POLA PENYEBARAN REMBESAN
PADA MODEL TANGGUL DENGAN SALURAN DRAINASE TEGAK UNTUK TANAH OXISOL DARMAGA, BOGOR
Oleh :
ADAM SURYA PRAJA F01499004
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
POLA PENYEBARAN REMBESAN
PADA MODEL TANGGUL DENGAN SALURAN DRAINASE TEGAK UNTUK TANAH OXISOL DARMAGA, BOGOR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
Adam Surya Praja F01499004
Dilahirkan di Kabupaten Pekalongan, 18 Agustus 1981 Tanggal Lulus : 22 Mei 2007
Bogor, Juni 2007 Menyetujui, Pembimbing Akademik
Dr. Ir. Erizal, M Agr. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Dosen Pembimbing II Dosen Pembimbing I
Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departeman Teknik Pertanian
ADAM SURYA PRAJA. F01499004. Pola Penyebaran Rembesan pada Model Tanggul dengan Saluran Drainase Tegak untuk Tanah Oxisol Darmaga, Bogor.
Di bawah bimbingan Nora H. Panjaitan dan Erizal.
RINGKASAN
Dalam usaha konservasi tanah dan air secara mekanik ada beberapa cara yang dapat dilakukan seperti pembuatan teras dengan saluran pembuangannya, tanggul, bendungan pengendali (check dam) serta waduk. Bendung dibuat untuk menyimpan air yang nantinya digunakan untuk irigasi, bahan baku air minum, pembangkit tenaga listrik, pengendali banjir, sarana rekreasi dan berbagai kebutuhan manusia lainnya. Tanggul yang dibangun untuk menahan air diharapkan tetap kokoh dan kuat terhadap bahaya-bahaya yang timbul akibat tekanan hidrostatik. Oleh karena itu pemantauan terhadap tanggul baik selama pembuatan maupun pasca pembuatannya penting untuk dilakukan, agar tangggul mencapai umur tertentu dan dapat diambil manfaat ekonomisnya.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dan menggambarkan pola rembesan (seepage) di dalam tubuh tanggul yang dibuat dengan kepadatan relatif tanah (RC)>90%, serta membandingkan pola penyebaran rembesan tersebut dengan pola rembesan dari analisis grafis dan program Geo-Slope.
Model tanggul dibuat dengan menggunakan bahan tanah terganggu yang diambil dari laboratorium lapangan Leuwikopo Darmaga, Bogor pada kedalaman 20-40 cm. Hasil analisa distribusi partikel tanah Oxisol Darmaga pada kedalaman 20-40 cm memiliki batas cair 61,42%, batas plastis 41,36% dan indeks plastisitas 20,06%. Untuk mencapai tingkat kepadatan maksimum, kadar air optimum tanah Oxisol Darmaga pada kedalaman 20-40 cm adalah 33,5 %. Pemadatan dilakukan dengan metode tumbuk, menggunakan alat tumbuk manual yang memiliki berat 2,12 kg. Jumlah tumbukan yang kemudian diterapkan pada model sebanyak 100 kali dengan tinggi jatuh 20 cm. Pemadatan dilakukan hingga mencapai kepadatan relatif (RC) yang cukup tinggi yaitu sebesar 92,45%. Nilai permeabilitas didapatkan sebesar 2,48 x 10-6cm/detik.
Dimensi model tanggul dibuat sesuai standar DPU dengan perbandingan skala 1:12 daripada ukuran sebenarnya. Pada model tanggul, tinggi muka air yang
direncanakan sebesar 0,15 m, lebar atas mercu sebesar 0,125 m, tinggi jagaan (freeboard) sebesar 0,05 m serta kemiringan talud 1:3 untuk bagian hulu maupun hilir tanggul. Model tanggul dibuat pada kotak model berbahan acrylic yang dilengkapi dengan inlet, spillway dan outlet.
Sebaran kadar air dalam tubuh model tanggul diamati dengan memasang seperangkat sensor elektronik yang memanfaatkan perubahan resistansi tanah tanggul karena perubahan kadar air. Sensor yang digunakan berupa elektroda berdiameter 1 mm yang dibungkus gipsum dengan diameter 1,5 cm dan tinggi 2 cm. Nilai tahanan dibaca setiap 30 menit sekali ketika dilakukan pengaliran air terhadap tubuh tanggul tersebut. Sensor kadar air yang tersebar merata pada kedalaman 2,5 cm, 7,5 cm, 12,5 cm dan 17,5 cm cukup efektif dan mudah dalam pembacaannya, sehingga dapat digambarkan pola aliran rembesan yang terjadi dalam tubuh model tanggul.
Pengukuran nilai tahanan pada model tanggul menunjukkan hasil yang cukup baik karena pola aliran yang digambarkan dengan metode elektrik ini hampir mendekati pola aliran yang didapatkan dengan program Geo-Slope.
Dengan metode elektrik ini dapat digambarkan pola aliran dalam tubuh tanggul baik dengan drainase maupun tanpa drainase, namun tidak dilakukan pengukuran zona basahnya. Pada pengamatan model tanggul tanpa drainase dapat diukur panjang zona basah (a) yang terjadi pada hilir tanggul sebesar 9,7 cm, sedangkan dengan metode analisis grafis diperoleh nilai a sebesar 12,2 cm, dan dengan menggunakan program Geo-Slope nilai a sebesar 9,4 cm. Adapun pada model tanggul yang dilengkapi dengan saluran drainase tegak berupa capiphon drain belt tidak terbentuk zona basah (a) pada lereng hilirnya.
Dari nilai-nilai panjang zona basah tersebut maka panjang zona basah yang didapatkan berdasarkan program Geo-Slope lebih mendekati hasil pengamatan dibandingkan metode analisis grafis. Hal ini disebabkan karena metode analisis grafis hanya memperhitungkan faktor dimensi tanggul tanpa memperhitungkan nilai sifat fisik tanahnya seperti permeabilitas dan pF, sehingga hasilnya berbeda.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Penulis dilahirkan di Pekalongan, pada tanggal 18 Agustus 1981 dari ayah bernama Jono Al Paimin dan ibu bernama Suprapti.
Penulis menempuh pendidikan sekolah dasar di Sekolah Dasar Negeri III Paninggaran, Kabupaten Pekalongan dan lulus pada tahun 1993. Selanjutnya penulis melanjutkan belajar ke Sekolah Menengah Pertama Negeri I Paninggaran mulai tahun 1993 hingga 1996, dan diteruskan ke SMU Negeri Kajen di Kabupaten Pekalongan dari tahun 1996 hingga lulus pada tahun 1999. Penulis masuk perguruan tinggi melalui jalur penelusuran bakat dan prestasi yang dikenal dengan USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) yang diselenggarakan oleh Institut Pertanian Bogor. Penulis diterima pada Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Selama menjalani studi di Institut Pertanian Bogor, penulis pernah mengambil cuti akademik sejak bulan Juli 2000 hingga Juli 2001 dikarenakan sakit. Pada tahun 2003 penulis telah melaksanakan kegiatan praktek lapangan di PDAM Tirta Pakuan Kota Bogor dengan judul “Aspek Keteknikan Pertanian pada Produksi Air Bersih di Perusahaan Air Minum (PDAM) Tirta Pakuan Kota Bogor Jawa Barat”.
Sebagai salah satu syarat kelulusan pada program sarjana Departemen Teknik Pertanian, pada tahun 2006 penulis menyelesaikan penelitian dengan topik
”Pola Penyebaran Rembesan pada Model Tanggul dengan Saluran Drainase Tegak untuk Tanah Oxisol Darmaga, Bogor”.
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah, karena dengan izin dan anugerahNya penulis dapat menyelesaikan laporan penlitian ini. Laporan ini disusun sebagai hasil penelitian yang dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika, serta Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian-IPB dari bulan April hingga Agustus 2006.
Dengan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA sebagai Dosen Pembimbing I atas arahan dan bimbingannya.
2. Dr. Ir. Erizal, MAgr. sebagai Dosen Pembimbing II atas arahan dan bimbingannya.
3. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, MSi. sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik untuk perbaikan skripsi ini.
4. Bapak, Ibu, Adik serta Istri tercinta yang terus memberikan dukungan serta perhatian baik secara moril maupun materiil.
5. Para staf Tata Usaha, Unit Pelayanan Terpadu Kemahasiswaan Fakultas Teknologi Pertanian serta bapak Trisnadi sebagai teknisi laboratorium yang selalu memberikan bantuan dan arahannya.
6. Agus S. Sasmita, STP yang selalu bersama-sama dalam penelitian serta rekan- rekan di Sub Program Studi Teknik Sipil Pertanian, khususnya Angkatan 2002.
Penulis menyadari bahwa penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna, namun penulis berharap agar isi laporan dapat bermanfaat bagi pembaca serta siapa saja yang berminat dengan ilmu-ilmu keteknikan pertanian khususnya.
Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih.
Bogor, Juni 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman RINGKASAN
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... v
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan Penelitian ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanah Secara Umum ... 3
2.2. Sifat-Sifat Fisik dan Mekanik Tanah ... 4
2.3. Tanggul ... 14
2.4. Drainase dan Filter ... 20
2.5. Program GEO-SLOPE ... 22
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Tempat dan Waktu ... 24
3.2.Bahan dan Alat ... 24
3.3.Metode ... 24
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Sifat Fisik Tanah ... 39
4.2. Uji Tumbuk Manual ... 40
4.3. Pengaliran Air Pada Kotak Model ... 42
4.4. Garis Freatik dan Jaringan Aliran ... 44
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 59
5.2. Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 61
LAMPIRAN ... 64
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah ... 7
Tabel 2. Berat jenis partikel tanah... 9
Tabel 3. Nilai Indeks Plastisitas (IP) beberapa fraksi tanah ... 11
Tabel 4. Kemiringan lereng berdasarkan jenis bahan penyusun tanggul 15 Tabel 5. Spesifikasi peralatan uji tumbuk manual ... 31
Tabel 6. Dimensi dari tanggul di lapangan dan model tanggul ... 35
Tabel 7. Nilai-nilai kemiringan talud yang dianjurkan untuk tanggul tanah homogen ... 35
Tabel 8. Jumlah tumbukan dan berat tanah pada tiap lapisan ... 36
Tabel 9. Letak dan jumlah sensor pada model tanggul ... 36
Tabel 10. Sifat fisik tanah Oxisol Darmaga, Bogor ... 39
Tabel 11. Spesifikasi uji tumbuk manual ... 41
Tabel 12. Hasil pengujian tumbuk manual ... 41
Tabel 13. Debit pada outlet model tanggul dengan drainase ... 42
Tabel 14. Debit pada spillway model tanggul dengan drainase ... 43
Tabel 15. Hubungan nilai RC dan permeabilitas ... 44
Tabel 16. Posisi titik-titik pada garis freatik ... 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified ... 5
Gambar 2. Falling head permeameter ... 8
Gambar 3. Garis rembesan dalam tubuh tanggul ... 16
Gambar 4. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul ... 17
Gambar 5. Gradien rembesan ... 19
Gambar 6. Model tanggul dengan saluran drainase kaki menggunakan filter berupa capiphon drain belt... 21
Gambar 7. Model tanggul dengan saluran drainase tegak menggunakan filter berupa capiphon drain belt ... 21
Gambar 8. Sistem kapilarisasi pada capiphon drain belt ... 22
Gambar 9. Diagram alir penelitian ... 25
Gambar 10. Kotak tumbuk manual (a), dan penumbuk (rammer) (b) ... 32
Gambar 11. Skema tubuh model tanggul tanpa drainase ... 33
Gambar 12. Penampang melintang model tanggul dengan drainase tegak . 33 Gambar 13. Kotak model tanggul ... 34
Gambar 14. Bahan filter caphiphon... 37
Gambar 15. Peletakan caphiphon... 37
Gambar 16. Perubahan debit pada outlet model tanggul ... 43
Gambar 17. Pola penyebaran air di dalam tubuh tanggul dengan capiphon.. 46
Gambar 18. Pola penyebaran air di dalam tubuh tanggul tanpa capiphon.... 47
Gambar 19. Garis freatik dengan metode analisis grafis ... 49
Gambar 20. Garis freatik pada model tanggul tanpa capiphon dalam SEEP/W (Geo-Slope) ... 52
Gambar 21. Jaringan aliran pada tubuh tanggul tanpa capiphon. ... 53
Gambar 22. Garis freatik pada model tanggul dengan capiphon dalam SEEP/W (Geo-Slope) ... ... 54
Gambar 23. Jaringan aliran pada tubuh tanggul dengan capiphon... 55
Gambar 24. Grafik hubungan kadar air tanah dengan tahanan listrik dari sensor. ... 56
Gambar 25. Distribusi kadar air dalam tubuh tanggul (a) tanpa capiphon dan (b) dengan caphiphon ... 58
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Skema rangkaian sensor kadar air ... 64 Lampiran 2. Gambar teknik kotak model tanggul ... 65 Lampiran 3. Urutan Peletakan Sensor Kadar Air pada model tanggul ... 68 Lampiran 4. Hubungan Resistensi dengan Kadar Air pada
Kalibrasi Sensor ... 70 Lampiran 5. Grafik Hubungan Resistensi dengan Kadar Air pada
Kalibrasi Sensor ... 73 Lampiran 6. Hasil perhitungan kadar air dengan metode basis kering (%) 78 Lampiran 7. Pengamatan langsung pola rembesan pada model tanggul
tanpa capiphon ... 80 Lampiran 8. Pengamatan langsung pola rembesan pada model tanggul
dengan capiphon ... 89 Lampiran 9. Penampang melintang dan dimensi tanggul ... 91 Lampiran 10.Perhitungan zona basah (a) dengan metode analisis grafis... 92 Lampiran 11.Tahap-tahap Penggambaran Dalam Program Seep/W ... 94 Lampiran 12. Nilai kadar air tanah pada tubuh tanggul sebelum
dan sesudah pengaliran. ... 104
