LogX Tr = (Log ̅)S+LogK(Trs)

(1)

1

Rahadi,

et al

.

Jurnal Sumberdaya Alam dan Lingkungan

Rancangan Sumur Resapan Di Universitas Brawijaya Malang

Design Of Infiltration Wells At Brawijaya University Malang

Adinda Hernani1_{, Bambang Rahadi}2*_{, Tunggul Sutan Haji}2

1_{Mahasiswa Jurusan Keteknikan Pertanian Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 65145} 2_{Fakultas Teknologi Pertanian Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 65145}

*_{Email Korespondensi : jbrahadi.ub.ac.id}

ABSTRAK

Pertumbuhan bangunan bertingkat di daerah perkotaan semakin cepat berkembang sehingga menyebabkan permasalahan yang terdapat di lingkungan sekitar dan menimbulkan permasalahan genangan maupun banjir. Masalah tersebut dapat dilakukan dengan pembuatan sumur resapan. Tujuan Penelitian ini dilakukan untuk mengatasi genangan atau banjir yang terjadi di daerah perkotaan khususnya di Universitas Brawijaya Malang tahun 2014 Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode deskripsif kuantitatif yaitu dengan mendeskripsikan hasil perhitungan untuk menentukan volume dan debit sebaran sesuai dengan rancangan curah hujan per tahun. Hasil analisa untuk curah hujan rancangan dengan menggunakan log person type III adalah 124,394 dengan curah hujan rancangan selama 10 tahun. Data CH aktual diambil Fakultas Teknologi Pertanian sebagai sampel daerah tangkapan air hujan setiap 10 menit . Hasil penelitian menujukkan volume total air hujan 70,35 m3_dan

debit sebarannya adalah 0,254 m3_{/detik sehingga sumur resapan dapat dirancangakan dengan}

ukuran diameter 1 meter yang memiliki kedalaman 2,198 m serta kapasitas volume sumur untuk 1 buah 1,72 m³ dapat mereduksi jika terjadi banjir atau genangan sebesar 15,73%.

Kata kunci : Curah hujan, distribusi sebaran, sumur resapan

Abstract

Growth of multi-storey buildings in the faster growing urban areas, causing problems found in the environment and cause inundation and flooding problems. These problems can be done by making infiltration wells. Direction study cwas conducted to address the inundation or flooding that occurred in urban areas, especially in Brawijaya University 2014 method used in this research is quantitative deskripsif method is to describe the results of the calculation to determine the volume and flow distribution in accordance with the design of rainfall per year. Result of the analysis for the design rainfall using log Person type III have 124.394 have design rainfall for 10 years. Value actual rainfall get at Agricultural Technology as water catchment sampel rainfall every 10 minute. Research value was indicated total volume have 70,35 m3_{from rainwater and discharge its distribution is 0,254 m}3_{/ sec,}

absorption wells have diameter design have 1 meter which has depth of 2,198 m and capacities volume wells for 1 piece have 1,72 m³, it can reduce case of flooding or inundation by 15,73%.

Key : infiltration wells, rainfall, distribution

PENDAHULUAN

Daerah perkotaan terdapat bangunan – bangunan gedung yang mempunyai tinggi bangunan lebih dari 5 meter, sehingga besar kemungkinan volume turunnya air hujan tertampung di jalan-jalan dan mengalir melalui saluran yang akan membawanya ke tempat – tempat di mana dapat dituangkan dengan aman ke dalam suatu sungai, danau,

atau laut. Sistem ini mempercepat limpasan permukaan, sehingga meningkatkan debit puncak di hilir daerah yang bersangkutan

(2)

2

Rahadi,

et al

.

Jurnal Sumberdaya Alam dan Lingkungan

dan pemanfaatan langsung air hujan, yang sebenarnya merupakan sumber air yang relatif lebih baik dibandingkan dengan sumber air permukaan maupun airtanah dan tersedia dalam jumlah yang cukup. Upaya konservasi yang dilakukan tersebut diharapkan secara tidak langsung akan membantu Pemerintah Daerah (Pemda) setempat dalam mengatasi permasalahan yang diakibatkan oleh banjir dan kekeringan.

Universitas Brawijaya Malang adalah salah satu Perguruan Timggi di Indonesia, tepatnya di Provinsi Jawa Timur di kota Malang. Universitas Brawijaya Malang ini terletak 85 Km ke arah Selatan dari Surabaya dengan rincian pada tahun 2012 sebagai berikut, memiliki luas wilayah 1.813.664 m2_{yang terdiri atas beberapa}

ruang terbuka hijau dengan jumlah 33476 m2_{yang tersebar di sekitar wilayah}

Universitas Brawijaya, yaitu hutan kampus Fakultas MIPA memiliki luas ruang terbuka hijau sebesar 6270 m2_{, Gazebo memiliki luas}

ruang terbuka hijau sebesar 3927 m2_,

Fakultas Ekonomi memiliki luas ruang terbuka hijau sebesar 2184 m2_,_{student center}

atau SAKRI sebesar 2751 m2_{, Lapangan}

kantor pusat sebesar 5152 m2_{dan Ex Stadion}

UB sebesar 13.192 m2_{. Luas yang tersisa}

adalah 1.780.188 m2_{saluran terbuka yang}

dapat dimanfaatkan untuk aliran sumur resapan melalui debit aliran dari air hujan dan genangan yang terjadi di Universitas Brawijaya Malang. Universitas Brawijaya Malang memiliki jumlah Mahasiswa sebesar 52.172 jiwa Kepadatan Penduduk 15.952, ketinggian 492 dpl dan batas wilayah utara adalah kecamatan Singosari, sedangkan sebelah timur merupakan kota Batu. Sebelah selatan merupakan kabupaten Blitar dan wilayah Barat adalah kab. Lumajang.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mnenetukan volume dan debit yang terjadi ketika curah hujan turun sehingga akan berpengaruh dalam mengatasi masalah banjir dan kekeringan yaitu dimensi sumur resapan di Universitas Brawijaya Malang.

BAHAN DAN METODE

Penelitian ini menggunakan metode deskriptif dengan studi kasus dengan menggambarkan suatu objek studi, suatu set kondisi dan suatu suatu kelas peristiwa pada masa sekarang (Nazir, 1983). Alasan pemilihan studi kasus karena fokus penelitian ini untuk mendeskirpsikan kondisi Universitas Brawijaya Malang mengalami curah hujan maksimum dengan curah hujan rancangan berdasarkan perhitungan (kuantitatif).

Gambar 1 Denah Kampus Unversitas Brawijaya Malang

Pengumpulan Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder curah hujan selama 10 tahun. Data sekunder yang digunakan meliputi data curah hujan dan data permeabiltas tanah. Data hurah hujan diambil dari UPT Kilmatologi Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang sebagai sumber yang kompeten dan legal sehingga memenuhi kriteria absah dan dapat dipercaya. Data permeabilitas tanah merupakan data dari hasil pengujian tanah lapisan atas (< 1m) dan lapisan bawah (>1 m). Data permeabilitas tanah yang akan diperoleh merupakan sampel tanah yang diambil pada tanah yang tidak mengalami perubahan struktur sehingga didapat lokasi pada daerah tangkapan air sekitar bangunan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang.

(3)

3

Rahadi,

et al

.

1. Debit Sebaran

Distribusi sebaran curah hujan adalah sistem pengulangan curah hujan baik jumlah frekuensi persatuan waktu maupun periode ulangnya. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menghitung besarnya curah hujan pada kala ulang tertentu. Distribusi sebaran tersebut untuk menentukan jenis distribusi yang sesuai dalam mendapatkan curah hujan yang didasarkan pada nilai-nilai.

dari berbagai macam parameter - parameter statistic, diantaranya koefisien asimetri, koefisien variasi dan koefisien kurtosis. (Soewarno,1986). Langkah-langkah yang diperlukan adalah sebagai berikut

(i) Mentukan data X1, X2, X3, …,Xn menjadi

data dalam logaritma, yaitu: log X1, logX2,

log X3, …,log Xn.

(ii) Menghitung rata-rata dari logaritma data tersebut:

̅̅̅̅̅̅̅̅

=

∑

1

Dimana :

Log x = rerata logaritma curah hujan rata- rata (mm)

Log Xi = logaritma curah hujan jumlah i=1 (mm)

(iii) Menghitung standar deviasi :

=

√

∑ ̅̅̅̅̅̅̅

2

Dimana :

= Standar deviasi

n = jumlah parameter yang digunakan

(iv) Menghitung koefisien skewness:

Cs =

∑ ̅̅̅̅̅̅̅

3

n = banyaknya parameter yang digunakan

S = standar deviasi data hujan maksimum tahunan (mm

Cs = koefisien kemiringan

(v) Menghitung logaritma data pada interval pengulangan atau kemungkinan prosentase yang dipilih sehingga persamaan 4

LogX

Tr

=

(Log

̅

)

S+LogK

(

Trs

)

4

Dimana:

Log XTr = logaritma curah hujan rencana

(mm)

Log X = logaritma curah hujan rata-rata hujan (mm)

δ

x = standar deviasi (mm)

S = standar deviasi data hujan maksimum tahunan (mm)

K(Tr,Cs) = faktor frekuensi pearson tipe III yang tergantung padaharga Tr (periode ulang) dan Cs (koefisien skewness)

2.

Permeabilitas Tanah

Permeabilitas tanah merupakan sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air mengalir melewati rongga pori yang menyebabkan tanah bersifat permeable. Koefisien permeabilitas tanah tergantung pada beberapa faktor, yaitu: (Braja M. Das, 1988)

a. Distribusi ukuran pori –pori tanah. b. Gradasi tanah (distribusi butir –

butir tanah) dan kepadatannya, c. Kekentalan cairan.

d. Angka pori.

e. Kekerasan permukaan butiran tanah.

(4)

4

Rahadi,

et al

.

2. Sumur Resapan

H

=

1 -

₅

F = faktor Geometrik (m) R= jari – jari sumur m

h = tinggi muka air dalam sumur (m) K = koefisien permeabilitas tanah (m/dtk) Q= Debit air masuk (m3_/detik)

T = waktu pengaliran (detik)

Secara teoritis, volume dan efisiensi sumur resapan dapat dihitung berdasarkan keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air yang meresap kedalam tanah sehingga dapat dituliskan sebagai berikut: (Sunjoto, 1998) .

Tabel 1. Curah Hujan Maksimum

3. Debit Aliran Puncak

Metode yang digunakan untuk menetukan debit limpasan pada sumur resapan dalam studi ini adalah metode Rasional (rational method). (Subarkah,1980).

Q = 0,278 CIA

6

Dimana

C = koefisien limpasan,

I = Intensitas curah hujan (mm/jam) A= luas area daerah sumur resapan (km2₎

Q = debit limpasan (m3_/det)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Debit Sebaran

Perhitungan debit sebaran dengan menggunakan curah hujan rancangan dengan menggunakan metode log person type III dan kala ulang 10 tahun dapat dilihat pada Tabel 1. perubahan cuaca yang tidak menentu.yang terjadi yaitu dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.

Dalam penelitian ini menunjukkan bahwa curah hujan rerata tahun 2002 sampai 2011 menunjukkan jumlah dari perhitungan hasil logaritma dalah 18, 2591 sedangkan untuk koefisien skewness 0,229411, sehingga hasil akhirnya melalui log interval adalah 124,394 mm. Curah Hujan yang paling tinggi terjadi pada tahun 2002 bulan Januari yaitu 100 mm dan curah

hujan paling terletak pada tahun 2011 yaitu 34 mm. Hal ini terjadi karena perubahan cuaca yang terjadi setiap tahun.

Data Curah Hujan

Daerah Fakultas Teknologi Pertanian yang memiliki luas 0,5655 ha, daerah alirannya menuju ke bagian utara dekat wilayah jalan soekarno - hatta yang terdapat sungai brantas. penelitian ini melakukan perhitungan dengan menggunakan prinsip pembagian antara volume hujan yang ditampung dibagi luas penampang. Pada penelitian ini dibutuhkan beberapa hari untuk mengetahui curah hujan yang terjadi yaitu dapat dilihat pada Tabel 2 berikut. Tahun

Hujan

Max Log Xi

Log Xi-Log X

[Log Xi - Log

X]² [Log Xi - Log X]³

2002 100 2 0,1741 0,0303 0,005277

2003 88 1,944 0,1185 0,0140 0,001664 2004 72 1,857 0,0314 0,000985 0,0000309 2005 71 1,852 0,0253 0,000064 0,0000161 2006 95 1,977 0,1518 0,0230 0,00349 2007 70 1,845 0,0191 0,000364 0,00000696 2008 73 1,866 0,0374 0,001398 0,0000523 2009 36 1,556 -0,2696 0,0726 0,0195

2010 68 1,832 0,00066 0,000000435 0,0000000000287 2011 34 1,531 -0,2945 0,0867 0,0255

Jumlah 18,2591 0,229411 0,0553726

(5)

Tabel 2 Curah Hujan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang

Curah hujan yang ditunjukkan pada hari pertama hujan adalah 82 mm dengan waktu pada saat hujan turun hingga berhenti adalah 53 menit, dan curah hujan turun ketika pada tanggal 23 Desember 2014 di Universitas Brawijaya Malang. Sedangkan untuk curah hujan yang ditunjukkan pada hari kedua lebih tinggi dari curah hujan pertaman yaitu 100 mm dengan waktu pada saat hujan turun hingga berhenti adalah 80 menit.

Tabel 3 Curah Hujan Pertama Selang Waktu per 10 Menit Dalam Jumlah 53 Menit

Hasil yang diperoleh pada penelitian curah hujan yang dilakukan beberapa hari juga dapat dilakukan perlakuan ukuran dengan tiap ukuran volume tersebut didapat setiap 10 menit dari awal datangnya curah hujan sampai berhenti hujan sehingga dapat menunjukkan pola curah hujan yang terjadi pada tabel 3. Hasil prosentase curah hujan pertama untuk setiap perlakuan 10 menit hingga waktu hujan berhenti adalah untuk curah hujan 12 mm didapatkan hasil prosentasenya bernilai 14 %. Curah hujan pada sepuluh menit kedua dengan curah hujan 20 mm didapatkan didaptkan hasil sejumlah 24%, hal ini juga didapatkan untuk sepuluh menit berikutnya yaitu untuk nilai

18 mm dan 16 mm didapatkan hasil prosentasenya adalah 21% dan 19%, sedangkan untuk hasil berikutnya untuk curah hujan 10 mm dan 8 mm didapatkan hasil prosentasenya adalah 12% dan 9%. Penjelasan selanjutnya dapat ditunjukksn pada Gambar 1 grafik histogram.

Gambar 1. Histogram Curah Hujan per 10 Menit Tanggal 23 Desember 2014

Curah hujan dengan waktu 0 menit yaitu dengan jumlah 12 mm, untuk waktu 10 menit pertama curah hujan bertambah menjadi 20 mm sedikit mengalami peningkatan volume hujan, kemudian waktu 20 menit curah hujan yang terjadi penurunandengan 10 menit pertama yaitu 18 mm. ketika waktu ke 30 menit curah hujan menurun menunjukkan jumlah 16 mm, selanjutnya pada waktu ke 40 menit dan 53 menit dengan curah hujan menurun kembali yaitu 10 mm dan 8 mm. Perbandingan hasil dapat dilihat pada proses curah hujan kedua sebagai berikut yang ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4 Curah Hujan Kedua Selang Waktu 10 per Menit Dalam Jumlah 80 Menit

Curah hujan yang kedua dengan jumlah 100 mm memiliki prosentase pada setiap jumlah curah hujan per milimetermya. Pada curah hujan dengan No Terjadinya

Hujan

Curah Hujan (mm)

Waktu (menit)

1 23

Desember 2014

82 53

2 26

Desember 2014

100 80

No

Waktu (menit)

Curah hujan

(mm) Prosentase %

1 0 12 14

2 10 20 24

3 20 18 21

4 30 16 19

5 40 10 12

6 53 8 9

No

Waktu (menit)

Curah hujan

(mm) Prosentase%

1 0 16 16

2 10 20 20

3 20 15 15

4 30 14 14

5 40 10 10

6 50 9 9

7 60 7 7

8 70 5 5

(6)

jumlah 16 mm memiliki jumlah prosentase dengan jumlah sama dengan curah hujannya berdasarkan perhitungan yang dilakukan yaitu sebesar 16 %. Curah hujan 20 mm dan 15 mm memiliki prosentase 20% dan 15%, sedangkan pada curah hujan 14 mm memiliki jumlah prosentase 14%. Selain itu, terdapat curah hujan dengan jumlah 10 mm dan 9 mm memiliki jumlah prosentase 10% dan 9%. Pada curah hujan dengan jumlah 7 mm dan 5 mm memiliki jumlah prosentase 7% dan 5%.Curah hujan yang terakhir yaitu dengan jumlah 4 mm memiliki prosentase 4%.

Gambar 2 Histogram Curah Hujan per 10 Menit Tanggal 26 Desember 2014

Curah hujan sedang dalam waktu 0 menit sudah terjadi yaitu dengan jumlah 16 mm, untuk waktu 10 menit pertama curah hujan bertambah menjadi 20 mm sedikit mengalami peningkatan volume hujan, kemudian waktu 20 menit curah hujan yang terjadi sedikit penurunan volume curah hujan 15 mm. Ketika waktu menunjukkan ke 30 menit tingkat curah hujan menurun yaitu 14 mm, selanjutnya diikuti waktu ke 40 menit dengan curah hujan menurun yaitu 10 mm. Waktu ke 50 menit curah hujan mulai turun dengan jumlah 9 mm, diikuti dengan waktu ke 60 menit menurun dengan jumlah 7 mm. Pada waktu ke 70 menit dan 80 menit curah hujan menurun kembali dengan curah hujan yaitu 5 mm dan 4 mm.

Permeabilitas Tanah

Klasifikasi menurut kecepatan infiltrasi dinyatakan Konduktivitas Hidrolik Jenuh (KHJ) yang dilakukan oleh peneliti dari Laboraturium Fisika tanah Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang yang berbeda sesuai dengan tingkatan kecepatan infiltrasinya,yaitu merupakan nilai untuk jenis tanah pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya

Malang adalah tanah berjenis lempung dengan warna tanah lapisan atas berwarna hitam dengan tinggi lapisan kurang dari 1 meter, sedangkan lapisan bawah dengan tinggi lebih dari 1 meter dengan warna tanah berwarna hitam. Berikut ini Tabel 2 dengan masing – masing lapisan tanah berdasarkan konduktivitas hidraulik jenuh.

Tabel 5 Konduktivitas Hidraulik Jenuh Pada LapisanTanah

Konduktivitas Hidraulik Jenuh (KHJ) pada Tabel 4 menjelaskan bahwa lapisan atas menunjukkan angka 0,08 cm/jam hal ini menunjukkan bahwa pori – pori yang dimiliki oleh tanah yang berada di lapisan atas berukuran kecil sehingga nilai KHJ yang dihasilkan juga kecil, sedangkan lapisan tanah yang berada di bawah memiliki nilai besar yaitu 2,66 cm/jam karena hal tersebut berpengaruh juga pada pori – pori yang dimiliki pada lapisan tanah bawah besar sehingga nilainya juga besar. Nilai KHJ pada lapisan atas sangat kecil, sehingga mempengaruhi laju daya serap air yang mengalami perlambatan, berbanding terbalik pada lapisan atas yang memiliki nilai KHJ lebih besar sehingga mempercepat laju daya serap air. Untuk menetukan nilai permeabilitas berdasarkan Konduktivitas Hidraulik Jenuh (KHJ) diperoleh hasil dari rata – rata tanah lapisan atas dan lapisan bawah yang menghasilkan 1,37 cm/jam, hal tersebut untuk menetukan dimensi sumur.

Dimensi Sumur Resapan

Konsep awal sumur resapan yaitu sebagai pengganrti tanah resapan air hujan yang mengalami pengerasan yang mennyebabkan air hujan yang jatuh tidak dapat langsung meresap ke dalam tanah. Sumur resapan dapat dibangun di dekat saluran drainase, yaitu di wilayah yang termasuk dalam daerah tangkapan air saluran tersebut. Diameter sumur ditentukan 1m, kontruksi sumur resapan adalah kontruksi sumur batu bata. Dan perhitungan pada rumus 5, maka

No Kode KHJ

cm/jam

(7)

Gorong - gorong

Celah dinding Air limpahan ke halaman luar

kedalaman sumur resapan direncanakan 100 cm – 300 cm. Desaig yang dihasilkan sumur resapan tersebut adalah memiliki tinggi 2,198m, sedangkan kapasitas volume sumur adalah 1,72 m3. _{Desaign sumur resapan}

dapat dilihat pada Gambar 3.

Tutup

Qdebit

Vsumur

H = 2,198 m

D = 1m

Gambar 3. Desain Sumur Resapan Universitas Brawijaya Malang

Debit Air Hujan Sebaran

Curah hujan sebaran dihitung untuk mengetahui debit rancangan yang terjadi pada suatu daerah tangkapan air. Selanjutnya, dengan menggunakan metode Log person Type III dapat diketahui debit air tangkapan air tersebut adalah ∆Q = 0,0028

m³/detik. Dengan demikian, rancangan sumur resapan mampu mereduksi 15,73%.

Volume total air hujan yang terjadi pada daerah tangkapan air di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang adalah 70,35 m³, sedangkan Desaign yang digunakan tiap sumur resapan adalah tinggi 2,198 m dan kapasitas volumenya adalah 1,72 m³.

DAFTAR PUSTAKA

Braja M, Das. 1985. Mekanika Tanah 1 :59 - 60 Diterjemahkan oleh Noor Endah dan Indrasurya B.M.Erlangga : Jakarta. Imam, Subarkah. 1980. Hidrologi Untuk

Perencanaan Bangunan Air: 111. Idea Dharma : Bandung.

Nazir, Mohammad. 1983. Metode Penelitian :97. Ghalia Indonesia: Jakarta.

Soewarno. 1986. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data : 685 -686.Nova: Bandung.

Sunjoto. 1998. Sistem Drainase Air Hujan yang Berwawasan Lingkungan. Makalah Seminar Pengkajian Sistem Hidrologi dan Hidrolika PAU Ilmu Teknik Universitas Gajah Mada: Yogyakarta.

Tabel 6 Debit Rancangan Penanggulangan Banjir Dan Volume Air Hujan

Curah Hujan

(mm)

Curah Hujan sebaran

(mm)

Debit rancangan

sebaran (m³/detik)

Volume air hujan

(m³)

14 18,92 0,0178 10,7

20 27,04 0,0254 15,3

16,5 22,30 0,0210 12,6

15 20,28 0,0191 11,5

10 13,52 0,0127 7,6

8,5 11,49 0,0108 6,5

3,5 4,73 0,00445 2,7

2,2 3,38 0,00318 1,91

2 2,70 0,00257 1,54

Jumlah 70,35