ANALISIS RESAPAN LIMPASAN PERMUKAAN DENGAN LUBANG BIOPORI DAN KOLAM RETENSI DI FAKULTAS TEKNIK UNS Analysis of surface runoff infiltration with biopori hole and retention pool in the Faculty of Engineering UNS Surakarta SKRIPSI Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Oleh : MOCHAMAD ZAKKY YULIANTO NIM. I 0108119 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERSEMBAHAN... ABSTRAK... PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI... i ii iii iv v vii viii xi xiii xv xvi BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 4 2.2. Dasar Teori... 6 2.2.1. Siklus Hidrologi... 6 2.2.2. Presipitasi... 7 2.2.3. Analisis Hujan... 9 2.2.3.1. Uji Kepanggahan Data... 9 2.2.3.2. Hujan wilayah... 10 2.2.3.3. Analisis Frekuensi dan Probabilitas... 12 2.2.3.4. Uji Smirnov-Kolmogorov... 19 viii
2.2.3.5. Hujan Rencana... 19 2.2.3.6. Intensitas Hujan... 20 2.2.3.7. Metode Rasional... 21 2.2.4. Infiltrasi... 22 2.2.5. Sistem Drainase Berkelanjutan... 26 2.2.6. Lubang Biopori... 29 2.2.6.1. Peranan Bahan Organik... 30 2.2.6.2. Lubang Biopori untuk Menambah Cadangan Air Tanah... 30 2.2.6.3. Dimensi Lubang Biopori... 31 2.2.6.4. Jumlah Lubang Biopori... 31 2.2.6.5. Perletakan Lubang Biopori... 32 2.2.6.6. Tahapan Pembuatan Lubang Biopori... 32 2.2.7. Kolam Retensi... 34 BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Metode Penelitian... 39 3.2. Lokasi Penelitian... 39 3.3. Data... 40 3.4. Peralatan yang Digunakan... 40 3.5. Tahapan Penelitian... 41 3.6. Diagram Alir Tahapan Penelitian... 41 BAB 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hujan... 43 4.2. Uji Kepanggahan Data Hujan... 44 4.3. Hujan Wilayah... 49 4.4. Analisis Frekuensi dan Probabilitas... 50 4.4.1. Analisis Statistik... 51 4.4.2. Test Jenis Distribusi... 54 4.4.3. Analisis Statistik Log Person III... 54 4.5. Uji Smirnov Kolmogorov... 56 4.6. Hujan Rencana... 58 ix
4.7. Intensitas Hujan Rencana...... 59 4.8. Limpasan Permukaan di Fakultas Teknik UNS... 60 4.9. Reduksi Limpasan dengan Lubang Biopori... 65 4.10. Kolam Retensi... 72 BAB 5. KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan... 75 5.2. Saran... 75 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Siklus hidrologi... 7 Gambar 2.2. Poligon Thiessen Kota Surakarta... 11 Gambar 2.3. Cara Garis Isohyet... 12 Gambar 2.5. Klasifikasi usaha struktural dan nonstruktural dalam manajemen dataran banjir (Suripin, 2004)... 26 Gambar 2.6. Klasifikasi fasilitas penahan air hujan (Suripin, 2004)... 28 Gambar 2.7. Tampak samping lubang biopori di dalam tanah (Brata, 2008)... 29 Gambar 2.8. Bor lubang biopori... 32 Gambar 2.9. Dob paralon (Sumber : www.yusufabdurrohman.com)... 33 Gambar 2.10. Pembuatan lubang pada dob (Sumber : www.yusufabdurrohman.com)... 33 Gambar 2.11. Dob dengan lubang (Sumber : www. yusufabdurrohman.com)... 34 Gambar 2.12. Kolam Retensi tipe di samping Badan Sungai... 35 Gambar 2.13. Kolam Retensi tipe di dalam Badan Sungai... 36 Gambar 2.14. Kolam Retensi tipe Storage memanjang... 37 Gambar 2.15. Konstruksi Kolam Resapan dipadukan dengan pertamanan (Suripin, 2004)... 38 Gambar 3.1. Peta Kampus UNS jalan Ir. Sutami no.36 A Surakarta Sumber : Google Maps (2013)... 39 Gambar 3.2. Fakultas Teknik UNS Solo... 40 Gambar 3.3. Diagram alir tahapan penelitian... 41 Gambar 4.1. Polygon Thiessen untuk stasiun hujan Grogol, Mojolaban, Ngemplak dan Pabelan... 50 Gambar 4.2. Polygon Thiessen untuk stasiun hujan Grogol, Mojolaban dan Pabelan... 51 Gambar 4.3. Polygon Thiessen untuk stasiun hujan Mojolaban, Ngemplak dan Pabelan commit... to user 51 xiii
Gambar 4.4. Polygon Thiessen untuk stasiun hujan Ngemplak dan Pabelan... 52 Gambar 4.5. Polygon Thiessen untuk stasiun hujan Mojolaban dan Pabelan... 53 Gambar 4.6. Sketsa Saluran dengan Lubang Biopori... 67 Gambar 4.7. Sketsa Potongan A-A Saluran dengan Lubang Biopori... 67 Gambar 4.8. Denah Saluran A... 68 Gambar 4.9. Sketsa Saluran A... 70 Gambar 4.10. Lokasi Rencana Kolam Retensi... 72 Gambar 4.11. Tampak Atas Kolam Retensi... 73 Gambar 4.12. Potongan A-A Kolam Retensi... 74 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Data Infiltrasi Lubang Biopori... 5 Tabel 2.2. Nilai kritik Q dan R...... 10 Tabel 2.3. Nilai variabel reduksi Gauss...... 13 Tabel 2.4. Variabel standar (k)... 15 Tabel 2.5. Reduced Mean (Y n )... 16 Tabel 2.6. Reduced Standard Deviation (S n )... 17 Tabel 2.7. Reduced Variate (Y Tr )... 18 Tabel 2.8. Parameter Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi... 18 Tabel 2.9. Nilai Δcr uji Smirnov Kolmogorov... 19 Tabel 2.10. Presentase Hujan Jam-jaman pada DAS Bengawan Solo... 20 Tabel 2.11. Nilai Koefisien C untuk Metode Rasional... 21 Tabel 2.12. Laju Infiltrasi Konstan...... 23 Tabel 2.13. Hubungan tekstur tanah dan laju infiltrasi... 24 Tabel 2.14. Hubungan diameter lubang biopori dengan beban resapan... 31 Tabel 4.1. Data Hujan Maksimum Tahunan Kota Surakarta Tahun 1990-2013... 43 Tabel 4.2. Data Hujan Tahunan Kota Surakarta Tahun 1990-2013... 44 Tabel 4.3. Uji Kepanggahan Data Hujan Stasiun Colomadu..... 45 Tabel 4.4. Uji Kepanggahan Data Hujan Stasiun Grogol... 45 Tabel 4.5. Uji Kepanggahan Data Hujan Stasiun Mojolaban... 46 Tabel 4.6. Uji Kepanggahan Data Hujan Stasiun Ngemplak... 46 Tabel 4.7. Uji Kepanggahan Data Hujan Stasiun Pabelan... 47 Tabel 4.8. Hasil Uji Kepanggahan data hujan tahunan Kota Surakarta.. 49 Tabel 4.9. Hujan Wilayah Kota Surakarta Tahun 1990-2013..... 54 Tabel 4.10. Perhitungan Analisis Statistik Panjang Data 15 Tahun Terakhir... 55 Tabel 4.11. Perhitungan Analisis Statistik (Nilai Ln)... 56 Tabel 4.12. Pemilihan Jenis Distribusi Stasiun Hujan... 58 xi
Tabel 4.13. Analisis Statistik Log Pearson III... 59 Tabel 4.14. Uji Smirnov Kolmogorov... 61 Tabel 4.15. Nilai nilai pada Persamaan Distribusi Log Pearson III..... 62 Tabel 4.16. Hujan Rencana dengan Distribusi Log Pearson III... 63 Tabel 4.17. Hujan Jam-jaman Kota Surakarta... 64 Tabel 4.18. Debit yang Meresap pada Saluran A... 70 Tabel 4.19. Rekapitulasi Limpasan yang Meresap pada Saluran... 71 xii
DAFTAR NOTASI A Luas DAS (km 2 ) A i Luas masing-masing poligon A w Luas DAS (km 2 ) C Koefisien aliran permukaan (0 C 1) C i Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah i D y Deviasi standar I Intensitas hujan (mm/jam) k K Nilai karakteristik dari distribusi Log Normal Faktor frekuensi, yang merupakan fungsi dari probabilitas (atau periode ulang) dan koefisien kemencengan (C s ) K T Faktor frekuensi, nilai K T dapat dilihat pada L Luas bidang kedap air (m2 ) n Jumlah data N Jumlah stasiun pencatat hujan Q Laju aliran permukaan (debit) puncak (m 3 /detik) R 24 Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm) R Hujan wilayah (mm) R i Hujan masing-masing stasiun pencatat hujan (mm) S Kemiringan rata-rata saluran Sd S n t t c v x i X i Standar deviasi data hujan maksimum Reduced standard deviation Lamanya curah hujan (jam) Waktu konsentrasi (jam) Laju rembesan air rata-rata per lubang (m3/detik) Data ke-i Besarnya curah hujan yang mungkin terjadi dengan periode ulang X tahun X rt Curah hujan rata-rata X T Nilai logaritmik dari x dengan periode ulang T X Nilai rata-rata Y i Data hujan ke-i y n Reduced mean Y T Hujan rencana Y Tr Reduced variate Y Data hujan rerata i xvi
xvii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A. ANALISIS DATA Lampiran A-1. Tabel Nilai K Lampiran A-2. Skema Drainase Fakultas Teknik Lampiran A-3. Pola Aliran Drainase Fakultas Teknik Lampiran A-4. Catchment Area Saluran Drainase Fakultas Teknik Lampiran A-5. Hasil Perhitungan Reduksi Limpasan pada Tiap Saluran dengan Lubang Biopori LAMPIRAN B. SURAT SURAT SKRIPSI xv
xvi
ABSTRAK Mochamad Zakky Yulianto, 2015, Analisis Resapan Limpasan Permukaan dengan Lubang Biopori dan Kolam Retensi di Fakultas Teknik UNS.Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Perubahan tata guna lahan berakibat pada limpasan permukaan yang semakin besar, dan resapan air hujan sebagai suplai air tanah juga berkurang. Beberapa upaya untuk meresapkan air limpasan hujan antara lain dengan lubang biopori dan kolam retensi. Penelitian ini membahas besar resapan limpasan hujan ke dalam tanah akibat lubang biopori dan kolam retensi. Hasil akhir yang diinginkan adalah diketahuinya kondisi resapan limpasan hujan di Fakultas Teknik UNS dan efektivitas lubang biopori dan kolam retensi untuk meresapkan air hujan ke dalam tanah. Metode penelitian yang digunakan adalah deskriptif kuantitatif. Analisis kepanggahan data hujan dilakukan menggunakan uji RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums. Analisis dilakukan dengan panjang data hujan 24 tahun dengan 5 stasiun hujan. Pengujian validitas distribusi hujan menggunakan metode Smirnov Kolmogorov. Pembuatan Lubang biopori pada saluran drainase dengan jarak antar lubang 1 m dengan diameter ± 10 cm dan kedalaman ± 1 meter. Kolam retensi dibuat pada hilir saluran drainase Fakultas Teknik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa limpasan hujan yang meresap ke tanah di Fakultas Teknik pada kondisi existing sebesar 1155,217 m 3 /hari. Pembuatan lubang biopori dapat meresapkan limpasan permukaan di Fakultas Teknik sebesar 1426,35 m 3 /hari.terjadi peningkatan resapan setelah pembuatan lubang biopori 23,41 % dari resapan kondisi existing. Pembuatan kolam retensi dapat meresapkan limpasan hujan di Fakultas Teknik sebesar 1151,59 m 3 /dtk. Terjadi penurunan resapan setelah pembuatan kolam retensi 0,314 % dari resapan kondisi existing. Kolam retensi tidak efektif dibuat di Fakultas Teknik UNS, karena jenis tanah lempung di Fakultas Teknik UNS yang telah jenuh memiliki infiltrasi konstan sangat kecil. Kata Kunci: Lubang Biopori, Kolam retensi, debit limpasan, infiltrasi v
ABSTRAK Mochamad Zakky Yulianto, 2015, Analisis Resapan Limpasan Permukaan dengan Lubang Biopori dan Kolam Retensi di Fakultas Teknik UNS.Tugas Akhir, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Changes in land use resulting in greater surface runoff, and infiltration of rainwater as groundwater supply is also reduced. Several attempts to absorb rain water runoff, among others, by the absorption wells and retention pond. This study discusses the condition of rainfall runoff infiltration in the Faculty of Engineering UNS and effectiveness biopori holes and retention ponds to absorb rainwater into the ground. The method used is descriptive quantitative. Kepanggahan analysis of rainfall data is done using test RAPS. Analyses were performed by 24-year rainfall data length with 5 rainfall stations. Testing the validity of rainfall distribution using the Kolmogorov-Smirnov method. biopori made the drainage channel with a distance between holes 1 m in diameter ± 10 cm and depth of ± 1 meter. Retention ponds created in the downstream drainage channel of the Faculty of Engineering. The results showed that rainfall runoff that seeped into the soil at the Faculty of Engineering at the existing condition of 1155.217 m 3 /day. Making holes biopori can absorb runoff in the Faculty of Engineering at 1426.35 m 3 / hari.terjadi increase in infiltration after making the hole biopori 23.41% of the catchment existing condition. Making the retention pond can absorb rainfall runoff in the Faculty of Engineering at 1151.59 m 3 /sec. A decline in retention ponds recharge after manufacture 0.314% of the catchment existing condition. Ineffective retention ponds created in the Faculty of Engineering UNS, because the type of clay in the Faculty of Engineering, which has been saturated UNS have a very small constant infiltration (1.411 x 10-7 ). Keywords : Biopori Hole, Retention Pool, Infiltration, Surface Runoff