KAJIAN SUMUR RESAPAN DALAM MEREDUKSI DEBIT
BANJIR PADA KAWASAN PERUMAHAN
(STUDI KASUS: PERUMAHAN ANUGERAH LESTARI KUALA
GUMIT, LANGKAT)
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh:
GALIH GEMILANG
08 0404 102
BIDANG STUDI SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK USU
2013
ABSTRAK
Salah satu solusi mengatasi banjir pada kawasan perumahan dapat dilakukan dengan cara pencegahan sedini mungkin melalui perencanaan dari awal oleh pihak pengembang perumahan dengan mengalokasikan lahan untuk pembuatan sumur resapan. Sumur resapan berfungsi sebagai tempat menampung air hujan sementara yang jatuh di atas atap rumah, kemudian air hujan tersebut akan diserap oleh tanah secara perlahan sehingga limpasan air hujan tidak langsung mengalir ke saluran drainase.
Studi ini bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi dan nilai permeabilitas untuk menentukan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir. Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat. Alat yang digunakan dalam pengujian infiltrasi di lapangan adalah single ring infiltrometer, setelah itu sampel tanah di lokasi studi diambil untuk uji permeabilitas di Laboratorium Mekanika Tanah.
Berdasarkan penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 15,60 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) tanah adalah 9,610 x 10 cm/detik. Berdasarkan data yang telah dianalisis didapat dimensi sumur resapan yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1 meter, kedalaman 2,275 meter dan debit masukan rencana 0,279 x 10 m³/detik. Untuk sumur resapan ini, estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 2,265 jam.
Total debit banjir kawasan perumahan sebelum direncanakan sumur resapan adalah 165,828 x 10 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 108,910 x 10 m³/detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 34,32 %. Untuk debit banjir yang terjadi 1 unit rumah tipe 36/84 tanpa sumur resapan adalah 0,329 x 10 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 0,050 x 10 m³/detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 84,8 % untuk setiap unit rumah. Kata kunci: Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.
Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (SI) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:
"Kajian Sumur Resapan dalam Mereduksi Debit Banjir pada Kawasan Perumahan (Studi Kasus: Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat)"
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:
1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia M.Sc selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Terunajaya,M.Sc selaku Kordinator Sub Jurusan Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT, selaku Dosen
Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
7. Kepada keluarga besarku, kedua orangtuaku, Ayahanda Taufik Sembiring dan Ibunda Rosdiana, yang selama ini selalu berusaha memberikan segala yang terbaik kepada anak-anaknya sehingga bisa seperti sekarang ini serta adikku Clara Shinta terima kasih untuk perhatian, nasehat, semangat, bantuan, dan dorongan serta kesabaran yang telah diberikan.
8. Kepada adinda Dwi Ratika Wulandari atas bantuan, nasehat, dan waktu luang yang telah diberikan untuk setia menemani penyusun dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi
11. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Berry, Robi, Khaidir, Ahmad, Imam, Hafiz, Deni, M. Hafiz, Alfrendi, Rumanto, Muazzi, Khatab, Dedial, Jefri, Wenny, Nurul, Kiki serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
12. Abang/kakak senior serta alumni: Bang Rangga, Kak Dzi, Bang Habibi, Bang Fandi, Bang Iqbal, Bang Ujek, Bang Andrisyam, Bang Beni, Bang Haikal, Bang Irsyad, Kak Vina, adik-adik angkatan 2009-2011: R a f u a d , I w a n , Iqbal, Ijeb, Abdul, Patra, Dara, Sari, Riski, Yogi, Arif, Subar dan lain-lain yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
13. Teman-teman seperjuangan di HMI Komisariat FT USU, Marlin, Andri, Trisnal, Hadi dan Yose yang sama-sama berjuang dikala susah maupun senang. Abg senioran, Bang Bayu, Budi, Toni, Ikhwan, Hendra, Andika, Armi, Ari. Adik-adikku tercinta Rohim, Umri, Martin, Icha, Lena, Madan, Andi, Fajar, Danu, Siti, Dede, Nuri, Nanda, Fawzi, Randy, Ima, Yuni, Jizah serta adik-adik stambuk 2009 hingga 2011 yang lain yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu, semoga perjuangan kita tetap berlanjut dan masa depan yang cerah menjadi tujuan akhir hidup kita.
14. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, 17 April 2013 Penulis
GALIH GEMILANG 08 0404 102
DAFTAR ISI
ABSTRAK...i
KATAPENGANTAR...ii
DAFTAR ISI ……...vi
DAFTAR GAMBAR...ix DAFTAR TABEL...xi DAFTAR NOTASI...xiv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Perumusan Masalah...3 1.3 Tujuan Penelitian...3 1.4 Manfaat Penelitian...3 1.5 Pembatasan Masalah ...4 1.6 Metode Penelitian...5 1.7 Sistematika Penulisan...7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 9
2.1 Siklus Hidrologi... 9
2.2 Konsep Umum Infiltrasi...10
2.2.1 Pengertian infiltrasi...11
2.2.2 Proses Infiltrasi. ...12
2.2.3 Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi...13
2.2.4 Pengaruh Tekstur Terhadap Laju Infiltrasi...17
2.2.5 Arti Pentingnya Infiltrasi...19
2.2.6 Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi...20
2.2.7 Pengukuran Infiltrasi di Lapangan...21
2.3 Klasifikasi Tanah...25
2.3.1 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur...25
2.5 Analisis Hidrologi ...30
2.5.1 Perhitungan Parameter Statistik...31
2.5.2 Penentuan Jenis Distribusi Data...32
2.5.3 Curah Hujan Rencana ...36
2.5.4 Analisis Intensitas Curah Hujan...42
2.5.5 Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan....44
2.6 Sumur Resapan ...47
2.6.1 Pengertian...47
2.6.2 Fungsi Sumur Resapan...47
2.6.3 Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan...51
2.6.4 Komponen-komponen Proses Peresapan ...55
2.6.5 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan...58
2.6.6 Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan ...65
2.6.7 Jenis dan Konstruksi Sumur Resapan ...66
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...73
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...73
3.2 Alat dan Bahan...73
3.3 Kerangka Penelitian...74
3.4 Tahapan Penelitian ...76
3.4.1 Pengumpulan Data...76
3.4.2 Pengolahan Data ...81
3.4.3 Penyajian Data ...83
3.4.4 Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan...84
3.4.5 Kesimpulan dan Saran ...85
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN...86
4.1 Analisis Infiltrasi...86
4.1.1 Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan...86
4.1.2 Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton...89
4.2 Uji Permeabilitas di Laboratorium...94
4.3.2 Plotting Data ...100
4.3.3 Uji Keselarasan Chi Square...102
4.3.4 Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof...103
4.3.5 Analisis Intensitas Curah Hujan...105
4.3.6 Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan..109
4.4 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan ...118
4.5 Pengurangan Debit Banjir ...123
4.6 Spesifikasi Perencanaan Sumur Resapan...125
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...129
5.1 Kesimpulan ...129
5.2 Saran ...130
DAFTAR PUSTAKA ...132 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Skema Kerangka Dasar Penelitian ... 24
Gambar 2. 1 Siklus Hidrologi ... 26
Gambar 2. 2 Posisi Sumur Resapan dalam Siklus Hidrologi... 27
Gambar 2. 3 Skema Infiltrasi dan Perlokasi pada Dua Lapis Tanah: a) Infiltrasi Besar dengan Perlokasi Kecil dan b) Infiltrasi Kecil dengan Perlokasi Besar. ... 29
Gambar 2. 4 Single Ring Infitrometer ... 39
Gambar 2. 5 Grafik Hubungan t dan Log (fo-fc) ... 41
Gambar 2. 6 Alat Constant Head Permeability Test ... 45
Gambar 2. 7 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Test... 46
Gambar 2. 8 Sketsa Sumur Resapan ... 64
Gambar 2. 9 Prinsip Kerja Sumur Resapan Penampungan Air Hujan... 69
Gambar 2. 10 Cara Kerja Sumur Resapan ... 70
Gambar 2. 11 Skema Aliran dalam Sumur (Sunjoto, 2011) ... 77
Gambar 2. 12 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Talang Air Hujan ... 84
Gambar 2. 13 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Saluran Terbuka... 84
Gambar 2. 14 Sumur Resapan Dalam Berbentuk Bulat Melalui Pemboran ... 85
Gambar 2. 15 Sumur Resapan Kolektif di Bahu Jalan ... 86
Gambar 2. 16 Sumur Resapan Kolektif Berbentuk Kolam Resapan ... 86
Gambar 3. 1 Lokasi Perumahan dan Pengukuran Laju Infiltrasi ... 90
Gambar 3. 2 Kerangka Penelitian ... 92
Gambar 3. 3 Proses Uji Falling Head Permeability ... 97
Gambar 3. 4 Lokasi Perumahan di Kuala Gumit, Langkat ... 98
Gambar 3. 5 Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan... 102
Gambar 4. 1 Dimensi Single Ring Infitrometer ... 103
Gambar 4. 2 (a) Pembersihan Lahan, (b) Kayu Pelapis Penetrasi Ring Infiltrometer, (c) Proses Penetrasi Ring Infiltrometer dan (d) Proses Pengamatan Laju Infiltrasi... 105
Gambar 4. 3 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton ... 107
Gambar 4. 4 Grafik f(t) Horton ... 110
Gambar 4. 5 Proses Pengujian Falling Head Permeability di Laboratorium ... 112
Gambar 4. 6 Hasil Plotting Log Pearson Tipe III Stasiun Kuala Gumit, Langkat... 118
Gambar 4. 7 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun ... 132
Gambar 4. 8 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun 132 Gambar 4. 9 Kurva IDF Daerah Perencanaan... 134
Gambar 4. 10 Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi ... 123
Gambar 4. 11 Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi... 124
Gambar 4. 12 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) ... 142
Gambar 4. 12 Skema Perencanaan Sumur Resapan dengan Batu Kali ... 144
DAFTAR TABEL
Tabe1 2. 1 Tekstur Tanah dengan Kecepatan Infi1trasi ...17
Tabe1 2. 2 Harga Koefisien Permeabi1itas pada Umumnya ...27
Tabe1 2. 3 Berdasarkan Hasil Perhitungan Parameter Statistik... 32
Tabe1 2. 4 Ni1ai Kritis untuk Distribusi Chi Square ... 35
Tabe1 2. 5 Ni1ai Kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof... 36
Tabe1 2. 6 Ni1ai Variabe1 Reduksi Gauss (K)...37
Tabe1 2. 7 Ni1ai Rata-rata dari Reduksi (Yn) ... 38
Tabe1 2. 8 Standar Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn)...38
Tabe1 2. 9 Ni1ai Reduksi Variasi (Yt)... 38
Tabe1 2. 10 Harga K untuk Distribusi Log Pearson III ... 40
Tabe1 2. 11 Faktor Frekuensi K Untuk Distribusi Log Norma ... 42
Tabe1 2. 12 Ni1ai Koefisien A1iran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan .... 57
Tabe1 2. 13 Faktor Geometrik Sumur... 62
Tabe1 2. 14 Deskripsi tentang Kondisi Sumur ... 63
Tabe1 2. 15 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan... 66
Tabe1 3. 1 Data Curah Hujan Stasiun BPP Kwala Gumit, Langkat ... 81
Tabe1 4. 1 Hasi1 Perhitungan Laju Infi1trasi pada Lokasi Perumahan... 89
Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Laju Infiltrasi pada Lokasi Penelitian... 92
Tabel 4. 3 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium ... 96
Tabel 4. 4 Data Curah Hujan Stasiun Kuala Gumit, Langkat ... 97 Tabel 4. 5 Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Kuala
Tabel 4. 6 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan... 99
Tabel 4. 7 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Kuala Gumit, Langkat... 99
Tabel 4. 8 Perhitungan Parameter Statistik Log Distribusi Curah Hujan ... 99
Tabel 4. 9 Hasil Uji Distribusi Statistik Stasiun Kuala Gumit, Langkat... 100
Tabel 4. 10 Perhitungan Peringkat Periode Ulang Sta. Kuala Gumit ... 101
Tabel 4. 11 Perhitungan Metode Chi-Kuadrat ... 103
Tabel 4. 12 Uji Smirnov Kolmogorov Stasiun Kuala Gumit, Langkat dengan Distribusi Log Pearson Tipe III... 104
Tabel 4. 13 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson III ... 105
Tabel 4. 14 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen ... 106
Tabel 4. 15 Perhitungan Int. Curah Hujan Metode Hasfer Der Weduwen ... 107
Tabel 4.16 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun .. 112
Tabel 4. 17 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro... 112
Tabel 4. 18 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun... 113
Tabel 4. 19 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro... 113
Tabel 4. 20 Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun ... 114
Tabel 4. 21 Selisih Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun ....115 Tabel 4. 22 Intensitas Curah Hujan untuk Berbagai PUH Berdasarkan Metode Van
Breen dengan Pola Talbot ... 117 Tabel 4. 23 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Banguna....…...118 Tabel 4. 24 Efisiensi Debit Banjir Menggunakan Sumur Resapan (PUH 2 Tahun) 124 Tabel 4. 25 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) ...125
DAFTAR NOTASI A = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha)
= Luas penampang sampel tanah ( )
C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1 = Koefisien Kurtosis
= Koefisien Skewness = Koefisien variasi
DK = Derajat kebebasan
= Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-i
F = Faktor Geometrik (m)
f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam) = Laju infiltrasi tetap (cm/jam) = Laju infiltrasi awal (cm/jam)
H = Tinggi muka air dalam sumur (m)
ℎ = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) ℎ = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm)
I = Intensitas hujan (mm/jam)
= Intensitas hujan (mm/jam) pada PUH tahun K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik)
k = Konstanta
k = Faktor konversi ( = 0,00278 dari ha-mm/jam ke m³/detik)
LogX = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu Log X = Nilai logaritma rata-rata curah hujan
m = Nomor urut data
n = Jumlah data.
= Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i P(Xm) = Data yang telah diranking dari besar ke kecil
Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik) = Debit banjir total ( /detik)
Q = Debit air masuk sumur resapan (m³/dtk)
Q = Debit air sumur resapan meresap kedalam tanah (m³/dtk) Q = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m³/dtk)
R = Jari-jari sumur (m)
R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam)
= Curah hujan harian maksimum PUH tahun (mm/24jam) = Standar deviasi
T = Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur resapan (jam) = Durasi waktu hujan (menit)
V = Kapasitas sumur resapan (m³)
= Harga Chi Square
= Curah hujan rata–rata (mm)
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Curah Hujan Stasiun Kuala Gumit, Langkat
Lampiran 2. Data Hasil Uji Permeabilitas Tanah di Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik sipil
