ANALISA KAJIAN BANJIR DENGAN SUMUR RESAPAN DAN LUBANG BIOPORI PADA KAWASAN PERUMAHAN GRIYA INSAN MULIA, KECAMATAN MEDAN SUNGGAL

Transkripsi

1 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 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2014

2 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 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 m 3 /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 kunci: Sumur Resapan dan Lubang Biopori.

3 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. 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.

4 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Terunajaya,M.Sc selaku Kordinator Sub Jurusan Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 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. 9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin).

5 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

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATAPENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... ii v x xii xv xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian Kerangka Penelitian Sistematika Penulisan... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Siklus Hidrologi Konsep Laju Infiltrasi Pengertian infiltrasi Proses Infiltrasi Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi... 18

7 2.2.4 Pengaruh Tekstur/Bentuk Terhadap Laju Infiltrasi Arti Penting dari Infiltrasi Pengukuran Infiltrasi di Lapangan Metode Horton Klasifikasi Tanah Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur/Bentuk Koefesien Permeabilitas Constant Head Permeability Test Falling Head Permeability Test Analisis Hidrologi Perhitungan Parameter Statistik Penentuan Jenis Distribusi Data Curah Hujan Rencana Analisis Intensitas Curah Hujan Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Sherman (1905) Metode Ishiguro (1953) Metode Talbot (1881) Sumur Resapan Pengertian Fungsi Sumur Resapan Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan Perencanaan Dimensi Sumur Resapan... 48

8 Sumur Kosong Tampang Lingkaran Sumur Kosong Tampang Rectangular Metode PU Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan Konstruksi Sumur Resapan Lubang Resapan Biopori Pengertian Fungsi Lubang Resapan Biopori Mekanisme Lubang Resapan Biopori Prinsip Kerja Lubang Resapan Biopori Aplikasi Lubang Resapan Biopori BAB III METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Kerangka Penelitian Tahapan Penelitian Pengumpulan Data Pengolahan Data Analisa Laju Infiltrasi dan koefisien Permeabilitas Tanah Analisa Hidrologi Perencanaan Dimensi Sumur Resapan dan Lubang Resapan Bioopori... 75

9 Pengurangan Debit Banjir Penyajian Data Kesimpulan dan Saran BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Infiltrasi Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan Analisa Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton Laju Infiltrasi Tanah Setelah Terdapat Lubang Resapa Biopori Uji Permeabilitas di Laboratorium Analisa Hidrologi Analisa Curah Hujan Rencana Plotting Data Analisa Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen Metode Hasper Der Weduwen Analisa Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Perencanaan Dimensi Sumur Resapan dan Jumlah Lubang Biopori Rencana Dimensi Sumur Resapan Perencanaan Jumlah Lubang Boopori

10 4.5 Pengurangan Debit Banjir Akibat Sumur Resapan dan Lubang Resapan Biopori BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Skema Kerangka Dasar Penelitian... 8 Gambar 2. 1 Siklus Hidrologi Gambar 2. 2 Posisi Sumur Resapan dalam Siklus Hidrologi Gambar 2. 3 Skema Infiltrasi dan Perlokasi pada Dua Lapis Tanah Gambar 2. 4 Single Ring Infitrometer Gambar 2. 5 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Test Gambar 2. 6 Sketsa Sumur Resapan Gambar 2. 7 Prinsip Kerja Sumur Resapan Penampungan Air Hujan Gambar 2.8 Prinsip Pembuatan Lubang Resapan Biopori Gambar 2.9 Penampang Lubang Resapan Biopori Gambar 3. 1 Lokasi Pengukuran Laju Infiltrasi Gambar 3. 2 Kerangka Penelitian Gambar 3. 3 Proses Uji Falling Head Permeability Gambar 3. 4 Sketsa Penelitian LajuResap Air Pada Lubang Biopori Gambar 4. 1 Dimensi Single Ring Infitrometer Gambar 4. 2 Dokumentasi Proses Penetrasi Menggunakan Singel Ring Infiltrometer Gambar 4. 3 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton (Sebelum Terdapat Lubang Resapan Biopori) Gambar 4. 4 Grafik f(t) Horton (Sebelum Terdapat Lubang Resapan Biopori) Gambar 4. 5 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton untuk Tanah Terdapat Lubang Resapan Biopori... 86

12 Gambar 4. 6 Grafik f(t) Horton untuk Tanah Terdapat Lubang Resapan Biopori Gambar 4. 7 Hasil Plotting Log Pearson Tipe III Stasiun Medan Sunggal Gambar 4. 8 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro Periode Ulang Hujan 10 Tahun Gambar 4. 9 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH 10 Tahun Gambar Kurva Frekuensi Intensitas Daerah Perencanaan Gambar 4.11 Sumur Warga Perumahan Griya Insan Mulia Gambar 4.12 Proses Pembuatan Lubang Biopori Gambar Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) Gambar Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi perumahan

13 DAFTAR TABEL Tabe Tekstur Tanah dengan Kecepatan Infi1trasi Tabe Harga Koefisien Permeabi1itas pada Umumnya Tabe Berdasarkan Hasil Perhitungan Parameter Statistik Tabe Ni1ai Variabe1 Reduksi Gauss (K) Tabe Ni1ai Rata-rata dari Reduksi (Yn) Tabe Standar Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn) Tabe Ni1ai Reduksi Variasi (Yt) Tabe Ni1ai Koefisien A1iran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan Tabe Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan Tabe Hubungan Diameter Lubang dengan Beban Resapan Pada Pertambah Luas Permukaan Resapan Tabe Data Curah Hujan Stasiun Medan Sungal Tabe Percobaan Singel Ring Infiltrometer Tabel 4.2 Hasi1 Perhitungan Laju Infi1trasi Tabel 4. 3 Hasil analisis Laju Infiltrasi di Lapangan (Sebelum ada Lubang Biopori) Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi Pada Tanah Setelah Terdapat Lubang Resapan Biopori Tabel 4.5 Hasil analisis Laju Infiltrasi pada Tanah yang Sudah Terdapat Lubang Biopori Tabel 4.6 Perbandingan Laju Infiltrasi pada Tanah Normal dengan Tabah yang Sudah Terdapat Lubang Resapan Biopori... 89

14 Tabel 4.7 Data Alat Percobaan Tabel 4.8 Data Hasil Pemeriksaan Kadar Air Tabel 4.9 Data Hasil Pemeriksaan Berat isi Tanah Tabel 10 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium Tabel Data Curah Hujan Stasiun Medan Sunggal...92 Tabel Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Medan Sunggal Tabel Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan Tabel Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan Tabel Perhitungan Parameter Statistik Log Distribusi Curah Hujan Tabel Hasil Uji Distribusi Statistik Stasiun Medan Sunggal Tabel 4.17 Perhitungan Peringkat Periode Ulang Stasuin Medan Sunggal Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson III Tabel Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen Tabel Perhitungan Int. Curah Hujan Metode Hasfer Der Weduwen Tabel 4.21Uji Kecocokan Intensitas Hujan Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH 10 Tahun Tabel Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro Tabel Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH 10 Tahun Tabel Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro

15 Tabel Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 10tahun Tabel Selisih Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH 10 tahun Tabel Intensitas Curah Hujan untuk Berbagai PUH Berdasarkan Metode Van Breen dengan Pola Talbot Tabel Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Banguna Tabel Efisiensi Debit Banjir Menggunakan Sumur Resapan dan Lubang Biopori Tabel Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH)

16 DAFTAR NOTASI A = Luas bidang tangkapan hujan (ha) A S = Luas penampang sampel tanah ( cm 2 ) C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1 C k Cs C v F f(t) fc fo H h 1 h 2 I I T K k k L Log X T Log X m n = Koefisien Kurtosis = Koefisien Skewness = Koefisien variasi = Faktor Geometrik (m) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam) = Laju infiltrasi tetap (cm/jam) = Laju infiltrasi awal (cm/jam) = Tinggi muka air dalam sumur (m) = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm) = Intensitas hujan (mm/jam) = Intensitas hujan (mm/jam) pada Periode Ulang Hujan tahun = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik) = Konstanta = Faktor konversi (kc = 0, dari ha-mm/jam ke m³/detik) = Panjang sampel tanah (cm) = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu = Nilai logaritma rata-rata curah hujan = Nomor urut data = Jumlah data.

17 P(Xm) Q Q all Q in Q resapan = Data yang telah diranking dari besar ke kecil = Debit banjir (cfs atau m³/detik) = Debit banjir total (m 3 /detik) = Debit air masuk sumur resapan (m³/dtk) = Debit air sumur resapan meresap kedalam tanah (m³/dtk) Q Tertampung = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m³/dtk) R R 24 R T Sd T t V X X i X T = Jari-jari sumur (m) = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam) = Curah hujan harian maksimum PUH tahun (mm/24jam) = Standar deviasi = Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur resapan (jam) = Durasi waktu hujan (menit) = Kapasitas sumur resapan (m³) = Curah hujan rata rata (mm) = Curah hujan di stasiun hujan ke-i (mm) = Curah hujan dengan periode ulang tahun (mm)

18 LAMPIRAN Lampiran 1. Surat Izin Pengambilan Data. Lampiran 2. Data Curah Hujan Stasiun Medan Sunggal Lampiran 2. Data Hasil Uji Permeability Tanah di Laboratorium Mekanika Tanah.