PENGARUH INFILTRASI DAN PERMEABILITAS
TERHADAP SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN
(STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN)
Azhar Fuadi1 dan Terunajaya2
1Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan
Email : fuadhydro@yahoo.com
2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan
Email : irteruna@yahoo.com
ABSTRAK
Pengembangan perumahan di perkotaan yang demikian pesatnya, mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perumahan mengakibatkan tidak berlangsungnya dengan baik proses infiltrasi air ke dalam tanah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui debit banjir, laju infiltrasi dan nilai permeabilitas untuk menentukan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir. Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di Perumahan Taman Setia Budi Indah II, Medan. Pengumpulan data mengambil data curah hujan sebagai data sekunder, sedangkan data primer didapat dari pengujian infiltrasi dan uji permeabilitas tanah. Kemudian data-data tersebut dianalisa dan dibahas agar dapat disajikan data pengurangan debit banjir. Untuk menentukan curah hujan menggunakan analisa Log Pearson III, untuk intensitas curah hujan dianalisa metode Van Breen. Permeabilitas tanah didapat dari pengujian falling head permeability, daya infiltrasi diambil menggunakan single ring infiltrometer dengan analisa menggunakan metode Horton. Pengurangan debit banjir didapat setelah penentuan dimensi sumur resapan. Berdasarkan penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 14,40 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) tanah adalah 1,718 x 10-4 cm/detik. Berdasarkan data yang telah dianalisis didapat dimensi sumur resapan yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1 meter, kedalaman 1,261 meter dan debit masukan rencana 0,604 x 10−3 m³/detik. Untuk sumur resapan ini, estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 0,465 jam. Total debit banjir kawasan perumahan sebelum direncanakan sumur resapan adalah 3,339 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527m³/detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 54,32 %. Untuk debit banjir yang terjadi 1 unit rumah tipe 60/100 tanpa sumur resapan adalah 0,647 x 10−3m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 0,0427 x 10−3 m³/detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 93,39 % untuk setiap unit rumah.
Kata Kunci : Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas
ABSTRACT
In urban housing development so rapidly, resulting in the less rain water catchment areas, due to the increased area of the region covered by the ongoing housing resulted not properly process water infiltration into the soil. This study aims to determine the flood discharge, infiltration rate and permeability values to determine the dimensions of recharge wells in reducing flood discharge. As a case study, this study took place at Housing Park Setia Budi Indah II, Medan. The data collection took rainfall data as secondary data, while the primary data obtained from testing soil infiltration and permeability tests. Then the data are analyzed and discussed the data presented in order to discharge flood reduction. To determine the rainfall using Log Pearson III, to the intensity of rainfall was analyzed by the method of Van Breen. Permeability obtained from falling head permeability test, power is taken using the single ring infiltration infiltrometer with analysis using methods Horton. Reduction of flood discharge obtained after determining the dimensions of recharge wells. Based on the study of infiltration rate constant values obtained (fc) in the study area is 14.40 cm/h, while the value of the coefficient of permeability (k) of land is 1,718 x 10-4 cm/s. Based on the data obtained were analyzed dimensional infiltration wells were circular with a diameter of 1 meter, a depth of 1,261 meters and a discharge plan 0,604 x 10−3 m³/s. For this catchment wells, the estimated time delay rainwater runoff from the roof to the drainage channel is 0.465 hours. Total discharge flood residential areas before a planned infiltration wells is 3,339 m³/s, after absorbing wells was reduced to 1,527 m³/s resulting in a reduction of 54.32% flood discharge. To discharge the flood that occurred 1 unit of type 60/100 without a recharge wells is 0,647 x 10−3m³/s, after absorbing wells was reduced to 0,0427 x 10−3 m³/s, resulting in flooding of 93.39% reduction for each housing unit.
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pengembangan perumahan di perkotaan yang demikian pesatnya, mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perumahan mengakibatkan tidak berlangsungnya dengan baik proses infiltrasi air ke dalam tanah sementara itu waktu berkumpulnya air (time of concentration) jauh lebih pendek, sehingga akumulasi air hujan yang terkumpul melampaui kapasitas drainase yang ada.
Sumur resapan air adalah salah satu rekayasa teknik konservasi yang dibuat sedemikian rupa menyerupai sumur pada daerah pemukiman dengan kedalamn tertentu yang berfungsi sebagai tempat menampung air hujan dan meresapkannya ke dalam tanah (Dephut,2007). Mengingat hal tersebut di atas maka perlu dipikirkan bagaimana caranya untuk dapat mengelola air sumur resapan dengan baik terutama perumahan-perumahan di kota Medan agar masalah-masalah yang ada dapat teratasi dan kebutuhan air dapat terpenuhi.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Analisis Hidrologi
Hidrologi merupakan bidang ilmu pengetahuan yang mempelajari kejadian-kejadian serta penyebaran/distribusi air secara alami di bumi. Unsur hidrologi yang dominan disuatu wilayah adalah curah hujan, oleh sebab itu data curah hujan suatu daerah merupakan data utama dalam menentukan besarnya debit banjir rencana maupun debit andalan yang terjadi pada daerah tersebut.
Perhitungan Parameter Statistik
Curah hujan rata–rata (𝑋) = 𝑋𝑖 𝑛 𝑖 𝑛 (1) Standar Deviasi (𝑆𝑑) = (𝑋𝑖−𝑋 ) 2 n i=1 𝑛−1 (2) Koefisien Skewness 𝐶𝑠= 𝑛 𝑋𝑖−𝑋 3 n i=1 𝑛−1 𝑛−2 𝑆𝑑3 (3)
Penentuan Jenis Distribusi Data
1. Berdasarkan hasil perhitungan parameter statistik.
Hasil perhitungan parameter statistik ditunjukan oleh Tabel 1 berikut ini: Tabel 1: Hasil Perhitungan Parameter Statistik
No. Jenis Distribusi Syarat
1. Normal Cs 0 dan Ck 3 2. Log Normal Cs 3Cv + Cv³ dan
Ck Cv8 + 6Cv6 + 15Cv4 + 16Cv2 + 3 3. Gumbel Tipe I Cs = 1,1396 dan Ck = 5,4002
4. Log Pearson Tipe III Selain dari nilai di atas Sumber: Buku Hidrologi Terapan (Triatmodjo, 2008) 2. Berdasarkan plotting terhadap kertas probabilitas.
Apabila plotting titik-titik pada kertas probabilitas tersebut mendekati garis lurus, berarti pemilihan distribusinya semakin mendekati benar.
3. Berdasarkan hasil uji keselarasan
Uji keselarasan Chi Square 𝑋2= 𝐸𝑓𝑖−𝑂𝑓𝑖 𝐸𝑓𝑖
2 𝑛
𝑖=1 (4)
di mana 𝑋2 = Harga Chi Square, 𝐸𝑓𝑖= Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-i, 𝑂𝑓𝑖 = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i, dan n = Jumlah data.
Uji keselarasan Smirnov Kolmogorof ∆maks 𝑃 𝑋 − 𝑃(𝑋𝑖) < ∆𝑐𝑟(𝛼,𝑛) (5) Analisis Intensitas Curah Hujan
Intensitas curah hujan yang dinyatakan dengan (I) menyatakan besarnya curah hujan dalam jangka pendek yang memberikan gambaran derasnya hujan per jam. Untuk mengubah curah hujan menjadi intensitas curah hujan dapat digunakan metode berikut :
1. Metode Van Breen 𝐼 =90%∙𝑅24
4 (6) di mana I= Intensitas hujan (mm/jam) dan R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam).
Koefisien Permeabilitas
Permeabilitas tanah merupakan sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air mengalir melewati rongga yang menyebabbkan tanah bersifat permeable. Permeabilitas menunjukkan kemampuan tanah meloloskan air.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi sifat rembesan tanah lempung adalah konsentrasi ion dan ketebalan lapisan air yang menempel pada butiran lempung.
Uji koefisien permeabilitas tanah yang dilaksanakan di laboratorium, yaitu: 1. Constant Head Permeability Test K = 𝑄.𝐿
𝐴𝑠..𝑡 (7)
di mana Q = Volume air yang dikumpulkan (cm3), As = Luas penampang sampel tanah (cm2), t = waktu (detik), dan h = i.(L)
2. Falling Head Permeability Test K = 2,303
)
.(
As
)
.(
t
Ls
a
log 2 1h
h
(8) di mana K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik), a = Luas penampang pipa (cm2), L𝑠 = Panjang sampel tanah (cm), A𝑠 = Luas penampang sampel tanah (cm2), t = Interval penurunan 1 ke 2 (detik), 1 = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm), dan 2= Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm).Konsep Umum Infiltrasi
Infiltrasi dimaksudkan sebagai proses masuknya air ke bawah permukaan tanah. Proses infiltrasi sangat ditentukan oleh waktu. Jumlah air yang masuk kedalam tanah dalam suatu periode waktu disebut kecepatan infiltrasi atau laju infiltrasi.
Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi
Penentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukan dengan melalui tiga cara (Harto, 1993), yaitu:
1. Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan (Rainfall Simulator).
2. Menggunakan alat Single/Double Ring Infiltrometer (metode pengukuran lapangan). 3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf). Pengukuran Infiltrasi di Lapangan
1. Single Ring Infiltrometer
Metode Horton f(t) = fc + (fo – fc)𝑒−𝑘𝑡 (9) di mana f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam), fc = Laju infiltrasi tetap (cm/jam), fo = Laju infiltrasi awal (cm/jam), k = Konstanta geofisik, dan t = Waktu (jam).
2.2. Sumur Resapan
Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan
Prinsip kerja sumur resapan adalah menyalurkan dan menampung air hujan ke dalam lubang atau sumur agar air dapat memiliki waktu tinggal di permukaan tanah lebih lama sehingga sedikit demi sedikit air dapat meresap ke dalam tanah.
Sebagai media yang secara langsung berhubungan dengan lapisan tanah, dalam pengoperasiannya sumur resapan sesungguhnya mengandalkan kemampuan tanah dalam meresapkan air. Oleh karena itu perencanaan dimensi sumur resapan berangkat dari sifat fisik tanah khususnya harus bertitik tolak pada keadaan daya rembes tanahnya.
Komponen-komponen Proses Peresapan
1. Debit masukan(Qi = Q) Q = kc. C. I. A (10) di mana Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik), C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1, I = Intensitas hujan (in./hr atau mm/jam), A = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha) dan kc = faktor konversi (𝑘𝑐 = 0,00278 faktor konversi ha-mm/jam ke m³/detik).
2. Durasi Debit Masukan (t)
3. Koefisien Permeabilitas Tanah (K) 4. Faktor Geometrik(F)
Perencanaan Dimensi Sumur Resapan
Perencanaan dimensi sumur resapan dilaksanakan dengan memperhatikan factor-faktor berikut ini: 1. Tinggi muka air tanah
2. Intensitas hujan 3. Durasi hujan
4. Luas penampung tampungan 5. Koefisien permeabilitas tanah
3. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di kawasan Perumahan Taman Setia Budi Indah II, Medan. Luas area perumahan 50 hektare. Lokasi perumahan terletak pada elevasi 99 ft di atas permukaan air laut.
3.1 Kerangka Penelitian
Kerangka penelitian merupakan gambaran umum mengenai tahapan dan ruang lingkup yang dilakukan dalam penelitian. Gambar 1 menjelaskan tentang kerangka penelitian yang dimaksud.
Gambar 1.Kerangka penelitian 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Hidrologi
Tabel 2: Data Curah Hujan Harian Maksimum
Tahun 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Harian Maksimum 118 236 190 62 112 69 85 85 97 100
Sumber: Stasiun Klimatologi Sampali Medan STAR
T
JUDUL TUGAS AKHIR:
PENGARUH INFILTRASI DAN DAN PERMEABILITAS TERHADAP SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN)
PENGUMPULAN DATA
Data Literatur
Data Lokasi
Penelitian
Data Sampel Tanah
Data Curah
Hujan
Syarat Teknis & Umum SNI 03-2453-2002 Luas Lahan Luas Atap Jumlah rumah Tipe 36/84 Jarak Bangunan PENGOLAHAN DATA
Debit Resapan Akibat Sumur Resapan Metode Sunjoto (Q) = F. K. H Debit Banjir Total Kawasan Perumahan
Metode Rasional (Q) = 0,00278. I. C. A
PENYAJIAN DATA
Pengurangan Debit Banjir
PenelitianTerdahulu Buku & Jurnal Internet Dosen Pembimbing Distribusi Curah Hujan Rencana: Normal, Gumbel, Log Normal, Log Pearson III Uji Lapangan mencari Laju Infiltrasi (ft) Menggunakan Metode Ring Infiltrometer dan Horton Uji Lab
.
mencari Koefisien Permeabilitas (k) Menggunakan Metode Falling Head Permeability Test Intensitas Curah Hujan Rencana: Van Breen danHesfer Weduwen dikombinasikan dengan Metode Talbot, Ishiguro, Sherman KESIMPULAN DAN SARAN
Analisis Curah Hujan Rencana
Tabel 3: Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan
No. Tahun Xi (Xi-𝑿) (Xi-𝑿)² (Xi-𝑿)³ (Xi-𝑿)⁴
1 2003 118 2,60 6,76 17,58 45,70 2 2004 236 120,60 14544,36 1754049,82 211538407,81 3 2005 190 74,60 5565,16 415160,94 30971005,83 4 2006 62 -53,40 2851,56 -152273,30 8131394,43 5 2007 112 -3,40 11,56 -39,30 133,63 6 2008 69 -46,40 2152,96 -99897,34 4635236,76 7 2009 85 -30,40 924,16 -28094,46 854071,71 8 2010 85 -30,40 924,16 -28094,46 854071,71 9 2011 97 -18,40 338,56 -6229,50 114622,87 10 2012 100 -15,40 237,16 -3652,26 56244,87 Jumlah 1154 0 27556,40 1850947,68 257155235,31 Rata-rata (𝑿) 115,40
Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 4 : Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan Parameter Data Pengamatan Curah Hujan Rata-rata 115,400 Standar Deviasi (Sx) 55,334 Koef. Skewness (Cs) 1,517 Koef. Kurtosis (Ck) 5,443 Koef. Variasi (Cv) 0,479 Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 5: Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan
No. Tahun Xi Log Xi Log 𝑿 A = Log Xi-Log 𝑿 A² A³ A⁴
1 2003 118 2,072 2,062 0,010 0,000 0,000 0,000 2 2004 236 2,373 2,062 0,311 0,097 0,030 0,009 3 2005 190 2,279 2,062 0,217 0,047 0,010 0,002 4 2006 62 1,792 2,062 -0,270 0,073 -0,020 0,005 5 2007 112 2,049 2,062 -0,013 0,000 0,000 0,000 6 2008 69 1,839 2,062 -0,223 0,050 -0,011 0,002 7 2009 85 1,929 2,062 -0,133 0,018 -0,002 0,000 8 2010 85 1,929 2,062 -0,133 0,018 -0,002 0,000 9 2011 97 1,987 2,062 -0,075 0,006 0,000 0,000 10 2012 100 2,000 2,062 -0,062 0,004 0,000 0,000 Jumlah 1154 20,250 -0,372 0,311 0,004 0,020 Rata-rata (𝑿) 115,4 2,025
Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 6: Hasil Uji Distribusi Statistik Kec. Medan Selayang dan Sekitarnya
Jenis Distribusi Syarat Perhitungan Kesimpulan
Normal Cs ≈ 0 Cs = 1,517 Tidak Memenuhi
Ck ≈ 3 Ck = 5,443 Tidak Memenuhi
Gumbel Cs = 1.1396 Cs = 1,517 Tidak Memenuhi
Ck = 5.4002 Ck = 5,443 Tidak Memenuhi Log Normal
Cs = 3Cv + Cv³ Cs = 0,087 Tidak Memenuhi Ck = Cv8 + 6Cv6 + 15Cv4 +
16Cv2 + 3 Ck = 3,315 Tidak Memenuhi Log Pearson III Selain dari nilai di atas Cs = 0,087 Memenuhi Sumber: Hasil Perhitungan
Dari perhitungan yang telah dilakukan dengan syarat-syarat tersebut di atas, maka dipilih distribusi Log Pearson Tipe III.
Uji Keselarasan Chi Square 𝐗𝟐𝐂𝐫 = 𝐄𝐢−𝐎𝐢𝐄𝐢 𝟐 𝐧
di mana X2 = Harga Chi Square, Ei = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-I, Oi = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-I, dan n = Jumlah data = 10 tahun
Tabel 7: Perhitungan Metode Chi Kuadrat
Nilai Batas Tiap Kelas Ei Oi Ei-Oi (Ei-Oi)² (Ei-Oi)²/Ei 33.00 < Xi ≤ 91.00 2,5 4 -1,5 2,25 0,9 91.00 < Xi ≤ 149.00 2,5 4 -1,5 2,25 0,9 149.00 < Xi ≤ 207.00 2,5 1 1,5 2,25 0,9 207.00 < Xi ≤ 265.00 2,5 1 1,5 2,25 0,9
Jumlah 10 10 Chi Kuadrat = 3,6
Sumber: Hasil Perhitungan DK = 2
Chi Kritik = 5,991
Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof
Metode ini dikenal dengan uji kecocokan non parametrik karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu. Hasil uji Smirnov Kolmogorov dapat dilihat pada Tabel 4.10.
Tabel 8: Uji Smirnov Kolmogorov Stasiun Sampali dengan Distribusi Log Pearson Tipe III Xi (mm) M P(x) = m/(n+1) P(x<)=1-P(x) k = (xi-x)/Sd P’(x) = m/(n+1) P’(x<)= 1-P’(x) D = P(x<)-P’(x<) 62 1 0,091 0,909 -0,965 0,111 0,889 0,020 69 2 0,182 0,818 -0,839 0,222 0,778 0,040 85 3 0,273 0,727 -0,549 0,333 0,667 0,061 85 4 0,364 0,636 -0,549 0,444 0,556 0,081 97 5 0,455 0,545 -0,333 0,556 0,444 0,101 100 6 0,545 0,455 -0,278 0,667 0,333 0,121 112 7 0,636 0,364 -0,061 0,778 0,222 0,141 118 8 0,727 0,273 0,047 0,889 0,111 0,162 190 9 0,818 0,182 1,348 1,000 0,000 0,182 236 10 0,909 0,091 2,180 1,111 -0,111 0,202 Sumber: Hasil Perhitungan
Setelah dilakukan uji keselarasan pada persamaan distribusi Log Pearson Type III dan dapat mewakili dari distribusi statistik sampel data yang dianalisis, maka perhitungan curah hujan rencana pada penelitian ini menggunakan metode Log Pearson Tipe III.
Analisis Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen
Hasil perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Van Breen dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 9: Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen
Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 10: Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro untuk Uji Kecocokan Intensitas Hujan Metode Van Breen Variabel Talbot Ishiguro Sherman Anti Log
Ishiguro A 8346,889 711,317 2,521 331,528 B 46,994 1,670
N 0,362
Sumber: Hasil Perhitungan Durasi (Menit)
Intensitas Curah Hujan (mm/hari)
PUH 2 PUH 5 PUH 10 PUH 25
106,608 151,594 184,131 348,551 5 153,393 160,536 163,987 174,012 10 135,577 146,453 151,764 166,642 20 110,020 124,592 132,075 153,628 30 92,570 108,410 116,908 142,499 50 70,277 86,056 95,072 124,467 60 62,724 78,013 86,952 117,061 80 51,627 65,727 74,266 104,611 120 38,134 49,983 57,490 86,262
0 50 100 150 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 In te n si tas h u jam ( m m /jam )
Durasi hujan (menit)
I Van Brenn Ishiguro Talbot Sherman
Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun ditunjukan pada Gambar 2.
Gambar 2: Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (PeriodeUlang Hujan) 5 Tahun
Uji Permeabilitas di Laboratorium
Adapun data perhitungan pada pengujian falling head permeability ditunjukan pada Table 13 di bawah ini. Tabel 11: Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium No Panjang Sampel (L) ( cm ) Temp. ( T ) ( ℃ ) Waktu ( t ) ( detik ) Selang Waktu ( detik ) Tinggi Muka Air ( h ) ( cm ) Permeability ( KT0C ) MT ℃/ M20 ℃ Permeability ( K20 ) 1 13 27 0 0 100 0 0.848 0 2 13 27 15 15 95 4,446 x 10-4 0.848 3,770 x 10-4 3 13 27 30 15 93 1,843 x 10-4 0.848 1,563x 10 4 13 27 45 15 90,5 2,360 x 10-4 0.848 2,003 x 10 5 13 27 60 15 88,3 2,132 x 10-4 0.848 1,808 x 10 6 13 27 75 15 86,5 1,784 x 10-4 0.848 1,513 x 10 7 13 27 90 15 84,5 2,026 x 10-4 0.848 1,718 x 10 8 13 27 105 15 82,5 2,075 x 10-4 0.848 1,759 x 10 9 13 27 120 15 81 1,589 x 10-4 0.848 1,348 x 10 10 13 27 135 15 79 2,166 x 10-4 0.848 1,836 x 10 11 13 27 150 15 77,7 1,437 x 10-4 0.848 2,868 x 10 12 13 27 165 15 76 1,916 x 10-4 0.848 1,625 x 10 13 13 27 180 15 74,5 1,727 x 10-4 0.848 1,464 x 10 14 13 27 195 15 73,3 1,406 x 10-4 0.848 1,193 x 10 15 13 27 210 15 72 1,550 x 10-4 0.848 1,314 x 10
Sumber: Hasil Perhitungan K 1,718 x 10-4
Dari hasil pengujian falling head permeability di atas, diperoleh koefisien permeabilitas (k) sebesar 1,718 x 10-4 cm/detik.
Analisis Infiltrasi
Pengukuran laju infiltrasi dilakukan pada tanggal 22 Desember 2013 dengan kondisi tanah belum jenuh menggunakan alat single ring infiltrometer.
Tabel 12: Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi pada Lokasi Perumahan No. T (menit) Penurunan (cm) (fo) (cm/jam) Fc (cm/jam) Log (fo-fc)
1 3 2.2 44 14.4 1.471
2 4 2.5 37.5 14.4 1.364
3 4 2.0 30 14.4 1.193
4 5 2.2 26.4 14.4 1.079
No. T (menit) Penurunan (cm) (fo) (cm/jam) Fc (cm/jam) Log (fo-fc) 6 5 1.8 21.6 14.4 0.857 7 10 2.4 14.4 14.4 0.000 8 10 2.4 14.4 14.4 0.000 9 10 2.4 14.4 14.4 0.000 10 10 2.4 14.4 14.4 0.000
Sumber: Hasil Perhitungan
Keterangan: fo = Laju infiltrasi dan fc = Laju infiltrasi konstan.
Pada tabel 9 di atas dapat dilihat, pengukuran infiltrometer yang menunjukan bahwa laju infiltrasi mulai konstan pada waktu setelah 0.600 jam dengan laju infiltrasi 14.4 cm/jam atau 144 mm/jam. Tekstur tanah dengan kecepatan infiltrasi 12,5 - 25 cm/jam termasuk kelas cepat.
Pengurangan Debit Banjir akibat Sumur Resapan
Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, bila pada setiap rumah dengan sadar membuat dua buah sumur resapan dengan diameter 1 m dan kedalaman 1,56 m, maka untuk setiap unit tipe 60/100 di Perumahan Taman Setia Budi Indah II dapat mereduksi debit banjir yang masuk kedalam sumur resapan akibat limpasan air hujan sebesar 0,604 x 10−3 m³/detik dengan estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase selama 2,272 jam.
Gambar 4: Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi
Gambar 5: Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi
Pada perhitungan sebelumnya total debit banjir tanpa sumur resapan pada kawasan perumahan tersebut sebesar 3,339 m³/detik dimana intensitas curah hujan PUH 2 tahun selama 2 jam. Setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik atau terjadi pengurangan debit banjir (Gambar 4. 11) sebesar 54,32 % dari total debit banjir akibat limpasan air hujan yang mengalir ke saluran drainase.
Tabel 12: Nilai efisiensi debit banjir yang berkurang pada kawasan perumahan
Debit (Q) m³/detik Effisiensi Debit Banjir (%)
Q Banjir Total Perumahan 3,339 54,32 %
Q Sumur Resapan Total 1,812
Q Banjir 1 Unit Rumah 0,000604 93,39 %
Q Sumur Resapan 0,000604
Perhitungan Kapasitas Drainase Perumahan
Drainase di Perumahan Taman Setia Budi Indah II Medan masih berfungsi walaupun tidak terawat dengan baik, berdasarkan hasil pengamatan di lapangan cukup banyak sedimentasi di beberapa tempat drainase serta ada drainase yang tidak terhubung dengan jaringan drainase perumahan secara langsung.
93,39%
6,61%
Reduksi Akibat Sumur Resapan
54,32%
45,68%
Tabel 13 : Perhitungan Jenis Drainase 1,2,dan 3
Jenis Drainase 1 Janis Drainase 2 Jenis Drainase 3
Luas Penampang (A) A = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑗𝑎𝑗𝑎𝑟 𝑥 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 2 = (𝑏+𝐵)𝑥 2 A = 0,90 + 1,00 𝑥 0,75 2 A = 0,71 𝑚2 Keliling Basah (P) P = b + 2 2+ [𝐵−𝑏 2 ]2 P = 0,90 + 2 0,752+ [1,00−0,90 2 ]2 P = 2,403 m Jari-jari hidrolis (R) R = 𝐴 𝑃 R = 0,71 2,403 R = 0,295 m Kecepatan aliran (V) V = 1𝑛𝑥 𝑅23 𝑥 𝑆12 V = 1 𝑛𝑥 0,295 2 3 𝑥 0,00112 V = 0,934 m/det Debit saluran (Q) 𝑄𝑆= 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 𝑄𝑆= 0,71 𝑥 0,934 𝑄𝑆= 0,66 𝑚3/𝑑𝑒𝑡
Luas Penampang (A) A = panjang x lebar = b x h A = 0,50 x 0,65 A = 0,33 𝑚2 Keliling Basah (P) P = b + 2 P = 0,50 + 2 0,65 P = 1,80 m Jari-jari hidrolis (R) R = 𝐴 𝑃 R = 0,33 1,80 R = 0,183 m Kecepatan aliran (V) V = 1 𝑛𝑥 𝑅 2 3 𝑥 𝑆12 V = 1 𝑛𝑥 0,183 2 3 𝑥 0,00112 V = 0,68 m/det Debit saluran (Q) 𝑄𝑆= 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 𝑄𝑆= 0,33 𝑥 0,68 𝑄𝑆= 0,22 𝑚3/𝑑𝑒𝑡
Luas Penampang (A) A = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑠𝑒𝑗𝑎𝑗𝑎𝑟 𝑥 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 2 = (𝑏+𝐵)𝑥 2 A = (1,30 + 1,00) 𝑥 0,80 2 A = 0,92 𝑚2 Keliling Basah (P) P = b + 2 2+ [𝐵−𝑏 2 ] 2 P = 1,00 + 2 0,802+ [1,30−1,00 2 ]2 P = 2,63 m Jari-jari hidrolis (R) R = 𝐴 𝑃 R = 0,92 2,63 R = 0,35 m Kecepatan aliran (V) V = 1 𝑛𝑥 𝑅 2 3 𝑥 𝑆12 V = 1 0,015𝑥 0,35 2 3 𝑥 0,00112 V = 1,05 m/det Debit saluran (Q) 𝑄𝑆= 𝐴𝑆 𝑥 𝑉 𝑄𝑆= 0,92 𝑥 1,05 𝑄𝑆= 0,97 𝑚3/𝑑𝑒𝑡 Debit Total
Debit total dari drainase perumahan adalah jumlah dari debit dari semua jenis drainase. QTotal = Qs1 + Qs2 + Qs3
= 0,66 𝑚3/𝑑𝑒𝑡 + 0,22 𝑚3/𝑑𝑒𝑡 + 0,97 𝑚3/𝑑𝑒𝑡 = 1,85 m3/det
Berdasarkan perhitungan sebelumnya debit perumahan sebesar 3,339 m3/detik sehingga dapat dihitung persentase efisiensinya.
Efisiensi Debit Banjir (𝜂𝑏𝑎𝑛𝑗𝑖𝑟) Total = Kapasitas Drainase
Debit Banjir (Qall ) x 100 % = 1,85 m³/detik
3,339 m³/detik x 100 = 55,41 %
Dari perhitungan di atas Drainase di perumahan mempunyai daya tampung terhadap debit dengan periode ulang 2 tahun sebesar 55,41%. Artinya, hanya 55,41% dari debit total periode ulang 2 tahun yang mampu ditampung oleh sungai tersebut, sedangkan 44,59% nya harus diresapkan dengan cara lain atau menjadi volume banjir/genangan air. Semakin kecil nilai persentase kapasitas tampung maksimum sungai terhadap debit periode ulang 2 tahun, maka drainase tersebut semakin rawan terhadap banjir.
KESIMPULAN
1. Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa besar laju infiltrasi dengan menggunakan single ring infiltrometer dengan diameter 30 cm dan tinggi 60 cm adalah sebesar 14,40 cm/jam.
2. Pengujian falling head permeability yang dilakukan di laboratorium mekanika tanah, mengindikasikan bahwa kondisi tanah pada lokasi penelitian dikategorikan jenis tanah lanau dengan nilai koefisien permeabilitas tanah pada kedalaman 1,5 m adalah 1,718 x 10-4 cm/detik.
3. Tinggi intensitas curah hujan di lokasi studi berdasarkan curah hujan 2001 s.d 2010 dengan metode Van Breen yang dikombinasikan dengan metode Talbot untuk durasi hujan 1 jam pada PUH 2, 5, 10, dan 25 tahun masing-masing adalah 62,724 mm/jam, 78,013 mm/jam, 86,952 mm/jam, 117,061 mm/jam.
4. Setelah dilakukan perhitungan laju infiltrasi dan intensitas curah hujan maka dapat disimpulkan bahwa sumur resapan yang direncanakan terbukti efektif mempercepat infiltrasi, yaitu hasil laju infiltrasi ≥ intensitas hujan untuk PUH 2 s.d 100 tahun dengan durasi hujan selama 1 jam.
5. Berdasarkan perhitungan, desain sumur resapan adalah berbentuk lingkaran dengan diameter 1 m, kedalaman 1,56 m dan debit masukkan rencana adalah 0,604 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik, sehingga untuk 3000 unit rumah dapat menghasilkan debit masukan 1,812 m³/detik..
6. Terjadi reduksi debit banjir 0,604 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik untuk setiap unit rumah yang masuk ke sumur resapan dan meresap kedalam tanah serta menghasilkan estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase selama 2,272 jam. Dengan kata lain, terjadi efisiensi debit banjir sebesar 93,39 % dari total debit banjir (0,6467 x 𝟏𝟎−𝟑 m³/detik) yang dihasilkan 1 unit rumah tipe 60/100 tanpa sumur resapan.
7. Debit banjir sebelum direncanakan sumur resapan sebesar 3,339 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik atau terjadi pengurangan limpasan sebesar 54,32% dari debit banjir total kawasan perumahan.
8. Debit total dari drainase di kawasan perumahan sebesar 1,85 m3/detik dapat memiliki daya tampung 55,41 % dari debit periode ulang 2 tahun.
9. Volume air masuk ke dalam tanah melalui sumur resapan sebesar 13.046,4 m3 dengan areal 50 ha dapat menaikkan air tanah sebesar 2,6 cm.
SARAN
1. Untuk penelitian selanjutnya, sebaiknya dilakukan di lokasi perumahan yang berbeda dan kondisi tanah yang berbeda serta perlu ditambahkan alat double ring infiltrometer agar diperoleh nilai perbandingan yang lebih meyakinkan hasil penelitian.
2. Untuk metode perhitungan laju infiltrasi disarankan menggunakan metode selain Horton agar bisa dijadikan sebagai pembanding.
3. Untuk metode perhitungan sumur resapan disarankan menggunakan tipe rumah yang beragam supaya hasilnya lebih mudah diterapkan.
4. Untuk hasil yang lebih maksimal dalam melakukan studi sumur resapan, sebaiknya membuat sumur percontohan pada salah satu rumah di lokasi studi.
5. Diperlukan kesadaran dan partisipasi masyarakat maupun developer perumahan agar mengalokasikan lahan untuk pembuatan sumur resapan pada saat membangun atau mengembangkan suatu perumahan.
DAFTAR PUSTAKA
Das, Braja M, 1993, Mekanika tanah (Prinsip-prinsip rekayasa Geoteknis), Erlangga, Jakarta. Soemarto, C. D, 1999, Hidrologi Teknik, Erlangga, Jakarta.
Wesli, 2008, Drainase Perkotaan, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Andi , Yogyakarta. Triatmodjo, Bambang, 2008, Hidrolika Terapan, Beta Offset, Jakarta.
Ir. Siswanto,ST,MT, 2009, Laporan Penelitian:Pengaruh Permeabilitas dan Kedalaman dalam Mempercepat Proses Infiltrasi pada Sumur Resapan Berpenampang Lingkaran, Lembaga Penelitian Universitas Riau, Pekan Baru. Siswanti dan joleha, 2001, Sistem Drainase Resapan untuk Meningkatkan Pengisian (Recharge) air Tanah, Jurnal
Natur Indonesia III, Volume 1: 129-137.
Peraturan menteri Kehutanan No P. 22/Menhut-V/2007 tanggal 20 Juni 2007, Bagian Pertama Pedoman teknis Gerakan Nasional Rehabilitasi hutan dan Lahan (GN;RHL/Gerhan).
Peraturan Gubernur Daerah Khusu Ibukota Jakarta Nomor 68. 2005. Perubahan Keputusan Gubernure Daerah Khusus Ibukota Jakarta Nomor 115 Tahun 2001 tentang Pembuatan Sumur Resapan.
Galih Gemilang, 2013, Kajian Sumur Resapan Dalam Mereduksi Debit Banjir pada Kawasan Perumahan (Studi Kasus : Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat), Universitas Sumatera Utara, Medan.
