B A B 7 – S I S T E M D R A I N A S E K H U S U S
Sistem drainase khusus diperlukan untuk melindungi infrastruktur yang akan rusak akibat adanya genangan (sistem drainase jalan raya dan lapangan udara) serta fasilitas (sistem drainase lapangan olah raga) maupun kesehatan masyarakat dari pengaruh lingkungan adanya genangan (sistem drainase penyehatan lingkungan).
7.1. SISTEM DRAINASE JALAN RAYA
Salah satu aspek terpenting dalam perencanaan jalan raya adalah melindungi jalan dari air pemukaan dan air tanah. Drainase merupakan salah satu faktor terpenting dalam perencanaan jalan. Genangan air di permukaan jalan akan memperlambat kendaraan dan memberikan andil terjadinya kecelakaan. Jika air masuk ke dalam struktur jalan maka perkerasan dan tanah dasar (subgrade) akan melemah sehingga konstruksi jalan kemudian menjadi peka terhadap kerusakan. Kecepatan air yang besar pada saat terjadi banjir menyebabkan erosi yang berakibat pada keruntuhan jalan/jembatan. Kecepatan air yang rendah pada bangunan-bangunan drainase menyebabkan terjadinya sedimentasi yang diikuti pengurangan kapasitas saluran untuk mengalirkan limpasan. Hingga saat ini, faktor drainase jalan belum mendapatkan perhatian yang cukup dari pada ahli transportasi.
Ada kesalahan persepsi bahwa sistem drainase jalan yang baik tidak diperlukan jika ketebalan jalan direncanakan pada kondisi jenuh. Konsep tersebut benar bila beban dan volume lalu lintas adalah kecil. Secara teoritis, sistem drainase internal tidak diperlukan jika infiltrasi dalam perkerasan lebih kecil dibandingkan dengan kapasitas drainase base, sub base, dan subgrade. Karena infiltrasi dan kapasita drainase bervariasi dan sulit diprediksi, maka dianjurkan untuk selalu menggunakan lapisan drainase untuk perkerasan- perkerasan yang penting.
Berdasarkan fungsinya, drainase jalan dibedakan menjadi drainase permukaan dan drainase bawah permukaan.
Sistem drainase permukaan pada jalan raya memiliki fungsi:
1. Membawa air hujan dari permukaan jalan ke pembuangan air dan menampung air tanah (dari subdrain) dan air permukaan yang mengalir menuju jalan untuk selanjutnya dikendalikan oleh komponen drainase memanjang.
2. Membawa air menyeberang alinyement jalan secara terkendali, maka diperlukan bangunan drainase melintang seperti gorong-gorong dan jembatan.
Drainase bawah permukaaan terutama berfungsi untuk menampung dan membuang air yang masuk ke dalam struktur jalan, sehingga tidak sampai menimbulkan kerusakan pada struktur jalan. Air masuk ke dalam struktur perkerasan melalui: penetrasi air hujan, retak- retak, sambungan, permukaan perkerasan, bahu jalan, dan sebagainya. Air yang terperangkap dalam sturktur jalan dapat menyebabkan menurunnya kekuatan material butiran lepas dan subgrade, pumping pada perkerasan beton yang dapat mengakibatkan retakan, pengikisan campuran aspal, perbedaan peranan pada tanah yang bergelombang.
Tujuan pembuatan saluran drainase jalan raya:
a) Mencegah terkumpulnya air hujan (genangan) yang dapat mengganggu transportasi
b) Menjaga kadar air tanah badan/pondasi jalan agar jalan tersebut berumur panjang c) Mencegah berkurangnya kekuatan bahan-bahan penutup
d) Mengurangi berubah-ubahnya volume tanah dasar
e) Mencegah kerusakan karena hilangnya pasir halus pada perkerasan rigit dan mencegah timbulnya gelombang pada perkerasan fleksibel
f) Mencegah erosi tanah
g) Mencegah kelongsoran lereng h) Menambah keindahan kota
Kriteria perencanaan dan perancangan sistem drainase jalan raya:
1. Luas daerah yang akan dikeringkan (ROW) 2. Perkiraan hujan maksimum
3. Kemiringan dari daerah sekitarnya dan kemungkinan pengalirannya, serta pembuangannya (geomorfologi/bentuk permukaan tanah)
4. Karakteristik tanah dasar termasuk permeabilitas dan kecenderungan mengikis tanah lain
5. Prosentase dari air tanah
6. Ketinggian rata-rata dari muka air tanah
7. Dalam minimum dari permukaan yang dibutuhkan untuk melindungi pipa saluran drainase dari beban lalulintas
8. Perencanaan drainase jalan raya juga terkait dengan penentuan periode ulang.
Dalam pemilihan periode ulang harus mempertimbangkan faktor ekonomi dan resiko.
Kelas jalan Kala ulang T (tahun) Jalan tol (express ways) 100
Arterial road 50
Collector roads 50
Access roads 25
Rumus-rumus yang digunakan:
Debit rancangan:
Q = C*I*A
Rumus BURKLI – ZIEGLER Q = C*I*A*(S/A)0.25
Rumus lama waktu konsentrasi (tc) Rumus empiris:
tc = 0.00013 * L0.77/S0.385 (jam)
L = jarak dari tempat terjauh ke saluran drainase (feet) S = H/L = kemiringan rata-rata daerah aliran
Rumus KIRPICH:
tc = L1.15/7700 * H0.385 (jam)
L = jarak dari tempat terjauh ke saluran drainase (feet) S = H/L = kemiringan rata-rata daerah aliran
Untuk L dan H dalam m → tc = 0.0195 * (L/S0.5)0.77 (menit) Tetapi pada umumnya digunakan rumus: t = L/V (jam)
dan V = 72 * (H/L)0.6
7.2 SISTEM DRAINASE LAPANGAN OLAH RAGA
Tujuan sistem drainase untuk lapangan olah raga bertujuan untuk mengeringkan lapangan olah raga agar tidak terjadi genangan air apabila terjadi hujan. Hal ini disebabkan karena bila terjadi genangan air maka akan mengganggu dan membahayakan pemakai lapangan.
Karenanya diusahakan agar air dapat cepat meresap ke dalam tanah (secara infiltrasi).
Kriteria perencanaan drainase untuk lapangan olah raga
Perencanaan sistem drainase lapangan olah raga harus memperhatikan beberapa kriteria:
1. Konstruksi sistem drainase diusahakan agar dapat mengeringkan dengan cepat, tetapi tidak mengganggu pertumbuhan rumput.
2. Daerah yang akan ditangani cukup luas dan tidak memungkinkan untuk dibuat suatu lobang pemasukan (inlet).
3. Tidak ada erosi tanah, limpasan permukaan sekecil mungkin, yaitu i = 0.007.
4. Infiltrasi sebesar mungkin.
5. Piping dicegah dengan jalan memberi filter pada sambungan sambungan pipa.
6. Pembebanan air dari luar dihilangkan dengan membuat saluran di sekeliling lapangan.
Perencanaan drainase lapangan olah raga
Infiltrasi pada tanah yang dijumpai di alam berkisar pada kecepatan (V) 430 sampai dengan 860 mm/hari sedang persentase pori sekitar P: (10 sampai dengan 50 %), daya serap q = pv = (43 sampai dengan 430) mm/hari. Hasil penelitian di laboratorium biasanya berbeda dengan keadaan di alam karena tanah tidak homogen, terdapat retak-retak bekas akar dan lain sebagainya.
Selain faktor di atas, peresapan air juga dipengaruhi oleh:
a) Terdapatnya lapisan kedap air
b) Muka air tanah terletak dekat dengan muka tanah
c) Keadaan tanah antara lain: kadar pori tanah, besar butiran dan jenis tanah.
Rumus pendekatan yang dipergunakan dalam perhitungan adalah sebagai berikut:
Gambar VII.1. Penampang sistem drainase lapangan olah raga V = kecepatan infiltrasi
t = S/Vsinα dan sinα = H/S = H/(¼ L2 + H2)0.5 Kemampuan sistem drainase untuk mendrain:
q= I/t I = 1/m * (H/V) * q
1/m = faktor koreksi, karena air yang masuk hanya dari bagian yang diarsir dan besarnya = 4/5
Contoh perhitungan:
Diketahui: suatu lapangan olah raga dengan luas (200 x 300) m2 = 6 ha, p = 30 %, V = 650 mm/hari. Untuk mengeringkan lapangan tersebut digunakan 20 pipa dengan kedalaman H
= 1.95 m dan kemiringan i = 4 %
Ditanyakan: a) Kemampuan tanah untuk mendrain b) Kemampuan sistem untuk mendrain c) Diameter pipa yang digunakan Jawab:
a) q = p*V = 30 % * 650 mm/hari = 195 mm/hari/ha
= 195/8.64 l/det/ha = 22.6 l/det/ha.
Kemampuan tanah untuk mendrain = 22.6 l/det/ha Q (6 ha) = 6 * 22.6 = 135.6 l/det
b) sin α = 1.95 / (1.952 + 52)0.5 = 0.36 S = 5.37 m
t = 5.37/(0.65*0.36) = 22.8 hari
I (1.95) = 4/5 * (1.95/0.65)*195 = 468 mm Kemampuan sistem untuk mendrain:
q = 468/22.8 = 20.5 mm/hari = 20.5/8.64 = 2.37 l/det/ha Q (6 ha) = 6 * 2.37 = 14.24 l/det
c) Jumlah pipa = 20 buah
Kapasitas pengeringan untuk tiap pipa adalah 14.24/20 = 0.71 l/det i = 0.004, n = 0.1
Diameter pipa: Q = V*A = 1/n * (0.004)0.5 * (0.25 D)2/3 0.71 = (1/0.1) * (0.004)0.5 * (0.25 D)2/3 D → dapat dihitung.
Gambar penampang melintang dari lapangan olah raga:
Gambar VII.2. Sistem drainase lapangan olah raga
Lapisan penutup: campuran antara pasir urug dan pupuk kandang: (2 s.d. 4) : 1 Pasir urug = 50 % pasir (sand), 25 % lumpur (silt), 25 % lempung (clay).
Air hujan sebagian besar meresap masuk ke saluran drainase bawah permukaan dan sebagian ke saluran drainase permukaan. Kemiringan i = 0.007
Gambar VII.4. Potongan melintang jalur lomba lari
Gambar VII.5. Gradasi campuran khusus Campuran khusus terdiri dari:
a. Pecahan genting halus diameter kurang dari 5 mm b. Pasir urug
c. Kapur
Manfaat pecahan genting halus adalah:
1. Agar daya resap baik 2. Tanah menjadi kasat Manfaat kapur adalah:
1. Menstabilkan campuran
2. Untuk mengikat lempung agar tidak menjadi lunak bila terlalu banyak air.
7.3. SISTEM DRAINASE LAPANGAN UDARA
Tujuan drainase lapangan udara dibuat dengan tujuan:
1. Mempertahankan daya dukung tanah dengan mengurangi masuknya air ke dalam tanah.
2. Menjaga agar landasan pacu (runway) dan bahu landasan pacu (shoulder) tidak digenangi air yang dapat membahayakan penerbangan.
Kriteria perencanaan drainase lapangan udara
Pada tahapan perencanaan drainase untuk lapangan udara perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Saluran drainase harus di bawah permukaan tanah dan tidak memotong landasan pacu atau runway karena apabila memerlukan perawatan tidak mengganggu kelancaran aktifitas dari lapangan udara tersebut.
2. Air dari luar wilayah lapangan udara tidak boleh membebani sistem drainase lapangan udara, jadi perlu adanya drainase tersendiri di kawasan sekitarnya atau yang biasa disebut hill foot drain.
Perencanaan suatu sistem drainase lapangan udara mempunyai beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain:
1. Kemiringan runway memanjang maksimum 1 % 2. Kemiringan shoulder melintang maksimum 2.5 – 5 % 3. Kemiringan runway melintang maksimum 1.5 %
4. Banjir 1 kali dalam 10 tahun (periode ulang hujan = 10 tahun)
Gambar VII.6. Penampang melintang landasan pacu
Gambar VII.7. Sistem drainase di kawasan sekitar bandara
Dasar perhitungan
1. Perhitungan debit air hujan rencana (debit rencana):
Q = α*β*A*iT
Q = debit air hujan yang dibuang A = luas daerah
α = koefisien pengaliran selama β = koefisien penyebaran hujan iT = curah hujan rata-rata T T = waktu/lamanya pengaliran
2. Penentuan nilai koefisien pengaliran disesuaikan dengan jenis permukaan yang akan dilalui (di lapangan udara):
Tabel VII.1. Penentuan nilai koefisien pengaliran
No. Keadaan tempat α
1 Atap 0.75 – 0.95
2 Perkerasan aspal 0.80 – 0.95
3 Perkerasan beton 0.70 – 0.90
4 Perkerasan batu pecah 0.35 – 0.70
5 Tanah padat 0.40 – 0.55
6 Tanah padat dengan rumput 0.30 – 0.55
7 Tanah 0.15 – 0.40
8 Tanah dengan rumput 0.10 – 0.30
9 Tanah campur pasir 0.10 – 0.20
10 Tanah campur pasir dan rumput 0.00 – 0.10
11 Taman 0.05 – 0.25
12 Kebun 0.00 – 0.20
3. Koefisien penyebaran (β)
Untuk koreksi pengaruh hujan yang tidak merata faktor keadaan setempat juga mempengaruhi. Nilai β untuk suatu daerah dengan luasan tertentu belum ada, maka dapat digunakan tabel perkiraan seperti di bawah ini:
Tabel VII.2. Tabel perkiraan harga β
D (km2) V.BREIN EROPA
0.1 1.000 0.95
0.2 1.000 0.93
0.3 1.000 0.91
0.4 1.000 0.90
0.5 1.000 0.89
1.0 1.000 0.84
2.0 1.000 0.68
4.0 1.000 0.65
5.0 0.995 0.60
10.0 0.960 0.50
15.0 0.955 0.39
20.0 0.920 0.21
25.0 0.875 0.21
30.0 0.820 -
50.0 0.500 -
Perlu diingat bahwa prinsip perhitungan di sini tidak semua air hujan diperhitungkan.
Penghitungan jumlah air hujan didasarkan pada lengkung intensitas pula yang mengikutsertakan kriteria periode ulang yang harus diperhitungkan.
Dimensi saluran diperhitungkan sebagaimana dijelaskan dalam perencanaan saluran pada bab sebelumnya.
7.4. SISTEM DRAINASE PENYEHATAN LINGKUNGAN
Tujuan drainase penyehatan lingkungan:
Drainase untuk penyehatan lingkungan antara lain merupakan usaha untuk memberantas nyamuk yang menjadi sumber penyakit malaria dan demam berdarah. Pada daerah-daerah dengan kepadatan penduduk yang padat dan cenderung menjadi daerah kumuh, masalah kesehatan sangat dipengaruhi oleh tersedianya sarana drainase yang memadai.
Kriteria perencanaan drainase penyehatan lingkungan:
Perencanaan drainase untuk penyehatan lingkungan dengan memperhitung-kan siklus hidup nyamuk pada umumnya 7 – 10 hari.
Gambar VII.8. Siklus hidup nyamuk
Untuk memutuskan siklus hidupnya, perlu diciptakan suatu lingkungan yang tidak menunjang berkembang biaknya nyamuk dengan:
1. Menghindari genangan air di permukaan tanah dengan membuat sistem drainase yang memadai
2. Meninggikan permukaan tanah pada tempat-tempat yang berbentuk cekungan agar tidak terjadi genangan air
Perancangan sistem drainase untuk penyehatan lingkungan diharapkan dapat memutus siklus hidup nyamuk, untuk itu dikerjakan dengan:
Memperkirakan intensitas hujan untuk merancang sistem drainase, misalnya:
Tabel VII.3. Data curah hujan di Jakarta
Hujan (hari) Volume hujan (mm) Volume hujan rata-rata perhari (mm/hari)
1 286 286
5 362 72
10 599 60
20 1053 53
Kemampuan sistem drainase ditentukan berdasarkan dua hal:
a) Jenis nyamuk yang bertelur pada waktu tidak hujan dan saat hujan sehingga sistem yang dirancang dapat memotong siklus hidup nyamuk. Untuk itu sistem drainase harus mampu mengeringkan lokasi dalam waktu 10 hari.
Tabel VII.4. Sistem drainase 10 hari
Hujan (hari) Volume hujan selama 10 hari (mm) Pengeringan perhari (mm/hari)
1 286 28.6
5 362 36.2
10 599 59.9
20 10/20 * 1053 52.7
Dengan cara perhitungan tersebut dapat ditentukan kapasitas sistem drainase =
b) Jenis yang bertelur pada saat tidak hujan
Tabel VII.5. Sistem drainase pada saat tidak hujan Hujan (hari) Jangka waktu
(hari) Volume hujan menurut
waktu (mm) Pengeringan perhari (mm/hari)
1 1+10 286 26
5 5+10 362 24
10 10+10 599 30
20 20+10 1053 35
Dengan cara perhitungan tersebut ditentukan kapasitas sistem drainase = 35 mm/hari. Ternyata untuk nyamuk yang bertelur pada waktu tidak hujan hanya memerlukan sistem drainase dengan kapasitas yang lebih kecil.
TUGAS 7:
1. Jelaskan dengan singkat dan skematik, tujuan dan prinsip kerja drainase khusus!
2. Jelaskan dengan singkat dan skematik, perbedaan drainase jalan raya dan drainase lapangan udara!
3. Jelaskan dengan singkat dan skematik, konsep dan prinsip drainase lapangan olah raga!
4. Jelaskan dengan singkat dan skematik, konsep dan prinsip drainase kesehatan lingkungan!
