Post on 14-Jul-2016
description
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
1.2 TUJUAN
1.3 RUANG LINGKUP DAN BATASAN MASALAH
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1
BAB II
TINJAUAN PUSTKA
2.1. SIKLUS HIDROLOGI
Siklus Hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari
atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi,
evaporasi dan transpirasi.
Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses
siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi,
kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es
dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi
kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman
sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak
secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
1. Evaporasi/ transpirasi – air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di
tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan
kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan
menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam
bentuk hujan, salju, es.
2
2. Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah – Air bergerak ke dalam tanah melalui
celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air
dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal
atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki
kembali sistem air permukaan.
3. Air Permukaan – Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran
utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah,
maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat
dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama
lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan
disekitar daerah aliran sungai menuju laut.
Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau,
waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir
membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi
dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah
Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang
berubah adalah wujud dan tempatnya.
2.2 AIR PERMUKAAN
Air permukaan adalah air yang terkumpul di atas tanah atau di mata air,
sungai danau, lahan basah, atau laut. Air permukaan berhubungan dengan air
bawah tanah atau air atmosfer.
Air permukaan secara alami terisi melalui presipitasi dan secara alami
berkurang melalui penguapan dan rembesan ke bawah permukaan sehingga
menjadi air bawah tanah. Meskipun ada sumber lainnya untuk air bawah tanah,
yakni air jebak dan air magma, presipitasi merupakan faktor utama dan air bawah
tanah yang berasal dari proses ini disebut air meteor.
Besarnya debit air limpasan (Run off) ditentukan dengan menggunakan
rumus rasional :
Q = 0.278 x C x I x ADimana :
Q = Debit Air Limpasan Maksimum (m3/detik)
3
C = Koefisien Limpasan
I = Intensitas Curah Hujan
A = Luas Daerah Tangkapan Hujan (km2)
2.3 ANALISA CURAH HUJAN
Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Curah hujan 1 (satu) milimeter artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter. Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negatif terhadap tanaman.
Hujan merupakan satu bentuk presipitasi yang berwujud cairan. Presipitasi sendiri dapat berwujud padat (misalnya salju dan hujan es) atau aerosol (seperti embun dan kabut). Hujan terbentuk apabila titik air yang terpisah jatuh ke bumi dari awan. Tidak semua air hujan sampai ke permukaan bumi karena sebagian menguap ketika jatuh melalui udara kering. Hujan jenis ini disebut sebagai virga.
Hujan memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi. Lembaban dari laut menguap, berubah menjadi awan, terkumpul menjadi awan mendung, lalu turun kembali ke bumi, dan akhirnya kembali ke laut melalui sungai dan anak sungai untuk mengulangi daur ulang itu semula. Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air hujan terkonsentrasi. Besarnya intensitas curah hujan
4
berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya.
Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas, jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit. Adapun jenis-jenis hujan berdasarkan besarnya curah hujan (definisi BMKG), diantaranya yaitu hujan kecil antara 0 – 21 mm per hari, hujan sedang antara 21 – 50 mm per hari dan hujan besar atau lebat di atas 50 mm per hari.a. Curah Hujan Rencana
Curah hujan rencana merupakan suatu kriteria utama dalam perencanaan
sistem penyaliran untuk air permukaan pada suatu tambang. Salah satu metode
dalam analisa frekuensi yang sering digunakan dalam menganalisa data curah
hujan adalah metode distribusi ekstrim, atau juga dikenal dengan metode
distribusi Gumbel:
XT =X+(YT−YmSm ) S
Dimana :
XT = Perkiraan nilai curah hujan rencana (mm)
X = Curah hujan rata-rata (mm)
S = Simpangan baku (standar deviation)
YT = Standar deviasi dari reduksi variate (standar deviation of the reduced
variate), nilainya tergantung dari jumlah data
Ym = Nilai reduksi variat (reduced mean) dari variable yang diharapkan
terjadi pada periode ulang tertentu
Sm = Koreksi rata-rata (reduced mean)
5
b. Intensitas Curah Hujan
Perhitungan intensitas curah hujan dilakukan dengan menggunakan rumus
Mononobe:
I=R 2424 (24
tc )2 /3
Dimana :
R24 = Curah hujan rencana perhari (24 jam)
Tc = Waktu konsentrasi (jam)
c. Daerah Tangkapan Hujan (Attacment Area)
Daerah tangkapan hujan adalah luas permukaan yang apabila terjadi
hujan, maka air hujan tersebut akan mengalir ke daerah yang lebih rendah
menuju ke titik pengaliran. Luas daerah tangkapan hujan ditentukan dengan
menggunakan perhitungan panjang x lebar x skala peta.
2.4 TAHAPAN PERENCANAAN SISTEM PENYALIRAN TAMBANG
Rencana sistem penyaliran tambang ini dititik beratkan pada metode atau
teknik penanggulangan air pada tambang terbuka
a. Analisis Perencanaan Sump
Sump berfungsi sebagai tempat penampungan air sebelum dipompa
keluar tambang. Dimensi sump tergantung dari jumlah air yang masuk serta
keluar dari sump. Sump yang dibuat disesuaikan dengan keadaan kemajuan
medan kerja (front) penambangan. Optimalisasi antara input (masukan) dan
output (keluaran), maka dapat ditentukan volume dari sump.
V= (Luas Atas+LuasBawah ) x p x 12
t
Sump ditempatkan pada elevasi terendah atau floor penambangan, jauh
dari aktifitas penggalian batubara sehingga tidak akan menggangu
produksi penambangan.
b. Analisis Perencanaan Pompa dan Pipa
Analisis pemompaan dan pemipaan dilakukan untuk mengetahui
6
jumlah pompa dan pipa yang akan digunakan.
Head (julang) pemompaan dan pemipaan
Head (julang) adalah energi yang diperlukan untuk mengalirkan
sejumlah air pada kondisi tertentu. Semakin besar debit air yang dipompa,
maka head pompa juga akan semakin besar. Head total pompa
ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa
tersebut.
Durasi Pemompaan
Durasi pemompaan maksimal yang digunakan adalah 21 jam/hari, dengan
pertimbangan akan disediakan 3 jam sebagai waktu maintenance
terhadap pompa.
Jumlah Pompa dan Pipa
Jumlah pompa disesuaikan dengan debit yang akan masuk ke dalam
sump. Jenis pompa yang digunakan adalah MF 390 dengan
menggunakan pipa polyethylene berdiameter 10 inch dengan panjang
12m.
7
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 HASIL
3.1.1 HASIL PERHITUNGAN CURAH HUJAN
Analisis data curah hujan dilakukan dengan menggunakan metode
distribusi Gumbel, meliputi sebagai berikut:
Tabel 3.1 Data Curah Hujan
8
BULANJAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGSTAHUN
2007 229 73 76 129 249 214 80 382008 214 94 389 228 130 123 253 1472009 148 147 169 137 228 101 45 102010 100 45 38 153 378 263 172 2772011 60 322 302 110 113 204 27 6
JUMLAH 751 681 974 757 1098 905 577 478
1. Standar Deviasi
Tabel 3.2 Perhitungan Standar Deviasi
NO Xi (Xi-Xr) (Xi-Xr)21 229 74.5 5550.252 73 73 53293 76 76 57764 129 129 166415 249 249 620016 214 214 457967 80 80 64008 38 38 14449 129 129 16641
10 46 46 211611 118 118 1392412 400 400 16000013 214 214 45796
9
SEPT OKT NOV DES JUMLAH129 46 118 400 178166 188 206 251 228929 34 142 55 1245302 250 84 250 231244 180 91 184 1643570 698 641 1140 9270
14 94 94 883615 389 389 15132116 228 228 5198417 130 130 1690018 123 123 1512919 253 253 6400920 147 147 2160921 66 66 435622 188 188 3534423 206 206 4243624 251 251 6300125 148 148 2190426 147 147 2160927 169 169 2856128 137 137 1876929 228 228 5198430 101 101 1020131 45 45 202532 10 10 10033 29 29 84134 34 34 115635 142 142 2016436 55 55 302537 100 100 1000038 45 45 202539 38 38 144440 153 153 2340941 378 378 14288442 263 263 6916943 172 172 2958444 277 277 7672945 302 302 9120446 250 250 6250047 84 84 705648 250 250 6250049 60 60 360050 322 322 10368451 302 302 9120452 110 110 1210053 113 113 1276954 204 204 4161655 27 27 72956 6 6 3657 44 44 1936
10
58 180 180 3240059 91 91 828160 184 184 33856Xr 154.5
Jumlah 1963393.25S 23.35352252
2. Reduce Variasi (YT)
Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Reduce Variasi
PERIODE YT1 -2 0.3665129213 0.9027204564 1.2458993245 1.499939987
YT=-ln{-ln[(T-1)/T]}
3. Reduce Mean (Ym)
Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Reduce Mean
URUTAN DATA n m 1.00 Ym Ym2
1 60.00 1.00 1.00 4.10 16.83
2 60.00 2.00 1.00 3.40 11.57
3 60.00 3.00 1.00 2.99 8.92
4 60.00 4.00 1.00 2.69 7.24
5 60.00 5.00 1.00 2.46 6.05
6 60.00 6.00 1.00 2.27 5.14
7 60.00 7.00 1.00 2.10 4.43
8 60.00 8.00 1.00 1.96 3.85
9 60.00 9.00 1.00 1.83 3.37
10 60.00 10.00 1.00 1.72 2.96
11 60.00 11.00 1.00 1.62 2.61
11
12 60.00 12.00 1.00 1.52 2.31
13 60.00 13.00 1.00 1.43 2.04
14 60.00 14.00 1.00 1.34 1.81
15 60.00 15.00 1.00 1.27 1.60
16 60.00 16.00 1.00 1.19 1.42
17 60.00 17.00 1.00 1.12 1.25
18 60.00 18.00 1.00 1.05 1.10
19 60.00 19.00 1.00 0.99 0.97
20 60.00 20.00 1.00 0.92 0.85
21 60.00 21.00 1.00 0.86 0.74
22 60.00 22.00 1.00 0.80 0.65
23 60.00 23.00 1.00 0.75 0.56
24 60.00 24.00 1.00 0.69 0.48
25 60.00 25.00 1.00 0.64 0.41
26 60.00 26.00 1.00 0.59 0.35
27 60.00 27.00 1.00 0.54 0.29
28 60.00 28.00 1.00 0.49 0.24
29 60.00 29.00 1.00 0.44 0.19
30 60.00 30.00 1.00 0.39 0.15
31 60.00 31.00 1.00 0.34 0.12
32 60.00 32.00 1.00 0.30 0.09
33 60.00 33.00 1.00 0.25 0.06
34 60.00 34.00 1.00 0.20 0.04
35 60.00 35.00 1.00 0.16 0.03
36 60.00 36.00 1.00 0.11 0.01
37 60.00 37.00 1.00 0.07 0.00
38 60.00 38.00 1.00 0.02 0.00
39 60.00 39.00 1.00 -0.02 0.00
40 60.00 40.00 1.00 -0.06 0.00
41 60.00 41.00 1.00 -0.11 0.01
42 60.00 42.00 1.00 -0.15 0.02
43 60.00 43.00 1.00 -0.20 0.04
44 60.00 44.00 1.00 -0.25 0.06
12
45 60.00 45.00 1.00 -0.29 0.08
46 60.00 46.00 1.00 -0.34 0.11
47 60.00 47.00 1.00 -0.39 0.15
48 60.00 48.00 1.00 -0.44 0.19
49 60.00 49.00 1.00 -0.49 0.24
50 60.00 50.00 1.00 -0.54 0.29
51 60.00 51.00 1.00 -0.59 0.35
52 60.00 52.00 1.00 -0.65 0.42
53 60.00 53.00 1.00 -0.71 0.50
54 60.00 54.00 1.00 -0.77 0.60
55 60.00 55.00 1.00 -0.84 0.7156 60.00 56.00 1.00 -0.92 0.84
57 60.00 57.00 1.00 -1.00 1.00
58 60.00 58.00 1.00 -1.10 1.22
59 60.00 59.00 1.00 -1.23 1.51
60 60.00 60.00 1.00 -1.41 2.00
Rata-Rata 0.55 101.08
Sm 0.17
Ym = -ln{-ln[(n+1m)/(n+1)]}
4. Curah Hujan Periode Ulang (XT)
Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Curah Hujan Periode Ulang
X YT (5Th) Ym Sm S154.5 1.499939987 0.55 0.17 23.3535225
XT/ Bln (mm/Bln) XT/Hari (mm/hari)
284.9967345 9.499891149
3.1.2 HASIL PERHITUNGAN WAKTU KONSENTRASI (Tc)
Diketahui L = 730.91m
13
S = 1.4%
Tc = 0.0195 L0.77 S0.385
= 0.0195 (730.91) 0.77 (1.4%)0.385
= 3. 56 Menit / 0.06 Jam
3.1.3 HASIL PERHITUNGAN INTENSITAS HUJAN (I)
I= R24 ( 24
tc )2/3
I = (9.499/24)(24/0.06)2/3
= 21.48 jam/mm
3.1.4 HASIL PERHITUNGAN DEBIT (Q)
Q = 0.278 C I A
= 0.278 (0.47) (0.47) (21.48) (0.381km2)
= 1.07m3/s
= 1.07 m3/s x 60 menit = 64.15 m3/jam
3.1.5 HASIL PERHITUNGAN VOLUME SUMP (V)
V = Q x Tc
= 64.15 m3/jam x 21.48 Jam/mm
= 1378.12 m3
3.1.6 HASIL PERHITUNGAN DIMENSI SUMP
Direncanakan dimensi :
Luas Atas = 20 m
Luas Bawah = 15 m
Panjang = 20 m
Tinggi = 10 m
V = (Luas Atas+Luas Bawah) x Panjang x ½ Tinggi
= (20m + 15m) x 20m x ½ 10m
= 1520m3
14
Gambar 3.1 Rencana Dimensi Sump
3.1.7 KOLAM
PENGENDAPAN
A = V/d
= 1520m3/ 5m
= 304m2
P = A/L
= 304m2/15m
= 30.4m = 31m
L = P/n (jumlah kolam pengendapan)
= 30.4m /3
= 10.13 m = 10
Gambar 3.2 Rencana Kolam Pengendapan
15
3.1.8 HASIL PERHITUNGAN KECEPATAN PENGENDAPAN
Diketahui Ys = Lempung 2.68
Yw = 0.9982 (20oC)
M = 0.0010 (20oC)
d = 0.004
v = ((Ys – Yw) / (18 M))(d2)
= ((2.68 – 0.9982) / (18 x 0.0010))(0.004)2
= 0.001
3.1.9 HASIL PEMILIHAN POMPA DAN PIPA
Air yang terkumpul di sump akan dipompakan ke kolam pengendapan
dalam waktu 1.63m/s. Pompa Multiflo 390 dengan RPM Maximal adalah 1120.
16
Kemampuan head total 130 dengan tingkat efisiensi 70% dapat memompakan air
100 liter air per menit.
Gambar 3.3 Pompa Multiflo 390
Pipa yang digunakan adalah Polyethylene yang mempunyai panjang 12m dengan
diameter 8inch. Jumlah pipa yang digunakan adalah 42 batang.
Gambar 3.4 Pipa Polyethylene
17
3.2 PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini pengolahan data curah hujan dilakukan untuk
mendapatkan besarnya nilai curah hujan dan intensitas curah hujan dalam satu
jam. Hujan rencana ini ditentukan dari hasil analisis frekuensi data curah hujan
yang tersedia dengan menggunakan metode partial duration series, yaitu dengan
mengambil/mencatat curah hujan maksimum periode 2007–2011 dengan
mengabaikan waktu kejadian hujan (Tabel 3.1). Berdasarkan data curah hujan,
diperoleh data curah hujan rata– rata 9.499891149mm/hari.
Waktu yang dibutuhkan air permukaan mengalir ke daerah penambangan
dari daerah tangkapan hujan/ daerah yang berada lebih tinggi adalah 3.56 Menit/
0.06 Jam dan intensitas hujan 21.48 jam/mm dengan debit 64.15 m3/jam.
Dari hasil tersebut air yang akan masuk kedalam sump/ kolam
penampungan adalah 1378.12 m3 dengan jumlah air ini maka dimesi sump yang
dibuat untuk menampung air adalah sebesar 1520m3 dibuat lebih besar agar dapat
menampung air lebih banyak bila terjadi kenaikan debit air.
Air dari sump akan dipompakan ke kolah pengendapan dengan
menggunakan pompa Multiflo 390 dengan RPM Maximal adalah 1120.
Kemampuan head total 130 dengan tingkat efisiensi 70% dapat memompakan air
100 liter air per menit dan pipa Polyethylene yang mempunyai panjang 12m
dengan diameter 8inch. Jumlah pipa yang digunakan adalah 42 batang
disesuaikan dengan jarak sump ke kolam pengendapan..
18
BAB IV
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
4.2 SARAN
19