PENERAPAN SUMUR RESAPAN PADA PERENCANAAN DRAINASE WILAYAH DI KECAMATAN TARUTUNG (STUDI KASUS: KAWASAN PERMUKIMAN KELURAHAN HUTATORUAN VII) TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PENERAPAN SUMUR RESAPAN PADA PERENCANAAN DRAINASE WILAYAH DI KECAMATAN TARUTUNG (STUDI KASUS: KAWASAN PERMUKIMAN KELURAHAN HUTATORUAN VII) TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Sipil Oleh NOPANDI VALENTINUS PARHUSIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBERDAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2013

2 ABSTRAK Isu krisis air di Indonesia khususnya di wilayah perkotaan akan menjadi kenyataan, apabila upaya pengelolaan sumberdaya air secara terprogram, terpadu dan berkelanjutan, tidak dilakukan secara serius. Untuk itu, implementasi rancang tindak pengelolaan sumberdaya air tanah bukan saatnya lagi untuk ditelaah atau perlu tidaknya dilakukan, akan tetapi upaya pemulihan melalui penerapan sumur resapan merupakan tindakan strategis dalam kancah revitalisasi air tanah. Studi ini bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi dan nilai permeabilitas tanah dalam penentuan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir. Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di kawasan permukiman Kelurahan Hutatoruan VII, Kecamatan Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara. Alat yang digunakan dalam pengujian infiltrasi di lapangan adalah single ring infiltrometer. Sampel tanah di lokasi studi juga diambil untuk dilakukan uji permeabilitas yang dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sumatera Utara. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 17,40 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) sampel tanahnya adalah 9,704 x 10-4 cm/detik. Berdasarkan dara yang telah dianalisis diperoleh dimensi sumur resapan berpenampang lingkaran dengan diameter 1,5 m, kedalaman 2,55 m dan debit masukan rencana 0,68 x 10-3 m 3 /detik. Estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 1,65 jam. Total debit banjir kawasan permukiman sebelum direncanakan sumur resapan adalah 9,85 m 3 /detik, dengan penerapan sumur resapan berkurang menjadi 8,7862 m 3 /detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 10,80%. Untuk debit banjir yang terjadi untuk 1 unit rumah tanpa sumur resapan adalah 0,967 x 10-3 m 3 /detik, dan dengan penerapan sumur resapan berkurang menjadi 0,117 x 10-3 m 3 /detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 87,90% untuk setiap unit rumah. Kata kunci: Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat dan rahmat-nya hingga terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul PENERAPAN SUMUR RESAPAN PADA PERENCANAAN SISTEM DRAINASE WILAYAH DI KECAMATAN TARUTUNG (STUDI KASUS: KAWASAN PERMUKIMAN KELURAHAN HUTATORUAN VII). Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi teknik sumberdaya air pada Fakultas Teknik. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak, diantaranya : 1. Bapak Ivan Indrawan, ST. MT, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan, dukungan dan meluangkan waktu dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Koordinator Sub Jurusan teknik sumberdaya air, Teknik Sipil USU dan selaku dosen pembanding saya, serta Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng, selaku dosen pembanding saya. 5. Dinas Cipta Karya, Dinas Pertanian dan Perkebunan Kabupaten Tapanuli Utara, Badan Perencanaan Pembangunan Daerah (BAPPEDA) Kabupaten Tapanuli Utara, Kantor Kelurahan Hutatoruan VII, Kecamatan Tarutung, Serta

4 Badan Pusat Statistik Kabupaten Tapanuli Utara yang bersedia memberikan data-data yang saya butuhkan dalam mengerjakan tugas akhir ini. 6. Keluargaku yang tercinta, terutama kedua orang tuaku, Bapak N. Parhusip dan Ibu E. Tarigan, SPd, dan adikku (Dina, Richart, Yanti, dan Herianto) serta Sisca Manik atas doa, dan dukungan dalam mengerjakan tugas akhir ini. 7. Buat teman-teman seperjuangan 2008, Richo, Tumpal, Jatendra, Eric, Pardi, Nurul, Aldridge, Frengky, Hermanto, Jevri, Ardi, Mustafa, Boy dan temanteman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya. Kepada abang dan kakak senior serta adik-adik 2009, 2010, Kepada Defrin Situmorang, Marcolowey Simanungkalit, Albert Simanungkalit yang telah bersedia membantu saya dalam penelitian tugas akhir ini. Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca. Akhir kata, saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Tuhan memberkati. Medan, Juli 2013 Penulis Nopandi V. Parhusip

5 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR NOTASI... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Sistem Drainase Siklus Hidrologi Konsep Umum Infiltrasi Defenisi Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi Pengukuran Infiltrasi Koefisien Permeabilitas... 22

6 2.5. Analisis Hidrologi Perhitungan Parameter Statistik Penetuan Jenis Distribusi Data Curah Hujan Rencana Analisis Intensitas Curah Hujan Analisis Penetuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Sumur Resapan Pengertian Fungsi Sumur Resapan Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan Komponen-komponen Proses Resapan Perencanaan Dimensi Sumur Resapan Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan Jenis dan Konsruksi Sumur Resapan Gambaran Umum Daerah Tinjauan Studi Letak Geografis dan Luas Wilayah Kondisi Fisik Dasar BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Peralatan dan Bahan Kerangka Penelitian Tahapan Penelitian Pengumpulan Data... 66

7 Pengolahan/Analisis Data Penyajian Data Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan Memberikan Kesimpulan dan Saran BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Analisis Infiltrasi Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi dengan Metode Horton Uji Permeabilitas Analisis Hidrologi Curah Hujan Harian Maksimum Plotting Data Uji Chi Kuadrat (Chi Square) Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorof Analisis Intensitas Curah Hujan Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Koefisien Pengaliran Perencanaan Sumur Resapan Pengurangan Debit Banjir akibat Sumur Resapan Spesifikasi Perencanaan Sumur Resapan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

8 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA... xxi LAMPIRAN... xxii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 River Side Polder, Kolam Konservasi, dan Drainase Resapan... 9 Gambar 2.2 Siklus Hidrologi Gambar 2.3 Posisi Sumur Resapan dalam Siklus Hidrologi Gambar 2.4 Grafik Hubungan t dan Log (fo-fc) Gambar 2.5 Infiltrometer Gambar 2.6 Alat Constant Head Permeability Test Gambar 2.7 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Gambar 2.8 Konstruksi Sumur Resapan Gambar 2.9 Skema Aliran dalam Sumur Gambar 2.10 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Talang Air Hujan Gambar 2.11 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Saluran Terbuka Gambar 2.12 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat Melalui Pemboran Gambar 2.13 Sumur Resapan Kolektif di Bahu Jalan Gambar 2.14 Sumur Resapan Kolektif Berbentuk Kolam Resapan Gambar 2.15 Perspektif Sumur Resapan Gambar 2.16 Peta Kecamatan Tarutung Menurut Desa/Kelurahan Gambar 2.17 Peta Topografi Kecamatan Tarutung Gambar 2.18 Peta Jenis Tanah Kecamatan Tarutung Gambar 3.1 Lokasi Pengukuran Laju Infiltrasi Gambar 3.3 Kerangka Penelitian... 65

10 Gambar 3.3 Single Ring Infiltrometer Gambar 3.4 Alat Uji Falling Head Permeability Gambar 4.1 Dimensi Single Ring Infiltrometer Gambar 4.2 (a) Pembersihan Lahan, (b) Pelat Pelapis Ring Infiltrometer, (c) Pengamatan Laju Infiltrasi Gambar 4.3 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton Gambar 4.4 Grafik f(t) Horton Gambar 4.5 Proses Pengujian Falling Head Permeability di Laboratorium Gambar 4.6 Hasil Plotting Log Pearson Tipe III Curah Hujan Kecamatan Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara Gambar 4.7 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Ishiguro, dan Sherman PUH 5 Tahun Gambar 4.8 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasper dengan Metode Talbot, Ishiguro, dan Sherman PUH 5 Tahun Gambar 4.9 Kurva IDF Daerah Perencanaan Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi Gambar 4.11 Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi Gambar 4.12 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) Gambar 4.13 Skema Perencanaan Sumur Resapan

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tekstur Tanah dengan Kecepatan Infiltrasi Tabel 2.2 Harga Koefisien Permeabilitas pada Umumnya Tabel 2.3 Hasil Perhitungan Parameter Statistik Tabel 2.4 Nilai Δ Kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov-Kolmogorov Tabel 2.5 Nilai Variabel Reduksi Gauss (K) Tabel 2.6 Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Log Normal Tabel 2.7 Harga Reduced Variate pada Periode Ulang Hujan T Tahun Tabel 2.8 Reduced Mean (Yn) Tabel 2.9 Standar Deviasi dari reduksi Variasi (Sn) Tabel 2.10 Faktor Frekuensi K Distribusi Log Pearson Tipe III Tabel 2.11 Nilai Koefisien aliran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan. 44 Tabel 2.12 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan Tabel 2.13 Luas Wilayah Dirinci per Kelurahan/Desa di Kecamatan Tarutung Tabel 2.14 Jumlah Penduduk dan Rumah Tangga Menurut Desa/Kelurahan.. 58 Tabel 2.15 Ketinggian dan Kondisi Kemiringan Lereng Di Kecamatan Tarutung Tabel 2.16 Banyaknya Hari Hujan dan Curah Hujan per Bulan Tabel 2.17 Penggunaan Lahan di Kecamatan Tarutung Menurut Desa/Kelurahan Tahun Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi pada Lokasi Permukiman Tabel 4.2 Hasil Analisis Laju Infiltrasi pada Lokasi Penelitian... 79

12 Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium Tabel 4.4 Curah Hujan Kecamatan Tarutung Tabel 4.5 Perhitungan Statistik Curah Hujan Tahunan Tabel 4.6 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan Tabel 4.7 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Tahunan Tabel 4.8 Perhitungan Parameter Statistik Log Distribusi Curah Hujan Tabel 4.9 Hasil Uji Distribusi Statistik Tabel 4.10 Perhitungan Peringkat Periode Ulang Kecamatan Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara Tabel 4.11 Pengurutan Data Hujan dari Besar ke Kecil Tabel 4.12 Perhitungan Metode Chi Kuadrat Tabel 4.13 Uji Smirnov-Kolmogorov dengan Distribusi Log Pearson Tipe III Tabel 4.14 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson Tipe III Tabel 4.15 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen Tabel 4.16 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Hasper Der Weduwen Tabel 4.17 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman, dan Ishiguro PUH 5 Tahun Tabel 4.18 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro Tabel 4.19 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasper dengan Metode Talbot, Sherman, dan Ishiguro PUH 5 Tahun

13 Tabel 4.20 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro Tabel 4.21 Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman, dan Ishiguro PUH 5 Tahun Tabel 4.22 Selisih Intensitas Hujan Hasper dengan Metode Talbot, Sherman, dan Ishiguro PUH 5 Tahun Tabel 4.23 Intensitas Curah Hujan untuk PUH Berdasarkan Metode Van Breen dengan Pola Talbot Tabel 4.24 Koefisien Pengaliran (C) Tabel 4.25 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan terhadap Bangunan Tabel 4.26 Efisiensi Debit Banjir Menggunakan Sumur Resapan (PUH 2 Tahun) Tabel 4.27 Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) 116

14 DAFTAR NOTASI C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1 C k C s C v DK A Ef i = Koefisien Kurtosis = Koefisien Skewness = Koefisien variasi = Derajat kebebasan = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha) = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada dta ke-i A s = Luas penampang sampel tanah (cm 2 ) F f(t) f c f 0 H h 1 h 2 I I T K k k c L Log X T = 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 mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) = Intensitas hujan (mm/jam) = Intensitas hujan pada PUH tahun (mm/jam) = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik) = konstanta = Faktor konversi (k c 0,00278 dari ha-mm/jam ke m 3 /detik) = Panjang sampel tanah (cm) = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu = Nilai logaritma rata-rata curah hujan

15 M N Of i P(Xm) Q Q all Q masuk Q resapan Q tertampung R R 24 R T S d T t = Nomor urut data = Jumlah data = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i = Data yang diranking dari data terbesar ke data terkecil = Debit banjir (cfs atau m 3 /detik) = Debit banjir total (m 3 /detik) = Debit air yang masuk ke sumur resapan (m 3 /detik) = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m 3 /detik) = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m 3 /detik) = Jari-jari sumur resapan rencana (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) V = Volume/kapasitas sumur resapan (m 3 ) X 2 = Harga Chi Square = Curah hujan rata-rata (mm) X T = Curah hujan dengan periode ulang tahun (mm)