PERENCANAAN RAINWATER HARVESTING SYSTEM

(1)

(PLANNING OF RAINWATER HARVESTING SYSTEM USING ROOF CATCHMENT

METHOD, CASE STUDY: GEDUNG KULIAH UMUM 1 ITERA)

Havin Ikhsan Arsyadi

1*

_{, Mashuri}

1

_{, Ayudia Hardiyani Kiranaratri}

1

1_{Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Sumatera}

Jalan Terusan Ryacudu, Way Hui, Jati Agung, Lampung Selatan, Lampung, Indonesia *Corresponding Author : [email protected]

Abstract— The construction of the Rainwater Harvesting System which is integrated with infiltration wells, at Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Institut Teknologi Sumatera (ITERA) is an effort of Institut Teknologi Sumatera in implementing groundwater conservation policies and participating in protection and environmental management. The data needed in the rainwater harvesting system planning is, water requirements, rainfall, and the existing conditions of the building which will later be planned for the Rainwater Harvesting System. After calculating, the parameters of the Rainwater Harvesting System design are obtained, which consists of 3 (three) rainwater storage tanks (10 m3_{, 10 m}3_{, 6 m}3₎ from masonry with a volume of 26 m3_{, the dimensions of the gutter} are 20.32 cm ( 8 inches), Downspout 15.24 (6 inches), and an infiltration well with absorption volume of 5.755 m3 _{/ day.} Rainwater Harvesting System development is expected as an alternative in minimizing uncontrolled groundwater use. Rainwater Harvesting System planning in Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Institut Teknologi Sumatera requires a fee of Rp. 55.109.954,00. Keywords: Rainwater Harvesting System, Infiltration Well,

Groundwater

Abstrak— Pembangunan Rainwater Harvesting System yang terintegrasi dengan sumur resapan (Infiltration Well), pada Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Institut Teknologi Sumatera (ITERA) adalah sebuah upaya dari Institut Teknologi Sumatera (ITERA) dalam pelaksanaan kebijakan konservasi air tanah, dan peran serta dalam perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup. Data yang dibutuhkan dalam perencanaan

Rainwater Harvesting System adalah data kebutuhan air, curah

hujan, dan kondisi eksisting bangunan yang nantinya akan direncanakan Rainwater Harvesting System-nya. Setelah dilakukan perhitungan, maka didapatkan parameter dari desain Rainwater Harvesting System, yang terditri dari 3 (tiga) bak penyimpanan air hujan (10 m3_{, 10 m}3_{, 6 m}3_{) dari pasangan}

bata dengan volume 26 m3_{, dimensi talang rambu 20,32 cm (8}

inchi) , talang tegak 15,24 (6 inchi), dan sebuah sumur resapan dengan volume resapan 5,76 m3_{/hari. Pembangunan Rainwater} Harvesting System diharapkan sebagai suatu alternatif dalam

meminimalisir penggunaan air tanah yang tidak terkontrol. Perencanaan Rainwater Harvesting System di Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 ITERA memerlukan biaya sebesar Rp. 55.109.954,00.

Kata Kunci— Rainwater Harvesting System, Sumur Resapan,

Air Tanah

I. PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara tropis memiliki dua musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau. Siklus perubahan musim ini, seiring berjalannya waktu mengalami pergeseran waktu dan besaran. Secara umum, bulan-bulan musim kemarau dan penghujan telah berubah. Ketika pada bulan tertentu yang seharusnya musim penghujan, namun terjadi

musim kemarau, dan sebaliknya. Hujan yang turun memiliki dua dampak, yaitu dampak negatif dan dampak positif. Dampak positif dari adanya hujan yaitu dapat dimanfaatkan oleh manusia baik sebagai pertanian, maupun kebutuhan konsumen lainnya. Dampak negatif, hujan yang terlalu berlebihan juga dapat menyebabkan terjadinya bencana seperti adanya banjir dan genangan. Menghindari adanya kejadian tersebut, maka adanya teknologi pemanenan air hujan (PAH) yang merupakan upaya untuk mengantisipasi perubahan iklim (Amin, M. B., 2010), (Asda, 2004). Ketersediaan air bersih adalah salah satu hal yang perlu diperhatikan di Institut Teknologi Sumatera (ITERA). Seiring dengan terus bertambahnya mahasiswa Institut Teknologi Sumatera (ITERA) setiap tahunnya, menyebabkan kebutuhan air bersih juga meningkat. Dengan memanfaatkan potensi jumlah air hujan yang cukup besar pada musim penghujan, agar pada musim penghujan tidak terjadi genangan-genangan air dan banjir, dan pada musim kemarau tidak terjadi kekeringan. Untuk menyeimbangkan hal tersebut, diperlukan upaya untuk mengelola air hujan agar memenuhi kebutuhan air di Institut Teknologi Sumatera. Salah satu caranya adalah dengan perencanaan Rainwater Harvesting (RWH), yaitu dengan mengumpulkan limpasan air hujan pada suatu tangki air di suatu tempat atau bangunan. Metode Rainwater Harvesting adalah suatu metode yang cukup mudah digunakan untuk tujuan memaksimalkan penggunaan atau pemanfaatan air hujan. Sistem pemanenan air hujan yang digunakan pada tugas akhir ini adalah roof catchment, yaitu memanfaatkan atap bangunan sebagai penampung air hujan yang akan dialirkan pada sebuah tangki air. Oleh karena itu diperlukannya perencanaan Rainwater Harvesting System di Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 ITERA.

II. METODOLOGI

Menghitung Suplai Air Hujan

Menghitung suplai air hujan dilakukan untuk mengetahui volume air hujan yang bisa dipanen. Persamaan yang digunakan dalam menghitung suplai air hujan diambil dari publikasi tentang Rainwater Harvesting for Domestic Use oleh Tim Van Hattum dan Janette Worm pada tahun 2006. Persamaan dinyatakan sebagai berikut:

(2)

Dimana:

S = Suplai Air Hujan (m3₎

A = Luas Area Tangkapan Air Hujan (m2₎

C = Koefisien Limpasan (Runoff) R = Curah Hujan (m)

A adalah luas area yang secara langsung terkena limpasan air hujan (catchment area) dan harus dihitung secara akurat. Koefisien limpasan, C, merupakan desimal tak berdimensi yang menunjukkan rasio dari air hujan dan limpasannya. Nilai C adalah nilai yang diasumsikan konstan walaupun nilai C dapat berubah ketika hujan atau badai berlangsung. Sedangkan R adalah tinggi curah hujan harian/bulanan.

Volume Kebututuhan Air

Untuk mengetahui volume air hujan yang dapat dibutuhkan oleh civitas akademika di GKU 1 ITERA, dapat menggunakan persamaan berikut:

𝐾𝑎 = 𝛴𝐴 × 𝐾𝑠 (2)

Dimana:

Ka = Kebutuhan air (liter/hari)

𝛴𝐴 = Jumlah jiwa yang beraktifitas (orang) 𝐾𝑠 = rata-rata konsumsi air (orang/hari)

Debit Air Baku

Menghitung debit air baku bertujuan untuk menentukan berapa debit air hujan rata-rata yang masuk kedalam sistem pemanenan air hujan (PAH). Hasil perhitungan debit ini juga akan menentukan dimensi dari talang tegak dan talang rambu sebagai pengalir air hujan menuju tangki penyimpanan nantinya. Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung debit air rata-rata hujan:

𝑄 =𝐼 × 𝐴 𝑇 (3) 𝐼 = (𝑅24 24) × ( 24 𝑇) 2 3 (4) Dimana:

Q = Debit air hujan rata-rata (m3_/detik)

I = Intensitas curah hujan rata-rata (m)

T = Durasi hujan atau dominant duration of precipitation (detik)

A = Luas area tangkap hujan (m2₎

R24 = Curah hujan maksimum dengan periode ulang (mm)

Talang Rambu

Talang rambu adalah talang yang menampung air hujan dari atap. Setelah air masuk ke talang rambu maka air akan dialirkan menuju talang tegak. Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung dimensi talang rambu:

𝐴 =𝑄 𝑣 (5) 𝐴 =1 2× 𝜋 × 𝑟 2 (6) Dimana:

Q = Debit air rata rata hujan (m3_/detik)

v = Kecepatan aliran pada talang (m/s) r = Jari-jari talang rambu (m)

A = Luas permukaan talang (m)

Talang Tegak

Talang tegak adalah talang yang berfungsi menampung air hujan dari talang rambu, yang kemudain dialirkan menuju tangki penyimpanan. Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menentukan dimensi talang tegak:

𝑣 = √2 × 𝑔 × ℎ (7)

Dimana:

v = Kecepatan aliran pipa tegak (m/detik) g = Percepatan gravitasi 9,8 (m/detik2₎

h = Tinggi jatuh air (m)

Setelah diketahui kecepatan aliran, maka untuk menghitung luas permukaannya agar diameter dari talang tegak dapat diketahui dapat menggunakan persamaan (5) dan (6). Berikut adalah persamaan yang digunakan:

𝑑 = 2𝑟 (8)

Menurut modul sosialisasi dan desiminasi standar pedoman dan manual penampung air hujan tahun 2014, untuk faktor keamanan diameter talang tegak harus dikalikan 3,5. Minimum diameter untuk talang tegak adalah 5,1 cm.

Volume Resapan Sumur

Dalam perhitungan volume air yang diresapkan sumur, dapat menggunakan persamaan yang mengacu pada SNI Nomor 03-2453-2002 tentang tata cara perencanaan Teknik sumur resapan air hujan untuk lahan pekarangan. Dalam menentukan volume besarnya volume resapan dapat menggunakan persamaan berikut:

𝑉𝑟𝑠𝑝 =

𝑡𝑒

𝑅× 𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙× 𝐾

(9) Dimana:

Vrsp = Volume air yang meresap (m3)

(3)

R = Tinggi curah hujan (L/m2_/hari)

Atotal = Luas dinding + luas alas sumur (m2)

K = Koefisien permeabilitas tanah (m/hari)

Data yang dibutuhkan untuk melaksanakan perencanaan telah dirangkum pada Tabel 1.

Tabel 1. Data Penelitian

No. Data Sumber

1 Curah Hujan dari pos terdekat

Balai Besar Wilayah Sungai Mesuji Sekampung (BBWS) 2 As built Drawing dan Plumbing GKU 1 ITERA

Unit Pengadaan ITERA

3 _{Data Rooster} _{Akademik ITERA} 4 Harga Satuan _Lampung

Selatan

5 _{Kebutuhan Air} Survey Civitas _{Akademika ITERA di} GKU

Dari data-data pada Tabel 1 dilakukan pengolahan sebagai berikut:

1. Menghitung kebutuhan pemakaian air 2. Menghitung kapasitas tangki penampung air 3. Menghitung luas bidang penangkap air hujan 4. Menghitung suplai air hujan

5. Menghitung dimensi talang rambu dan tegak 6. Menghitung volume resapan air ke dalam sumur

7. Merencanakan dan menghitung anggaran biaya pada perencanaan Rainwater Harvesting System

Berikut adalah diagram alir dari perencanaan Rainwater Harvesting System di GKU 1 ITERA:

III. HASILDANPEMBAHASAN

Suplai Air Hujan

Pada Tabel 2 berikut adalah rekapitulasi suplai air hujan yang terpanen dalam 5 (lima) tahun terakhir 2015-2019

Tabel 2. Suplai Air Hujan (2015-2019)

Bulan Tahun 2019 2018 2017 2016 2015 Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Jan 761,94 423,16 547,48 88,21 703,13 Feb 678,20 835,45 820,36 476,98 507,02 Mar 806,68 786,23 467,90 359,24 351,57 Apr 547,80 460,23 253,13 371,64 433,51 Mei 132,32 388,00 336,86 354,76 320,50 Jun 81,82 423,16 187,93 279,97 102,15 Jul 170,03 34,52 110,58 242,26 183,58 Agt 0,00 79,26 101,00 171,95 89,11 Sept 0,00 211,58 132,96 339,55 31,07 Okt 17,90 34,52 252,49 527,35 23,01

(4)

Bulan Tahun 2019 2018 2017 2016 2015 Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Suplai Air (m3₎ Nov 93,32 203,27 269,11 574,14 136,54 Des 687,28 310,02 632,18 327,02 194,32 Total 3.977,2 9 4.189,3 8 4.111,9 7 4.113,0 6 3.075,4 9 Kebutuhan Air

Kebutuhan air dari civitas akademika di GKU 1 ITERA diketahui dengan menyebarkan kuisioner survey dan hasil survey akan diolah mengganakan software IBM SPSS Statistic, total penggunaan ada pada Tabel 3:

Tabel 3. Penggunaan Air

Hari Penggunaan Air

liter Senin 24.236 Selasa 28.198 Rabu 38.922 Kamis 34.316 Jumat 26.756 Sabtu 6.558 Minggu 6.558 Total 165.544 Rata-rata 23.649

Menyesuaikan dengan data rooster dan memperhitungkan hari libur dan cuti Bersama, maka penggunaan air dalam satu tahun ada pada Tabel 4:

Tabel 4. Kebutuhan Air Per Tahun (Rooster)

Bulan Kebutuhan Air

(m3₎ Jan 456,76 Feb 662,18 Mar 651,06 Apr 675,68 Mei 178,73 Jun 200,62 Jul 214,38 Agt 252,29 Sep 692,97 Okt 696,49 Nov 702,05 Des 601,62 Total 5.984,84

Berikut adalah proyeksi kebutuhan air pertahun berdasarkan okupansi dari Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 ITERA:

Tabel 5. Kebutuhan Air Per Tahun (Okupansi)

Bulan Kebutuhan Air

(m3₎ Jan 928,89 Feb 1.592,38 Mar 1.526,03 Apr 1.658,73 Mei 663,49 Jun 351,65 Jul 391,46 Agt 497,62 Sep 1.426,50 Okt 1.459,68 Nov 1.426,50 Des 1.227,46 Total 13.150,37

Penggunaan Air Tanah dan Beban Drainase

Adanya Rainwater Harvesting System maka dapat mengurangi penggunaan air tanah dan beban drainase, dengan membandingkan suplai air hujan dan kebutuhan air, dapat diketahui seberapa besar persentase penghematan penggunaan air tanah.

Tabel 6. Persentase Penggunaan Air Tanah Penggunaan Air Tanah

% m3_/tahun 10074,88 23,39% 9037,31 31,28% 9038,40 31,27% 8960,99 31,86% 9173,08 30,24%

Tabel 7 adalah rekapitulasi beban drainase pada Gedung Kuliah Umum 1 ITERA.

Tabel 7. Beban Drainase GKU 1 ITERA

Bulan Air Terbuang Tanpa RWH dan Sumur Resapan RWH + 1 Sumur Resapan RWH + 2 Sumur Resapan (m3₎ Jan 761,94 225,80 191,06 Feb 678,20 277,78 250,10 Mar 806,68 405,62 361,29 Apr 547,80 164,84 114,12 Mei 132,32 10,43 4,68 Jun 81,82 0,21 0,00

(5)

Bulan Air Terbuang Tanpa RWH dan Sumur Resapan RWH + 1 Sumur Resapan RWH + 2 Sumur Resapan (m3₎ Jul 170,03 40,25 28,53 Agt 0,00 0,00 0,00 Sept 0,00 0,00 0,00 Okt 17,90 0,00 0,00 Nov 93,32 4,25 0,00 Des 687,28 470,00 452,74 Total 3.977,29 1.599,17 1.402,52

Dimensi Komponen Rainwater Harvesting System GKU 1 ITERA

Pada tabel 8 berisi dimensi dari komponen-komponen Rainwater Harvesting System:

Tabel 8. Parameter Perencanaan Perhitungan Parameter Perencanaan RWH Volume Tangki 26 m3 Debit rata-rata Hujan 0,0117 m3_/deti k Dimensi Talang Talang Rambu (r) 19,34 cm Talang Tegak (d) 14,87 cm Sumur Resapan H = 4 m D = 1,2 m

Tabel 8. Parameter Perencanaan Final Parameter Perencanaan RWH Volume Tangki 26 m3 Debit rata-rata Hujan 0,0117 m 3_/detik Dimensi Talang Talang Rambu (r) 8 inchi Talang Tegak (d) 6 inchi

Sumur Resapan Dimensi H = 4 m

D = 1,2 m

IV. KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan dari perencanaaan Rainwater Harvesting System yang akan berlokasi di Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Insitut Teknologi Sumatera (ITERA), antara lain:

1. Pembangunan Rainwater Harvesting System pada Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Institut Teknologi Sumatera yang terintegrasi dengan sumur resapan (Infiltration Well) adalah untuk meningkatkan upaya dari Institut Teknologi Sumatera (ITERA) dalam pelaksanaan

kebijakan konservasi air tanah, dan peran serta dalam perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup. 2. Kebutuhan air rata-rata dari civitas akademika dan K3L

yang berkegiatan di Gedung Kuliah Umum (GKU) 1 Institut Teknologi Sumatera adalah sebesar 23,64 m3_atau

23.640 liter perharinya, dan jumlah air untuk menunjang kegiatan di Gedung Kuliah Umum 1 ITERA dalam 1 (satu) tahun adalah 5.984,84 m3_{atau 5.984.84 liter.}

3. Hasil perhitungan suplai air hujan rata-rata yang dapat dipanen oleh atap Gedung Kuliah Umum ITERA adalah 3.893,43 m3_pertahunnya.

4. Daya dukung (Supporting capacity) Rainwater Harvesting System terhadap pemenuhan kebutuhan air di Gedung Kuliah Umum Institut Teknologi Sumatera adalah sebesar 65,05 %.

5. Spesifikasi dari Rainwater Harvesting System direncanakan sebagai berikut:

a. Bak penampung air hujan terbuat dari pasangan bata, dan dapat menampung air hujan sebesar 26 m3_.

b. Sistem pengaliran menggunakan talang rambu dari bahan PVC setengah lingkaran dengan diameter 8 inchi (20,32 cm) dan talang/pipa tegak dari bahan PVC dengan diameter 6 inchi (15,24 cm).

c. Sumur resapan (Infiltration Well) menggunakan buis beton dengan diameter 120 cm dengan kedalaman sumur 4 m.

6. Dengan adanya Rainwater Harvesting System dapat mengurangi beban drainase di GKU 1 ITERA, dari awalnya air menuju ke drainase sebesar 3.977,2 m3_per

tahun menjadi 1.641,22 m3_{per tahunnya.}

7. Rancangan anggaran biaya (RAB) yang dibuat untuk membangun Rainwater Harvesting System di Gedung Kuliah Umum (ITERA) memerlukan biaya sebesar Rp. 55.109.954,00 (Lima Puluh Lima Juta Seratus Sembilan Ribu Sembilan Ratus Lima Puluh Empat Rupiah).

DAFTAR PUSTAKA

Daulay, N. (2015). Pemanenan air hujan (rain water harvesting ) sebagai alternatif pengelolaan sumber daya air di rumah tangga.

Elgara, R., Qomariah, S., & Muttaqien, A. Y. (2016). Analisis dan perencanaan PAH sebagai sumber air baku alternatif (Studi kasus: Perumahan Nilagraha Pabelan Surakarta).

Fathi, A., Utami, S., & Budiarto, R. (2014). Perancangan Sistem Rain Water Harvesting, Studi Kasus: Hotel Novotel YOGYAKARTA.

Hattum, T. Van, & Worm, J. (2006). Rainwater harvesting for domestic use. In Water International (Vol. 16). Indonesia, S. N., & Nasional, B. S. (2002). Tata cara

perencanaan teknik sumur resapan air hujan untuk lahan pekarangan.

(6)

Menteri Negara Lingkungan Hidup. (2010). Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 13 Tahun 2010 tentang UKL-UPL dan Surat Pernyataan Kesanggupan Pengelolaan dan Pemantauan Lingkungan Hidup.

Nurrohman, F., Paksi, S. W. E., & Sangkawati, S. (2015). Perencanaan Panen Air Hujan sebagai Sumber Air Alternatif pada Kampus Universitas Diponegoro. Prof, O., Sunjoto, I., & He, D. (2014). Teknik Konservasi. Recharge, W. (2007). Methods Of Rain Water Harvesting

For Ground in Indonesia. September.

Setyawaty, L. M., & Anggraini, F. (2014). Modul Sosialisasi Dan Diseminasi Standar Dan Manual Penampungan Air Hujan.

Suprapto. (2016). Hidrologi Dan Neraca Air.

Sylviana, R., & Hendriyana, D. (2018). Perencanaan Teknis Pemanenan Air Hujan Terintegrasi Technical Planning Of Integrated Rainwater Harvesting With Infiltration Wells