ANALISIS DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL YANG DILENGKAPI SALURAN DRAINASE KAKI UNTUK JENIS TANAH LATOSOL DARMAGA, BOGOR OLEH : YULI SETYOWATI F14102072 2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Yuli Setyowati. F14102072. Analisis Debit Rembesan Pada Model Tanggul Yang Dilengkapi Saluran Drainase Kaki Untuk Jenis Tanah Latosol Darmaga, Bogor. Di Bawah Bimbingan Dr. Ir. Erizal, M.Agr. RINGKASAN Kendala yang sering dihadapi pada bendungan jenis urugan homogen atau pada tanggul adalah adanya rembesan yang melalui tubuh tanggul tersebut. Rembesan pada model tanggul dapat terjadi karena adanya tekanan air dibagian hulu tanggul yang melewati pori pori di dalam tanah dan gaya yang menahan lebih kecil dari gaya yang mengalirkan. Oleh karena itu dalam merencanakan sebuah bendungan atau tanggul, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui tubuh tanggul tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa besarnya debit rembesan (seepage) di dalam tubuh tanggul yang dilengkapi dengan saluran drainase kaki melalui pengamatan dengan menggunakan model tanggul, kemudian membandingkan hasilnya dengan metode perhitungan rumus empiris dan program GEO-SLOPE. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dan Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan dari bulan Maret sampai Juni 2005. Model tanggul dibuat berdasarkan dimensi tanggul yang direncanakan dengan menggunakan skala 1 : 12 yang geometrical similar dimana skala horizontal dan vertikal bernilai sama. Tinggi muka air yang direncanakan sebesar 1.5 m, lebar mercu (w) tanggul sebesar 1.5 m, tinggi jagaan (freeboard) tanggul direncanakan sebesar 0.6 m serta kemiringan talud 1 : 3 untuk bagian hulu maupun hilir tanggul. Panjang saluran drainase 0.25 m dengan bahan pasir dan pembatas/filter (capiphon) yang kedap air. Model tanggul dibuat pada kotak model acrylic yang dilengkapi dengan inlet, outlet dan spillway. Pemadatan tanah dilakukan dengan uji pemadatan standar (uji Proctor), dengan menggunakan kadar air optimum yaitu sebesar 33.5 %. Jumlah tumbukan yang diberikan lebih besar dari penelitian sebelumnya yaitu sebesar 100 kali dengan berat box 6.75 kg dan tinggi jatuh rammer setinggi 20 cm, berat isi kering sebesar 1.24 g/cm 3 sehingga diperoleh besarnya nisbah kepadatan (RC) 95.4 %. Uji permeabilitas menggunakan metode falling head karena tanah Latosol termasuk dalam tanah berbutir halus. Nilai permeabilitas tanah pada model tanggul sebesar 2.31 x 10-6 cm/detik sedangkan nilai permeabilitas pasir sebesar 1.94 x 10-3 cm/detik. Pola aliran air dalam tanggul atau rembesan dapat digambarkan dengan program seep/w, yaitu dengan memasukkan parameter parameter yang digunakan seperti dimensi tanggul, tinggi muka air dan nilai permeabilitas tanah. Pola aliran air (rembesan) pada model tanggul dari pengukuran langsung dan hasil dari program seep/w menunjukkan bentuk garis rembesan yang sama. Bentuk rembesan tersebut dari hulu ke hilir akan semakin turun dan membentuk suatu garis parabola.
Debit rembesan adalah besarnya jumlah air yang mengalir pada tubuh tanggul dan tidak boleh melebihi debit kritis. Besarnya debit rembesan dihitung atau diukur dengan menggunakan 3 metode yaitu pengukuran pada model tanggul secara langsung, analisis program Seep/w dan rumus empiris. Hasil pengukuran langsung debit yang masuk ke dalam waduk rata rata sebesar 5.35 x 10-5 m 3 /detik dengan debit kritis sebesar 2.68 x 10-6 m 3 /detik. Berdasarkan program geo-slope diperoleh flux section untuk model tanggul tanpa capiphon sebesar 2.13 x 10-10 m 3 /detik dan untuk model tanggul dengan menggunakan capiphon sebesar 1.67 x 10-10 m 3 /detik. Sedangkan debit rembesan berdasarkan rumus empiris metode A. Casagrande sebesar 2.78 x 10-12 m 3 /detik, dengan cara grafik sebesar 2.84 x 10-12 m 3 /detik, sedangkan cara Bowles sebesar 2.96 x 10-12 m 3 /detik. Pengamatan di laboratorium pada kondisi model tanggul tanpa capiphon terbentuk zona basah pada model tanggul sebesar 10 cm dan garis freatik memotong tubuh tanggul pada waktu sekitar 148 menit, sedangkan pada kondisi model tanggul dengan capiphon tidak terbentuk zona basah karena air rembesan mengalir langsung ke bagian bawah saluran drainase dan keluar melalui outlet, sedangkan zona basah berdasarkan metode analisis grafis sebesar 12.2 cm dan nilai zona basah yang didapatkan dengan menggunakan program seep/w sebesar 9.2 cm. Pemakaian saluran drainase dan filter dapat memperkecil besarnya rembesan pada tubuh tanggul serta memperkecil zona basah. Kata kunci : Tanggul, Model, Debit rembesan, Drainase, Filter.
ANALISIS DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL YANG DILENGKAPI SALURAN DRAINASE KAKI UNTUK JENIS TANAH LATOSOL DARMAGA, BOGOR SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor OLEH : YULI SETYOWATI F14102072 2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN ANALISIS DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL YANG DILENGKAPI SALURAN DRAINASE KAKI UNTUK JENIS TANAH LATOSOL DARMAGA, BOGOR Oleh : YULI SETYOWATI F14102072 Dilahirkan pada tanggal 27 Juli 1984 Di Jepara, Jawa Tengah Tanggal lulus : 1 Agustus 2006 Menyetujui Bogor, Agustus 2006 Dr. Ir. Erizal, M.Agr. Pembimbing Akademik Mengetahui Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. Ketua Departemen Teknik Pertanian
DAFTAR RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jepara, Jawa Tengah pada tanggal 27 Juli 1984 dan merupakan anak pertama dari empat bersaudara dari pasangan orang tua dengan nama ayah Prasetyo dan ibu bernama Sunarti. Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikannya di SD Kampus III Tahunan Jepara. Kemudian melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 2 Jepara dan lulus tahun 1999. Tahun 1999 penulis melanjutkan ke Smu Negeri 2 Jepara dan lulus pada tahun 2002. Pada tahun 2002, penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui program USMI (Ujian Seleksi Masuk IPB) pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian dan menyelesaikan studi sarjananya pada tahun 2006. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif sebagai asisten dosen mata kuliah Mekanika Fluida. Penulis melakukan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Pengelolaan Sumberdaya Air Serang Lusi Juana, Jawa Tengah dengan topik Mempelajari Tata Air Irigasi di Waduk Gembong Pati, Jawa Tengah di Balai Pengelolaan Sumberdaya Air Serang Lusi Juana Kudus, Jawa Tengah. Selanjutnya penulis melakukan penelitian di Institut Pertanian Bogor dengan topik Analisis Debit Rembesan Pada Model Tanggul yang Dilengkapi Saluran Drainase Kaki untuk Jenis Tanah Latosol Darmaga, Bogor di bawah bimbingan Dr. Ir. Erizal, M.Agr.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas dalam penyusunan skripsinya. Dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi ini penulis telah banyak dibantu oleh beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Erizal, M.Agr selaku dosen pembimbing akademik atas segala bimbingannya selama penulis melakukan studi, penelitian dan penyusunan skripsinya. 2. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr dan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, MT. selaku dosen penguji atas segala masukannya untuk kelengkapan skripsi. 3. Project Due-Like 4. Ayah dan Bunda tercinta beserta seluruh keluarga yang telah memberikan seluruh dukungan moril maupun material kepada penulis. 5. Teman-teman seperjuangan waktu penelitian mba Yusra dan mba Lely terima kasih atas kerjasamanya selama penelitian. 6. Pak Trisnadi atas bantuannya selama penulis melakukan penelitian di Laboratorium. 7. Teman-teman senasib dan seperjuangan Teknik Sipil 38 dan 39 serta Teknik Pertanian 39 terimak kasih atas bantuan dan semangatnya selama penulis melaksanakan studi, melakukan penelitian dan penyusunan skripsinya. 8. Sahabat sejatiku dimana pun berada, terima kasih atas semangat dan motivator bagi penulis dalam berkarya. Penulis menyadari bahwa penulisan karya ilmiah ini masih banyak kekurangannya, akhirnya saran dan kritik penulis harapkan demi perbaikan laporan selanjutnya. Semoga karya ini dapat bermanfaat. Amin. Bogor, 1 Agustus 2006 Penulis
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TOPIK... 2 C. TUJUAN.... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. TANAH SECARA UMUM.... 4 B. SIFAT FISIK TANAH... 5 1. Kadar Air tanah... 5 2. Tekstur dan Struktur Tanah... 6 3. Permeabilitas Tanah... 7 4. Berat Jenis Partikel Tanah... 9 5. Berat isi tanah (bulk density)... 10 6. Porositas... 10 7. Angka Pori... 10 8. Potensial Air Tanah (pf)... 11 C. SIFAT MEKANIKA TANAH... 11 1. Pemadatan Tanah... 11 2. Konsistensi Tanah... 12 D. TANGGUL.... 13 E. DIMENSI TANGGUL... 14 1. Tinggi Tanggul... 14 2. Tinggi Jagaan (free board)... 14 3. Kemiringan Lereng (talud)... 14 F. DEBIT REMBESAN... 15
G. GARIS REMBESAN/ALIRAN DALAM TUBUH TANGGUL.. 19 H. DRAINASE DAN FILTER... 20 I. PROGRAM GEO SLOPE... 22 III. METODOLOGI PENELITIAN... 24 A. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN... 24 B. BAHAN DAN ALAT.... 24 1. Bahan.... 24 2. Alat... 24 C. METODE PENELITIAN.... 25 1. Pengambilan contoh tanah.... 25 2. Pengukuran Kadar Air... 25 3. Pengujian Konsistensi Tanah... 26 4. Pengukuran Berat Isi (Bulk Density)... 27 5. Porositas... 28 6. Pembuatan model tanggul... 29 7. Uji pemadatan... 31 8. Drainase Kaki dan Filter... 33 9. Pengaliran Air Pada Kotak Model Tanggul... 34 10. Pembongkaran Model Tanggul... 36 11. Pengukuran Permeabilitas Tanah... 37 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 38 A. SIFAT FISIK TANAH... 38 B. MODEL TANGGUL... 39 C. HASIL UJI PEMADATAN... 40 D. HASIL UJI TUMBUK MANUAL... 41 E. HASIL UJI PERMEABILITAS... 44 F. GARIS REMBESAN... 45 G. DEBIT REMBESAN... 47 H. PENGGUNAAN DRAINASE KAKI dan FILTER... 55 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 57 1. Kesimpulan... 57 2. Saran... 57
DAFTAR PUSTAKA.... 58 LAMPIRAN... 60