PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA

Transkripsi

1 PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL Oleh : Aqri Chandra Kriswanto Eka Susanto NIM : NIM : Pembimbing : Ir. Mulyana Wangsadipoera, M. Eng. PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 PROGRAM STUDI SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG T U G A S A K H I R PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA Oleh : Aqri Chandra Kriswanto Eka Susanto NIM NIM DISETUJUI Oleh PEMBIMBING Ir. Mulyana Wangsadipoera, M.Eng NIP KOORDINATOR TUGAS AKHIR BIDANG KEPAKARAN TEKNIK SUMBERDAYA AIR KETUA PROGRAM STUDI Ir. Iwan Kridasantausa, M.Sc, Ph.D NIP Dr. Ir. Herlien D. Setio NIP Bandung, 2 Juli 2007

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, kami panjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah SWT., atas berkat rahmat dan hidayah-nya, serta tidak lupa pula shalawat dan salam kepada Nabi Besar Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini yang berjudul : PERENCANAAN JARINGAN DRAINASE PADA LAHAN RAWA GAMBUT UNTUK MENDUKUNG BUDIDAYA PERKEBUNAN KELAPA. Penyusunan laporan tugas akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan studi tahap sarjana di Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberikan bimbingan dan dukungan moril terutama kepada : 1. Kedua orang tua kami, papi Kapten. Supatno dan mami Rr. Edhi Haryanti serta ayahanda Drs. H.M. Makdum, BAE. MSi dan ibunda tercinta Dra. Hj. Titin Danumiarti yang senantiasa memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada kami. 2. Dosen Pembimbing kami, Bapak Ir. Mulyana Wangsadipoera, M.Eng. yang dengan penuh kesabaran selalu memberikan bimbingan, masukan dan dukungan kepada kami sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai jadwal. 3. Bapak Ir. Ii Sutaryan, DIPL.HE, selaku Dosen Penguji Sidang dan memberikan masukan dan perbaikan atas Laporan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Dr. Ir. Joko Nugroho, MT, selaku Dosen Penguji Sidang dan juga memberikan masukan dan perbaikan atas Laporan ini. 5. Ibu Dr. Ir. Herlien D. Setio, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil ITB 6. Kakak dan Adik adik kami, mas Redhi Leo Nugroho, S.E. dan adinda Aris Sugiarto serta Shintia Malinda memberikan dukungan semangat dan hiburan saat rasa jenuh menyerang kami. 7. Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil angkatan Para Staf Tata Usaha Prodi Teknik Sipil yang telah membantu menyelesaikan masalah administrasi selama masa studi kami. 9. Terakhir kami mengucapkan terima kasih untuk semua pihak yang telah membantu kami dalam penyusunan laporan ini. i

4 Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna. Oleh karena itu bila ada saran dan kritik yang bersifat membangun akan penulis terima dengan senang hati sebagai masukan yang akan penulis pertimbangkan. Akhir kata penulis berharap laporan ini bermanfaat dan dapat memberikan wawasan bagi pembaca dan bagi penulis dikemudian hari. Semoga Allah, SWT. memberikan karunia-nya bagi kita semua. Bandung, Juli 2007 Penulis ii

5 RESUME Peningkatan yang cepat dari kesenjangan antara produksi dengan kebutuhan kelapa beberapa dekade terakhir membuat pemerintah melakukan berbagai usaha untuk mengatasinya mengingat kelapa merupakan salah satu tanaman sosial serta komoditas ekspor yang potensial. Dengan semakin menyempitnya lahan pertanian dan perkebuanan mendorong diusahakannya lahan gambut agar dapat ditanami tanaman produksi. Lahan gambut dapat dimanfaatkan sebagai lahan perkebunan dengan pengaturan permukaan air tanah di lahan dengan menggunakan jaringan drainase yang dapat mengatur muka air tanah agar berada di bawah zona perakaran. Pada tugas akhir ini kami merencanakan sistem jaringan drainase untuk lahan rawagambut di Wilayah Kateman-Guntung, Kabupaten Indragiri Hilir, Propinsi Riau seluas Ha. Secara geografis terletak antara ' ' Bujur Timur (BT) dan ' ' Lintang Utara (LU). Lahan calon Perkebunan Ha memiliki batas-batas sebagai berikut: - Sebelah Utara : Daratan dan udik sungai Danai - Sebelah Selatan : Sungai Guntung - Sebelah Barat : Daratan dan udik anak sungai Kateman - Sebelah Timur : Kanal kolektor dari perkebunan PT. RSTM Wilayah Kateman-Guntung, Kabupaten Indragiri Hilir, Propinsi Riau termasuk rawa kategori II dan III yang sebagian besar tidak terpengaruk pasang surut air laut dan sungai dengan kedalaman muka air tanah rata-rata 0.5 m. Pada lokasi studi, sebagian besar lahan merupakan lapisan tanah gambut Fibrik dengan harga koefisien permeabilitas K rata-rata 47.8 m/hari dengan kedalaman lebih dari 2 m. Data hujan mengenai lokasi studi diperoleh dari empat stasiun hujan yang berdekatan yaitu stasiun hujan rengat, tembilahan, tanjung balai, dan siak sri indrapura. Data hujan bulanan yang digunakan berdasarkan tahun 1990 sampai 2005, sedangkan data hujan harian diperoleh data selama 5 harian berurutan. Data-data yang klimatologi diperoleh dari stasiun rengat yaitu berupa data temperatur, kelembaban relatif, penyinaran matahari, dan kecepatan angin. Data-data hujan bulanan yang diperoleh ternyata data hujan yang tidak lengkap. Oleh karena itu untuk melengkapi data hujan tersebut penulis menggunakan metode rata-rata iii

6 aljabar berdasarkan data hujan dari stasiun lainnya. Sementara itu data hujan harian diolah dengan beberapa metoda analisa frekuensi seperti metode Gumbel, Log Pearson tipe III, dan Log Normal. Data hujan yang diperoleh harus di tes terlebih dahulu dengan tes homogenitas, hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah data hujan tersebut dapat mewakili lokasi studi. Dari hasil tes berdasarkan periode hujan 10 tahunan diperoleh bahwa hasil plot semua stasiun hujan berada di dalam lengkung pengontrol, berarti seluruh stasiun tersebut dikatakan homogen. Untuk perhitungan penetapan modul drainase penulis mengambil nilai hujan harian maksimum 3 harian berurutan dengan periode ulang 10 tahun menurut metode Log Pearson tipe III. Untuk klasifikasi iklim diperoleh berdasarkan 3 metode yaitu metode Koppen, Schmidt-Ferguson, dan Oldeman. Karena curah hujan cukup tinggi dengan >200 mm pada bulan basah dan >100 mm pada bulan kering. Oleh karena itu dapat diklasifikasikan sebagai tipe iklim Af yaitu iklim hujan tropis atau basah sepanjang tahun (Koppen), iklim tipe A yaitu sangat basah (Schmidt & Ferguson), iklim kelas B1 yaitu 7 9 bulan berturut turut bulan basah dan kurang dari 2 bulan kering (Oldeman). Besarnya nilai hujan efektif bulanan digunakan untuk analisa neraca air bulanan di lokasi studi dengan memperhitungkan berbagai komponen aliran termasuk evapotranspirasi. Untuk menghitung evapotranspirasi potensial, penulis mggunakan metode Thornthwaite, Blaney-Cridlde, dan Penman Modifikasi. Dari ketiga metode tersebut, semuanya menghasilkan nilai Eto = 4 mm/hari. Besarnya modul drainase dihitung dengan mengambil curah hujan maksimum 3 harian berurutan untuk periode ulang 10 tahunan yang harus dapat dialirkan selama 3 hari. Besar hujan harian maksimum 3 harian = 202 mm, dengan menganggap bahwa penguapan = 50% x evapotranspirasi = 2 mm/hari. Jadi untuk 3 harian berurutan, penguapan = 6 mm/hari. Maka diperoleh besarnya debit per ha adalah q = 8 l/det/ha. Dari hasil perhitungan modul drainase, penulis dapat menghitung dimensi saluran tersier yang direncanakan berdasarkan untuk kebutuhan pembuangan air. Maka diperoleh tinggi muka air 55 cm, tinggi jagaan 100 cm. Sehingga dimensi saluran tersier berupa lebar 60 cm dan kedalaman saluran 155 cm. Sedangkan untuk drain spacing saluran tersier diambil 85 m berdasarkan perhitungan metode Hooghoudt dan metode Ernst. Untuk saluran sekunder, direncanakan berdasarkan kebutuhan navigasi transportasi. Lebar perahu yang akan digunakan adalah 3 m, sehingga diperoleh dimensi saluran dengan iv

7 lebar 4 m dengan kedalaman saluran 2,5 m. Pada lokasi studi, drain spacing saluran sekunder diambil 500 m. Sedangkan untuk saluran primer juga direncanakan untuk kebutuhan transportasi dengan 3 perahu dapat saling berpapasan, sehingga diperoleh dimensi saluran dengan lebar dasar 10 m, tinggi 5,5 m dengan kemiringan talud 1 : 1. Dengan hasil perhitungan drain spacing untuk saluran tersier yang juga sekaligus berfungsi sebagai pembatas kepemilikan lahan, maka diperoleh luas petak tersier sebesar 2 ha. Hal ini sesuai dengan program Departemen Transmigrasi untuk Perkebunan Inti Rakyat Transmigrasi, dimana setiap kepala keluarga memperoleh bagian 2 petak perkebunan. Untuk mengatur muka air tanah agar tetap berada di bawah zona akar, maka direncanakan sistem jaringan tata air untuk mendistribusikan air dari lahan menuju sungai terdekat. Sistem Jaringan Tata Air terdiri dari badan saluran, bangunan air seperti stop-log serta bangunan struktur pendukung lain. Dengan adanya Sistem Jaringan Tata Air ini diharapkan muka air tanah dapat diatur sehingga dapat mencapai kedalaman cm dibawah muka tanah. Namun penurunan tinggi muka air yang berlebihan pada lahan rawa gambut akan menyebabkan rusaknya lahan tersebut, sehingga diperlukan bangunan air yang berfungsi untuk menjaga tinggi muka air di saluran. v

8 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR i RINGKASAN iii DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL x DAFTAR GAMBAR xi BAB I PENDAHULUAN 1.1. UMUM LATAR BELAKANG MASALAH MAKSUD DAN TUJUAN RUANG LINGKUP PEMBAHASAN DESKRIPSI WILAYAH STUDI METODOLOGI PENULISAN TUGAS AKHIR SISTEMATIKA PEMBAHASAN 4 BAB II DASAR TEORI 2.1. UMUM METODA PERHITUNGAN EVAPOTRANSPIRASI Metode THORNTHWAITE Metode Blaney & Criddle Metode Radiasi Metode PENMAN (Modifikasi) MEMPERKIRAKAN DATA HUJAN YANG HILANG Rata-rata Aljabar Perbandingan (Rasio) Normal Kebalikan Kuadrat Jarak TES HOMOGENITAS ANALISIS FREKUENSI DATA HUJAN HARIAN MAKSIMUM Distribusi Gumbel Distribusi Log Pearson Tipe III 15 vi

9 Distribusi Log Normal ANALISIS HUJAN WILAYAH RATA-RATA Cara Rata-rata Aljabar Cara Poligon Thiessen Cara Isohyet ANALISIS KLASIFIKASI IKLIM Sistem Koppen Menurut Oldeman Menurut Schmidt & Fergusson PERHITUNGAN MODULUS DRAINASE PERHITUNGAN DRAIN SPACING Persamaan Hooghoudt Persamaan Ernst 23 BAB III DESKRIPSI WILAYAH STUDI 3.1. GEOGRAFIS GEOLOGI TOPOGRAFI KARAKTERISTIK LAHAN AGROSOIL VEGETASI DAN PENGGUNAAN LAHAN KARAKTERISTIK METEOROLOGI HIDROLOGI DAN HIDROMETRI MEKANIKA TANAH 32 BAB IV KONSEP DAN KRITERIA PERENCANAAN 4.1 UMUM KONSEP PERENCANAAN Lay-out Tata Air Kondisi Tanah Tata Ruang Saluran (Kanal) Saluran Tersier Saluran Sekunder (Kanal Cabang) 36 vii

10 Saluran Primer (Kanal Utama) Saluran Kolektor Bangunan Hidraulis Jarak Antar Saluran (Drain Spacing) KRITERIA PERENCANAAN Aspek Budidaya Iklim Letak Lintang Elevasi (Ketinggian Lahan) Persediaan Air Dalam Tanah Kondisi Tanah Aspek Teknis Beban Limpasan (Modul Drainase) Taraf Muka Air Pada Lahan Perkebunan Drain spacing Dimensi/Ukuran Saluran Kebutuhan Transportasi (Navigable) Ruang Bebas (Clearance) Untuk Jembatan Lebar Berm Untuk Saluran Kemiringan Talud dan Kecepatan Dalam Saluran Bangunan Air (Pintu Stop-Log) di Saluran Sekunder Bangunan Pintu Air di Kana1 utama (Sa1uran Primer) Bangunan Pengendali di Ujung Sa1uran Primer 49 BAB V PERENCANAAN TEKNIS RINCI 5.1. PERHITUNGAN DIMENSI SALURAN Perhitungan Dimensi Saluran Tersier Perhitungan Dimensi Saluran Sekunder Perhitungan Dimensi Saluran kolektor Perhitungan Dimensi Kanal Utama (Saluran Primer) PERHITUNGAN JARAK SALURAN DRAINASE 55 viii

11 5.3. PERENCANAAN BANGUNAN AIR Pengatur Tinggi Muka Air Ukuran Stop-Log Keamanan Dari penggerusan Lokal Perhitungan Konstruksi Stop-Log Perencanaan Ukuran Balok Perencanaan Lantai dasar Stop-Log Perencanaan Pintu Air/Over Flow Pada Saluran Primer Perhitungan Tinggi Pintu Perhitungan Panjang Lantai Dasar Perhitungan Struktur Pintu Saluran Relokasi 64 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. KESIMPULAN SARAN 67 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii xiii ix

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kebutuhan Parameter pada metode empiris perhitungan evapotranspirasi 8 Tabel 2.2 Persyaratan Iklim Hujan Tropis Menurut Koppen 20 Tabel 2.3 Persyaratan Iklim Kering Menurut Koppen 20 Tabel 2.4 Persyaratan Iklim Menurut Schmidt & Ferguson 21 Tabel 4.1 Taraf Muka Air dan Umur Tanaman Kelapa 43 Tabel 5.1 Perhitungan Drain Spacing menurut Metode Ernst 56 Tabel 5.2 Perhitungan Drain Spacing menurut Metode Hooghoudt 57 x

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik Tes Homogenitas 13 Gambar 2.2 Saluran Drainase untuk Persamaan Hooghoudt 22 Gambar 2.3 Saluran Drainase untuk Persamaan Ernst 23 Gambar 3.1 Peta Geografis Wilayah Studi 24 Gambar 3.2 Peta Topografi Lahan 26 Gambar 3.3 Lapisan Tanah Gambut 28 Gambar 4-1 Penurunan Muka Air Rencana 44 Gambar 4.2 Saluran Drainase untuk Persamaan Ernst 45 Gambar 4.3 Penerapan Persamaan Hooghoudt untuk Dasar Saluran yang Tidak Mencapai Lapisan Kedap Air 45 Gambar 5.1 Saluran Tersier 52 Gambar 5.2 Dimensi Saluran Sekunder 53 Gambar 5.3 Saluran Kolektor 54 Gambar 5.4 Dimensi Saluran Primer 54 Gambar 5.5 Denah Saluran Tersier 57 xi