ANALISA KAJIAN BANJIR DENGAN SUMUR RESAPAN
DAN LUBANG BIOPORI PADA KAWASAN PERUMAHAN
GRIYA INSAN MULIA, KECAMATAN MEDAN SUNGGAL
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan Oleh
SEPTIAN IVANDRI P
09 0404 002
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK USU
2014
ABSTRAK
Pembangunan perumahan di kota yang padat penduduknya menyebabkan semakin banyak permukaan tanah yang tertutupi oleh lahan perumahan tersebut. Hal ini mengakibatkan limpasan air hujan meningkat dan pengisian air tanah berkurang. Sumur Respan dan lubang Biopori salah satu solusi untuk menanggulangi banjir di area perumahan.
Sumur resapan merupakan sumur atau lubang pada permukaan tanah yang dibuat untuk menampung air hujan agar dapat meresap ke dalam tanah. Lubang Resapan Biopori (LRB) adalah lubang silindris yang dibuat secara vertikal ke dalam tanah dengan diameter 10 – 30 cm dan kedalaman sekitar 100 cm dan diisi dengan sampah organik.
Penelitian dilaksanakan pada kawasan Perumahan Griya Insan Mulia, Kecamatan Medan Sunggal dengan luas area perumahan 310 x 120 m, sebanyak 210 unit (8 m x 15 m per unit). Dimensi lubang biopori untuk setiap 1 unit rumah idealnya Lubang Resapan Biopori (LRB) dibuat sebanyak 6 titik, kedalaman 1 meter dan diameter 10 cm.
Setelah dilakukan anlisa dan penelitian, maka didapat dimensi sumur resapan dengan diameter 1 m dengan kedalaman 1,5 m, maka untuk rumah bertipe 120 di perumahan Griya Insan Mulia, Kecamatan Medan Sunggal dapat mereduksi debit banjir yang masuk kedalam sumur resapan dan lubang resapan biopori sebesar 0,388 x 10-3 m3/detik atau 0,388 liter / detik.
Debit banjir direncanakan sebelum sumur resapan dan LRB sebesar 179,105 x 10-3 m³/detik, setelah ada sumur resapan dan LRB terjadi pengurangan limpasan sebesar 45,5 % dari debit banjir total kawasan perumahan untuk PUH 2 tahun. Untuk PUH 5 tahun sebesar 40,5 %, PUH 10 tahun sebesar 38 %, PUH 25 tahun sebesar 35,4%.
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:
"ANALISA KAJIAN BANJIR DENGAN SUMUR RESAPAN DAN LUBANG BIOPORI PADA KAWASAN PERUMAHAN GRIYA INSAN
MULIA, KECAMATAN MEDAN SUNGGAL"
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 Ir. Syahrizal, MT dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Pembimbing II, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Terunajaya,M.Sc selaku Kordinator Sub Jurusan Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Alferido Malik dan Ibu Emma Patricia Bangun, ST, M.Eng
selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.
6. Kepada keluarga besarku, kedua orangtuaku, Ayahanda H.Muhammad Syafi’i dan Ibunda Hj. Indri Harmaili, yang selama ini selalu berusaha memberikan segala yang terbaik kepada anak-anaknya sehingga bisa seperti sekarang ini serta abangku Khairil Samsul Hilal dan adikku Syafrina Indriani, Naomi Ceacilia terima kasih untuk perhatian, nasehat, semangat, bantuan, dan dorongan serta kesabaran yang telah diberikan. 7. Kepada adinda Suri Hariningsih S.Pd atas bantuan, nasehat, dan waktu
luang yang telah diberikan untuk setia menemani penyusun dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
9. 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 dan Bang Amin).
10. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2009,Reza, Sri Wahyuni, M.Rizki, Atina, Ihsanuddin, Nora, Prima, Ryan, Dicky, Rizky Utama, Putri Nurul, Manna Grace, Nita, Merni, Hannawiyah, Taufik, Hisbulloh, Bambang, Fauzan, Gunawan, Alfiansyah, Afriyansyah, Feri, Deni, Andy, Rafuad, Ariyoga, serta teman-teman angkatan 2009 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
11. Abang/kakak senior serta alumni: Bang Habibi, Bang Riki, Bang Rivan, Bang Haikal, Bang Irsyad, Kak Vina,Kak Riza dan adik-adik angkatan 2010 hingga 2013 : Wahyudi, Wahyu, Alfin, Suryadi, dan lain-lain yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
12. 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, September 2014 Penulis,
SEPTIAN IVANDRI PRAMANA 09 0404 002
DAFTAR ISI
ABSTRAK... i
KATAPENGANTAR... ii
DAFTAR ISI……... v
DAFTAR GAMBAR... x
DAFTAR TABEL... xii
DAFTAR NOTASI... xv
DAFTAR LAMPIRAN... xvii
BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 4 1.3Pembatasan Masalah... 4 1.4Tujuan Penelitian... 5 1.5Manfaat Penelitian... 5 1.6Metode Penelitian... 6 1.7Kerangka Penelitian... 8 1.8Sistematika Penulisan... 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 11
2.1Siklus Hidrologi... 11
2.2Konsep Laju Infiltrasi... 13
2.2.1 Pengertian infiltrasi... 14
2.2.2 Proses Infiltrasi. ... 17
2.2.4 Pengaruh Tekstur/Bentuk Terhadap Laju Infiltrasi... 20
2.2.5 Arti Penting dari Infiltrasi... 21
2.2.6 Pengukuran Infiltrasi di Lapangan... 22
2.2.7 Metode Horton ... 23
2.3 Klasifikasi Tanah... 25
2.3.1 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur/Bentuk... 25
2.4 Koefesien Permeabilitas... 26
2.4.1 Constant Head Permeability Test ... 28
2.4.2 Falling Head Permeability Test ... 29
2.5 Analisis Hidrologi ... 30
2.5.1 Perhitungan Parameter Statistik... 31
2.5.2 Penentuan Jenis Distribusi Data... 33
2.5.3 Curah Hujan Rencana ... 33
2.5.4 Analisis Intensitas Curah Hujan... 38
2.5.5 Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan... 40 2.5.5.1 Metode Sherman (1905) ... 40 2.5.5.2 Metode Ishiguro (1953)... 40 2.5.5.3 Metode Talbot (1881)... 41 2.6 Sumur Resapan... 42 2.6.1 Pengertian... 42
2.6.2 Fungsi Sumur Resapan... 42
2.6.3 Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan... 45
2.6.4.1 Sumur Kosong Tampang Lingkaran... 50
2.6.4.2 Sumur Kosong Tampang Rectangular ... 50
2.6.5 Metode PU ... 50
2.6.6 Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan ... 52
2.6.7 Konstruksi Sumur Resapan ... 53
2.7 Lubang Resapan Biopori ... 55
2.7.1 Pengertian ... 55
2.7.2 Fungsi Lubang Resapan Biopori ... 56
2.7.3 Mekanisme Lubang Resapan Biopori ... 58
2.7.4. Prinsip Kerja Lubang Resapan Biopori ... 59
2.7.5 Aplikasi Lubang Resapan Biopori ... 61
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 64
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 64
3.2 Alat dan Bahan... 64
3.3 Kerangka Penelitian... 65
3.4 Tahapan Penelitian ... 67
3.4.1 Pengumpulan Data... 67
3.4.2 Pengolahan Data ... 73
3.4.2.1 Analisa Laju Infiltrasi dan koefisien Permeabilitas Tanah ... 73
3.4.2.2 Analisa Hidrologi ... 74
3.4.2.3 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan dan Lubang Resapan Bioopori ... 75
3.4.2.4 Pengurangan Debit Banjir ... 75
3.4.3 Penyajian Data ... 75
3.4.5 Kesimpulan dan Saran ... 76
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 77
4.1 Analisa Infiltrasi... 77
4.1.1 Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan... 77
4.1.2 Analisa Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton... 81
4.1.3 Laju Infiltrasi Tanah Setelah Terdapat Lubang Resapa Biopori ... 85
4.2 Uji Permeabilitas di Laboratorium... 90
4.3 Analisa Hidrologi ... 92
4.3.1 Analisa Curah Hujan Rencana... 93
4.3.2 Plotting Data ... 95
4.3.3 Analisa Intensitas Curah Hujan... 97
4.3.3.1 Metode Van Breen ... 98
4.3.3.2 Metode Hasper Der Weduwen ... 99
4.3.4 Analisa Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan... 101
4.4 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan dan Jumlah Lubang Biopori... 110
4.4.1 Rencana Dimensi Sumur Resapan ... 110
4.5 Pengurangan Debit Banjir Akibat Sumur Resapan dan
Lubang Resapan Biopori... 117
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 121
5.1 Kesimpulan... 121
5.2 Saran ... 123
DAFTAR PUSTAKA ... 124
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Skema Kerangka Dasar Penelitian ... 8
Gambar 2. 1 Siklus Hidrologi ... 17
Gambar 2. 2 Posisi Sumur Resapan dalam Siklus Hidrologi... 13
Gambar 2. 3 Skema Infiltrasi dan Perlokasi pada Dua Lapis Tanah ... 15
Gambar 2. 4 Single Ring Infitrometer ... 22
Gambar 2. 5 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Test... 29
Gambar 2. 6 Sketsa Sumur Resapan... 42
Gambar 2. 7 Prinsip Kerja Sumur Resapan Penampungan Air Hujan... 47
Gambar 2.8 Prinsip Pembuatan Lubang Resapan Biopori ... 60
Gambar 2.9 Penampang Lubang Resapan Biopori ... 62
Gambar 3. 1 Lokasi Pengukuran Laju Infiltrasi ... 64
Gambar 3. 2 Kerangka Penelitian ... 66
Gambar 3. 3 Proses Uji Falling Head Permeability... 71
Gambar 3. 4 Sketsa Penelitian LajuResap Air Pada Lubang Biopori ... 72
Gambar 4. 1 Dimensi Single Ring Infitrometer ... 77
Gambar 4. 2 Dokumentasi Proses Penetrasi Menggunakan Singel Ring Infiltrometer ... 79
Gambar 4. 3 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton (Sebelum Terdapat Lubang Resapan Biopori) ... 81
Gambar 4. 4 Grafik f(t) Horton (Sebelum Terdapat Lubang Resapan Biopori)... 84
Gambar 4. 5 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton untuk Tanah Terdapat Lubang Resapan Biopori... 86
Gambar 4. 6 Grafik f(t) Horton untuk Tanah Terdapat Lubang
Resapan Biopori ... 89
Gambar 4. 7 Hasil Plotting Log Pearson Tipe III Stasiun Medan Sunggal ... 96
Gambar 4. 8 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro Periode Ulang Hujan 10 Tahun ... 107
Gambar 4. 9 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH 10 Tahun ... 108
Gambar 4. 10 Kurva Frekuensi Intensitas Daerah Perencanaan... 109
Gambar 4.11 Sumur Warga Perumahan Griya Insan Mulia ... 111
Gambar 4.12 Proses Pembuatan Lubang Biopori ... 115
Gambar 4. 13 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) ... 119
DAFTAR TABEL
Tabe1 2. 1 Tekstur Tanah dengan Kecepatan Infi1trasi ... 21
Tabe1 2. 2 Harga Koefisien Permeabi1itas pada Umumnya... 27
Tabe1 2. 3 Berdasarkan Hasil Perhitungan Parameter Statistik... 33
Tabe1 2. 4 Ni1ai Variabe1 Reduksi Gauss (K) ... 34
Tabe1 2. 5 Ni1ai Rata-rata dari Reduksi (Yn) ... 35
Tabe1 2. 6 Standar Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn)... 35
Tabe1 2. 7 Ni1ai Reduksi Variasi (Yt)... 36
Tabe1 2. 8 Ni1ai Koefisien A1iran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan ... 48
Tabe1 2. 9 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan ... 52
Tabe1 2. 10 Hubungan Diameter Lubang dengan Beban Resapan Pada Pertambah Luas Permukaan Resapan ... 62
Tabe1 3. 1 Data Curah Hujan Stasiun Medan Sungal ... 73
Tabe1 4. 1 Percobaan Singel Ring Infiltrometer ... 80
Tabel 4.2 Hasi1 Perhitungan Laju Infi1trasi... 80
Tabel 4. 3 Hasil analisis Laju Infiltrasi di Lapangan (Sebelum ada Lubang Biopori)... 83
Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Pada Tanah Setelah Terdapat Lubang Resapan Biopori ... 85
Tabel 4.5 Hasil analisis Laju Infiltrasi pada Tanah yang Sudah Terdapat Lubang Biopori ... 88
Tabel 4.6 Perbandingan Laju Infiltrasi pada Tanah Normal dengan Tabah yang Sudah Terdapat Lubang Resapan Biopori ... 89
Tabel 4.7 Data Alat Percobaan ... 90
Tabel 4.8 Data Hasil Pemeriksaan Kadar Air... 90
Tabel 4.9 Data Hasil Pemeriksaan Berat isi Tanah ... 90
Tabel 10 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium... 91
Tabel 4. 11 Data Curah Hujan Stasiun Medan Sunggal ...92
Tabel 4. 12 Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Medan Sunggal... ... 93
Tabel 4. 13 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan... 93
Tabel 4. 14 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan ... 94
Tabel 4. 15 Perhitungan Parameter Statistik Log Distribusi Curah Hujan ... 94
Tabel 4. 16 Hasil Uji Distribusi Statistik Stasiun Medan Sunggal... ... 95
Tabel 4.17 Perhitungan Peringkat Periode Ulang Stasuin Medan Sunggal... 96
Tabel 4. 18 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson III ... 97
Tabel 4. 19 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen ... 98
Tabel 4. 20 Perhitungan Int. Curah Hujan Metode Hasfer Der Weduwen ... 99
Tabel 4.21Uji Kecocokan Intensitas Hujan Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH 10 Tahun ... 104
Tabel 4. 22 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro... 104
Tabel 4. 23 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH 10 Tahun... 105
Tabel 4. 25 Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 10tahun ... 106 Tabel 4. 26 Selisih Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH 10 tahun ... 107 Tabel 4. 27 Intensitas Curah Hujan untuk Berbagai PUH Berdasarkan Metode
Van Breen dengan Pola Talbot ... 109 Tabel 4. 28 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Banguna.... 111 Tabel 4. 29 Efisiensi Debit Banjir Menggunakan Sumur Resapan dan Lubang
Biopori ... 119 Tabel 4. 30 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) ... 119
DAFTAR NOTASI
A = Luas bidang tangkapan hujan (ha)
AS = Luas penampang sampel tanah ( cm2 )
C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1
Ck = Koefisien Kurtosis
Cs = Koefisien Skewness Cv = Koefisien variasi F = Faktor Geometrik (m)
f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam)
fc = Laju infiltrasi tetap (cm/jam)
fo = Laju infiltrasi awal (cm/jam) H = Tinggi muka air dalam sumur (m)
ℎ1 = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) ℎ2 = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm)
I = Intensitas hujan (mm/jam)
IT = Intensitas hujan (mm/jam) pada Periode Ulang Hujan tahun K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik)
k = Konstanta
k = Faktor konversi (kc = 0,002778 dari ha-mm/jam ke m³/detik) L = Panjang sampel tanah (cm)
Log XT = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu Log X = Nilai logaritma rata-rata curah hujan
m = Nomor urut data
P(Xm) = Data yang telah diranking dari besar ke kecil Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik)
Qall = Debit banjir total (m3/detik)
Qin = Debit air masuk sumur resapan (m³/dtk)
Qresapan = Debit air sumur resapan meresap kedalam tanah (m³/dtk) QTertampung = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m³/dtk) R = Jari-jari sumur (m)
R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam)
RT = Curah hujan harian maksimum PUH tahun (mm/24jam) Sd = Standar deviasi
T = Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur resapan (jam) t = Durasi waktu hujan (menit)
V = Kapasitas sumur resapan (m³) X = Curah hujan rata–rata (mm)
Xi = Curah hujan di stasiun hujan ke-i (mm)
LAMPIRAN
Lampiran 1. Surat Izin Pengambilan Data.
Lampiran 2. Data Curah Hujan Stasiun Medan Sunggal
