ANALISA LAJU INFILTRASI SUMUR PERESAPAN
DI PEKANBARU MENGGUNAKAN METODE HORTON
Elizar1)
, Yolly Adriati2)
1), 2)Universitas Islam Riau, Jln.Kaharuddin Nst 113 Pekanbaru Email: elizar_uir@yahoo.co.id, olly_adri@yahoo.com
Abstrak
Air merupakan salah satu komponen yang memegang peranan penting dalam berbagai aspek kehidupan. Air hujan yang ja-tuh kepermukaan tanah sering kali terjadi limpasan menjadi aliran permukaan tanah sehingga tidak sempat meresap ke dalam tanah yang berakibat kurangnya kandungan air tanah dan banjir. Sumur resapan berfungsi untuk menampung dan mere-sapkan air hujan maupun air buangan rumah tangga, guna mempertahankan muka air tanah dan mencegah banjir. Berdasar-kan survey lapangan, PeBerdasar-kanbaru sering terjadi banjir hal ini disebabBerdasar-kan aliran pembuangan rumah tangga dan limpasan air hujan menuju drainase kota dan memiliki air tanah yang dangkal sehingga tidak memungkinkan untuk membuat sumur resa-pan. Untuk permasalahan tersebut maka dilakukan penelitian dengan membuat sumur resapan dengan kondisi tanah dasar lempung dan jenis penyaring yang berbeda yaitu ijuk, daun kering dan sabut kelapa yang banyak ditemukan di Pekanbaru. Dengan menggunakan metode Horton dilakukan analisa terhadap laju infiltrasi yang terjadi pada 3 model sumur resapan. Berdasarkan hasil analisa diperoleh laju infiltrasi tercepat menggunakan daun kering yaitu sebesar 19,192cmt/jam dengan Model Horton ft = 13,8 + 7,8e-4,43t dan type bangunan sumur resapan yang di desain untuk wilayah Pekanbaru, sebaiknya menggunakan bangunan peresapan type horisontal, hal ini mengingat kondisi daerah lokasi penelitian memiliki muka air yang dangkal.
Kata kunci : Infiltrasi, limpasan, muka air tanah, sumur resapan
Abstract
Water is one component that important role in various aspects of life. Rain water that falls surface soil is often occurs runoff into the soil surface so that the flow could not soak into the soil resulting lack of soil water content and flooding. Infiltration wells serves to accommodate and absorb rain water and household sewage, in order to maintain groundwater and prevent flooding. Based on field surveys, Pekanbaru frequent flooding it caused the flow of household waste and rainwater runoff into the city drainage and shallow ground water has made it impossible to make a well catchment. For the problem then do the research by making well catchment with clay base soil conditions and different types of filter fibers, dry leaves and coco-nut fiber which are found in Pekanbaru. By using the method of Horton performed an analysis of the rate of infiltration that occurs in three models of infiltration wells. Based on the analysis results obtained using the fastest infiltration rate of dry leaf that is equal to 19,192 cm/hour with Horton models ft = 13,8 + 7,8e-4,43t and the type of building wells are designed to Pekanbaru area, preferably using impregnation building
hori-zontal type, it is given the condition of the areas where the research has a shallow water. Keywords: Groundwater, infiltration, infiltration wells, runoff
1. PENDAHULUAN
Air merupakan salah satu komponen yang memegang peranan penting dalam berbagai aspek kehidupan. Ba-gi manusia air berperan penting dalam keBa-giatan perta-nian, industri dan dalam kebutuhan rumah tangga. Air hujan yang jatuh kepermukaan tanah sering kali di-biarkan melimpas menjadi aliran permukaan tanah se-hingga tidak sempat meresap ke dalam tanah yang be-rakibat kurangnya kandungan air tanah, sehingga muncul kekeringan. Air limbah rumah tangga sering kali terlihat dialirkan keselokan sehingga terjadinya limpasan ketika hujan dan berakibat genangan air permukaan. Pengelolaan yang tidak baik pada air hu-jan dan air limbah rumah tangga akan dapat mengaki-batkan efek-efek buruk bagi lingkungan dan air tanah. Efek-efek buruk tersebut antara lain adalah banyaknya genangan-genangan air yang menyebabkan lingkungan
menjadi kotor, berkembangbiaknya nyamuk penyebab demam berdarah, dan apabila tidak diresapkan dengan baik akan menyebabkan berkurangnya pasokan air ta-nah. Jenis penggunaan lahan yang bersifat alami seperti semak belukar dan hutan kota memiliki kemampuan yang tinggi dalam meresapkan air [6]. Resapan buatan mampu memberikan pengurangan limpasan, menjaga kualitas air, menurunkan debit puncak, meningkatkan isian air tanah dan mengurangi dampak aliran permukaan [1]. Infiltrasi adalah cara yang paling efektif untuk megendalikan limpasan air hujan karena dapat mengurangi air buangan dan dampak negatif genangan air hujan [2]. Unit penahan hujan terdiri dari dua jenis yaitu penyimpanan dan peresapan. Jenis peresapan yaitu infiltration trench, sumur resapan, kolam resapan dan infiltration pavement [4].
Kondisi tanah di Pekanbaru bersifat lunak dan permukaan air tanah yang dangkal, merupakan permasalahan dalam mendesain sumur peresapan maka perlu dilakukan penelitian desain sumur peresapan dengan meninjau laju infiltrasi.
1. 1. Infiltrasi
Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui per-mukaan tanah. Di dalam tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran antara (interflow) menuju ma-ta air, danau dan sungai; ama-tau secara vertikal, yang di-kenal dengan perkolasi (percolation) menuju air tanah. Gerak air di dalam tanah melalui pori-pori tanah di-pengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler. Gaya gravitasi menyebabkan aliran selalu menuju ke tempat yang lebih rendah, sementara gaya kapiler menyebab-kan air bergerak ke segala arah. Air kapiler selalu ber-gerak dari daerah basah menuju ke daerah yang lebih kering [5].
Daya infiltrasi (f) adalah laju infiltrasi maksimum yang dimungkinkan, yang ditentukan oleh kondisi permu-kaan, termasuk lapisan atas tanah [3].
1. 2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi
Infiltrasi
Secara teoritis, bila kapasitas infiltrasi tanah diketahui, volume air larian dari suatu curah hujan dapat dihitung dengan cara mengurangi besarnya curah hujan dengan air infiltrasi ditambah genangan air oleh cekungan permukaan tanah (surface detention) dan air intersepsi. Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah sebagai berikut ini [4] :
a. Kedalaman genangan dan tebal lapisan yang jenuh.
b. Kelembaban tanah
c. Pemampatan oleh curah hujan
d. Penyumbatan oleh bahan-bahan yang halus e. Tanaman penutup
f. Topografi g. Intensitas hujan
h. Udara yang terdapat dalam tanah
Besarnya infiltrasi tergantung dari tipe vegetasi dipermukaan tanah, faktor lapisan permukaan tanah, suhu, intensitas hujan, karakteristik fisik tanah, dan kualitas airnya [7].
1. 3. Kapasitas Infiltrasi
Laju infiltrasi diukur dalam satuan panjang per waktu. Satuan yang sama berlaku untuk laju curah hujan. Satu sentimeter curah hujan dalam waktu satu jam pada satuan luas tertentu, menandakan bahwa satu jam setelah permulaan hujan, air yang dapat ditampung dalam ember, misalnya : akan mempunyai kedalaman 1 cm tersebar merata pada dasar ember tersebut.
Rumus Horton memberi hasil hitungan Laju Infiltrasi dalam hubungan dengan waktu, yaitu [3] :
... ...[1] keterangan :
= kapasitas infiltrasi pada saat t (cm/jam) = besar infiltrasi saat konstan (cm/jam) = besar infiltrasi saat awal (cm/jam)
k = nilai konstanta t = waktu
e = 2,718 2. METODE
Penelitian ini dilakukan di lingkungan Laboratorium Universitas Islam Riau. Teknik pengumpulan data dilakukan dengan membuat model sumur resapan dengan menggunakan jenis tanah sesuai dengan kondisi tanah di Pekanbaru dan 3 jenis penyaring yang berbeda terdapat di ligkungan lokasi penelitian. Model sumur resapan seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Model sumur resapan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut ini.
a. Tiga sumur peresapan pasangan batu bata dengan ukuran (100 x 100 x 100) cm dengan penyaring yang berbeda yaitu dengan bahan ijuk, serabut ke-lapa dan daun-daun kering
b. Tabel pencatatan dan pena c. Stopwatch
d. Tabung ukur e. Ember dan gayung
Bangunan sumur peresapan terdiri dari 3 buah sumur peresapan dari pasangan batu bata dengan penyaring yang berbeda (ijuk, serabut kelapa dan daun kering) ; material terdiri dari lapisan kerikil, pasir dan tanah lempugn ; sumur resapan dilengkapi pipa secara horisontal dan kran.
Laju infiltrasi merupakan daya serap tanah untuk mengalirkan air dari permukaan (surface) kedalam ta-nah. Pengukuran laju infiltrasi dilakukan dengan cara: a. Air dituang pada sumur resapan dengan kran
tertutup hingga air tidak mengalami penurunan (konstan), air tersebut diasumsikan sebagai genangan air hujan yang akan terinfiltrasi kedalam lapisan sumur resapan.
b. Setelah air penuh dan konstan, stopwach dinyalakan dan kran air dibuka, air yang keluar dari kran ditampung, diukur menggunakan gelas ukur selama 5 menit.
c. Pada 5 menit pertama kran ditutup, penurunan air permukaan dan air yang keluar dari kran diukur serta hasil pengukuran dicatat.
d. Pada 5 menit ke-2, ke-3 dst, dilakukan hal yang sama hingga air pada permukaan sumur resapan dan kran sama dengan nol.
e. Hasil pengumpulan data digunakan untuk menganalisa laju infiltrasi.
Gambar 2. Air pada permukaan sumur resapan
Gambar 3. Pengukuran laju infiltrasi
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan data pengamatan dan analisa yang telah dilakukan maka hasil analisa laju infiltrasi dari tiga je-nis saringan dari bahan ijuk, daun kering dan sabut ke-lapa dapat dilihat rata-rata laju infiltrasi terbesar pada bahan penyaring dari daun kering yaitu sebesar 34,8 cm/jam. Penurunan air permukaan pada bak peresa-pan untuk bahan penyaring ijuk air habis pada 5 (lima) menit ke-7, bahan penyaring daun kering pada 5 (li-ma) menit 4, sedangkan bahan penyaring sabut ke-lapa pada 5 menit ke-15 sehingga yang tercepat mere-sap adalah bahan penyaring dari daun kering. Perbe-daan laju infiltrasi dapat dilihat pada Gambar 4
...[2] Menentukan nilai konstanta, k berdasarkan rumus Horton :
...[3] Sisi kiri dan kanan jadikan logaritma
...[4] ...[5] jadi, Persamaan linier : Y = t m = -1/k log e X = log (ft – fc) C = (1/k log e) log(f – fc)
Dari persamaan m = -1/k log e Sehingga,
k = -1/m log e = -1/m log 2,718 = -1/0,434m
dimana m = gradien
m ditentukan dengan grafik hubungan antara t dan log
(f-fc) terlihat pada Gambar 4
Berdasarkan Gambar 4 diperoleh persamaan linier : Tabel 1. Persamaan linear
Jenis Penyaring Persamaan m k Ijuk Daun Kering Sabut Kelapa Y = -0,5529X + 0,7207 Y = -0,5201X + 0,645 Y = -0,5561X + 0,7137 -0,5529 -0,5201 -0,5561 4,17 4,43 4,14
Gambar 4. Grafik hubungan antara t dan log (f – fc)
Berdasarkan data pengamatan dan pengukuran, maka persamaan kapasitas infiltrasi model Horton untuk penyaring ijuk adalah sebagai berikut ini.
fc = 3,2
f = 10
k = 4,17
maka persamaan kurva infiltrasi :
Untuk hasil analisa selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Laju infiltrasi ijuk
t (me nit) t (jam) f (cm /jam ) fc f - fc log (f-fc) ft (cm/ jam) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0,08 0,17 0,25 0,33 0,42 0,50 0,58 0,67 0,75 0,83 0,92 1,00 1,08 1,17 1,25 10 9,6 8,4 8,4 7,6 6,8 6,4 5,2 4,4 3,9 3,6 3,4 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 6,8 6,4 5,2 5,2 4,4 3,6 3,2 2,0 1,2 0,7 0,4 0,2 0 0 0 0,833 0,806 0,716 0,716 0,643 0,556 0,505 0,301 0,079 -0,135 -0,436 -0,699 8,004 6,394 5,033 4,495 3,974 3,648 3,481 3,324 3,253 3,223 3,208 3,203 3,200 3,200 3,200
Jadi kapasitas infiltrasi model Horton untuk penyaring ijuk :
Persamaan kapasitas infiltrasi model Horton untuk penyaring daun kering dapat dihitung :
fc = 13,8
f = 21,6
k = 4,43
Hasil analisa selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 3
Tabel 3. Laju infiltrasi daun kering
t (me nit) t (jam) f (cm /jam ) fc f - fc log (f-fc) ft (cm/ jam) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0,08 0,17 0,25 0,33 0,42 0,50 0,58 0,67 0,75 0,83 0,92 1,00 1,08 1,17 1,25 21,6 20,4 19,2 17,4 16,9 16,8 16,4 14,6 14,3 14,2 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 13,8 7,8 6,6 5,4 3,6 3,1 3,0 2,6 0,8 0,5 0,4 0 0 0 0 0 0,892 0,820 0,732 0,556 0,491 0,477 0,415 -0,097 -0,301 -0,398 19,192 16,954 15,584 14,622 14,289 14,127 13,996 13,842 13,818 13,810 13,800 13,800 13,800 13,800 13,800
Persamaan kapasitas infiltrasi model Horton untuk daun kering :
Persamaan kapasitas infiltrasi model Horton untuk penyaring sabut kelapa dapat dihitung dengan cara:
fc = 1,8
f = 8,4
k = 4,14
Hasil analisa selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4 Tabel 4. Laju infiltrasi sabut kelapa
t (me nit) t (jam) f (cm /jam ) fc f - fc log (f-fc) ft (cm/ jam) 5 10 15 20 25 30 0,08 0,17 0,25 0,33 0,42 0,50 8,4 7,8 7,2 6,0 6,0 5,4 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 6,6 6,0 5,4 4,2 4,2 3,6 0,820 0,778 0,732 0,623 0,623 0,556 6,474 4,809 3,718 2,857 2,548 2,254 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0,58 0,67 0,75 0,83 0,92 1,00 1,08 1,17 1,25 5,4 4,2 2,6 2,4 2,1 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 3,6 2,4 0,8 0,6 0,3 0 0 0 0 0,556 0,380 -0,097 -0,222 -0,523 2,122 1,952 1,836 1,819 1,807 1,800 1,800 1,800 1,800
Jadi persamaan kapasitas infiltrasi model Horton untuk sabut kelapa :
Berdasarkan hasil pengamatan dan analisa yang telah dilakukan dan dengan kondisi lahan di Pekanbaru memiliki muka air tanah dangkal maka desain sumur resapan menggunakan sumur resapan horisontal atau memanjang. Jenis penyaring digunakan dari daun
kering karena memiliki tingkat kapasitas infiltrasi terbesar yaitu 19,192 cm/jam. Desain sumur resapan seperti Gambar 5.
Gambar 5. Desain sumur resapan horisontal 4. SIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa laju ilfiltrasi terbesar dengan menggunakan penyaring daun kering yaitu sebesar 19,192 cm/jam dengan
model kapasitas infiltrasi Horton
. Sumur resapan yang digunakan di daerah Pekanbaru yang memiliki muka air tanah dangkal adalah sumur resapan horisontal atau memanjang dengan kedalaman diatas muka air
tanah kurang lebih 80 cm. Dengan sumur resapan horisontal, jenis penyaring daun kering yang cepat membusuk dapat diganti secara berkala dan bahan lebih mudah diperoleh.
5. REKOMENDASI
Sumur resapan dengan menggunakan jenis penyaring daun kering perlu diterapkan pada lingkungan daerah yang memiliki muka air dangkal dan desain sumur resapan secara horisontal atau memanjang.
6. UCAPAN TERIMAKASIH
Tulisan paper ini merupakan bagian dari penelitian yang dibiayai oleh DIPA Kopertis Wilayah X Nomor: 265/010/KU/2010 Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Prof. DR.Elfindri, SE., MA, sela-ku Koordinator dan Penanggung jawab Pelaksanaan Penelitian Dosen-dosen, Prof. Dr.Ir. Sugeng Wiyono selaku Dekan FT-UIR, Dr.Ir.H. Agusnimar, MSc selaku Ketua Lembaga Penelitian UIR, para pihak
laboratorium yang telah membantu dalam
pengumpulan data.
7. DAFTAR PUSTAKA
[1] Atchison, Potter, Severson, 2006, “Design Guidelines for Stromwater Bioretention Fasilities”, Civil and Environmental Engineering, University of Wiconsin, Madison.
[2] Khory,Norma, 2009, “Rainwater Infiltration”,
Fachvereinigung Betriebsund
Regenwassernutzung.e.V, Germany
[3] Soemarto,C.D, 1999, “Hidrologi Teknik”, Er-langga, Jakarta
[4] Suripin, 2004, “Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan, Penerbit Andi, Yogyakarta.
[5] Triatmodjo, Bambang, 2009, “Hidrologi Te-rapan”, Beta Offset, Yogyakarta
[6] Utaya, Sugeng, 2008, “Pengaruh Perubahan Penggunaan Lahan Terhadap Sifat Biofisik Tanah dan Kapasitas Infiltrasi di Kota Malang” Forum Geografi, Malang.
[7] Viessmann, K.,Lewis, 1977, “Introduction to
Hydrology, Harper and Row, New York.
