KAJIAN SUMUR RESAPAN DALAM MEREDUKSI DEBIT BANJIR PADA KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: PERUMAHAN ANUGERAH LESTARI KUALA GUMIT, LANGKAT)

Transkripsi

1 KAJIAN SUMUR RESAPAN DALAM MEREDUKSI DEBIT BANJIR PADA KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: PERUMAHAN ANUGERAH LESTARI KUALA GUMIT, LANGKAT) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh: GALIH GEMILANG BIDANG STUDI SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK USU 2013

2 ABSTRAK Salah satu solusi mengatasi banjir pada kawasan perumahan dapat dilakukan dengan cara pencegahan sedini mungkin melalui perencanaan dari awal oleh pihak pengembang perumahan dengan mengalokasikan lahan untuk pembuatan sumur resapan. Sumur resapan berfungsi sebagai tempat menampung air hujan sementara yang jatuh di atas atap rumah, kemudian air hujan tersebut akan diserap oleh tanah secara perlahan sehingga limpasan air hujan tidak langsung mengalir ke saluran drainase. Studi ini bertujuan untuk mengetahui laju infiltrasi dan nilai permeabilitas untuk menentukan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir. Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat. Alat yang digunakan dalam pengujian infiltrasi di lapangan adalah single ring infiltrometer, setelah itu sampel tanah di lokasi studi diambil untuk uji permeabilitas di Laboratorium Mekanika Tanah. Berdasarkan penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 15,60 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) tanah adalah 9,610 x 10 cm/detik. Berdasarkan data yang telah dianalisis didapat dimensi sumur resapan yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1 meter, kedalaman 2,275 meter dan debit masukan rencana 0,279 x 10 m³/detik. Untuk sumur resapan ini, estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 2,265 jam. Total debit banjir kawasan perumahan sebelum direncanakan sumur resapan adalah 165,828 x 10 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 108,910 x 10 m³/detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 34,32 %. Untuk debit banjir yang terjadi 1 unit rumah tipe 36/84 tanpa sumur resapan adalah 0,329 x 10 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 0,050 x 10 m³/detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 84,8 % untuk setiap unit rumah. Kata kunci: Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas

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 Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: "Kajian Sumur Resapan dalam Mereduksi Debit Banjir pada Kawasan Perumahan (Studi Kasus: Perumahan Anugerah Lestari Kuala Gumit, Langkat)" 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 Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia M.Sc selaku Dosen Pembimbing, 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

4 Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Terunajaya,M.Sc selaku Kordinator Sub Jurusan Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 7. Kepada keluarga besarku, kedua orangtuaku, Ayahanda Taufik Sembiring dan Ibunda Rosdiana, yang selama ini selalu berusaha memberikan segala yang terbaik kepada anak-anaknya sehingga bisa seperti sekarang ini serta adikku Clara Shinta terima kasih untuk perhatian, nasehat, semangat, bantuan, dan dorongan serta kesabaran yang telah diberikan. 8. Kepada adinda Dwi Ratika Wulandari atas bantuan, nasehat, dan waktu luang yang telah diberikan untuk setia menemani penyusun dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 10. 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).

5 11. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Berry, Robi, Khaidir, Ahmad, Imam, Hafiz, Deni, M. Hafiz, Alfrendi, Rumanto, Muazzi, Khatab, Dedial, Jefri, Wenny, Nurul, Kiki serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 12. Abang/kakak senior serta alumni: Bang Rangga, Kak Dzi, Bang Habibi, Bang Fandi, Bang Iqbal, Bang Ujek, Bang Andrisyam, Bang Beni, Bang Haikal, Bang Irsyad, Kak Vina, adik-adik angkatan : R a f u a d, I w a n, Iqbal, Ijeb, Abdul, Patra, Dara, Sari, Riski, Yogi, Arif, Subar dan lain-lain yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. 13. Teman-teman seperjuangan di HMI Komisariat FT USU, Marlin, Andri, Trisnal, Hadi dan Yose yang sama-sama berjuang dikala susah maupun senang. Abg senioran, Bang Bayu, Budi, Toni, Ikhwan, Hendra, Andika, Armi, Ari. Adik-adikku tercinta Rohim, Umri, Martin, Icha, Lena, Madan, Andi, Fajar, Danu, Siti, Dede, Nuri, Nanda, Fawzi, Randy, Ima, Yuni, Jizah serta adik-adik stambuk 2009 hingga 2011 yang lain yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu, semoga perjuangan kita tetap berlanjut dan masa depan yang cerah menjadi tujuan akhir hidup kita. 14. 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

6 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, 17 April 2013 Penulis GALIH GEMILANG

7 DAFTAR ISI ABSTRAK...i KATAPENGANTAR...ii DAFTAR ISI...vi DAFTAR GAMBAR...ix DAFTAR TABEL...xi DAFTAR NOTASI...xiv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Pembatasan Masalah Metode Penelitian Sistematika Penulisan...7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Siklus Hidrologi Konsep Umum Infiltrasi Pengertian infiltrasi Proses Infiltrasi Faktor yang Mempengaruhi Infiltrasi Pengaruh Tekstur Terhadap Laju Infiltrasi Arti Pentingnya Infiltrasi Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi Pengukuran Infiltrasi di Lapangan Klasifikasi Tanah Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur Koefesien Permeabilitas...26

8 2.5 Analisis Hidrologi Perhitungan Parameter Statistik Penentuan Jenis Distribusi Data Curah Hujan Rencana Analisis Intensitas Curah Hujan Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Sumur Resapan Pengertian Fungsi Sumur Resapan Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan Komponen-komponen Proses Peresapan Perencanaan Dimensi Sumur Resapan Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan Jenis dan Konstruksi Sumur Resapan...66 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Kerangka Penelitian Tahapan Penelitian Pengumpulan Data Pengolahan Data Penyajian Data Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan Kesimpulan dan Saran...85 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Analisis Infiltrasi Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi di Lapangan Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton Uji Permeabilitas di Laboratorium Analisis Hidrologi Analisis Curah Hujan Rencana...98

9 4.3.2 Plotting Data Uji Keselarasan Chi Square Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof Analisis Intensitas Curah Hujan Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan Perencanaan Dimensi Sumur Resapan Pengurangan Debit Banjir Spesifikasi Perencanaan Sumur Resapan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Skema Kerangka Dasar Penelitian 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: a) Infiltrasi Besar dengan Perlokasi Kecil dan b) Infiltrasi Kecil dengan Perlokasi Besar Gambar 2. 4 Single Ring Infitrometer Gambar 2. 5 Grafik Hubungan t dan Log (fo-fc) Gambar 2. 6 Alat Constant Head Permeability Test Gambar 2. 7 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Test Gambar 2. 8 Sketsa Sumur Resapan Gambar 2. 9 Prinsip Kerja Sumur Resapan Penampungan Air Hujan Gambar Cara Kerja Sumur Resapan Gambar Skema Aliran dalam Sumur (Sunjoto, 2011) Gambar Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Talang Air Hujan Gambar Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan Saluran Terbuka Gambar Sumur Resapan Dalam Berbentuk Bulat Melalui Pemboran Gambar Sumur Resapan Kolektif di Bahu Jalan Gambar Sumur Resapan Kolektif Berbentuk Kolam Resapan Gambar Sumur Resapan Dangkal Menggunakan Talang Air Hujan Gambar Perspektif Sumur Resapan... 89

11 Gambar 3. 1 Lokasi Perumahan dan Pengukuran Laju Infiltrasi Gambar 3. 2 Kerangka Penelitian Gambar 3. 3 Proses Uji Falling Head Permeability Gambar 3. 4 Lokasi Perumahan di Kuala Gumit, Langkat Gambar 3. 5 Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan Gambar 4. 1 Dimensi Single Ring Infitrometer Gambar 4. 2 (a) Pembersihan Lahan, (b) Kayu Pelapis Penetrasi Ring Infiltrometer, (c) Proses Penetrasi Ring Infiltrometer dan (d) Proses 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 Stasiun Kuala Gumit, Langkat Gambar 4. 7 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun Gambar 4. 8 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun 132 Gambar 4. 9 Kurva IDF Daerah Perencanaan Gambar Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi Gambar Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi Gambar Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH) Gambar Skema Perencanaan Sumur Resapan dengan Batu Kali Gambar Skema Perencanaan Sumur Resapan dengan Buis Beton

12 DAFTAR TABEL Tabe Tekstur Tanah dengan Kecepatan Infi1trasi...17 Tabe Harga Koefisien Permeabi1itas pada Umumnya...27 Tabe Berdasarkan Hasil Perhitungan Parameter Statistik Tabe Ni1ai Kritis untuk Distribusi Chi Square Tabe Ni1ai Kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof Tabe Ni1ai Variabe1 Reduksi Gauss (K)...37 Tabe Ni1ai Rata-rata dari Reduksi (Yn) Tabe Standar Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn)...38 Tabe Ni1ai Reduksi Variasi (Yt) Tabe Harga K untuk Distribusi Log Pearson III Tabe Faktor Frekuensi K Untuk Distribusi Log Norma Tabe Ni1ai Koefisien A1iran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan Tabe Faktor Geometrik Sumur Tabe Deskripsi tentang Kondisi Sumur Tabe Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan Tabe Data Curah Hujan Stasiun BPP Kwala Gumit, Langkat Tabe Hasi1 Perhitungan Laju Infi1trasi pada Lokasi Perumahan Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Laju Infiltrasi pada Lokasi Penelitian Tabel 4. 3 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability Tanah di Laboratorium Tabel 4. 4 Data Curah Hujan Stasiun Kuala Gumit, Langkat Tabel 4. 5 Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Kuala Gumit, Langkat... 98

13 Tabel 4. 6 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan Tabel 4. 7 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan Stasiun Kuala Gumit, Langkat Tabel 4. 8 Perhitungan Parameter Statistik Log Distribusi Curah Hujan Tabel 4. 9 Hasil Uji Distribusi Statistik Stasiun Kuala Gumit, Langkat Tabel Perhitungan Peringkat Periode Ulang Sta. Kuala Gumit Tabel Perhitungan Metode Chi-Kuadrat Tabel Uji Smirnov Kolmogorov Stasiun Kuala Gumit, Langkat dengan Distribusi Log Pearson Tipe III 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 4.16 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun Tabel Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro Tabel Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun Tabel Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro Tabel Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun Tabel Selisih Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun Tabel Intensitas Curah Hujan untuk Berbagai PUH Berdasarkan Metode Van

14 Breen dengan Pola Talbot Tabel Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Banguna Tabel Efisiensi Debit Banjir Menggunakan Sumur Resapan (PUH 2 Tahun) 124 Tabel Debit Banjir dengan Berbagai Periode Ulang Hujan (PUH)...125

15 DAFTAR NOTASI A = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha) = Luas penampang sampel tanah ( C ) = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1 = Koefisien Kurtosis = Koefisien Skewness = Koefisien variasi DK = Derajat kebebasan = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-i F = Faktor Geometrik (m) f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam) = Laju infiltrasi tetap (cm/jam) = Laju infiltrasi awal (cm/jam) H = Tinggi muka air dalam sumur (m) ℎ = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm) I = Intensitas hujan (mm/jam) ℎ = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm) = Intensitas hujan (mm/jam) pada PUH tahun K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik) k = Konstanta k = Faktor konversi ( L = 0,00278 dari ha-mm/jam ke m³/detik) = Panjang sampel tanah (cm)

16 Log X = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu Log X = Nilai logaritma rata-rata curah hujan m = Nomor urut data n = Jumlah data. = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i P(Xm) = Data yang telah diranking dari besar ke kecil Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik) = Debit banjir total ( /detik) Q = Debit air masuk sumur resapan (m³/dtk) Q = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m³/dtk) Q = Debit air sumur resapan meresap kedalam tanah (m³/dtk) R = Jari-jari sumur (m) R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam) = Curah hujan harian maksimum PUH tahun (mm/24jam) = Standar deviasi T = Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur resapan (jam) = Durasi waktu hujan (menit) V = Kapasitas sumur resapan (m³) = Harga Chi Square = Curah hujan rata rata (mm) = Curah hujan di stasiun hujan ke-i (mm) XT = Curah hujan dengan periode ulang tahun (mm)

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Curah Hujan Stasiun Kuala Gumit, Langkat Lampiran 2. Data Hasil Uji Permeabilitas Tanah di Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik sipil Lampiran 3. Surat Pernyataan Tidak Melakukan Plagiat