ANALISIS RETENSI AIR HUJAN PADA MEDIA
GREEN
ROOF
DALAM MENGURANGI LIMPASAN AIR HUJAN DI
GEDUNG PITP-IPB, BOGOR
HERNADI ADHA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Hernadi Adha
ABSTRAK
HERNADI ADHA. Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green roof Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor. Dibimbing oleh YUDI CHADIRIN.
Berkurangnya lahan terbuka hijau menjadi akar masalah terjadinya banjir. Penerapan ruang terbuka hijau dalam bangunan yang ditawarkan saat ini yaitu bangunan dengan konsep atap berupa taman atap atau green roof. Penelitian ini menggunakan permodelan skala kecil (luas 1 m2) untuk mengobservasi kemampuan media green roof dalam meretensi air hujan dan mengurangi limpasan. Selama rentang hujan pada masa penelitian, hanya terjadi sebanyak lima kali limpasan pada media green roof. Pengukuran volume limpasan yang retensi green roof dibandingkan dengan atap konvensional sebesar 83.32% dengan nilai error sebesar 10.49%. Sedangkan dari total air hujan yang masuk ke dalam media green roof, kemampuan retensinya sebesar 92.57% dengan nilai error sebesar 5.11%
Kata Kunci: air hujan, atap dak beton, green roof, limpasan, retensi
ABSTRACT
HERNADI ADHA. Analysis of Stormwater Retention on Green Roof Media to Reduce Stormwater Runoff on The PITP-IPB Building, Bogor. Supervised by YUDI CHADIRIN.
The reducing of greenery open space is the root of the problem for flooding. The application of greenery open space offered in a building is a building that has a roof with a roof garden’s or called the green roof. This research used a small -scale modeling (range 1 m2) to observe the green roof media capabilities to retain stormwater and reduce runoff. During the stormwater ranges on the research period, runoff occurred only five times on the green roof media. Measuring the runoff volume that passes through the green roof collected in a storage respectively as1130 ml, 1530 ml, 1080 ml, 1700 ml, and 1320 ml. The runoff on green roof media respectively as 0.377 L/hour, 1.148 L/hour, 0.463 L/hour, 2.550 L/hour, and 1.440 L/hour. While the concrete roof, the calculated runoff are 1.572 L/hour, 20.223 L/hour, 1.703 L/hour, 0.143 L/hour, and 14.544 L/hour. The percentage value of stormwater retention compared with a conventional roof of 83.32% with error value 0f 10.49%. While from the total stormwater that goes into the green roof media, the retention ability of 92.57% with error value of 5.11%
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
ANALISIS RETENSI AIR HUJAN PADA MEDIA
GREEN
ROOF
DALAM MENGURANGI LIMPASAN AIR HUJAN DI
GEDUNG PITP-IPB, BOGOR
HERNADI ADHA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor Nama : Hernadi Adha
NIM : F44100069
Disetujui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini mengenai
green roof, dengan judul Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof
Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Dr. Yudi Chadirin, S.TP., M.Agr., sebagai dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan yang bermanfaat selama penelitian dan dalam penyusunan skripsi ini.
2. Kedua orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan, baik dukungan moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
3. Dila Rachmayudila Putri dan Mayasari selaku teman seperjuangan selama menjalani penelitian.
4. Seluruh teman-teman SIL angkatan 47 atas segala dukungan, bantuan, dan kebersamaannya selama ini.
5. Seluruh pihak yang membantu selama penelitian dan selama penyusunan skripsi ini.
Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis sangat menghargai saran dan kritik dari pembaca demi perbaikan di masa yang akan dating. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi para pembaca.
Bogor, Januari 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 3
Green roof 3
Manfaat Green Roof Dalam Pengelolaan Air Hujan 4
METODOLOGI PENELITIAN 5
Alat dan Bahan 5
Prosedur Analisis Data 5
Pembuatan Permodelan Media Green roof 5
Pengumpulan Data 6
Pengolahan Data 7
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Analisis Karakteristik dan Aliran Air Pada Media Tanam 11
Analisis Data Curah Hujan 15
Analisis Volume Limpasan Air Hujan 16
Analisis Debit Limpasan Air Hujan 18
Analisis Infiltrasi Pada Media Tanam Green Roof 20
Analisis Persentase Retensi Green Roof dan Atap Dak Beton 21
Analisis Efektivitas Retensi Air Hujan 22
SIMPULAN DAN SARAN 23
Simpulan 23
Saran 23
DAFTAR TABEL
1. Perbandingan kemampuan retensi air hujan dari beberapa literatur 4
2. Pengolahan data parameter fisik tanah 12
3. Pengolahan data kadar air volumetrik 12
4. Parameter pengolahan data kadar air volumetrik Model van Genuchten 12 5. Data error pada parameter kadar air volumetrik Model van Genuchten
menggunakan program Solver 12
6. Kadar air volumetrik hasil pengolahan data menggunakan Model van
Genuchten 13
7. Data analisis curah hujan 16
8. Data volume limpasan kumulatif pada media green roof 17 9. Rekapitulasi data pengukuran limpasan air hujan 17 10.Data debit limpasan pada media green roof dan atap dak beton 19 11.Total infiltrasi pada lapisan substrat green roof 20 12.Data efektivitas retensi green roof dibandingkan dengan atap dak
beton 21
13.Data Efektivitas retensi air hujan pada media green roof 22
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur green roof 3
2 Bagan alir penelitian 6
3 Struktur green roof dan lapisannya 6
4 Alir pengukuran saat hujan berlangsung 7
5 Kurva hubungan kadar air volumetrik dan kadar air spesifik dengan
tegangan hisap 13
6 Kurva hubungan koefisien konduktivitas hidrolik dan koefisien
difusivitas air dengan kadar air volumetrik 15
7 Grafik curah hujan harian selama penelitian 15
8 Grafik hubungan intensitas hujan dengan lama limpasan 18 9 Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media green
roof 19
10 Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media atap
dak beton 19
11 Efektivitas kemampuan retensi air hujan pada media green roof
dibandingkan dengan atap dak beton 21
12 Hubungan luas lahan dengan kemampuan retensi air hujan pada media
DAFTAR LAMPIRAN
1 Gambar teknik permodelan media green roof 29
2 Data hasil uji fisika tanah 31
3 Data interpolasi kadar air volumetrik 32
4 Data kadar air spesifik 33
5 Data koefisien konduktivitas hidrolik 34
6 Data koefisien difusivitas air 35
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan struktur dan infrastruktur khususnya di kawasan perkotaan semakin meningkatkan lahan terbangun. Pembangunan gedung bagi prasarana rumah tinggal sejumlah penduduk di perkotaan yang meningkat, menjadikan tren pengembangan kota semakin mengarah pada pengembangan area gedung yang menghabiskan sebagian peruntukan lahan hijau. Pada abad 21 kota-kota di dunia menghadapi masalah semakin berkurangnya ruang hijau akibat terdesak oleh laju pembangunan infrastruktur. Permasalahan ini semakin rumit dengan terbatasnya lahan perkotaan. Hal ini mengakibatkan terjadinya kontroversi dari berbagai pihak mengenai perubahan fungsi lahan. Perubahan fungsi dari ruang terbuka hijau (RTH) menjadi fasilitas bangunan menyebabkan terjadinya pencemaran di kota, penurunan kualitas sumber daya alam dan bertambahnya beban penyediaan air bersih bagi masyarakat urban (Yuliastuti 2013).
Berkurangnya lahan terbuka hijau pun menjadi akar masalah terjadinya banjir. Banjir dapat terjadi karena peluapan air yang berlebihan di suatu tempat akibat hujan besar, pecahnya bendungan sungai, es yang mencair atau naiknya permukaan laut. Salah satu peristiwa banjir yang terjadi dikarenakan intensitas curah hujan yang tinggi khususnya di wilayah Bogor sehingga menyebabkan limpasan dari air hujan menggenangi daratan.
Salah satu cara alternatif untuk tetap mempertahankan ruang terbuka hijau dan mengurangi dampak limpasan air hujan yang berlebih yaitu dengan cara memindahkan ruang terbuka hijau tersebut ke dalam bagian bangunan. Hal ini merupakan tujuan agar kota yang dengan perkembangan yang pesat dari segi infrastruktur tetap memiliki konsep yang berkelanjutan. Penerapan ruang terbuka hijau dalam bangunan yang ditawarkan saat ini yaitu bangunan dengan konsep atap berupa taman atap atau green roof.
Manfaat yang ditawarkan oleh green roof salah satunya yaitu kemampuan dalam meretensi air hujan sebagai bentuk pencegahan terjadinya limpasan yang dapat mengakibatkan banjir. Kemampuan ini mampu untuk menunda dan juga mereduksi air hujan yang turun sebelum masuk ke dalam drainase. Selain itu, kemampuan retensi menjadi tujuan utama dalam berbagai studi pembuatan green roof. Jumlah curah hujan yang ditahan atau direduksi oleh green roof dapat bervariasi, tetapi untuk curah hujan dengan intensitas rendah tidak akan ada limpasan yang terjadi dan sebagian besar curah hujan tersebut akan kembali ke atmosfer melalui evapotranspirasi. Namun, untuk curah hujan dengan intensitas tinggi, green roof secara signifikan mampu menunda dan mengurangi aliran puncak limpasan
2
Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini sesuai dengan pertanyaan berikut. 1. Bagaimana keadaan dan karakteristik tanah yang digunakan sebagai media
tanam pada green roof?
2. Bagaimana perbedaan debit limpasan media green roof dibandingkan dengan atap dak beton?
3. Faktor apa saja yang mempengaruhi terjadinya peningkatan kemampuan retensi air dan penundaan air limpasan hujan pada media green roof?
4. Bagaimana nilai efektivitas retensi air pada media green roof?
Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan untuk memperoleh informasi tentang efektivitas penggunaan media green roof dibandingkan dengan atap dak beton dalam peningkatan kemampuan meretensi air dan pengurangan limpasan. Secara spesifik tujuan dari penelitian yang akan dilakukan ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan waktu limpasan, karakteristik media tanam, kemampuan penundaan limpasan, volume, dan debit limpasan pada media green roof
2. Mengetahui kemampuan retensi air hujan pada media green roof dibandingkan dengan atap dak beton
3. Mengetahui efektivitas media green roof terkait hubungan antara luas media dengan kemampuan retensi air hujan
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
1. Sebagai pengetahuan dan sarana mendapatkan informasi data mengenai manfaat penggunaan green roof dalam meretensi, menunda, dan mengurangi limpasan
2. Mempelajari penerapan green roof di wilayah Bogor yang memiliki curah hujan yang tinggi
3. Sebagai pengetahuan mendapatkan informasi data mengenai hubungan luas media green roof dengan kemampuan retensi air hujan
4. Sebagai masukan kepada pemerintah dan pihak-pihak terkait dalam mengatasi ketersediaan ruang terbuka hijau alternatif untuk mewujudkan pembangunan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.
Ruang Lingkup Penelitian
3
green roof dalam meretensi air hujan. Data yang digunakan berasal dari pengukuran langsung pada media green roof, sedangkan pada atap dak beton menggunakan perhitungan dari persamaan. Jangka waktu yang diambil sebagai data tersebut adalah mulai 11 April 2014 hingga 31 Mei 2014.
TINJAUAN PUSTAKA
Green roof
Green roof adalah atap sebuah bangunan yang sebagian atau seluruhnya ditutupi dengan vegetasi dan media tumbuh, ditanam di atas membran anti air.
Green roof menggunakan vegetasi untuk meningkatkan performa dari atap biasa dalam hal pengelolaan air hujan, konsumsi energi, jangka hidup, dan fasilitas (Snodgrass dan McIntyre 2010). Adapun struktur umum green roof dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Struktur green roof (Lasalle 2008)
Dunnet dan Kingsbury (2004) mengklasifikasikan green roof secara umum menjadi 3 jenis sistem vegetasi antara lain: green roof ekstensif, green roof semi-intensif, dan green roof intensif. Adapun yang membedakan ketiga jenis sistem vegetasi green roof tersebut sebagai berikut:
- Green Roof Ekstensif
Green roof ekstensif pada umumnya tidak memerlukan perawatan secara teratur. Ketebalan substrat yang diperlukan untuk jenis atap ini relatif tipis yaitu antara 1-15 cm.
- Green Roof Semi-Intensif
Green roof semi-intensif menggunakan teknologi yang ringan dan komposisi nutrisi yang sama seperti green roof ekstensif. Akan tetapi, ketebalan substrat yang dibutuhkan sedikit lebih tebal supaya tanaman yang ditanam di atasnya dapat lebih bervariasi.
- Green Roof Intensif
4
jenis green roof ini adalah tidak kurang dari 15 cm. berbeda dengan jenis green roof ekstensif, green roof intensif memerlukan perawatan secara rutin, karena
green roof intensif dapat menampung segala jenis vegetasi seperti: pohon, semak, dan rumput.
Aspek yang harus diperhatikan dalam pembuatan taman atap bangunan adalah: (1) struktur bangunan (2) lapisan kedap air (3) sistem utilitas bangunan (4) media taman (5) pemilihan material (6) aspek keselamatan dan keamanan (7) aspek pemeliharaan. Selain itu ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam menganalisa retensi air hujan pada green roof, antara lain: (1) kedalaman media tanam, (2) jenis media tanam, (3) intensitas hujan, (4) durasi hujan, (5) kondisi media tanam (Hastuti & Fitrijani 2009).
Manfaat Green Roof Dalam Pengelolaan Air Hujan
Sistem Green roof dapat memberikan begitu banyak manfaat lingkungan dan sosial (Hui 2006). Salah satunya yaitu manfaat green roof dalam pengelolaan air hujan dimana green roof mampu mengurangi limpasan. Pengurangan limpasan ini disebabkan sebagian air yang masuk ke dalam green roof akan tersimpan di substrat atau media tanam, selain itu adanya penguapan melalui proses evapotranstiparasi. Bahkan, manfaat yang yang ditawarkan oleh green roof yaitu meningkatkan retensi, menunda puncak limpasan, dan mengurangi tingkat puncak limpasan. Manfaat ini yang dikombinasikan dengan terbatasnya ruang terbuka di perkotaan menjadikan green roof sebagai metode yang baik untuk mengurangi tekanan pada sistem saluran air hujan. Selain itu, green roof dapat menahan air hujan sebelum melimpas pada atap di mana air hujan tersebut disimpan sementara, berinfiltrasi dan berevaporasi (DeNardo et al. 2003).
Manfaat utama green roof di berbagai studi jika dilihat dari kemampuannya dalam pengelolaan air hujan yaitu green roof mampu dalam meretensi sejumlah air hujan agar tidak langsung jatuh seluruhnya ke saluran drainsae ataupun ke tanah. Kemampuan retensi air hujan erat kaitannya dengan green roof. Kemampuan green roof dalam meretensi air hujan dijadikan standar efektivitas pembuatan green roof. Selain itu, kemampuan retensi air hujan dapat menunda atau bahkan mencegah terjadinya limpasan. Semakin tinggi persentase retensi air hujan maka semakin efektif green roof tersebut. Berikut merupakan perbandingan retensi air hujan dari beberapa literatur yang disajikan pada Tabel 1.
5
METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama dua bulan pada bulan April 2014 – Mei 2014. Pengambilan data diambil dengan cara pengukuran langsung di lapangan selama durasi hujan berlangsung. Lokasi penelitian dilakukan di atas gedung Pusat Informasi Teknologi Pertanian - Institut Pertanian Bogor (PITP-IPB).
Alat dan Bahan
Media green roof dalam penelitian ini dibuat menggunakan bahan seperti akrilik sebagai wadah green roof dengan ukuran 1m x 1m x 0.35m dan besi siku sebagai penahan kotak akrilik. Lapisan pada media green roof menggunakan media tanah (tanah, sekam, kompos), ijuk, dan kerikil. Sedangkan pada bagian bawah media diberi pipa paralon sebagai saluran drainase. Vegetasi yang digunakan yaitu tanaman lili paris (Chlorophytum comosum).
Data yang digunakan dalam melakukan penelitian ini di antaranya adalah data primer dan data sekunder. Data primer yang digunakan berasal dari permodelan media green roof selama berlangsungnya hujan. Sedangkan data sekunder yaitu data curah hujan, suhu udara, dan radiasi matahari milik Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB, serta data hasil uji fisika tanah dari Laboratorium Fisika Tanah di Balai Penelitian Tanah.
Prosedur Analisis Data
Penelitian ini menggunakan permodelan skala kecil (luas 1 m2) untuk mengobservasi kemampuan media green roof dalam meretensi air hujan dan mengurangi limpasan. Tahapan penelitian terbagi menjadi tiga, antara lain pembuatan permodelan, pengumpulan data, dan pengolahan data. Adapun detil tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Pembuatan Permodelan Media Green roof
Pembuatan permodelan media green roof dilakukan dengan membuat kotak atau dak media menggunakan bahan akrilik yang dibuat dengan ukuran 1m x 1m x 0.35m. Desain green roof memiliki lapisan penyusun dengan menerapkan struktur
6
Gambar 2 Bagan alir penelitian
Gambar 3 Struktur green roof dan lapisannya Pengumpulan Data
Data Primer
Penelitian menggunakan data pengukuran langsung pada permodelan media
green roof. Data yang diambil berupa data limpasan pada saat hujan berlangsung. Pengukuran dilakukan saat mulai terjadinya hujan hingga hujan berhenti.
7 Limpasan air hujan pada periode tertentu akan diukur waktu tunggu yang diperlukan awal limpasan dan lamanya limpasan air hujan. Air hujan yang melewati media green roof akan terkumpul dalam wadah yang kemudian diukur volumenya. Adapun alir pengukuran saat penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Alir pengukuran saat hujan berlangsung Data Sekunder
Penelitian ini menggunakan data harian curah hujan, suhu udara, dan radiasi matahari yang diukur tiap jam. Data tersebut diperoleh dari stasiun cuaca Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Selain itu, penelitian ini menggunakan data fisika tanah yang diujikan di Laboratorium Fisika Tanah, Balai Penelitian Tanah, Cimanggu, Bogor. Balai Penelitian Tanah tersebut telah memperoleh sertifikasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN).
Pengolahan Data
Perhitungan kadar air volumetrik
Kadar air volumetrik di dalam tanah (juga disebut fraksi volume basah atau volume air tanah) merupakan sebagian kecil dari total volume tanah yang ditempati oleh air terkandung dalam tanah. Kadar air volumetrik merupakan fungsi potensial air. Hubungan kedua variabel ini dikenal dengan hubungan kurva retensi air tanah. Pada penelitian ini hubungan antara kadar air volumetrik dan potensial air dinyatakan oleh van Genuchten (1980) melalui persamaan berikut.
� � = � + � −�
1+ �
�
8
Keterangan:
θ = Kadar Air Volumetrik (cm3/cm3) ψ = Head Kapiler (cm)
θr = Kadar Air Volumetrik Pada Kapasitas Lapang (cm3/cm3) θs = Kadar Air Volumetrik Jenuh (cm3/cm3)
α, n, m = Konstanta
Nilai m dalam Persamaan 1 dihitung dengan cara sebagai berikut.
= 1− 1 (2)
Dengan syarat, 0 < m < 1; n > 1 Perhitungan kapasitas spesifik air tanah
Kapasitas spesifik air merupakan salah satu karakteristik air tanah. Perhitungan kapasitas spesifik air diperoleh dari hasil pernurunan Persamaan 1. Adapun hasil penurunan tersebut sebagai berikut.
= − � − � 1 + �
Konstanta untuk melewatkan air dikenal dengan konduktivitas hidrolik (K). Konduktivitas hidrolika tanah tidak jenuh air merupakan fungsi kadar air volumetrik. Nilai koefisien konduktivitas hidrolik menggunakan kombinasi matematika Model Mualem (van Genuchten 1980) sebagai berikut.
�= � � 1− 1−
1
2
(4) dimana S merupakan kejenuhan efektif dengan persamaan.
= � � −�
� −� (5) Keterangan:
K = Konduktivitas Hidrolik (cm/jam) Ks = Konduktivitas Hidrolik Jenuh (cm/jam) λ = Konstanta; 0.5
Perhitungan koefisien difusivitas air tanah
9
= � (6)
Keterangan:
D = Difusivitas hidrolik (cm2/jam) Perhitungan debit limpasan
Pada penelitian ini debit limpasan dibagi menjadi dua, yaitu yang melewati media green roof dan yang melewati atap dak beton. Debit limpasan yang melewati media green roof didapatkan menggunakan persamaan berikut:
� � = �� �� � (7) Keterangan:
Qlimpasan = Debit Limpasan (l/jam)
Vlimpasan = Volume Limpasan (l), merupakan volume air hujan yang tertampung pada wadah
Tlimpasan = Waktu (jam)
Sedangkan debit limpasan pada dak beton menggunakan persamaan sebagai berikut:
= 0.278 �� (8)
Keterangan:
Q = Debit Limpasan (m3/detik)
C = Koefisien Limpasan (Atap Beton; 0.95), menurut SNI 03-2415-1991
I = Intensitas Hujan (mm/jam) A = Area Pengaliran (km2)
Intensitas hujan pada persamaan di atas diperoleh dari data curah hujan dan durasi hujan melalui persamaan berikut:
� = (9)
Keterangan:
I = Intensitas Hujan (mm/jam) P = Curah Hujan (mm)
t = Waktu (jam) Perhitungan infiltrasi
10
sebagai akibat gaya gravitasi bumi dikenal sebagai proses perkolasi (Asdak 2002). Infiltrasi pada lapisan media tanam di green roof dihitung menggunakan persamaan kesetimbangan air (water balance). Dalam siklus hidrologi, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu perioda tertentu disebut neraca air atau kesetimbangan air. Adapun bentuk persamaannya sebagai berikut:
+∆� = +�+ � (10)
Persamaan model water balance di atas menjelaskan siklus hidrologi yang hasilnya diperoleh dalam satuan volume. Untuk mendapatkan hasil dalam bentuk volume tersebut maka nilai curah hujan (P), infiltrasi (I), dan evapotranspirasi (ETp) dikalikan dengan luas area.
Perubahan simpanan air tanah atau groundwater storage (ΔGS) diperoleh dari data sekunder hasil uji sampel tanah yang dilakukan di Laboratorium Fisika Tanah, Balai Penelitian Tanah yang ditunjukkan pada kolom kadar air (pF 4.2). Kadar air (pF 4.2) merupakan kandungan air tanah dimana akar-akar tanaman mulai tidak mampu lagi menyerap air dari tanah, sehingga tanaman menjadi layu. Tanaman akan tetap layu baik pada siang ataupun malam hari. Karena pada green roof dapat dianalogikan sebagai sistem air tanah tipis sehingga kadar air titik layu permanen menjadi ukuran untuk simpanan air tanah pada green roof.
Evapotranspirasi (ETp) adalah volume air yang hilang ke atmosfer melalui respirasi tanaman (melalui stomata di daun) dan penguapan tanah. Ini adalah proses yang diperantai oleh tanaman dan juga parameter yang paling kompleks dalam persamaan keseimbangan massa. Tingkat evapotranspirasi tergantung pada jenis tanaman, komposisi substrat, jenis lapisan drainase dan kelembaban. Rezaei, et al. (2005) menggunakan rumah kaca untuk mengontrol kondisi lingkungan juga mengukur dan memprediksi evapotranspirasi dari beberapa jenis luasan tanaman
green roof. Ditemukan bahwa terjadi peningkatan tingkat evapotranspirasi selama musim panas dan penurunan selama musim dingin. Perhitungan ETp dipengaruhi oleh berbagai elemen cuaca termasuk suhu udara, kelembaban relatif, radiasi matahari dan kecepatan angin (Hui & Chu 2009). Perhitungan evapotranspirasi pada penelitian ini menggunakan Model Turc (Jianbiao et al. 2005). Model evapotranspirasi sederhana yang hanya membutuhkan dua parameter iklim yaitu temperatur udara dan radiasi matahari. Ketelitian model sederhana tersebut setara dengan Model Penman yang banyak membutuhkan parameter iklim dan perhitunga rumit serta konversi satuan yang komplek. Model Turc paling efektif untuk diterapkan (Suprayogi et al. 2003).Adapun bentuk persamaannya sebagai berikut:
11 Nilai radiasi matahari menggunakan satuan ly atau Langley dimana telah dikonversi terlebih dahulu dari satuan MJ/m2/hari. Perhitungan nilai radiasi matahari menggunakan data harian yang diakumulasi dari data per jam. Untuk mendapatkan data harian dari akumulasi data per jam, maka digunakan pendekatan Metode Simpson. Adapun bentuk persamaannya sebagai berikut.
� ��= −
Metode Simpson dalam menghitung akumulasi dari nilai radiasi matahari menggunakan interpolasi data per jam yang kemudian diplotkan ke dalam grafik sehingga akan membentuk suatu bentuk parabola. Bentuk grafik tersebut kemudian dihitung luasannya menggunakan integral melalui pendekatan Metode Simpson tersebut.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Karakteristik dan Aliran Air Pada Media Tanam
Analisis karakteristik media tanam menggunakan data sekunder berupa data hasil uji fisika tanah yang diperoleh dari Laboratorium Fisika Tanah di Balai Penelitian Tanah. Data lengkap mengenai hasil uji fisika tanah dapat dilihat pada Lampiran 2. Sifat fisik tanah pada media tanam menggunakan parameter yang diperhatikan dalam penelitian ini antara lain adalah porositas, kadar air pada kapasitas lapang, kadar air tersedia, pori drainase cepat, pori drainase lambat, permeabilitas, dan bulk density. Berikut pengolahan data parameter sifat fisik tanah dari media tanam yang telah diujikan tersaji pada Tabel 2.
Kadar air sangat dipengaruhi oleh nilai retensinya. Retensi tanah merupakan kemampuan tanah untuk menahan air tanah, sehingga kadar air tanah semakin tinggi. Setelah dilakukan uji tanah pada Laboratorium Fisika Tanah, data hasil uji tanah tersebut diolah kembali menggunakan Model van Genuchten pada Persamaan 1 dan 2. Pengolahan data menggunakan program Visual Basic dan
Solver yang terdapat pada software Microsoft Excel. Data parameter yang digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan data permodelan tersaji pada Tabel 4.
Data pada Tabel 4 diperoleh menggunakan program Solver dimana untuk mendapatkan nilai tersebut diperlukan syarat sebagai berikut.
a. θr dan θs ≤ 1
12
Tabel 2 Pengolahan data parameter fisik tanah
Parameter Satuan Sampel Rata-rata Standar
Deviasi
Tabel 3 Pengolahan data kadar air volumetrik
Tegangan (pF) Satuan Sampel Rata-rata
1 2 3
1.0 cm3/cm3 0.580 0.598 0.635 0.604 2.0 cm3/cm3 0.459 0.552 0.531 0.514 2.5 cm3/cm3 0.409 0.485 0.473 0.456 4.2 cm3/cm3 0.211 0.238 0.244 0.231
Tabel 4 Parameter pengolahan data kadar air volumetrik Model van Genuchten
Parameter Satuan Sampel Rata-rata
1 2 3
Pada pengolahan menggunakan program Solver terdapat nilai error agar data parameter mendekatkan data perhitungan kadar air volumetrik dengan data pengukuran. Adapun nilai error perhitungan kadar air volumetrik menggunakan program Solver tersaji pada Tabel 5.
13 Data dari Tabel 4 kemudian dihitung menggunakan Persamaan 1 dan 2 sehingga diperoleh data perhitungan kadar air volumetrik yang dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6 Kadar air volumetrik hasil pengolahan data menggunakan Model van Genuchten yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Sedangkan, data kadar air spesifik diperoleh dari data pada Tabel 4 dan diolah menggunakan Persamaan 3. Data hasil perhitungan kada air spesifik tersaji pada Lampiran 4. Selanjutnya, data interpolasi kadar air volumetrik (volumetric water content) dan data kadar air spesifik (specific water content) diplotkan ke dalam kurva seperti yang terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Kurva hubungan antara kadar air volumetrik dan kadar air spesifik terhadap tegangan hisap
Berdasarkan kurva di atas, hubungan kadar air volumetrik dengan tegangan (pF) terlihat penurunan yang cukup tajam atau hubungan tersebut berbanding terbalik. Penurunan kurva tersebut dikarenakan faktor evapotranspirasi dan infiltrasi. Kadar air volumetrik awal diukur pada pF 1.0 atau -1 kPa hingga pF 2.0 atau -10 kPa yang menunjukkan tegangan udara masuk. Pada pF 1.0, kadar air volumetrik bernilai 0.603 cm3/cm3, sedangkan pada pF 2.0 bernilai 0.520 cm3/cm3. Menurut Fredlund dan Rahardjo (1993), tegangan udara masuk adalah nilai hisap matrik yang harus dilampaui udara surut ke dalam pori-pori tanah. Penurunan dari pF 2.0 kemudian ke pF 2.54 atau -34.673 kPa dimana pada saat pF
14
2.54 merupakan kapasitas lapang tanah dalam menahan air untuk digunakan oleh vegetasi. Kapasitas lapang merupakan kadar air dimana air gravitasi telah mengalir ke bawah, sehingga hanya air kapiler dan air higroskopik saja yang tinggal tau menempel pada butir tanah, karena daya adhesi dan kohesi (Notodarmojo 2005). Pada kapasitas lapang pula inilah vegetasi dapat menyerap air secara maksimum yakni sebesar 0.456 cm3/cm3. Kemudian kurva mengalami penurunan hingga pada pF 4.2 atau -1584.893 kPa dimana kadar air volumetrik menunjukan titik layu permanen. Titik layu permanen adalah kadar air dimana daun tumbuhan mulai layu, karena daya serap akar yang disebabkan oleh daya osmosis antarplasma sel dan daya kapiler lebih kecil dibandingkan dengan daya adhesi air dengan partikel tanah. Vegetasi akan tetap layu baik pada siang maupun malam. Pada pF 4.2 besarnya nilai kadar air volumetrik yaitu 0.233 cm3/cm3.
Gambar 5 juga menunjukkan kurva hubungan kadar air spesifik dengan tegangan hisap. Kadar air spesifik adalah tingkat perubahan kadar air dengan tegangan air tanah. Nilainya akan tergantung pada apakah kadar air volumetrik yang digunakan dan bagaimana tegangan hisap dinyatakan. Nilai kadar air spesifik berbeda untuk setiap tanah dan bahkan di tanah yang sama itu dipengaruhi oleh ketergantungan dari karakteristik kurva kelembaban tanah. Pada kurva kadar air spesifik memiliki kecenderungan yang sama dengan kurva kadar air volumetrik. Kurva tersebut menurun cukup tajam hingga tegangan hisap pada titik layu permanen (pF = 4.2). Pada pF 1.0 sebesar 0.0028 cm-1kemudian terus menurun pada pF 2.0 sebesar 0.0009 cm-1, pF 2.54sebesar 0.0003 cm-1, dan terakhir pada pF 4.2 sebesar 0.000004 cm-1.
Karakteristik air tanah pada media tanam green roof lainnya yang dihitung yakni koefisien konduktivitas hidrolik dan koefisien difusivitas air. kedua karakteristik tersebut melanjutkan perhitungan sebelumnya menggunakan data kadar air volumetrik. Perhitungan dilakukan menggunakan Persamaan 4 dan 6, adapun data hasil perhitungan koefisien konduktivitas hidolik dapat dilihat pada Lampiran 5, sedangkan data hasil perhitungan koefisien difusivitas air dapat dlihat pada Lampiran 6. Berikut merupakan kurva hubungan koefisien konduktivitas hidrolik (hydraulic conductivity coeffisien) dan koefisien difusivitas air (water diffusivity coefficient) terhadap kadar air volumetrik yang tersaji pada Gambar 6.
Konduktivitas hidrolik adalah kecepatan spesifik aliran yang melalui media berbutir tersebut untuk setiap unit gradien hidrolis. Berdasarkan gambar kurva pada Gambar 6 diperoleh kecenderungan hubungan yang sama antara kurva konduktivitas hidrolik dengan kurva difusivitas air. Dari nilai 0.233 cm3/cm3 hingga 0.603 cm3/cm3, kedua variabel terlihat naik. Pada kondisi kadar air volumetrik 0.233 cm3/cm3, konduktivitas hidroliknya 0.00001 cm/jam. Kemudian terus meningkat pada kadar air volumetrik 0.633 cm3/cm3, nilai konduktivitas hidroliknya sebesar 3.78 cm/jam. Kurva konduktivitas hidrolik ini menunjukkan semakin tingginya kadar air volumetrik maka semakin tinggi pula konduktivitas hidroliknya.
15
Gambar 6 Kurva hubungan antara koefisien kondutivitas hidrolik dan koefisien difusivitas air dengan kadar air volumetrik
Analisis Data Curah Hujan
Pengukuran yang dilakukan mulai tanggal 11 April sampai 31 Mei 2014 menggunakan data curah hujan yang diperoleh dari data curah hujan milik Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Data curah hujan tersebut berbentuk data curah hujan harian yang disajikan per jam. Adapun data curah hujan selama masa penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.
16
Selama rentang hujan pada masa penelitian, limpasan terjadi sebanyak lima kali limpasan pada media green roof. Limpasan tersebut terjadi pada tanggal 16, 17 dan 22 April serta 7 dan 8 Mei 2014. Data analisis curah hujan pada saat terjadinya limpasan disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7 Data analisis curah hujan
Tanggal 16 April 17 April 22 April 7 Mei 8 Mei
Curah Hujan (mm) 8 40.8 12.4 0.2 42.1
Durasi Hujan (menit) 290 115 415 80 165
Durasi Hujan (jam) 4.83 1.92 6.92 1.33 2.75
Intensitas Hujan (mm/jam) 1.66 21.29 1.79 0.15 15.31
Berdasarkan data curah hujan pada saat terjadinya limpasan menunjukkan lamanya durasi hujan berlangsung dan juga intensitas hujan. Lamanya durasi hujan mempengaruhi intensitas hujan seperti pada tanggal 17 dan 22 April. Pada tanggal 17 April dengan curah hujan 40.8 mm, hujan berlangsung selama 115 menit atau 1 jam 55 menit. Intensitas hujan yang terjadi yaitu 21.29 mm/jam. Sebaliknya pada tanggal 22 April dengan curah hujan 12.4 mm, hujan berlangsung cukup lama yaitu selama 415 menit atau 6 jam 55 menit sehingga intensitas hujan yang terjadi yaitu 1.79 mm/jam. Intensitas hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air hujan terkonsentrasi (Wesli 2008). Perhitungan intensitas hujan menggunakan Persamaan 9. Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas, jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit. (Suroso 2006).
Pada tanggal 7 Mei terjadi error pada data curah hujan. Error tersebut ditunjukkan dengan sangat kecilnya data curah hujan yaitu 0.2 mm sedangkan pada saat hujan berlangsung di lapangan terjadi hujan yang lebat. Hal ini disebabkan karena pada corong alat pengukuran curah hujan terdapat sumbatan sehingga air tidak dapat melewati corong tersebut dan tidak dapat terukur normal.
Analisis Volume Limpasan Air Hujan
Data volume limpasan air hujan diukur dengan cara pengukuran langsung selama hujan berlangsung. Melalui wadah sebagai tempat untuk mengumpulkan limpasan air hujan yang melewati media green roof, volume hujan diperoleh mulai saat limpasan awal terjadi hingga limpasan tersbut berhenti. Volume limpasan disajikan dalam rentang per jam selama berlangsungnya hujan yang dapat dilihat pada Lampiran 7. Data curah hujan selama lima kali menunjukkan bahwa rata-rata hujan mulai terjadi sekitar pukul 16.00 hingga pukul 23.00 seperti yang disajikan pada Tabel 8.
17 dalam per jam. Selama durasi satu jam diukur banyaknya volume limpasan air hujan yang terkumpul pada wadah yang disediakan. Pada tanggal 22 April, data limpasan tersaji hanya sampai pengukuran jam 18.00, selanjutnya tidak dilakukan pengukuran karena situasi dan keadaan tempat penelitian tidak memungkinkan untuk dilanjutkan pengukuran.
Tabel 8 Data volume limpasan kumulatif pada media green roof
Tanggal Waktu (jam)
Selain itu dilakukan pengukuran waktu tunggu yang diperlukan awal limpasan. Selama lima kali data pengukuran limpasan, limpasan pertama memiliki waktu tunggu sejak hujan terjadi hingga air hujan tersebut melimpas dari media
green roof. Data lengkap selama berlangsungnya hujan disajikan pada Tabel 9. Tabel 9 Rekapitulasi data pengukuran limpasan air hujan
Tanggal 16 April 17 April 22 April 7 Mei 8 Mei menit sejak awal hujan. Secara berturut-turut, waktu yang diperlukan media green roof untuk menahan limpasan air hujan yaitu 35 menit, 18 menit, 30 menit, 40 menit, dan 30 menit. Waktu tunggu tersebut merupakan waktu yang diperlukan air hujan yang jatuh pada media green roof yang kemudian berinfiltrasi pada sistem keseluruhan di media green roof hingga air tersebut melimpas. Intensitas hujan yang rendah cenderung dapat menahan limpasan air hujan lebih lama karena kecepatan intensitas hujan mempengaruhi kecepatan infiltrasi pada media green roof. Berikut grafik hubungan antara lama limpasan dengan intensitas hujan yang tersaji pada Gambar 8.
18
22 April. Pada tanggal 22 April, hujan yang berlangsung sangat lama sehingga tidak memungkinkan untuk dilakukan pengukuran lebih lama. Volume total selama pengukuran berlangsung hanya terkumpul sebanyak 1080 ml. Pada data intensitas tanggal 7 Mei memiliki nilai yang kecil karena data curah hujan pada tanggal tersebut yang error, meskipun begitu data volume limpasan dan lama limpasan tetap diukur normal pada saat hujan berlangsung.
Gambar 8 Grafik hubungan intensitas hujan dengan lama limpasan Analisis Debit Limpasan Air Hujan
Media green roof memungkinkan air hujan akan tertahan terlebih dahulu sebelum air hujan tersebut dapat melimpas. Air hujan yang masuk akan tertahan pada tajuk tanaman, sebagian berinfiltrasi ke dalam sistem pada media green roof. Ketika green roof tidak mampu lagi menampung air hujan, maka saat itu pula air tersbut melimpas. Debit air limpasan adalah volume air hujan per satuan waktu yang tidak mengalami infiltrasi sehingga harus dialirkan melalui saluran drainase. Debit air limpasan terdiri dari tiga komponen yaitu koefisien limpasan (C), intensitas hujan (I), dan daerah tangkapan (A). Koefisien yang digunakan untuk menunjukkan berapa bagian dari air hujan yang harus dialirkan melalui saluran drainase karena tidak mengalami penyerapan ke dalam tanah (infiltrasi). Berdasarkan data pada Tabel 4 maka dapat diperoleh nilai debit limpasan yang mengalir melewati media green roof dan atap dak beton. Pada media green roof, perhitungan debit limpasan menggunakan Persamaan 7. Bila tanpa ada faktor retensi green roof maka limpasan cepat dari atap dak beton dapat langsung ke saluran drainase yang kemungkinan akan berdampak banjir atau badan air. Limpasan yang mengalir pada atap beton diperoleh menggunakan Persamaan 8. Data debit limpasan yang melewati media green roof dan atap dak beton disajikan serta hubungannya pada Tabel 10 sebagai berikut.
19
Tabel 10 Data debit limpasan pada media green roof dan atap dak beton
Tanggal 16 April 17 April 22 April 7 Mei 8 Mei
green roof maupun atap dak beton dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10.
Gambar 9 Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media green roof
20
Berdasarkan Tabel 10 dapat dilihat limpasan pada media green roof
berturut-turut 0.377 L/jam, 1.148 L/jam, 0.463 L/jam, 2.550 L/jam, dan 1.440 L/jam. Sedangkan pada atap dak beton, limpasan yang terhitung 1.572 L/jam, 20.223 L/jam, 1.703 L/jam, 0.143 L/jam, dan 14.544 L/jam. Ada hubungan yang berbanding lurus antara curah hujan dengan debit limpasan pada green roof, semakin tinggi curah hujan yang terjadi maka semakin tinggi pula debit limpasannya. Hal ini berbanding terbalik dengan debit limpasan yang melalui atap dak beton. Pada atap dak beton terlihat memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan intensitas hujan, dimana semakin tinggi intensitas hujan maka semakin tinggi pula debit limpasannya. Error yang disebabkan alat pengukuran curah hujan yang tidak bekerja normal pada tanggal 7 Mei berimbas pada ketidaksesuaian pada data debit limpasan di dak beton. Data pada Tabel 10 dapat dilihat debit limpasan pada green roof lebih kecil dibandingkan dengan debit limpasan atap dak beton. Ketidaksesuaian tersebut karena data limpasan di dak beton menggunakan Persamaan 8 yang memasukkan nilai intensitas hujan, sedangkan debit limpasan green roof merupakan hasil pengukuran langsung di lapangan.
Analisis Infiltrasi Pada Media Tanam Green Roof
Infiltrasi yang dihitung merupakan infiltrasi yang terjadi pada lapisan substrat green roof, sedangkan pada lapisan filter (ijuk dan kerikil) lebih bersifat poros maka lebih mudah meloloskan air. Limpasan yang hanya lima kali selama rentang waktu pengukuran terjadi hampir minimal pada jam 4 sore. Perhitungan laju infiltrasi menggunakan Persamaan 10. Selain itu, laju infiltrasi memerlukan data evapotranspirasi yang menggunakan Persamaan 11 dan Persamaan 12. Berikut merupakan penggalan data infiltrasi pada Tabel 11. Data lengkap untuk data evapotransprasi terdapat pada Lampiran 8.
Tabel 11 Total infiltrasi pada lapisan substrat green roof
Waktu Total infiltrasi (m3)
21 Analisis Persentase Retensi Green Roof dan Atap Dak Beton
Data limpasan yang disajikan pada Tabel 9 menunjukkan perbedaan debit limpasan yang mengalir antara green roof dan atap dak beton. Pada media green roof menunjukkan debit yang lebih kecil, hal ini menandakan media green roof
mampu meretensi air hujan sebelum dapat melimpas ke saluran drainase. Data efektivitas media green roof dalam meretensi air hujan disajikan pada Tabel 12 dan Gambar 11.
Tabel 12 Data efektivitas retensi green roof dibandingkan dengan atap dak beton
Tanggal 16 April 17 April 22 April 8 Mei
Berdasarkan Tabel 12 menunjukkan persentase kemampuan retensi air hujan oleh media green roof. Nilai persentanse retensi air hujan dari lima kali pengamatan dengan intensitas hujan yang berbeda berturut-turut yaitu 76.05%, 94.33%, 72.82%, dan 90.10%. Dari data tersebut dapat disimpulkan rata-rata kemapuan retensinya sebesar 83.32% dengan nilai error sebesar 10.49%. Nilai persentase retensi pada tanggal 7 Mei tidak dimasukkan karena menunjukkan hasil negatif disebabkan lebih kecilnya nilai debit limpasan pada dak beton dibandingkan debit limpasan pada green roof. Nilai persentase kemampuan retensi menunjukkan hasil yang tinggi, hal ini karena menggunakan permodelan dengan skala yang kecil memungkinkan untuk dapat meretensi air hujan dengan
16 April 17 April 22 April 8 Mei
22
Analisis Efektivitas Retensi Air Hujan
Efektivitas green roof dalam meretensi air hujan dilihat dari seberapa besarnya volume air hujan yang mampu direduksi oleh green roof. Besarnya volume air hujan yang masuk ke dalam media green roof dibandingkan dengan volume air hujan yang keluar. Perbandingan tersebut disajikan dalam bentuk persentase yang dapat dilihat pada Tabel 13.
Tabel 13 Data Efektivitas retensi air hujan pada media green roof Tanggal 16 April 17 April 22 April 8 Mei
Retensi Air Hujan (%) 85.875 96.250 91.290 96.865
Berdasarkan data pada Tabel 13, kemampuan media green roof dalam meretensi air hujan sangat tinggi. Kemampuan retensi green roof berada pada rentang 85 – 97% atau dapat disimpulkan dari data di atas rata-rata kemampuan retensi green roof sebesar 92.57% dengan nilai error sebesar 5.11%. Karena penelitian ini menggunakan metoda eksperimental skala permodelan dengan luas 1 m2 dengan kata lain media green roof mampu mereduksi sekitar 92.57% dari total volume air hujan yang masuk untuk 1 meter perseginya. Jika dapat diaplikasikan dengan berbagai luas lahan yang berbeda maka akan tampak seperti Gambar 12 berikut.
Gambar 12 Hubungan luas lahan dengan kemampuan retensi air hujan pada media green roof
Berdasarkan Gambar 13 menunjukkan hubungan yang linear antara luas lahan dengan volume air hujan yang mampu diretensi oleh green roof. Hasil tersebut menggunakan data pada Tabel 13 yang menunjukkan persentase efektivitas media green roof dalam meretensi air hujan per meter perseginya. Pada Gambar 13 menunjukkan grafik linear karena semakin luas lahan yang digunakan
23 untuk media green roof, maka volume air hujan pun semakin besar. Jika volume air hujan yang masuk besar dan dengan nilai persentase efektivitas retensi, maka dapat dipastikan limpasan yang keluar pun akan semakin besar. Error pada nilai persentase retensi tanggal 7 Mei menyebabkan tidak dimasukkannya data tersebut baik ke dalam tabel maupun grafik di atas.
Pemodelan hidrologi menunjukkan bahwa implementasi perluasan green roof dapat secara signifikan mengurangi tingkat puncak limpasan, terutama untuk air hujan dengan curah yang rendah (Carter dan Jackson 2007). Sistem green roof
bervegetasi tidak hanya mengurangi jumlah limpasan air hujan, namun juga memperpanjang durasi melebihi periode waktu sebenarnya terjadi hujan (VanWoert et. al., 2005). Oleh karena itu, green roof dapat menunda dimulainya limpasan dan aliran puncak. Jika dirancang secara tepat, green roof dapat menahan air hujan sebanyak 90% seperti pada penelitian ini yang hanya menggunakan permodelan skala kecil, sehingga secara signifikan mengurangi limpasan air hujan dan memainkan peran penting dalam mengurangi resiko banjir bandang.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. Berdasarkan pengukuran limpasan selama periode penelitian berlangsung, limpasan terjadi selama lima kali, yaitu pada tanggal 16 April, 17 April, 22 April, 7 Mei dan 8 Mei 2014. Kurva hubungan antara kadar air volumetrik dan kadar air spesifik dengan tegangan hisap, keduanya memiliki kecenderungan yang sama yaitu arah kurva semakin turun. Sebaliknya pada kurva hubungan antara koefisien konduktivitas hidrolik dan koefisien difusivitas air dengan kada air volumetrik, keduanya memiliki arah kurva yang semakin naik. Media
green roof mampu menahan awal limpasan sejak awal hujan dibandingkan dengan atap dak beton. Berturut-turut waktu tunggu yang diperlukan sebelum melimpas antara lain 35 menit, 18 menit, 30 menit, 40 menit, dan 30 menit. Pengukuran volume limpasan yang melewati green roof terkumpul pada wadah berturut-turut sebanyak 1130 ml, 1530 ml, 1080 ml, 1700 ml, dan 1320 ml. Perhitungan debit limpasan yang melewati green roof antara lain 0.377 L/jam, 1.148 L/jam, 0.463 L/jam, 2.550 L/jam, dan 1.440 L/jam. Pada atap dak beton, debit limpasan yang melewatinya antara lain 1.572 L/jam, 20.223 L/jam, 1.703 L/jam, 0.143 L/jam, dan 14.544 L/jam.
2. Perbandingan green roof dengan atap dak beton, media green roof mampu meretensi air hujan dengan kemampuan retensi sebesar 83.32% dengan nilai error sebesar 10.49%.
3. Efektivitas kemampuan retensi green roof sebesar 92.57% dengan nilai error sebesar 5.11%.
Saran
24
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai green roof ini dengan waktu penelitian yang lebih lama
3. Skala permodelan media green roof lebih luas lagi agar efektifitas dalam meretensi air hujan lebih detil
25
DAFTAR PUSTAKA
Asdak C. 2002. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta
Badan Standarisasi Nasional. 2004. SNI 03-2415-1991 Rev. 2004: Tata Cara Perhitungan Debit Banjir.
Carter, TL, Rasmussen TC. 2007. Hydrologic Behavior of Vegetated Roofs. Journal of The American Water Resources Association 42, 1261-1274 DeNardo JC, Jarret AR, Manbeck HB, Beattie DJ, Berghage RD. 2003. Green
Roof Mitigation of Stowrmwater and Energy Usage, 2003 ASAE Annual Meeting, Paper Number 032305. American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, Michigan
Deutsch B, Heather W, Michael S, Anouk S. 2005. Re-Greening Washington, DC: A Green Roof Vision Based on Quantifiying Storm Water and Air Quality Benefits. Casey Trees Endowment Fund and Limno-Tech, Inc. Washington, DC
Dunnet N, Kingsbury N. 2004. Planting Green roofs and Living Walls. Portland (US): Timber Press
Hastuti E, Fitrijani A. 2009. Studi Taman Atap Dalam Retensi Air Hujan. Bandung
Hui SCM. 2006. Benefits and Potential Applications of Green Roof Systems in Hong Kong, In Proceedings of the 2nd Megacities International Conference 2006, 1-2 December 2006. Guangzhou, China, pp. 351-360 Hui SCM, Chu CHT. 2009. Green Roofs for Stormwater Mitigation in Hong
Kong, In Proceedings of the Joint Symposium 2009: Design for Sustainable Performance, 25 November 2009, Kowloon Shangri-La Hotel, Hong Kong, p. 10.1-10.11.
Jianbiao L, Ge Sun, Steven G, McNulty, Devendra MA. 2005. A Comparison Of Six Potential Evapotranspiration Methods For Regional Use In The Southeastern United States. Journal of The American Water Resources Association (JAWRA) 41(3):621-633
Lassalle F. 2008. Végétalisation Extensive Des Terrasses et Toitures. Le Moniteur. 234p
Miller C. 1998. Vegetated Roof Covers: A New Method for Controlling Runoff in Urbanized Areas. Proceedings: Pennsylvania Stormwater Management Symposium. Villanova University. Villanova, PA
Musa S, Nor Aini MA, Mas Rahayu J, Hartini K, Zarina A, Mohd Shukri M.2008.
Potentital of Stormwater Capacity Using Vegetated Roofs In Malaysia. University of Tun Husein Onn. Malaysia
Notodarmojo S. 2005. Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Penerbit ITB: Bandung Poerwowidodo. 1991. Genesis Tanah: Proses Pembentukan Tanah Dan
Morfologi Tanah. CV. Rajawali: Jakarta
26
Sarief HES. 1989. Fisika-Kimia Tanah Pertanian. Penerbit Pustaka Buana. Bandung
Scholz-Barth K. 2001. Green Roofs: Stormwater Management From The Top Down. Environmental Design and Construction. January/February. Singh RP, Heldman DR. 2001. Introduction of Food Engineering 3rd Edition.
Academy Press. California. USA
Snodgrass EC, McIntyre L, 2010. The Green Roof Manual: A Profesional Guide to Design, Installation and Maintenance. Timber Press Inc., Portland, OR
Sosrodarsono S, Takeda K. 2003. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta
Suprayogi S, Budi IS, Lilik BP. 2003. Penerapan Beberapa Model Evapotransporasi di Daerah Tropika. Studi Kasus di Sub DAS Ciriung, Cidanau Hulu. Buletin Keteknikan Pertanian. Vol. 17 No. 2, Agustus 2003 Hlm. 7-13
Suroso. 2006. Analisis Curah Hujan Untuk Membuat Kurva Intensity Duration Frequency (IDF) di Kawasan Rawan Banjir Kabupaten Banyumas. Jurnal Teknik Sipil. Universitas Jenderal Soedirman. Purwokerto
Van Genuchten MTh. 1980. A Closed-Form Equation For Predicting The Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 892-898.
VanWoert ND, Bradley R, Jeffrey AA, Clayton LR, Fernandez RT, Lan Xiao. 2005. Green Roof Stormwater Retention: Effects of Roof Surface, Slope, and Media Depth. J. Environ. Qual. 34:1036-1044. 677 S. Segoe Rd., Madison, WI 53711. USA
Wesli. 2008. Drainase Perkotaan. Graha Ilmu. Yogyakarta.
29
31
Lampiran 2 Data hasil uji fisika tanah
pF1 pF 2 pF2.54 pF 4.2 Cepat Lambat
Lintang (o) Bujur (o) (cm) (% vol.) g/cc g/cc cm/jam
14.MF.12
68 45.9 0.61
2.27
73.0 58.0 45.9 40.9 21.1 27.1 5.0 19.8 84.97
14.MF.12
69 30.0 0.64
2.25
71.6 59.8 55.2 48.5 23.8 16.4 6.7 24.7 42.31
14.MF.12
70 51.4 0.74
2.23
66.8 63.5 53.1 47.3 24.4 13.7 5.8 22.9 30.87
Kelompok B
Kelompok C
--- % volume
---Kelompok A Laboratori
um Kode Pengirim
Koordinat Contoh
Kadar air Pori Drainase Air
tersedia
Permea-bilitas
Nomor
Kedala-man Kadar Air BD PD
32
Lampiran 3 Data interpolasi kadar air volumetrik
Tegangan (pF)
Ketinggian
(h) Satuan
Sampel
Rata-rata
1 2 3
1.0 10.0 cm 0.579 0.598 0.633 0.603
1.2 15.8 cm 0.564 0.595 0.623 0.594
1.4 25.1 cm 0.545 0.590 0.609 0.581
1.6 39.8 cm 0.522 0.582 0.590 0.565
1.8 63.1 cm 0.496 0.570 0.567 0.544
2.0 100.0 cm 0.469 0.552 0.540 0.520
2.2 158.5 cm 0.440 0.529 0.510 0.493
2.4 251.2 cm 0.412 0.501 0.480 0.464
2.6 398.1 cm 0.384 0.469 0.448 0.434
2.8 631.0 cm 0.358 0.435 0.418 0.404
3.0 1000.0 cm 0.333 0.402 0.389 0.375
3.2 1584.9 cm 0.310 0.370 0.361 0.347
3.4 2511.9 cm 0.288 0.339 0.334 0.321
3.6 3981.1 cm 0.267 0.311 0.310 0.296
3.8 6309.6 cm 0.248 0.284 0.287 0.273
4.0 10000.0 cm 0.231 0.260 0.266 0.252
33 Lampiran 4 Data kadar air spesifik
Tegangan
(pF) Ketinggian (h) Satuan
Sampel
Rata-rata
1 2 3
34
Lampiran 5 Data koefisien konduktivitas hidrolik
Tegangan
(pF) h (cm) VWC
Sampel
Rata-rata
1 2 3
35 Lampiran 6 Data koefisien difusivitas air
Tegangan
(pF) h (cm) VWC
Sampel
Rata-rata
1 2 3
Lampiran 7 Data dan grafik volume limpasan yang terjadi selama hujan berlangsung
38
Lampiran 8 Data evapotranspirasi pada saat terjadinya limpasan
Temp Temp Solar Solar Solar
Out Out per day Radiation Radiation per day Radiation 0
C 0C W.m-2.h-1 MJ.m-2.day-1 ly.m-2.day-1
Hour Thour Tday SolarRad SolarRadday SolarRadday ETdayData
12:00 AM 24.8 0
Out Out per day Radiation Radiation per day Radiation 0
C 0C W.m-2.h-1 MJ.m-2.day-1 ly.m-2.day-1
Hour Thour Tday SolarRad SolarRadday SolarRadday ETdayData
39
Temp Temp Solar Solar Solar
Out Out per day Radiation Radiation per day Radiation per day 0
C 0
C W.m-2.h-1 MJ.m-2.day-1 ly.m-2.day-1
Hour Thour Tday SolarRad SolarRadday SolarRadday ETdayData
12:00 AM 24.7 0
Out Out per day Radiation Radiation per day Radiation per day 0
C 0C W.m-2.h-1 MJ.m-2.day-1 ly.m-2.day-1
Hour Thour Tday SolarRad SolarRadday SolarRadday ETdayData
40
Temp Temp Solar Solar Solar
Out Out per day Radiation Radiation per day Radiation per day 0
C 0
C W.m-2.h-1 MJ.m-2.day-1 ly.m-2.day-1
Hour Thour Tday SolarRad SolarRadday SolarRadday ETdayData
41
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di DKI Jakarta pada tanggal 10 Juni 1992 dari pasangan Kusnadi dan Hodijah Herniawati. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Kakak dari Riska Amalia dan Fahmi Tasmara. Penulis lulus dari SDN Jakasampurna 2 Bekasi pada tahun 2004 lalu melanjutkan studinya di SMPN 12 Bekasi hingga tahun 2007. Pada tahun 2010, penulis lulus dari SMAN 2 Bekasi dan lulus seleksi masuk IPB melalui jalur SNMPTN.
