REDUKSI ALIRAN PERMUKAAN DENGAN RESAPAN BERPORI PADA DAERAH GENANGAN SURFACE FLOW REDUCTION AT APUDDLE AREA BY POROUS RECHARGE

Transkripsi

1 1 REDUKSI ALIRAN PERMUKAAN DENGAN RESAPAN BERPORI PADA DAERAH GENANGAN SURFACE FLOW REDUCTION AT APUDDLE AREA BY POROUS RECHARGE Hakim Duppa, Johannes Patanduk, Mary Selintun Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar, Alamat Korespondensi Hakim Duppa Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Makassar, HP : duppahakim@yahoo.com

2 2 Abstrak Genangan air terjadi pada saat hujan merupakan akumulasi air hujan yang ber iop; kumpul melampaui kapasitas drainase dan sungai hal itu sebabkan karena tidak terjadinya resapan/infiltrasi kedalam tanah. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji karakteristik tanah dasar daerah genangan, (material batu gunung, dan bongkahan) dan kapasitas resapan. Metode penelitian ini adalah studi eksperimen laboratorium mekanika tanah dengan menggunakan sampel tanah dari 2 daerah genangan, daerah tidak tergenang dan sampel material berpori batu gunung dan bongkahan( pasir,semen,batu bata). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik tanah tergenang termasuk kategori jenis tanah lanau kelempungan dan mempunyai nilai permiabilitas 0, cm/dt, permiabilitas batu gunung 0,04505 cm/dt, permiabilitas bongkahan (pasir, semen, batubata) 0,02955 cm/dt. Ini menunjukkan bahwa batu gunung mempunyai nilai permiabilitas besar sehingga dapat dilalui pengaliran air yang cukup besar. Dari analisis yang dilakukan menunjukkan reduksi air permukaan untuk resapan batu gunung sangat besar sehingga dapat mengurangi limpasan permukaan dan juga dapat mengisi kembali cadangan air tanah. Kata Kunci : Karakteristik resapan, permiabilitas Abstract Waterlogging occurs when rain is rain water that gathered accumulation exceeded the drainage capacity of the river and it is caused due to the absence of absorption / infiltration into the soilthis study aimed to assess the basic characteristics of the land area of inundation, ( material volcanic rocks, and chunk ) and infiltration capacity This research method is the study of soil mechanics laboratory experiments using soil samples from 2 inundation areas, areas not flooded and the samples of porous material and chunks of mountain rock ( sand, cement, bricks) The results showed that the characteristics of waterlogged soils including silt soils kelempungan category and has a value of permeability cm / sec, permeability volcanic rocks cm / s, permeability blocks ( sand, cement, bricks ) cm / sec. This suggests that the volcanic rocks have large permeability values that can be passed substantial drainage. From the analysis carried out shows the reduction of surface water to recharge the mountain rock so big that can reduce surface runoff and can also recharge ground waterreserves. Keywords : Characteristic absorption, permeabilit

3 3 PENDAHULUAN Air adalah suatu kebutuhan yang sangat penting bagi umat manusia dan alam semesta tapi juga sebaliknya dapat menjadi bencana apabila air tersebut berlebihan. Kelebihan air menjadikan tanah jenuh sehingga terbentuklah genangan air (sungai, danau,empang, dll) (Triatmojo, 2008). Siklus hidrologi air hujan yang turun ke bumi sebagian akan masuk ke perut bumi dan sebagian lagi akan menjadi aliran permukaan. Karena kondisi daerah tangkapan air semakin sempit, maka kesempatan air hujan untuk infiltrasi menjadi semakin berkurang,sehingga menjadikan luapan air menjadi banjir. Banjir merupakan bagian dari siklus hidrologi yaitu pada bagian air di permukaan bumi yang bergerak ke laut (Yamin, 2010). Sedangkan penggunaan air tanah untuk kebutuhan masyarakat khususnya di perkotaan semakin meningkat melalui sistim pompanisasi, akibatnya terjadi defisit air tanah dengan di tandainya makin dalamnya muka air tanah. Perubahan tata guna lahan oleh pengembang di perkotaan semakin meningkat yang mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan Bertambahnya luas daerah resapan yang ditutupi bangunan perumahan, perkantoran, perkerasan beton menyebabkan waktu berkumpulnya air jauh lebih pendek. Berdasarkan permasalahan di atas, maka perlu di lakukan konserfasi air hujan melalui sistim drainase berwawasan lingkungan yaitu dengan bentuk sumur resapan. Dengan sumur esapan maka luapan air permukaan dapat dikurangi dan mereduksi potensi banjir (Wahyono,1999) Berat jenis material di defenisikan sebagai ukuran dari massa tiap satuan volume. Semakin besar massa jenis suatu objek, maka semakin besar pula massa tiap satuan volumenya. Pemeriksaan berat jenis bertujuan untuk menentukan berat jenis bulk, berat jenis permukaan jenuh (saturated surface dry = SSD), berat jenis semu (apparent), dan penyerapan air dari agregat kasar. Porositas merupakan perbandingan antara volume pori total dengan volume total sampel. Volume pori dapat di ketahui dengan metode saturasi air. Distribusi ukuran pori juga merupakan parameter penting di dalam kajian karakterisasi katalis. Kapasitas resapan air suatu material dapat di gunakan oleh porositas yang merupakan kemampuan volume rongga dengan volume total batuan menurut (Todd, 1980). Pori-pori mempunyai perbedaan ukuran yang beraneka ragam, dari yang berupa celah-celah submikroskopis pada lempung dan serpih, hingga yang berupa gua-gua dan terowongan-terowongan pada batu kapur dan lava (Linsley dkk, 1991).

4 4 Permeabilitas didefinisikan sebagai sifat bahan berongga yang memungkinkan air atau cairan lainnya untuk menembus atau merembes melalui hubungan antarpori. (Djatmiko S, dkk, 2001) Permeabilitas tanah merupakan salah satu karakteristik yang penting untuk memperkirakan volume air rembesan pada pekerjaan galian sedalam muka air tanah atau lebih dalam. Air yang merembes di dalam tanah mengalir mengikuti keadaan aliran laminer. (Taula L, dkk, 2001) Darcy (1856) menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang memengaruhinya. Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitasnya. Koefisien permeabilitas tanah bergantung pada berbagai faktor, yaitu: Iskositas cairan, distribusi ukuran butiran, rasio kekosongan (void ratio), Kekasaran partikel mineral, dan derajat kejenuhan tanah. Koefisien Rembesan adalah kemampuan tanah untuk dapat dirembes air disebut daya rembesan (permeability). Rembesan air dalam tanah hampir selalu berjalan secara linear yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk teratur (smooth curve). Dalam hal ini kecepatan merembes adalah menurut suatu hukum yang disebut Hukum Darcy (Darcy s Law). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik material berpori, fungsi resapan dengan membuat model resapan berpori dan menganalisis kapasitas resapan berpori dengan upaya Reduksi beban aliran permukaan BAHAN DAN METODE Lokasi dan rancangan penelitian Tempat penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah Program studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode eksperimental di laboratorium berupa pengujian karakteristik berpori dan pengujian model resapan berpori dan limpasan. Populasi sampel Sampel penelitian Tanah di ambil pada 2 lokasi genangan dari 19 titik lokasi genangan Kota Makassar dan 1 lokasi tanah tidak tergenang( Patanduk,J. 2012). Sampel tanah tidak tergenang adalah, Lokasi Jalan Pettarani III Kelurahan Panakukang, Lokasi Jalan Racing Center Kelurahan Panakukang, lokasi tidak tergenang yaitu di sebelah Barat gedung Lab. Mekanika Tanah Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar. Sampel material berpori yaitu Bongkahan diambil dari bongkaran bangunan yang belum kena air hujan, dan material Batu Gunung diambil di lokasi penumpukan material bangunan yang belum digunakan di daerah Dayak.

5 5 Metode Pengumpulan Data Data sekunder digunakan adalah: Peta lokasi daerah-daerah yang tergenang Kota Makassar yang pembagian wilayahnya menurut PU Kotamadya( Makassar, BKM, 2004). Data primer merupakan data yang diperoleh secara langsung dari pengujian tanah di laboratorium. Adapun data primer yang digunakan metode penelitian ini meliputi penyiapan sampel tanah dan material berpori,penyelidikan karakteristik sampel, pengujian laboratorium dan analisa dari hasil pengujian. Nilai koefisien resapan tanah (permeabilitas), Kepadatan tanah (Berat volume) ukuran dan bentuk butiran (Uji saringan dan hidrometer), Jenis tanah (specific gravity), Batas-batas atterberg, Hubungan kadar air dan kepadatan tanah (kompaksi). Rancangan penelitian Metode penelitian ini meliputi penyiapan sampel tanah dan material berpori, penyelidikan karakteristik sampel, pengujian laboratorium dan analisa dari hasil pengujian. Langkah-langkah pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut : Pengadaan material tanah yang digunakan dalam pengujian adalah tanah terganggu. Lokasi pengambilan sampel tanah adalah di kelurahan Panakukang, Jl Racing Center dab Jl AP Pettarani III Makassar. Pemeriksaan material meliputi pemeriksaan kadar air tanah, untuk mendapatkan kadar air optimum sebesar 38,71 % (sesuai data pengujian kompaksi). Pemodelan material dalam alat pengujian. Pemodelan benda uji / sampel meliputi pemadatan tanah 60% (acuan metode yang digunakan ialah ASTM Test Designation D-698 dan AASHTO Test Designation T-99 (ASTM, 1992) dan pemodelan resapan berpori sesuai dengan karakteristik masing masing material berpori. Secara garis besar alur proses penelitian yang dilaksanakan di laboratorium. Analisis Curah hujan dilakukan terhadap 3 stasiun curah hujan di wilayah Makassar dengan menggunakan metode rasional maka didapat intensitas curah hujan rata-rata pertahun : 351,892 mm/jam. Modifikasi rainfall simulator didapatkan hasil yang mendekati I rencana yaitu, I 1 = 250,125 mm/jam, I 2 = 305,427 mm/ jam, I 3 = 351,892 mm/jam, sehingga modifikasi rainfall Simulator valid digunakan untuk penelitian. Data diatas ditarik hubungan antara variasi ketinggian (h) terhadap Intensitas curah hujan, ini merupakan hubungan variasi ketinggian dengan intensitas curah hujan, menunjukkan korelasi intensitas curah hujan, intensitas hujan sebesar 351,892 mm/jam dikonversi menjadi 5 cm. Pengujian dilakukan dilaboratorium Mekanika Tanah Sipil Unhas dengan metode eksperimen resapan berpori dengan menggunakan alat simulasi modifikasi rainfall simulator.

6 6 Penelitian dilakukan masing-masing 1 kali setiap sampel dan kemudian data yang didapat di analisis dan di validasi dengan numerik vados. HASIL PENGUJIAN Karakteristik material berpori sampel Tabel 1 memperlihatkan nilai koefisien (k) Permiabilitas material berpori hasil pengujian di laboratorium menunjukkan bahwa permeabilitas tanah pada daerah genangan dan daerah tidak tergenang tidak terlalu jauh berbeda dimana permeabilitas tanah pada daerah genangan antara 0, , cm/detik, rata-rata 0, cm/det. Material berpori bongkahan, memiliki koefisien permeabilitas 0,02955 cm/dt, lebih kecil dari permiabilitas material batu gunung yaitu sebesar 0,04504 cm/det. Batu gunung memiliki nilai permeabilitas yang tinggi sebesar 0,04504 cm/det, yang menunjukkan bahwa porositas batuan tersebut sangat rendah, sehingga waktu yang di butuhkan untuk menampung air yang keluar lebih cepat. Resapan dan limpasan Tabel 2 memperlihatkan perhitungan dari pengujian laju resapan material tanah dengan ketebalan lapisan tanah 15 cm pada sampel 1 terjadi pada menit ke 10, dengan laju resapan sebesar 0,0256 mm/menit resapan konstan terjadi pada saat menit ke 55 itu berarti tanah sudah jenuh terhadap resapan. Pada sampel 2 resapan baru terjadi pada menit ke-10 sebesar 0,0304 mm/menit dan konstan pada menit ke 50, kedua material tersebut tidak mempunyai perbedaan yang berarti. Hal ini menunjukkan bahwa material tanah dengan nilai permeabilitas yang kecil akan memungkinkan terjadinya genangan dan limpasan yang besar dan lebih cepat apabila terjadi hujan. Laju resapan pada material berpori lebih besar daripada laju resapan material tanah pada sampel 1 dan sampel 2. Adanya material berpori sebagai pengganti lapisan tanah mengakibatkan laju resapan lebih besar dari laju resapan dengan lapisan tanah keseluruhan. Hal tersebut terjadi karena material berpori memiliki ukuran butiran yang lebih besar dari ukuran butiran tanah sehingga koefisien permeabilitas material berpori lebih besar dari koefisien permiabilitas tanah. Gambar 1. memperlihatkan grafik Laju resapan pada sampel tanah 1, 2 dan material berpori memperlihatkan bahwa material berpori laju resapan lebih besar dibanding dengan laju resapan sampel tanah 1 dan 2. Material berpori memiliki nilai permeabilitas yang tinggi sebesar 0,04504 cm/detik. Ini menunjukkan bahwa porositas material berpori sangat rendah, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menampung air yang keluar lebih cepat

7 7 Tabel 3 memperlihatkan perhitungan pengujian laju limpasan material tanah dengan ketebalan lapisan tanah 15 cm memperlihatkan waktu yang digunakan baru terjadi limpasan pada menit ke 15 dengan laju limpasan sebesar 2,496 mm/menit dan limpasan konstan pada menit ke 55. Pada sampel 2, memperlihatkan waktu terjadi limpasan pada menit ke 10, dengan laju limpasan sebesar 3,044 mm/menit. Ini berarti bahwa genangan terjadi pada menit ke 50. sedang laju limpasan material berpori mulai dari menit 15 sampai pada menit 45 dan seterusnya pada menit ke 50 sudah konstan dengan nilai 4,016 mm/menit, dan hal itu menunjukkan bahwa laju limpasan material berpori lebih kecil dibandingkan dengan laju limpasan material tanah karena adanya resapan material berpori yang besar. Gambar 2 menunjukkan, laju limpasan material berpori lebih kecil dibandingkan dengan dua material sampel tanah dan hal itu menunjukan bahwa material berpori seperti batu gunung banyak meresap air dibandingkan demgan material tanah. PEMBAHASAN Hasil penelitian ini terlihat bahwa nilai permeabilitas (k) material berpori batu gunung jauh lebih besar dari nilai permeabilitas material tanah. Nilai permabilitas material berpori jauh lebih besar dari material tanah berpengaruh besar terhadap efektifitas resapan Djatmiko, dkk. (2001). Efektifitas resapan material berpori lebih tinggi dari efektifitas resapan material tanah terlihat pada angka koefisien permeabilitas yang lebih besar. Pemodelan untuk material berupa batu gunung dilakukan terhadap intensitas curah hujan I = 350 mm/jam, bentuk penampang material di sajikan. Hasil uji model numerik terhadap material berupa batu gunung menunjukkan kecepatan aliran air dalam material batu gunung lebih besar dari pada material tanah, kontur kecepatan yang terjadi, mengikuti bentuk batas permukaan material. Hal ini menujukkan bahwa material batu gunung lebih mudah mengalirkan air resapan dengan kecepatan aliran setara dengan material batu gunung. Hal ini akan mengakibatkan genangan yang terjadi dipermukaan akan lebih cepat berkurang. Kecepatan aliran yang terjai dengan tebal material 20 cm. Adapun material batu gunung ditempatkan mulai 0-20 cm, kemudian lapisan tanah penutup mulai dari cm. Kecepatan aliran yang terjadi pada jarak 0,0 1,5 meter relatif seragam, berkisar antara 1x x10-5 m/det, kecepatan aliran kemudian mengalami peningkatan antara 1,0x10-2 1,1x10-2 m/det dan mengalami penurunan menjadi 8,5 x 10-6 m/dtk pada jarak 4,005 meter. Pengujian sampel tanah dan sampel material berpori menghasilkan limpasan yang berbeda pada masing-masing percobaannya, begitu pula dengan volume air yang dihasilkan

8 8 dan volume air tersebut akan konstan pada waktu tertentu. Adapun tabel rekapitulasi pengujian limpasan yang diambil pada saat volume air menjadi konstan sebagai berikut: Reduksi limpasan permukaan dengan menggunakan rumus berikut: Sampel tanah Jl. Racing center, reduksi yang terjadi = x 100 % = 5,072 4,016 / 4,016 x 100 % = 26,29 %. Sampel tanah AP Pettarani III, reduksi yang terjadi = x 100 % = 5,568-4,016 / 4,016 x 100 % = 38,64 % Hasil perhitungan, material berpori mampu mereduksi 26,29 % dari genangan/limpasan yang terjadi pada sampel tanah Jl. Racing Center. Sedangkan pada sampel tanah AP pettarani III, material berpori mampu mereduksi sebanyak 38,64 %. Limpasan air pada tanah lebih besar dibandingkan limpasan air pada material berpori. Hasil pengujian laboratorium dibandingkan dengan hasil simulasi vadose/w menghasilkan titik-titik sebaran berdasarkan tepat pada garis linier standar, sehingga tetap menunjukkan peningkatan secara linier. Sehingga dari grafik tersebut memperlihatkan bahwa tingkat pemodelan antara uji hasil laboratorium dan uji simulasi numerik menunjukkan hasil pemodelan cukup representatif. Analisis Numerik Vadose (Tiatmojo. dkk. (2002), terhadap kecepatan aliran resapan diperoleh hasil sebagai berikut : Laju resapan tanah menurut analisis Vadose : 0,0400 mm/meit, sedangkan menurut uji Laboratorium : 0,02904 mm/mnt, jadi perbedaannya : 0,01096 mm/mnt adalah sangat kecil. Laju resapan batu gunung menurut analisi Vadose : 0,1734 mm/mnt, sedangkan, hasil uji Laboratorium : 0,1875 mm/mnt, jadi perbedaan : 0,0141 mm/mnt adalah sangat kecil. Laju resapan bongkahan menurut analisis Vados : 0,1344 mm/mnt, sedangkan hasil hji Laboratorium : 0,1394 mm/mnt jadi perbedaan : 0,005 mm/mnt adalah sangat kecil. Hasil analisis kecepatan resapan Numerik Vadose dibandingkan dengan hasil uji laju resapan Rainfall simulator Laboratorium terjadi perbedaan yang sangat kecil, berarti membuktikan bahwa uji resapan berpori ranfall simulator sudah benar. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian di Laboratorium terhadap studi eksperimental material berpori pada daerah genangan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Hasil pengujian karakteristik material tanah tergenang nilai Permeabilitasnya lebih rendah dibandingkan dengan koefisien permiabilitas material berpori yaitu k tanah 0, cm/det, sedang k material berpori 0,04505 cm/det, dan hal itu sangat berpengaruh terhadap daya resapan.

9 9 Dari perhitungan dihasilkan reduksi limpasan permukaan sebagai berikut : Lokasi tanah Resing senter mampu mereduksi air limpasan/genangan sebesar 26,29 %. Sedang pada tanah lokasih AP Pettarani III, mampu meredusi air permukaan/genangan sebesar 38,64 %, Batu gunung merupakan material berpori dapat menjadi lapisan resapan karena dapat meresapkan air, mengurangi limpasan/genangan dan banjir. Penelitian ini terbatas pada beberapa material, oleh sebab itu disarankan untuk melakukan penelitian lanjutan : Perlunya penelitian lanjutan uji model sumur resapan dengan material batu gunung dan bongkahan untuk menganalisis kecepatan aliran dalam sumur resapan. Perlunya penelitian lanjutan penempatan batu gunung mengisi dasar danau unhas sebagai resapan air dan mengisi cadangan air tanah.

10 10 DAFTAR PUSTAKA. ASTM, (1992). ASTM Stabilisation With Admiixture, American Society For Testing And Materials, ASTM Test Designation D-698 dan AASHTO Test Designati. Second Edition. Darcy (1856). Kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifatsifat yang memengaruhinya. Djatmiko, dkk. (2001 ) Nilai permabilitas material berpori jauh lebih besar dari material tanah berpengaruh besar terhadap efektifitas resapan.ui, Jakarta. Linsley dan Franzini. ( 1991 ) Pori-pori mempunyai perbedaan ukuran yang beraneka ragam, dari yang berupa celah-celah submikroskopis pada lempung dan serpih, hingga yang berupa gua-gua dan terowongan-terowongan pada batu kapur dan lava. Erlangga, Jakarta. Makassar, BKM,( 2004).Dinas Pekerjaan Umum Makassar, Data titik genangan kota Makassar. Patanduk,J. 2012). Peta genangan dari 19 titik lokasi genangan Kota Makassar dan tidak tergenang, Unhas, Makassar. Taula. L dkk. ( 2001) Air yang merembes di dalam tanah mengalir mengikuti keadaan aliran laminer. Pengaliran air dalam tanah, Air Langga, Jakarta Tiatmojo. dkk. (2002), Metode Numerik, Bea offset. Yokyakarta Todd. ( 1980 ). Kapasitas resapan air suatu material dapat di gunakan oleh porositas yang merupakan kemampuan volume rongga dengan volume total batuan menurut.kanasius. Jakarta Triatmojo. dkk (2008) Kelebihan air menjadikan tanah jenuh sehingga terbentuklah genangan air (sungai, danau,empang, dll. UI. Jakarta. Wahyono. (1999). Dengan sumur resapan maka luapan air permukaan dapat dikurangi dan mereduksi potensi banjir. Teknologi Konservasi Air Tanah dengan Sumur Resapan.bppt. Jakarta. Yamin. (2010). Banjir merupakan bagian dari siklus hidrologi yaitu pada bagian air di permukaan bumi yang bergerak ke laut. ITS, Surabaya.

11 11 Tabel 1. Rekap Hasil Pengujian Permeabilitas Material Berpori Jenis Sampel Panjang Sampel ( cm ) Volume Air Yang Di Ukur ( ml ) Koefisien Permeabilitas ( menit ) I II Rata-Rata Bt Gunung ,0454 0, Bangkahan ,0299 0, Tanah , , , Tabel 2. Rekap hasil perhitungan laju resapan pada pengujian Waktu Sampel 1 (Racing) Sampel 2 (Pettarani III) M berpori resapan lajuresapan resapan lajuresapan resapan lajuresapan menit ml mm/menit ml mm/menit ml mm/menit , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,6352

12 12 Gambar 1. Grafik Laju resapan Tabel 3. Rekap hasil perhitungan laju limpasan Waktu Sampel 1 Sampel 2 Material berpori Laju Laju Laju limpas limpas limpasan limpas limpasan limpasan menit ml mm/mnt Ml mm/menit ml mm/menit , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4016

13 13 7 laju limpasan (mm/menit) waktu (menit) sample tanah 1 sampel tanah 2 material berpori Gambar 2. Grafik laju limpasan

14 14