 68
a. Hasil PengujianKadar Air (ω) ... 68
b. Hasil Pengujian Berat Jenis (Gs) ... 70
c. Hasil Pengujian Batas-Batas Atterberg... 71
d. Hasil Pengujian Analisa Saringan... 72
F. Perencanaan Sumur Resapan ... 74
G. Kedalaman Muka Air Tanah ... 74
H. Desain Rencana Sumur Resapan... 75
1. Perhitungan Debit... 75
2. Penambahan Muka Air Tanah ... 78
3. Desain Sumur Resapan... 82
V. PENUTUP A. Kesimpulan ... 89
B. Saran ... 91
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Sistem Klasifikasi TanahUnified, Bowles 1991... 11
2. Sistem Klasifikasi TanahUnified,Hary Christady 1996 ... 12
3. Hasil Pngujian Sebelumnya Sifat Fisik dan Permeabilitas Lapangan Pada Tanah Lempung ... 15
4. Aktivitas Tanah Lempung... 16
5. Specific GravityMineral–Mineral Penting Tanah ... 17
6. Harga–Harga Koefesien Permeabilitas Tanah Pada Umumnya ... 21
7. Nilai jenis koefisien permeabilitas (k) ... 22
8. Permeabilitas berdasarkan klasifikasi tanah... 22
9. Volume Sumur Resapan Pada Kondisi Tanah Permeabilitas Rendah... 32
10. Koefesien Limpasan Untuk Metode Rasional... 33
11. Nilai Faktor Geometrik Menurut Bentuk Sumur Resapan... 34
12. Jumlah Sumur Resapan Berdasarkan Nilai Permeabilitas dan Luas Tanah ... 35
13. Perbandingan Nilai Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium Pada Pengujian Terdahulu yang Pernah Dilakukan, Ketut Purne 2010... 36
15. Hasil Pengujian Permeabilitas Lapangan Dengan Diameter 2"... 53
16. Hasil Pengujian Permeabilitas Lapangan Dengan Diameter 3"... 55
17. Hasil Pengujian Permeabilitas Lapangan Dengan Diameter 4"... 57
18. Hasil Pengujian Permeabilitas Laboratorium... 64
19. Perbandingan Nilai Permeabilitas Lapangan dengan Laboratorium... 67
20. Uji Kadar Air(Ω )Pada Penelitian Sebelumnya ... 69
21. Uji Kadar Air(Ω )... 69
22. Uji Berat Jenis (Gs) ... 71
23. Uji Batas-Batas Atterberg ... 71
24. Uji Analisis Saringan ... 72
25. Hasil Pengujian Sampel Tanah Asli ... 73
26. Hasil Perhitungan Debit Hujan ... 77
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanah mempunyai peranan yang sangat penting karena tanah adalah pondasi pendukung suatu bangunan atau bahan konstruksi dari bangunan itu sendiri seperti tanggul, jalan raya, dan sebagainya. Tetapi, tidak semua tanah mampu mendukung konstruksi, hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan formasi proses alamiah dalam pembentukan tanah, perbedaan topografi dan geologi yang membentuk lapisan tanah. Tanah terbentuk dari akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antar partikelnya dan kemudian terbentuk karena pelapukan dari batuan. Tanah terdiri dari tiga komponen, yaitu padat, cair, dan udara. Dimana komponen padat berupa butir pasir, debu, liat dan bahan organik, komponen cair berupa air di dalam pori tanah, dan komponen udara berupa udara yang berada di dalam pori atau rongga tanah.
2
dapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanah yang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda pula.
Nilai permeabilitas sangat diperhitungkan, hal ini mengingat koefisien rembesan suatu tanah akan mempengaruhi jumlah rembesan (seepage) tanah. Pada tanah berlempung, struktur tanah memegang peranan penting dalam menentukan rembesan.
Banyak jenis-jenis tanah yang terdapat di wilayah Indonesia, salah satunya adalah Tanah Lempung, hamparan tanah lunak sebagian besar menempati daerah-daerah landai.
Tanah Lempung memiliki sifat kembang susut yaitu volumenya akan membesar dalam kondisi basah dan akan menyusut bila dalam kondisi kering. Perubahan volume tersebut akibat perubahan kadar air yang terkandung di dalam tanah.
Tanah Lempung didefinisikan sebagai sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air atau minyak mengalir lewat rongga pori. Untuk tanah tersebut, permeabilitas dilukiskan sebagai sifat tanah yang mengalirkan air melalui rongga pori tanah. Didalam tanah,sifat aliran mungkin laminar atau turbulen. Tahanan terhadap aliran bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, bentuk butiran, rapat massa, serta bentuk geometri rongga pori. Temperatur juga sangat mempengaruhi tahanan aliran (kekentalan dan tegangan permukaan).
3
kecamatan kemiling, di mana penelitian atau pengujian mengambil sampel tanah lempung dari daerah tersebut.
Pengujian permeabilitas dilakukan untuk menentukan koefisien permeabilitas. Koefisien permeabilitas tanah lempung dapat dilakukan langsung di lapangan atau dengan cara mengambil contoh tanah lempung di lapangan dengan tabung contoh, salanjutnya dilakukan pengujian permeabilitas di laboratorium.
Dalam pelaksanaannya, sering didapatkan nilai koefisien permeabilitas yang berbeda dari pengujian di lapangan dan pengujian di laboratorium. Hal ini dikarenakan penggunaan metode yang berbeda dan tingkat kesulitan yang tidak sama.
Saat ini belum ada nilai konstanta perbandingan antara uji permeabilitas di lapangan dan di laboratorium untuk tanah lempung. Oleh sebab itu, perlu dilakukan upaya untuk menentukan standar komparasi dari pengujian permeabilitas skala lapangan terhadap pengujian permeabilitas skala laboratorium, agar koefisien yang didapatkan mendekati keadaan yang sebenarnya dan tidak terlalu jauh berbeda.
4
B. Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini, masalah hanya dibatasi pada sifat permeabilitas tanah lempung berdasarkan uji di lapangan dan di laboratorium. Adapun ruang lingkup dan batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Sampel tanah yang digunakan adalah tanah lempung yang terdapat di sekitar Perumahan Bhayangkara Kelurahan Beringin Jaya Kecamatan Kemiling Kota Bandar Lampung.
2. Pengujian permeabilitas lapangan pada lokasi tanah lunak menggunakan alat uji permeabilitas yang dimodifikasi.
3. Pengujian sifat fisik tanah di laboratorium meliputi :
a. Pengujian Kadar Air, untuk menentukan kadar air pada lapisan tanah baik secara gravimetrik maupun kapasitas lapang.
b. Pengujian Berat Volume, tujuannya adalah untuk mengklarifikasikan jenis tanah.
c. Pengujian Berat Jenis, angka perbandingan antara berat isi butir tanah dan berat isi air suling pada temperatur dan volume yang sama.
d. Pengujian Analisa Saringan, tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan pembagian butir (gradasi) agregat halus dan agregat kasar dengan menggunakan saringan, tujuannya untuk memperoleh distribusi besaran atau jumlah presentase butiran.
e. Pengujian Batas-Batas Atterberg, pengujian ini meliputi:
5
2. Pengujian Batas Plastis (Plastic Limit) yaitu kadar air yang merupakan batas antara konsistensi tanah dalam keadaan semi plastis dan keadaan plastis.
3. Pengujian Batas Susut (Shrinkage Limit) yaitu kadar air dimana konsistensi tanah tersebut berada antara keadaan semi plastis dan kaku, sehingga jika diadakan pengurangan kadar air, tanah tersebut tidak akan berkurang volumenya.
f. Pengujian Permeabilitas menggunakan alat modifikasi metode Falling Head.
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini antara lain :
1. Mengetahui nilai permeabilitas tanah dengan alat uji permeabilitas yang dibuat untuk digunakan di lapangan.
2. Mengetahui nilai permeabilitas tanah menggunakan alatFalling Head.
3. Menganalisa perbandingan nilai permeabilitas tanah lempung antara uji permeabilitas skala lapangan dengan skala laboratorium.
4. Menganalisa perbandingan nilai permeabilitas tanah lempung antara uji permeabilitas lapangan dengan diameter yang berbeda.
5. Mendapatkan nilai konstanta perbandingan antara uji permeabilitas di lapangan dan di laboratorium untuk tanah lunak.
6
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
1. Definisi Tanah
Kandungan material utama dari Bumi adalah, batuan dan air/cairan dan gas dimana material tersebut mengandung berbagai macam unsur senyawa kimia yang dinyatakan sebagai material pembentuk kulit bumi. Kulit bumi yang akan dipelajari adalah mengenai batuannya sesuai dengan ilmu teknik sipil yang mempelajari sifat batuan/tanah untuk kepentingan disain kontruksi bagunan, jalan tanggul dan sebagainya. Adapun unsur utama yag terkandung didalam batuan adalah terdiri dari beberapa mineral. Setiap mineral terdiri atas suatu senyawa kimia anorganik dan terjadi secara alami.
Pembentukan tanah yang utama berasal dari pelapukan batuan batuan yang mempunyai ukuran butiran yang besar dan melebihi diamter 30 mm sampai puluhan m. Batuan tersebut akan hancur dan menjadi diameter yang kecil dan bahkan halus dikarenakan beberapa faktor antara lain, cuaca, Organisme (Vegetasi, Jasad Renik/Mikroorganisme), bahan induk, topografi, relief dan waktu
faktor-8
faktor iklim, relief/bentuk wilayah, organisme (makro/mikro) dan waktu, tersusun dari bahan padatan organik dan anorganik), cairan dan gas, berlapis-lapis dan mampu mendukung pertumbuhan tanaman. Batas atas adalah udara, batas samping adalah air dalam lebih dari 2 meter atau singkapan batuan dan batas bawah adalah sampai kedalaman aktivitas biologi atau padas yang tidak tembus akar tanaman, dibatasi sampai kedalaman 2 meter (Subardja, 2004).
Tanah merujuk ke material yang tidak membatu, tidak termasuk batuan dasar, yang terdiri dari butiran-butiran mineral yang memiliki ikatan yang lemah serta memiliki bentuk dan ukuran, bahan organik, air dan gas yang bervariasi.
Tanah dalam pandangan teknik sipil adalah himpunan mineral, bahan organik dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose) yang terletak di atas batu dasar (bedrock) ( Hardiyatmo, 2001).
Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat (butiran) padat yang tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1988).
Menurut Bowles (1991), tanah adalah campuran partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut :
a. Berankal (boulders), yaitu potongan batuan yang besar, biasanya lebih besar dari 250 mm sampai 300 mm. Untuk kisaran ukuran 150 mm sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut sebagai kerakal (cobbles) ataupebbes.
9
c. Pasir (sand), yaitu batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm. Berkisar dari kasar (3 mm sampai 5 mm) samapai halus (< 1mm).
d. Lanau (silt), yaitu partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm sampai 0,074 mm.
e. Lempung (clay), yaitu partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Partikel-partikel ini merupakan sumber utama dari kohesif pada tanah yang “kohesif”.
Menurut E. Saifudin Syarif (1986), tanah adalah benda alami yang terdapat di permukaan bumi yang tersusun dari bahan – bahan mineral sebagai hasil dari pelapukan batuan dan bahan organik (pelapukan sisa tumbuhan dan hewan), yang merupakan media pertumbuhan tanaman dengan sifat –sifat tertentu yang terjadi akibat dari gabungan faktor – faktor alami, iklim, bahan induk, jasad hidup, bentuk wilayah dan waktu pembentukan.
2. Klasifikasi Tanah
10
Sistem klasifikasi tanah yang umum digunakan dalam perencanaan jalan adalah sebagai berikut :
• SistemUnified (Unified Soil Classification / USCS)
(USCS) diajukan pertama kali oleh Casagrande dan selanjutnya dikembangkan olehUnited State Bureau of Reclamation(USBR) danUnited State Army Corps of Engineer (USACE). Kemudian American Society for Testing and Materials (ASTM) memakai USCS sebagai metode standar guna mengklasifikasikan tanah. Dalam bentuk yang sekarang, sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Dalam USCS, suatu tanah diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama yaitu :
a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan pasir yang kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan No.200. Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil dan S untuk tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah dengan simbol W untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah bergradasi buruk.
11
Menurut Bowles, 1991 Kelompok-kelompok tanah utama sistem klasifikasi Unifieddapat dilihat pada tabel 1. berikut ini :
Tabel 1. Sistem Klasifikasi TanahUnified, Bowles 1991.
Jenis Tanah Prefiks Sub Kelompok Sufiks
Kerikil G Gradasi baik W
Gradasi buruk P
Pasir S Berlanau M
Berlempung C
Lanau M
Lempung C wL< 50 % L
Organik O wL> 50 % H
Gambut Pt
Sumber : Bowles, 1991.
Keterangan :
G = Untuk kerikil (Gravel) atau tanah berkerikil (Gravelly Soil). S = Untuk pasir (Sand) atau tanah berpasir (Sandy soil).
M = Untuk lanau inorganik (inorganic silt). C = Untuk lempung inorganik (inorganic clay).
O = Untuk lanau dan lempung organik.
Pt = Untuk gambut (peat) dan tanah dengan kandungan organik tinggi. W = Untuk gradasi baik (well graded).
P = Gradasi buruk (poorly graded).
12
Tabel 2. Sistem KlasifikasiUnified,Hary Christady 1996
DivisiUtama Simbol NamaUmum KriteriaKlasifikasi
T
GM Kerikilberlanau, campurankerikil-pasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di bawahgaris A atau PI < 4 bawahgaris A atau PI > 7 pasirberkerikil, sedikitatau sama sekalitidakmengandungbutiranhal
pasirberkerikil, sedikitatau sama sekalitidakmengandungbutiranhal
SM Pasirberlanau, campuranpasir-lanau
Batas-batas
Atterberg di bawahgaris A atau PI < 4 SC Pasirberlempung,
campuranpasir-lempung
Batas-batas
Atterberg di bawahgaris A atau PI > 7 terkandungdalamtanahberbutirhalus dan kasar. BatasAtterbergyang termasukdalamdaerah yang di
Lanau-organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah omae, ataulanaudiatomae, lanau yang elastis
CH
Lempung anorganik dengan plastisitas tinggi, lempung
“gemuk” (fat clays)
OH
Lempung organik dengan plastisitas sedang sampai dengan tinggi
Tanah-tanah dengan kandungan organik sangat tinggi
PT
Peat(gambut),muck, dan tanah-tanah lain dengan kandungan organik tinggi
Manual untukidentifikasisecara visual dapatdilihat di ASTM Designation D-2488
13
3. Tanah Lempung
Tanah lempung merupakan tanah yang berukuran mikroskopis sampai dengan sub mikroskopis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan, tanah lempung sangat keras dalam keadaan kering dan bersifat plastis pada kadar air sedang. Pada kadar air lebih tinggi lempung bersifat lengket (kohesif) dan sangat lunak (Das, 1988).
Tanah lempung terdiri dari berbagai golongan tekstur yang agak susah dicirikan secara umum. Sifat fisika tanah lempung umumnya terletak diantara sifat tanah pasir dan liat. Pengolahan tanah tidak terlampau berat, sifat merembeskan airnya sedang dan tidak terlalu melekat.
Warna tanah pada tanah lempung tidak dipengaruhi oleh unsur kimia yang terkandung didalamnya, karena tidak adanya perbedaan yang dominan, dimana kesemuanya hanya dipengaruhi oleh unsur Natrium saja yang paling mendominasi. Semakin tinggi plastisitas, grafik yang di hasilkan pada masing-masing unsur kimia belum tentu sama. Hal ini disebabkan karena unsur-unsur warna tanah dipengaruhi oleh nilai Liquid Limit (LL) yang berbeda-beda (Marindo, 2005 dalam Afryana, 2009).
14
dengan ukuran lanau. Akan tetapi, perbedaan antara keduanya ialah bahwa mineral lempung tidak lembam.
Jadi dari segi mineral, tanah dapat juga disebut sebagai bukan lempung (non-clay soils) meskipun terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil. Untuk itu, akan lebih tepat partikel-partikel tanah yang berukuran lebih kecil dari 2 mikron (= 2 μ ), atau < 5 mikron (= 5 μ ) menurut sistem klasifikasi yang lain, disebut saja sebagai partikel berukuran lempung daripada disebut sebagai lempung saja. Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid (<1μ ) dan ukuran 2 μ merupakan batas atas (paling besar) dari ukuran partikel mineral lempung (Das,1988).
Sifat-sifat yang dimiliki tanah lempung adalah sebagai berikut (Hardiyatmo, 2001) :
a. Ukuran butir halus, kurang dari 0,002 mm.
b. Permeabilitas rendah.
c. Kenaikan air kapiler tinggi. d. Bersifat sangat kohesif.
e. Kadar kembang susut yang tinggi. f. Proses konsolidasi lambat.
15
besar untuk meresap air sebagai hasilnya adalah sifat mudah mengembang (Hardiyatmo, 2001)
Tanah lempung membentuk gumpalan keras saat kering dan lengket apabila basah terkena air. Sifat ini ditentukan oleh jenis mineral lempung yang
mendominasinya. Mineral lempung membentuk partikel pembentuk
tanah. Tekstur dari tanah yang seperti ini ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah : pasir, lanau (debu), dan lempung. Tanah pasiran didominasi oleh pasir, tanah lempungan didominasi oleh lempung. Tanah dengan komposisi pasir, lanau, dan lempung yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam). Tanah lempung berpasir merupakan tanah lempung yang bercampur dengan pasir, didominasi oleh lempung.
Berikut contoh hasil pengujian sifat fisik dan uji permeabilitas pada tanah lempung :
Tabel 3. Hasil pengujian sebelumnya sifat fisik dan permeabilitas lapangan pada tanah lempung, Bambang Yulistianto 2011.
No Kedalaman Jenis
Cokelat 96,14 2,62 48,14
HB V/2 3,0–3,4 Lempung
Abu-abu 97,84 2,57 47,58
HB VI/1 2,0–2,4 Lempung
Cokelat 97,28 2,60 50,12
HB VI/2 3,0–3,6 Lempung
16
Cokelat 77 36 43
HB V/2 3,0–3,4 Lempung
Abu-abu 81 33 48
HB VI/1 2,0–2,4 Lempung
Cokelat 74 33 41
HB VI/2 3,0–3,6 Lempung
Abu-abu 78 33 45
No Kedalaman Jenis
Tabel 4.Aktivitas tanah lempung, Skempton 1953.
Minerologi tanah lempung Nilai Aktivitas
Kaolinite 0,4–0,5
Illite 0,5–1,0
montmorillonite 1,0–7,0
17
Tabel 5.Specific gravitymineral-mineral penting tanah, Das 1995.
Minerals Specific Gravity
feldspar 2,62–2,76
Chlorite 2,60–2,90
Biorite 2,80–3,20
Muscovite 2,76–3,10
Horn blende 3,00–3,47
Limonite 3,60–4,00
Olivine 3,27–3,37
(Sumber : Das, 1995)
B. Hukum Darcy
Permeabilitas adalah tanah yang dapat menunjukan kemampuan tanah meloloskan air. Tanah dengan permeabilitas tinggi dapat menaikan nilai infiltrasi sehingga menurunkan laju alir larian.
18
sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan adalah air dan media pori adalah tanah. Penetapan hantaran hdraulik didasarkan pada hukum Darcy (1856).
Hukum Darcy (1856) menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori-pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang mempengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan Hukum Darcy ini. Asusmsi pertama menyatakan bahwa aliran fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh(http://www.anneahira.com/permeabilitas-tanah.htm)
Menurut Darcy (1856), kecepatan aliran air di dalam tanah dinyatakan dengan persamaan :
V = k . i ...(1)
dengan :
v = kecepatan aliran (m/s atau cm/s) k = koefisien permeabilitas
i = gradient hidraulik
Lalu telah diketahui bahwa
v =
. ....(2)
dan i = ...(3)
dengan :
19
t = waktu tempuh fluida sepanjang L (s/detik) ∆h = selisih ketinggian (m atau cm)
L = panjang daerah yang dilewati aliran (m atau cm)
C. Permeabilitas
Kemampuan fluida untuk mengalir melalui medium yang berpori adalah suatu sifat teknis yang disebut permeabilitas (Bowles, 1991). Permeabilitas juga dapat didefinisikan sebagai sifat bahan yang memungkinkan aliran rembesan zat cair mengalir melalui rongga pori (Hardiyatmo, 2001).
Satuan permeabilitas adalah m². Pada umumnya pada reservoir panas bumi, permeabilitas vertikal berkisar antara 10 - 14 m², dengan permeabilitas horizontal dapat mencapai 10 kali lebih besar dari permeabilitas vertikalnya (sekitar 10 -13 m²). Satuan permeabilitas yang umum digunakan di dunia perminyakan adalah Darcy (1 Darcy = 10 - 12 m²) (http://www.anneahira.com/permeabilitas-tanah.html).
20
merusak struktur tanah dengan menimbulkan rongga-rongga yang dapat mengakibatkan penurunan pondasi (Hardiyatmo, 2001).
Permeabilitas suatu massa tanah penting untuk :
1. Mengevaluasi jumlah rembesan (seepage) yang melalui bendungan dan tanggul sampai ke sumur air.
2. Mengevaluasi gaya angkat atau gaya rembesan di bawah struktur hidrolik untuk analisis stabilitas.
3. Menyediakan kontrol terhadap kecepatan rembesan sehingga partikel tanah berbutir halus tidak tererosi dari massa tanah.
4. Studi mengenali laju penurunan (konsolidasi) dimana perubahan volume tanah terjadi pada saat air tersingkir dari rongga tanah pada saat proses terjadi pada suatu gradien energi tertentu.
5. Mengendalikan rembesan dari tempat penimbunan bahan-bahan limbah dan cairan-cairan sisa yang mungkin berbahaya bagi manusia.
1. Koefisien Permeabilitas
Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabiitasnya. Koefisien permeabilitas tanah bergantung pada beberapa faktor(http://www.anneahira.com/permeabilitas-tanah.htm).
Setidaknya ada enam faktor utama yang mempengaruhi permeabilitas tanah, yaitu :
21
b. Distribusi ukuran pori, semakin merata distribusi ukuran porinya, koefisien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
c. Distribusi ukuran butiran, semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefisien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.
d. Rasio kekosongan (void), semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
e. Semakin besar partikel mineralnya, semaik kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
f. Derajat kejenuhan tanah. semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.
Beberapa harga koefisien permeabilitas tanah diberikan dalam tabel 6.
Tabel 6. Harga-Harga Koefisien Permeabilitas Tanah Pada Umumnya, Das 1988.
22
Tabel 7. Nilai jenis koefisien permeabilitas (k)
Jenis Tanah Keterangan k, m/s Drainase
Berbatu Arus mungkin bergolak, Hukum Darcy tidak
berlaku
pasir kerikil Bersih bernilai baik tanpa denda
Baik
Lempung padat–kering maksimal
Lanau
Homogen dibawah daerah pelapukan
Buruk
lempung Perkerasan lempung–
kadar air tinggi
Sangat kedap Buatan
Aspal buatan, stabilisasi tanah semen
Garis lempung geosinthetik/ bentonit mengandung tanah kedap beton
Sumber : Burt G. Look, 2007
Tabel 8. Permeabilitas berdasarkan klasifikasi tanah
Jenis tanah Keterangan USC Permeabilitas, m / s
Kerikil
Lanau anorganik Plastisitas rendah ML 10
-9– 10-7
-Plastisitas tinggi MH 10-9- 10-7
Lempung anorganik
Plastisitas rendah CL 10-9- 10-7
Plastisitas tinggi CH 10-10- 10-8
Organik
Lanau / lempung
plastisitas rendah OL 10
-8
-10-6
Lanau / lempung
plastisitas tinggi OH 10
-7 - 10-5
Tanah gambut Tanah sangat organik Pt 10-6- 10-4
23
Koefisien permeabilitas dapat ditentukan secara langsung di lapangan ataupun dengan cara lebih dahulu mengambil contoh tanah di lapangan dengan menggunakan tabung contoh kemudian diuji di laboratorium.
2. Uji Permeabilitas di Lapangan
Ada beberapa metode pengujian permeabilitas yang telah banyak dikembangkan dan ada tiga metode yang lazim digunakan untuk keperluan perencanaan pembangunan bendungan yaitu : metode pengujian legeon, metode sumur pengujian dan metode pengujian pada lubang bor (Sosrodarsono, 1977).
Metode pengujian menggunakan lubang bor dalam keadaan dimana pondasi calon bendungan terdiri dari lapisan batuan. Nilai koefisien permeabilitas yang dihasilkan dari pengujian ini dapat digunakan sebagai dasar untuk pelaksanaan sementasi (grouting). Sedangkan metode pengujian pada lubang bor dilaksanakaan apabila pada lubang yang akan diuji, permukaan air tanahnya tinggi.
24
k = koefisien permeabilitas (cm/dtk)
Q = debit konstan, air yang dituangkan ke dalam sumur uji (cm3/dtk) r = radius / jari-jari sumur pengujian (cm)
H = kedalaman air dalam sumur pengujian (cm)
Apabila H/r jauh lebih besar dari harga 1, maka rumus yang dipakai :
k = sinh 1 H
r 1
k = loge H
r + 1 ...(5)
Dalam penelitian ini menggunakan alat uji permeabilitas di lapangan yang telah dimodifikasi menjadi lebih sederhana dan mudah penggunaannya. Alat ini bertujuan mempermudah pembacaan laju penurunan air dalam waktu tertentu.
Alat modifikasi ini menggunakan pelampung yang dapat bergerak naik turun sesuai dengan ketinggian permukaan air dalam tabung (sumur) uji. Sehingga dapat diperoleh nilai koefisien permeabilitas yang akurat.
Prinsip kerja alat modifikasi uji permeabilitas di lapangan ini cukup mudah dan sederhana. Mengisi tabung dengan air yang kemudian dilakukan pembacaan
25
penurunan ketinggian air dengan menggunkan penggaris yang telah ditempelkan pada tabung/sumur uji (pipa 2" dan 3").
3. Uji Permeabilitas di Laboratorium
Untuk menentukan koefisien permeabilitas di laboratorium, ada dua macam cara pengujian yang sering digunakan, yaitu Uji Tinggi Energi Tetap (Constant Head) dan Uji Tinggi Energi Turun (Falling Head).
Uji permeabilitas Constant Head cocok untuk tanah granular, seperti pasir, kerikil atau beberapa campuran pasir dan lanau. Umumnya tanah jenis ini memiliki nilai permeabilitas yang tinggi, karena janis tanah ini mempunyai angka pori tinggi, yang bergantung pada distribusi ukuran butiran, susunan serta kerapatan butiran.
26
Gambar 1. Dua cara pengujian koefisien permeabilitas di laboratorium
Pada pengujian ini, air dari dalam pipa tegak yang dipasang di atas contoh tanah mengalir melalui contoh tanah. Ketinggian air pada awal pengujian h1 pada saat waktu t1 = 0 dicatat, kemudian air dibiarkan mengalir melaiui contoh tanah hingga perbedaan tinggi air pada waktu t2 adalah h2.
Jumlah air yang mengalir melalui contoh tanah pada suatu waktu (t) dapat dituliskan sebagai berikut :
Q = k x x A = - a ht ...(6)
dimana :
Q = debit aliran yang mengalir melalui contoh tanah (cm³/dtk)
k = koefisien permeabilitas (cm/dtk)
h = kedalaman air dalam alat uji (cm)
a = luas penampang melintang pipa pengukur (pipa tegak)
27
L = panjang contoh tanah (m atau cm)
∆t = waktu tempuh fluida sepanjang L (s/dtk)
∆h = selisih ketinggian (m atau cm)
Jika persamaan di atas diturunkan lagi, maka akan didapat :
∆t = aL
Ak ...(7)
Yang jika diintegralkan dengan batas kiri atas t = 0 dan batas kiri bawah t = t, batas kanan atas h = h1 dan batas kanan bawah h = h2 maka didapat :
k = 2,303 log ...(8)
Uji Tinggi Jatuh sangat cocok untuk tanah berbutir halus dengan koefisien rembesan kecil.
Gambar 2 . Pinsip Uji Permeabilitas MetodeFalling Head Area A
Area a Saat
t
1 = 0Saat
t
1 =t
2 h128
D. Pengujian Kadar Air (Water Content)
Kadar air adalah perbandingan berat air yang terkandung dalam tanah dengan berat kering tanah tersebut. Kadar air tanah dapat digunakan untuk menghitung parameter sifat-sifat tanah.
Besarnya kadar air dinyatakan dalam persen dan dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Kadar air = x 100 % ...(9)
dimana :
W1 = berat cawan + tanah basah (gram)
W2 = berat cawan + tanah kering (gram)
W3 = berat cawan kosong (gram)
W1 - W2 = berat air (gram)
W2 - W3 = berat tanah kering (gram)
E. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity)
Berat jenis tanah adalah suatu nilai dari perbandingan antara berat butir tanah dengan berat isi air suling dengan isi yang sama pada suhu 40 °C. Berat jenis tanah diperoleh dengan melakukan pengujian di laboratorium dan dihitung dengan menggunakan rumus :
Gs =
29
dimana :
Gs = berat jenis
W1 = berat picnometer (gram)
W2 = berat picnometer tanah kering (gram) W3 = berat picnometer + tanah + air (gram)
W4 = berat picnometer air (gram)
F. Pengujian Batas-Batas Atterberg
1. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit)
Batas cair tanah adalah kadar air minimum dimana sifat suatu tanah yang akan berubah dari keadaan cair menjadi keadaan plastis. Besaran batas cair tanah digunakan untuk menentukan sifat dan klasifikasi tanah.
Batas cair ditentukan dengan terlebih dahulu menghitung kadar air dari masing-masing sampel tanah sesuai dengan jumlah pukulan, kemudian menggambarkan jumlah pukulan dan kadar dalam suatu grafik, lalu menarik sebuah garis lurus melalui titik-titiknya. Besarnya kadar air pada jumlah pukulan ke-25 merupakan batas cair dari sampel tanah tersebut.
2. Pengujian Batas Plastis (Plastis Limit)
Batas plastis adalah kadar air dimana suatu tanah berubah sifatnya dari keadaan plastis menjadi semi padat. Besaran batas palstis tanah biasanya digunakan untuk menentukan jenis, sifat dan klasifikasi tanah.
30
PI = LL – PL ...(11)
dimana:
PI = indeks plastis LL = batas cair PL = batas plastis
G. Pengujian Analisis Saringan (Sieve Analysis)
Analisis saringan adalah penentuan persentase berat butiran tanah yang lolos dari satu set saringan. Analisis saringan bertujuan untuk menentukan persentase ukuran butirsn tanah dan susunan butiran tanah (gradasi) dari suatu jenis tanah yang tertahan di atas saringan no. 200.
Analisis saringan digunakan untuk pembagian butir (gradasi) tanah dengan tujuan untuk memperoleh distribusi besarannya. Hasil dari analisis saringan dapat digunakan antara lain untuk penyelidikan quarry agregat, untuk perencanaan campuran dan pengendalian mutu.
H. Sumur Resapan
Sumur Resapan (Infiltration Well) adalah sumur atau lubang pada permukaan tanah yang dibuat untuk menampung air hujan/aliran permukaan agar dapat meresap ke dalam tanah.
31
sederhana, prinsip kerja sebuah sumur resapan yaitu menyimpan (untuk sementara) air hujan dalam lubang yang sengaja dibuat, selanjutnya air tampungan akan masuk ke dalam tanah sebagai air resapan(infiltrasi).Air resapan ini selanjutnya menjadi cadangan air tanah.
(http://pengairan.banyuwangikab.go.id/index.php?option=com_content&view=article&i d=28:manfaat-sumur-resapan&catid=2:berita&Itemid=138)
Beberapa faktor yang menjadi pertimbangan untuk memilih lokasi pembuatan sumur resapan(menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) tentang Tata Cara Perencanaan Sumur Resapan Air Hujan untuk Lahan Pekarangan)adalah:
1. Keadaan muka air tanah
Untuk mengetahui keadaan muka air tanah dapat ditentukan dengan cara mengukur kedalamannya permukaan air tanah terhadap permukaan tanah dari sumur di sekitarnya pada musim hujan.
2. Permeabilitas tanah
Permeabilitas tanah merupakan kemampuan tanah untuk dapat dilalui air. Permeabilitas tanah yang dapat dipergunakan untuk sumur resapan terbagi dalam tiga kelas,yaitu :
• permeabilitas tanah sedang (jenis tanah berupa geluh/lanau, memiliki daya serap 2,0–6,5 cm/jam)
• permeabilitas tanah agak cepat (jenis tanah berupa pasir halus, memiliki daya serap 6,5–12,5 cm/jam)
32
3. Desain Sumur Resapan
Tabel 9 dapat dijadikan bahan acuan mengenai volume sumur resapan pada kondisi tanah permeabilitas rendah :
Tabel 9. Volume Sumur Resapan Pada Kondisi Tanah Permeabilitas Rendah
No Luas Kavling (m²)
Volume Resapan
Terdapat saluran drainase sebagai pelimpahan (m³)
Tidak terdapat saluran drainase sebagai pelimpahan (m³)
(sumber : SK Gubernur No. 17 Tahun 1992)
Untuk mengetahui bagaimana metode perhitungan pembangunan sumur resapan agar memberikan kontribusi yang maksimum, gunakan metode perhitungan sebagai berikut (Sunjoto, 1992). Menghitung debit air hujan yang masuk sebagai fungsi karakteristik luas atap bangunan dengan Metode Rasional
= . . ...(12)
Dimana :
Q : Debit Hujan (m3/dtk)
C : Koefisien Aliran
33
Tabel 10. Koefisien Limpasan untuk Metode Rasional, Mc Guen 1989. No Deskripsi Lahan / Karakter Permukaan Koefesien C
1
- Multiunit Terpisah, Terpisah - Multiunit Tergabung - Batu Bata, Paving
0,70–0,95
9 Taman Tempat Bermain 0,20–0,35
(sumber : McGuen, 1989 dalam Suripin 2003)
Dengan metode yang sama, juga dapat memperkirakan debit air yang masuk pada sumur resapan dari air hujan yang turun pada area rumah selain dari atap rumah. Untuk menghitung debit sumur optimum diformulakan sebagai berikut :
= 1 ...(13)
Dimana:
H : Kedalaman sumur resapan (m)
Q : Debit Sumur (m3/dtk)
F : Faktor Geometrik
34
T : Durasi aliran (dtk)
K : Permeabilitas lapangan (m/dtk)
Untuk menentukan faktor geometri ditentukan berdasarkan desain sumur resapan.
Tabel 11. Nilai Faktor Geometrik menurut bentuk Sumur resapan, Sunjoto 1991. No Desain / Bentuk Sumur Resapan Faktor Geometri
1
. .
2
2 . R
3 π². R
4
4 . R
5
2 . π . R
6
4 . R
35
Adapun untuk menghitung kebutuhan sumur resapan dengan cara membagi antara debit hujan yang kita hitung (Qhujan+ Qlimpasan) dengan debit sumur resapan (Qsumur), sehingga di peroleh jumlah sumur resapan yang dibutuhan untuk daerah tersebut. Adapun cara lain yang dapat digunakan yaitu dengan melihat table di bawah ini:
Tabel 12. Jumlah Sumur Resapan Berdasarkan Nilai Permeabilitas dan Luas Tanah, Kusnaedi 2011. (sumber :Kusnaedi, Sumur Resapan, Penebar Swadaya: 2011. Hal 21)
I. Tinjauan Penelitian Terdahulu
36
1. Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium di Daerah Pringsewu
Pada Tanah Timbunan Tubuh Embung Di Desa Banjar Rejo Kabupaten Pringsewu, oleh Ketut Purne (2010). Terdapat kesamaan metode pengujian permeabilitas yang digunakan yaitu untuk metode di lapangan menggunkan metode Sumur Uji dan untuk metode di laboratorium menggunkan metodeFalling Head, akan tetapi untuk tanah yang digunakan berbeda.
Pada penelitian terdahulu hasil pengujian permeabilitas di lapangan diperoleh nilai k lapangan yang berkisar antara 9 x10-6 – 1 x10-5 cm/dtk dan k rata-rata sebesar 8 x10-6 cm/dtk, sedangkan dari pengujian permeabilitas di laboratorium diperoleh nilai k laboratorium yang berkisar antara 3 x10-6– 7 x10-6cm/dtk dan k rata-rata sebesar 5 x10-6cm/dtk.
Tabel 13. Perbandingan Nilai Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium Pada Pengujian Terdahulu yang Pernah Dilakukan, Ketut Purne 2010.
No. Nama Sampel Permeabilitas(k) Lapangan (cm/dtk)
Permeabilitas (k) Laboratorium (cm/dtk)
1. Sampel A 7 x10-6 4 x10-6
2. Sampel B 1 x10-5 7 x10-6
3. Sampel C 6 x10-6 3 x10-6
4. Sampel D 8 x10-6 5 x10-6
5. Sampel E 9 x10-6 6 x10-6
37
Gambar 3. Grafik uji permeabilitas lapangan di desa Banjar Rejo, Pringsewu, Ketut Purne 2010
Gambar 4. Grafik uji permeabilitas laboratorium di desa Banjar Rejo, Pringsewu, Ketut Purne 2010.
2. Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium pada Tanah yang Sama
Pada tanah yang sama telah dilakukan uji permeabilitas oleh M. Aqli (2013). Metode pengujian permeabilitas untuk dilapangan dan metode di laboratorium yang digunakan terdapat kesamaan, namun pada metode pengujian dilapangan menggunakan alat uji yang telah dimodifikasi menjadi lebih sederhana dan mudah penggunaannya dengan diameter yang diperkecil.
38
Pada penelitian tersebut didapat hasil pengujian permeabilitas di lapangan dengan nilai k lapangan tertinggi sebesar 1,06863 x 10-7cm/dtk, sedangkan nilai k lapangan terendah sebesar 1,8372 x 10-7 cm/dtk. Nilai k rerata dari uji permeabilitas lapangan sebesar 1,5627 x 10-7 cm/dtk, sedangkan dari pengujian permeabilitas di laboratorium diperoleh nilai k laboratorium yang berkisar antara 2,2507 x10-7–3,6638 x10-7cm/dtk dan k rata-rata sebesar 3,0889 x 10-7cm/dtk.
Tabel 14. Perbandingan Nilai Permeabilitas Lapangan dan Laboratorium Pada Pengujian Terdahulu yang Pernah Dilakukan, M. Aqli 2013.
No. Nama Sampel Permeabilitas(k)
Lapangan (cm/dtk)
39
Gambar 6. Grafik Nilai Permeabilitas Uji Laboratorium, M. Aqli 2013 0,E+00
1,E-07 2,E-07 3,E-07 4,E-07
A B C D E
N
il
a
i k
(
cm
/d
tk
)
✁
III. METODE PENELITIAN
A. Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah lanau anorganik atau berlempung yang terdapat yang terdapat di Perumahan Bhayangkara Kelurahan Beringin Jaya Kecamatan Kemiling Bandar lampung.
B. Metode Pengambilan Sampel
✂ ✄
Gambar 7. Lokasi pengambilan sample
Gambar 8. Tampak atas lokasi pengujian
C. Pelaksanaan Pengujian
Pengujian permeabilitas ini dilaksanakan pada dua tempat, yaitu :
1. Pengujian di Lapangan
Pengujian ini dilaksanakan pada tanah lempung yang terdapat di area Kecamatan Kemiling Kota Bandar lampung. Pengujian ini dilaksanakan untuk
Lokasi 4 Lokasi 5
Lokasi 3
☎ ✆
menentukan nilai koefisien permeabilitas di lapangan. Dalam penelitian ini menggunakan alat uji permeabilitas di lapangan yang telah dimodifikasi menjadi lebih sederhana dan mudah penggunaannya. Alat ini bertujuan mempermudah pembacaan laju penurunan air dalam waktu tertentu.
Alat modifikasi ini menggunakan pipa besi dengan diameter 2”dan 3”dengan konsep sederhana pembacaan melalui alat ukur yang di tempel di sisi pipa dengan alat ukur berupa penggaris (cm). Alat ini merupakan alat yang sama namun berbeda diameternya dengan penelitian sebelumnya yaitu 4”.
Gambar 9. Alat uji permeabilitas di lapangan yang telah dimodifikasi
2. Pengujian di Laboratorium
✝ ✞
a. Pengujian Kadar Air. b. Pengujian Berat Jenis. c. Pengujian Analisa Saringan. d. Pengujian Batas - Batas Atterberg. e. Pengujian Permeabilitas.
Pada pengujian kadar air, dilakukan pengujian kembali untuk mendapatkan data primer sebagai perbandingan kondisi tanah pada penelitian sebelumnya.
D. Pengujian Permeabilitas di Lapangan
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui koefisien permeabilitas di lapangan.
• Bahan-bahan
1. Tanah timbunan lempung.
2. Air secukupnya.
• Langkah kerja
1. Melakukan pembersihan lahan pada area yang akan dilakukan uji permeabilitas lapangan.
2. Membuat lubang dengan diameter 2 inch dan 3 inchi dan kedalaman 15 cm sebagai tempat untuk meletakan alat uji permeabilitas lapangan.
3. Memasukan alat uji permeabilitas lapangan pada lubang yang telah dibuat. 4. Memasukan air ke dalam alat Metode Sumur Uji sampai penuh dan rata
✟✟
5. Mencatat jumlah air yang telah dimasukan ke dalam alat uji.
6. Menghitung waktu pengaliran dengan menggunakanstopwatchuntuk mengetahui waktu pengaliran ke dalam lubang uji (t).
7. Pemeriksaan dilakukan sebanyak lima kali pada setiap lubang uji, sehingga diperoleh nilai rata-rata.
E. Pengujian Kadar Air (Water Content)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kadar air tanah. Metode pengujian kadar air tanah sesuai dengan SNI 03-1965-1990.
• Bahan-bahan :
1. Sampel tanah sebanyak 50 gram. 2. Air secukupnya.
• Langkah kerja:
1. Menyiapkan cawan kosong lalu menimbang berat cawan yang digunakan dan mencatat beratnya.
2. Memasukan sampel uji ke dalam cawan, kemudian menimbang dan mencatat beratnya.
3. Mengeringkan sampel uji dalam oven dengan suhu 110 °C dalam keadaan terbuka selama 24 jam atau sampai berat contoh tanah konstan.
4. Mengeluarkan sampel uji dari oven dan menutup cawan kemudian mendinginkannya dalamdesicator.
45
F. Pengujian Berat Jenis (Spesific Gravity)
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berat jenis tanah. Metode pengujian berat jenis tanah sesuai dengan SNI 03-1968-1990.
G. Pengujian Batas - Batas Atterberg
1. Pengujian Batas Cair (Liquid Limit)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kadar air suatu jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair.
2. Pengujian Batas Plastis (Plastis Limit)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kadar air suatu tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan semi padat.
H. Pengujian Analisis Saringan
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persentase ukuran butir sampel tanah yang akan dipakai dan menghitung modulus kehalusannya. Metode pengujian sesuai dengan SNI 03-1968-1990.
I. Pengujian Permeabilitas di Laboratorium
46
J. Pengolahan dan Analisis Data
1. Pengolahan Data
Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian di lapangan dan di laboratorium diolah menurut klasifikasi data dengan menggunakan persamaan-persamaan dan rumus-rumus yang berlaku. Hasil dari pengolahan data tersebut diuraikan dalam bentuk tabel dan grafik.
2. Analisis Data
Dari rangkaian pengujian-pengujian yang dilaksanakan di lapangan dan di laboratorium, maka :
a. Dari pengujian permeabilitas di lapangan diperoleh nilai koefisien permeabilitas (k) lapangan.
b. Dari pengujian kadar air sampel tanah, diperoleh nilai kadar air tanah dalam persentase.
c. Dari pengujian berat jenis sampel tanah, diperoleh berat jenis tanah.
d. Dari pengujian batas-batas Attenberg, diperoleh nilai batas cair (liquid limit), batas plastis (plastis limit), dan indeks plastisitas (plastis indeks) yang digunakan untuk mengklasifikasikan tanah dengan Sistem Klasifikasi Unified.
e. Dari pengujian analisis saringan (sieve analysis), diperoleh persentase
pembagian ukuran butiran tanah, yang akan digunakan untuk
47
f. Dari pengujian permeabilitas di laboratorium, diperoleh nilai koefisien permeabilitas (k) laboratorium.
Dari parameter-parameter yang diperoleh dari pengujian permeabilitas lapangan dan uji permeabilitas laboratorium di atas, selanjutnya dilakukan pengolahan dan analisa data untuk membandingkan hasil perhitungan antara uji permeabilitas lapangan dan uji permeabilitas laboratorium. Lalu, didapatkan nilai konstanta perbandingan antara uji permeabilitas di lapangan dan di laboratorium untuk tanah lempung.
48
Gambar 10. Bagan Alir Penelitian
Mulai
Pendesainan alat uji permeabilitas lapangan
Pembuatan alat uji permeabilitas lapangan
Pengujian alat uji permeabilitas lapangan
Uji permeabilitas lapangan
Pengambilan sample tanah asli
Uji kadar air
Analisa hasil
Kesimpulan dan saran
89
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasik pengujian, analisis dan pembahasan yang dilakukan maka kesimpulan yang didapatkan adalah :
1. Dari pengujian permeabilitas lapangan dengan alat uji yang berbeda diameter nya, didapatkan nilai permeabilitas untuk alat uji berdiameter 2" dengan nilai rerata 1,60464x10-7 cm/dtk. Nilai permeabilitas untuk alat uji berdiameter 3" dengan nilai rerata 1,65994 x 10-7 cm/dtk. Sedangkan untuk data sekunder dengan alat uji berdiameter 4" dengan nilai rerata 1,56228 x 10-7cm/dtk.
2. Pada uji permeabilitas laboratorium nilai permeabilitas dengan nilai rerata sebesar 3,0889 x 10-7cm/dtk. Dengan batasan menurut DAS, 1993, untuk jenis tanah lempung memiliki nilai permeabilitas < 10-5cm/dtk.
90
4. Untuk pengujian sifat fisik tanah lainnya merupakan data sekunder dari penelitian sebelumnya, yaitu :
a. Pengujian Berat Jenis(Gs)(ASTM D 854-83)
Dari hasil pengujian berat jenis, diperoleh berat jenis dari kelima sampel tanah asli antara 2,35- 2,37 gram.
b. Pengujian Batas-Batas Atterberg (ASTM D 4318-10)
Dari uji Batas-Batas Atterberg indeks plastisitas yang didapatkan dari kelima sampel antara 13,36 % - 16,27 %. Menurut DAS ( 1993 ), nama-nama “berlempung” dipakai bilamana bagian-bagian yang halus dari tanah mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 % atau lebih.
c. Pengujian Analisa Saringan (ASTM D 421-85)
Dari uji analisa saringan terhadap sampel tanah yang digunakan pada penelitian ini, persentase tanah yang lolos saringan No. 200 adalah antara 79,50 % - 82,29 %, menurut klasifikasi unified termasuk jenis tanah berbutir halus (lempung )(≥ 50 %).
91
B. Saran
Berdasarkan hasil pengujian, analisis dan pembahasan yang dilakukan maka saran yang dapat diberikan adalah :
1. Dalam pelaksanaan pengujian, perlu dilakukan pada berbagai jenis tanah yang berbeda.
2. Pada pelaksanaan pengujian, dilakukan pada musim yang berbeda agar dapat diketahui pengaruh permeabilitas terhadap perbedaan musim tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Afryana. 2009.Studi Daya Dukung Lapis Pondasi Stabilisasi Tanah Lempung dengan Sekam Padi. Skripsi Universitas Lampung. Lampung, 83 hal. Aqli, M. 2014. Efisiensi Desain Sumur Resapan Berdasarkan Hasil Uji
Permeabilitas Lapangan Dikelurahan Beringin Jaya Kecamatan Kemiling Dengan Permukaan Tanah Yang Berbeda. Skripsi Universitas Lampung. Lampung, 91 hal.
Bowles, Joseph E. Johan K. Helnim. 1991. Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika tanah). PT. Erlangga. Jakarta, 151 hal.
D, Subardja. 2004. Petunjuk Teknis Pengamatan Tanah. Balai Penelitian Tanah. Puslitbang. Jakarta, 111 hal.
Das, B. M. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis) Jilid I. PT. Erlangga. Jakarta, 281 hal.
Dunn, Anderson dan Kiefer. 1992. Dasar-dasar Analisis Geoteknik. IKIP Semarang Press. Semarang, 426 hal.
Hardiyatmo, H.C. 2001.Teknik Fondasi 1, Edisi II.Beta Offset. Yogyakarta, 93 hal.
http://www.anneahira.com/permeabilitas-tanah.htm
Lampung, Universitas. 2008.Buku Petunjuk Pratikum Mekanika Tanah I dan Mekanikan Tanah II.Laboratorium Mekanikan Tanah Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung. Lampung, 93 hal dan 78 hal.
Lampung, Universitas. 2011. Format Penulisan Karya llmiah Universitas Lampung.Universitas Lampung. Lampung, 60 hal.
Look, Burt G. 2007.Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables. Taylor and francis group. London, 356 hal.
Sosrodarsono, S. Takeda, Kensaku. 1977. Bendungan Type Urugan. Pradyna Paramitha. Jakarta, 327 hal.
