Pengembangan Sumber Daya Air Modul 4

Mata Kuliah : Pengembangan Sumber Daya AirModul No. 4 : Air Limbah Dan Sistim Drainase

Tujuan Instruksional Umum (TIU) :

Mahasiswa mengetahui dan memahami secara umum pengolahan air limbah danmengatasi kelebihan dari pengaliran air permukaan atau air lebih dari sisa peruntukannyadalam rangka pengembangan sumber daya air.

Tujuan Instruksional khusus (TIK) :

Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian, tujuan serta merencanakan tahapan untukmengatasi air limbah dan air lebih kedalam sistim drainase terpadu untuk penyelamatankualitas dan kuantitas sumber daya air secara keseluruhan.

IV - I

4. AIR LIMBAH DAN SISTEM DRAINASE

4.1 Pengertian Umum

Didalam Undang-undang Sumber Daya Air No. 7 tahun 2004 belum disebutkanpentingnya Konservasi sumber daya air, yaitu upaya keberadaan sertakeberlanjutan keadaan, sifat dan fungsi sumber daya air agar senantiasa tersediadalam kuantitas dan kualitas yang memadai untuk memenuhi kebutuhan makhlukhidup, baik pada waktu sekarang maupun yang akan datang.

- Konservasi sumber daya air dilaksanakan pada sungai, danau, waduk,rawa, cekungan air tanah, sistem irigasi, daerah tangkapan air, kawasan suakaalam, kawasan pelestarian air, kawasan hutan, dan kawasan pantai.

- Pengaturan konservasi sumber daya air yang berada didalam kawasansuaka alam, kawasan pelestarian alam, kawasan hutan, dan kawasan pantaidiatur berdasarkan peraturan perundang - undangan.

- Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air ditujukan untukmempertahankan dan memulihkan kualitas air yang masuk dan yang ada padasumber - sumber air.

- Pengelolaan kualitas air dilakukan dengan cara memperbaiki kualitas airpada sumber air dan prasarana sumber daya air.

- Pengendalian pencemaran air dilakukan dengan cara mencegahmasuknya pencemaran air pada sumber air dan prasarana sumber daya air.

Dari uraian diatas dapat diartikan bahwa setiap orang berkewajiban menggunakanair sehemat mungkin, tidak merusak kualitas air yang tersedia, dengan jalan tidakmencampur/mengalirkan air limbah atau buangan masuk kedalam sumber air yangbersih.

Kelebihan air hujan dan air sisa pemakaian sesuai fungsinya harus dikelola dandialirkan kedalam sistem drainase yang terencana tanpa merusak lingkungandisekitarnya.

4.2 Pengolahan Air Limbah

a. Definisi (Abreviasi)

- Air buangan atau Limbah (Waste Water) adalah air yang telah selesaidigunakan oleh berbagai kegiatan manusia. (Rumah tangga, Industri,Bangunan umum, dan lain-lain)

- Sewer adalah pipa atau perpipaan atau jaringan perpipaan yang padaumumnya tertutup dan normalnya tak membawa aliran air buangan secarapenuh

- Sewage adalah cairan buangan yang dibawa melalui sewer

- Sewerage sistem adalah suatu sistem pengelolaan air limbah mulai daripengumpulan (sewer), pengelolaan (treatment) sampai dengan pembuanganakhir (disposal)

Pusat Pengembangan Bahan Ajar - UMB Ir. Hadi Susilo MMPENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR

- Combined sewer (Sistem tercampur atau Kombinasi) adalah sistem yangdirencanakan untuk membawa domestic sewage, Industrial Waste danStorm Sewage (Air hujan)

- Self purification adalah kemampuan alamiah dari suatu badan air atausungai untuk menguraikan zat - zat organik menjadi zat yang stabil

- DO (Disolved Oxygen) adalah oksigen yang terlarut dalam air yangdigunakan untuk metabolisme binatang dan tumbuh - tumbuhan didalam air

- BOD (Bio chemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen yangdibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan zat organik pada kondisi aerobik

- Kondisi Aerobik = Kondisi suatu badan air yang mengandung O2

- Kondisi Anaerobik = Kondisi auatu badan air yang tidak mengandungOksigen.

b. Karakteristik Air Buangan

Secara umum terdiri dari :

[1] Karakteristik Fisik- Warna- Bau- Suhu- Kekeruhan

[2] Karakteristik Kimia- Zat Organik (Zat yang dapat terurai atau mudah terurai menjadi Zat yang

stabil oleh manusia secara alamiah). Umumnya terdiri dari senyawaC.H.N.OPS (Protein dan Karbohirat)

- Zat Anorganik (Zat yang tak dapat terurai oleh bakteri)Contohnya :

• Besi (Fe)• Mangan (Mn)• Air Raksa (Hg)• Timah Hitam (Pb)• Logam berat lainnya• Pestisida• Detergent

[3] Karakteristik Biologi- Aerobik bakteri (Bakteri yang hidup bila ada O2)- Anaerobik bakteri (Bakteri yang dapat hidup tanpa O2)- Fakultatif (Bakteri yang hidup antara ada dan tak ada O2)

c. Proses Self Purifikasi di Sungai (Self Purification)

Proses terjadinya pembersihan diri sendiri oleh sungai secara alamiah.Reaksi yang terjadi :

- Zat Organik + O2 bakteri zat-zat yang stabil + CO2

- O2 diperoleh dari Badan air dan Udara.

Keadaan IDisebut Zone Degradasi, Air Buangan dengan tingkat pencemaran yang tinggidibuang ke sungai menyebabkan perubahan.


Karakteristik : fisik, kimia dalam kehidupan rantai makanan (Food Chain)didalam air, bakteri menggunakan oksigen yang ada untuk menguraikanpencemaran, terjadi defisit oksigen, ikan dan tumbuh - tumbuhan mati yanghidup adalah jamur, gas CO2,dan CH4 dan H2S.

Keadaan IIDisebut Zone Dekomposisi.

Tidak ada oksigen terlarut dalam sungai, bakteri yang hidup adalah bakteriAnaerobik; air menjadi busuk berwarna hitam dan bau (H2S); timbul endapanlumpur tebal berwarna hitam.

Keadaan IIIDisebut Oksigen mulai busuk ke badan air (dari udara bebas, pengenceran,mekanis, hidrolis) CO2 berkurang berubahnya NH3 + O2 → NO2 → NO3 bakteriaerobik mulai hidup (Protozoa porifera).

Keadaan IV- Keadaan aerobik dimulai kondisi membaik seperti semula, tumbuh -tumbuhan dan ikan mulai hidup dan berkembang.

d. Dampak Pembuangan Air Limbah Terhadap Lingkungan

Dampak yang timbul antara lain :[1] Timbulnya bau busuk, karena pencemaran yang tinggi sehingga airmenjadi septik. Penghuni disepanjang badan air menjadi tidak nyaman.[2] Kehidupan akuatik (ikan dan lain sebagainya) menjadi terganggu bahkandapat punah karena kadar oksigen di dalam air menjadi sedemikianrendahnya.[3] Dalam jumlah yang tidak terlalu besar dapat memperkaya kadar Nutricyt(zat makanan) dalam air yang memungkinkan timbulnya Algae (ganggang)dan water Hyacynth (eceng gondok).[4] Bila kualitas air pada badan air penerima sedemikian buruknya makadiperlukan proses pengolahan yang kompleks dan mahal untuk dapatdigunakan kembali.[5] Badan air penerima akan menjadi tempat berkumpulnya Vektor, penyakitdi samping bakteri - bakteri penyakit (cacing, penyakit perut). [6] Menurunnya kualitas air tanah dangkal, pencemaran yang meresap kedalam tanah dan kontak dengan air tanah.[7] Berkurangnya air baku untuk air minum karena kualitasnya yang tidakmemenuhi syarat air baku.[8] Kualitas kesehatan lingkungan menjadi menurun.Jenis penyakit yang timbul akibat penularan melalui air buangan antara lain :

- Penyakit saluran pencernaan (typhus, para typhus, dysentri,cholera, schistozominasis, dan lain sebagainya.

e. Faktor - faktor yang Berpengaruh dalam Pengelolaan Lingkungan

[1] Kebiasaan hidup manusia[2] Tingkat pendidikan masyarakat[3] Tingkat kesejahteraan masyarakat[4] Peraturan perundangan tentang air buangan[5] Dana yang tersedia[6] Industri pengelola[7] Peran serta masyarakat


f. Sistem Pengelolaan Air Buangan dan Pengolahan Air Buangan

Pengelolaan air buangan meliputi kegiatan antara lain :- Penyambungan rumah- Pengumpulan dan membawa air buangan- Pengolahan air buangan- Pembuangan akhir air buangan

[1] Cara Pengolahan Air Buangan

Dapat dibagi menjadi :- Sistem Individual Yaitu buangan tinja dari unit WC langsung disalurkan ke dalam lubangpenampung dan diolah/diuraikan secara Anaerobik.- Sistem Komunal (Sewerage sistem)Yaitu buangan rumah tangga disalurkan ke jaringan Sewerage kota(Jaringan saluran air buangan) dan berakhir pada Instalasi pengolahan airbuangan, untuk kemudian air yang telah memenuhi syarat dibuang ke badanair pemerima.

[2] Proses Pengolahan Air Buangan

Bahan baku yang masuk berupa buangan rumah tangga dan buanganIndustri. Air buangan rumah tangga mengandung buangan tinja, buanganpencuci, buangan dapur (cair) yang kesemuanya terutama yang berupabuangan organik. Air Buangan Industri mengandung bahan - bahan buangankimia dan bahan - bahan buangan organik berupa buangan organik dananorganik. Pada prinsipnya proses pengolahannya dilakukan dalam 4(empat) tahap yaitu :

1) Tahap pengolahan awal :⇒ Berupa penyaringan terhadap benda - benda kasar danterdiri dari unit saringan kasar dan pengendapan pasir.

2) Tahap pengolahan Pertama :⇒ Berupa pengurangan benda - benda atau partikel - partikelpadat dan terdiri dari unit pengendapan.

3) Tahap pengolahan Kedua :⇒ Berupa penguraian bahan - bahan organik dalam airbuangan, dengan bantuan mikro organisme, Oxygen dan/atau berupapemisahan bahan kimia yang tidak dikehendaki dengan mengikatbahan tersebut dengan bahan kimia lain agar terbentuk “FLOK” yangdapat mengendap. Unit pengolahan terdiri dari unit Biologi dan unitKimia dan unit pengendapan - pengendapan.

4) Tahap pengolahan Lumpur :⇒ Penstabilan endapan Lumpur dari unit pengendapan yangterjadi dan terdiri dari unit pencerna dan pengering. Air buangansecara partial terdiri dari Cairan dan Padatan sedangkan air buangansecara fisik, kimia dan bakteriologi mengandung senyawa organiksenyawa P, senyawa K dan bakteri (Patogen dan tidak pathogen)⇒ Mendasarkan atas prosesnya, maka dalam pengolahan airbuangan dikenal 3 (tiga) proses, yaitu :a) Proses Fisik :

→ Berupa pemisahan antara cairan dan padatan dengan carapengendapan dan penyaringan.


Contoh : Unit saringan, pengendapan pasir, pengendapan 1dan 2.

b) Proses Biologi :→ Berupa penguraian senyawa organik komplek menjadi bentuk

sederhana dengan bantuan aktivitas mikro organisme dengancara Aerasi dan penambahan Lumpur aktif bila diperlukan.Contoh : Unit Biologi.

c) Proses Kimia :→ Berupa pengikatan unsur - unsur kimia yang tidak dikehendaki

dan tidak dapat terpisah dalam proses fisik, dengan cara :Membunuh bahan kimia sebagai koagulan.Contoh : Unit Koagulasi dan Flokulasi.

d) Proses Kimia/Biologi :→ Berupa membunuh bakteri pathogen dengan membubuhkan

desinfektan.Contoh : Chlorinasi.

→ Mendasarkan atas hasilnya, dikenal pengolahan air buanganlengkap dan tidak lengkap. Pada pengolahan air buanganlengkap, hasil olahannya telah aman, sedangkan hasil olahantidak lengkap masih belum terlalu aman.

g. Sistem Pengolahan Air Limbah di Daerah Khusus Ibukota

Sistem pengolahan air limbah di DKI pada umumnya memakai Sistem Individualuntuk Fecal Manusia yaitu Septic tank (Cubluk) yang overflownya dibuang kebadan air dan tidak memenuhi persyaratan kualitas yang berlaku.

Sedangkan air cuci/kamar mandi dan buangan dapur dibuang langsung kesaluran mikro drainase pemukiman, yang mengakibatkan saluran air hujan padamusim kemarau berisi buangan dan menjadi sarang nyamuk.

Sistem komunal (Sewerage Sistem) baru merupakan pilot proyek di KecamatanSetiabudi.

4.3 Dasar Perencanaan Sistem Drainase

a. Pola Arah Aliran

Dengan melihat peta topografi dapat ditentukan arah aliran yang merupakansistem natural drainase, secara alamiah, dan dapat mendata toleransi lamagenangan dari suatu area rencana.

Topografi adalah informasi yang diperlukan untuk menentukan arah penyalurandan batas wilayah tadahnya. Pemetaan kontur di suatu daerah urban dilakukanpada skala 1 : 5.000 atau 1 : 10.000 dengan beda kontur 0,50 meter pada areadatar dan beda kontur 1,00 meter pada area curam. Pemetaan kontur denganskala 1 : 50.000 atau 1 : 100.000 juga mungkin diperlukan untuk menentukanluas DAS (Daerah Aliran Sungai) di hulu kota, dengan beda kontur 25 meter.

b. Situasi dan Kondisi Fisik Kota

Informasi situasi dan kondisi fisik kota, baik yang telah ada (eksisting) maupunyang sedang direncanakan, perlu diketahui data :


1) Sistem jaringan yang ada (drainase, irigasi, air minum, telepon danlistrik).

2) Batas-batas area pemilikan.3) Letak dan jumlah prasarana yang ada.4) Tingkat kebutuhan drainase yang diperlukan.5) Gambaran prioritas area secara garis besar.

Data tersebut diatas dimaksudkan agar dalam penyusunan tataletak sistemjaringan drainase tidak terjadi pertentangan kepentingan (conflict of interest).

Penentuan tataletak dari jaringan drainase bertujuan untuk :1) Sistem jaringan drainase dengan sasaran dapat berfungsi sesuai

perencanaan.2) Dampak lingkungan seminim mungkin.3) Nilai pakai setinggi mungkin ditinjau dari segi konstruksi dan fungsi.4) Biaya pelaksanaan seekonomis mungkin.

c. Langkah Perencanaan

Data perancangan yang diperlukan untuk desain drainase adalah :1) Data masalah

a) Lokasi genanganb) Lama genanganc) Tinggi genangand) Nilai kerugian akibat genangan.

2) Data topografi3) Data Tata Guna Lahan

→ Data tata guna lahan sangat berkaitan dengan besar aliranpermukaan. Aliran permukaan menjadi besaran dari aliran drainase.Besar aliran permukaan tergantung debit air hujan yang run off di mukatanah. Besar air yang meresap (infiltrasi) tergantung angka pori (e) atauporositas (n,p), dan ini berkaitan dengan penggunaan lahan.

4) Jenis Tanah→ Jenis tanah untuk menentukan daya tahan menyerap air.

5) Master Plan Kota6) Data prasarana dan utilitas

→ Yaitu data jaringan air minum, telepon, pipa gas, pipa bahanbaker, kabel listrik, dan lain-lain.

7) Biaya produksi drainase8) Data kependudukan

→ Dimaksudkan untuk menganalisis jumlah air buangan, untuk pen-dimensian saluran pada musim kemarau.

9) Kelembagaan→ Instansi pemerintahan yang terkait dalam sistem drainase.

10) Peraturan penggunaan11) Aspirasi masyarakat dan peran pemerintah12) Data sosial ekonomi penduduk13) Kesehatan lingkungan pemukiman14) Banjir kiriman, jika ada15) Peta situasi dan pengukuran jalur saluran16) Data hujan17) Data bahan bangunan lokal.


4.4 Prasarana Sistem Drainase

4.4.1 Saluran Drainase Muka Tanah

a. Kapasitas Aliran Akibat Hujan

Hujan yang terjadi menyebabkan adanya air hujan yang kemungkinan, sebagianbesar menggenang dan mengalir di permukaan tanah (run off) dan sebagiankecil meresap (infiltrasi) ke dalam lapisan tanah. Jika pada permukaan tanahterjadi genangan lebih besar dari infiltrasi, maka untuk pengaliran air digunakandrainase muka tanah.

Kapasitas (debit) aliran maksimum dianalisis berdasarkan metode rasional :

Q = α . β. It . A ………………………………..(4.1)

Keterangan :

Q = debit aliran (m3/dt)α = koefisien run offβ = koefisien penyebaran hujanIt= Intensitas hujanA = luas area aliran

[1] Koefisien pengaliran / run off

Koefisien run off merupakan nilai banding antara bagian hujan yang run off dimuka bumi dengan hujan total terjadi.

Berikut ini disampaikan berbagai nilai koefisien run off dari permukaan bumi.Koefisien run off tersebut sebagian besar mempunyai nilai antara, tetapisebaiknya untuk analisis, dipergunakan nilai terbesar atau nilai maksimum.Atau nilai pada sisi kanan dari tabel yang digunakan.

Tabel 4.1. Koefisien run off untuk Drainase Muka Tanah

Tipe Area Koefisien run off

Pegunungan yang curam 0,75 – 0,90

Tanah yang bergelombang dan hutan 0,50 – 0,75

Dataran yang ditanami 0,45 – 0,60

Atap yang tidak tembus air 0,75 – 0,90

Perkerasan aspal, beton 0,80 – 0,90

Tanah padat sulit diresapi 0,40 – 0,55

Tanah agak mudah diresapi 0,05 – 0,35

Taman / lapangan terbuka 0,05 – 0,25

Kebun – 0,20

Perumahan tidak begitu rapat (20 rumah / ha) 0,25 – 0,40

Perumahan kerapatan sedang (21 – 60 rumah / ha) 0,40 – 0,70


Perumahan rapat (61 – 160 rumah / ha) 0,70 – 0,80

Daerah rekreasi 0,20 – 0,30

Daerah industri 0,80 – 0,90

Daerah perniagaan 0,90 – 0,95

Selanjutnya berikut ini disampaikan koefisien penyebaran hujan dalambentuk tabel, yang dapat digunakan untuk analisis debit hujan.

[2] Koefisien Penyebaran Hujan

Tabel 4.2. Koefisien Penyebaran Hujan

Luas Area (Km2) Koefisien Penyebaran Hujan

≤ 4

5

10

15

20

25

30

50

1

0,995

0,980

0,955

0,920

0,875

0,820

0,500

[3] Intensitas Hujan (Ιt)

Intensitas hujan dianalisis berdasarkan data curah hujan dan data waktukonsentrasi hujan.

Formula Mononobe :

It = (R/24)(24/tc)2/3 …………………………[ 4.2 ]

Keterangan :

It = intensitas hujanR = durasi, curah hujanTc = waktu konsentrasi

a) Curah hujan (R)

Durasi, lama kejadian hujan (menit, jam, etmal) diperoleh dari hasilpencatatan alat ukur hujan otomatis.

b) Waktu konsentrasi (tc)

tc = to + td …………………………………[ 4.3 ]

keterangan :


to = inlet time, waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di mukatanah menuju saluran drainase

= panjang dari sisi terluar yang sejajar dengan saluran dibagikecepatan aliran di muka tanah dari sisi terluar tersebut sampai disaluran. Arah aliran ini tegak lurus saluran = L/v

td = conduit time, waktu yang diperlukan air mengalir di sepanjangsaluran sampai titik control di hilir

= panjang saluran dibagi kecepatan aliran di saluran = L/v

L = panjang aliranv = kecepatan aliran.

b. Dimensi Saluran

Kapasitas aliran akibat hujan harus dialirkan melalui saluran drainase sampai ketitik rencana hilir. Debit hujan yang dianalisis menjadi debit aliran untukmendimensi saluran.

Q hujan = Q saluran = Fs.v …………………………[ 4.4 ]

Keterangan :

Fs = luas tampang basah / desain saluranv = kecepatan aliran air di saluran

Sehingga,

Fs = Q / v ………………………..…………………………[ 4.5 ]

Kecepatan aliran air di saluran secara kasar dapat ditentukan berdasarkan table(i / v). Secara teliti dan ekonomis, ditentukan berdasarkan formula Manning atauformula Chezy, seperti yang telah tertera pada aspek hidrolika.

4.4.2 Drainase Sumuran

a. Drainase Sumuran secara Konvensional

Yaitu drainase untuk menampung air buangan dari rumah tangga. Sekarangberkembang pemanfaatan drainase sumuran untuk menampung air hujan yangmengalir di muka tanah atau di bawah muka tanah. Dengan maksudmempertahankan atau menaikkan muka air tanah untuk area yang elevasi mukaair tanah cukup dalam.

Drainase sumuran pada konsep awalnya adalah :

1) Saluran drainase muka tanah belum ada

2) Jika saluran drainase muka tanah ada, tetapi tidak terdapat sungai, danauatau laut sebagai hilir aliran.

b. Kriteria Drainase Sumuran

1) Tidak sempurna, jika dasar sumuran tidak sampai lapisan tanah keras,cadas, rapat air, jika lapisan tersebut cukup dekat dengan muka tanah.

2) Sempurna, jika dasar sumuran menembus lapisan tanah keras, cadas, rapatair, jika lapisan tersebut cukup dekat dengan muka tanah.

c.Karakteristik Drainase Sumuran


Muka Air

Muka Tanah

Pipa DrainS

v sin α

v αα

1) Bentuk dan bahan sumuran dengan satu meter pasangan rapat air, di bawahsatu meter pasangan rapat air, terdapat pasangan bata kosong sampaielevasi dasar rencana.

2) Fungsi, menampung air di sekitar lokasi pemukiman / perumahan,diresapkan ke dalam tanah.

3) Guna, untuk area dengan nilai koefisien permeabilitas (k) cukup besar danuntuk area dengan elevasi muka tanah dalam.

4) Multi purpose, untuk drainase muka tanah dan drainase bawah muka tanah.

d. Analisis Drainase Sumuran

Q = )r/R(n

)hH(k 22

Ι−π …………..(1)

Keterangan :

Q = debit aliran

K = koefisien permeabilitas

H = tinggi muka air maksimum rencana

h = tinggi muka air minimum rencana

R = jari - jari sumuran

r = jari - jari pengaruh rembesan sumur

Gambar 4.1. Tampang Tegak Sumur Drainase Sumuran

4.4.3 Drainase Bawah Muka Tanah

Drainase bawah muka tanah atau drainase bawah permukaan adalah drainaseberdasarkan infiltrasi air hujan yang menggenang di muka tanah meresap melaluipori-pori tanah pada lapisan tanah ke pipa-pipa drain. Kemudian oleh pipa-pipadrain yang sisi atas berlubang kecil-kecil, air dialirkan ke sumur peresapan atausaluran yang akan meneruskan aliran air ke sungai, danau atau laut. Pipa-pipa drainkonvensional biasanya, dari tanah liat, pipa beton dan pipa paralon. Pipa-pipatersebut untuk saat ini dapat digantikan dengan bahan dari geotekstil.

a. Faktor yang diperhitungkan


H

h

r

½ L

H

½ L

Gambar 4.2. Drainase Bawah Muka Tanah dengan Pipa Drain

[1] Daya Resap Tanah

q1 = p v …………………………………..(1)

keterangan :p = porositas tanahv = kecepatan resapan (cm / etmal, m / etmal)

[2] Kapasitas Aliran

Kapasitas aliran (q2) juga merupakan kapasitas drain pipa dalam permeterpanjang. Lihat gambar (a) diatas :

Tan α = H / 0,50 L ………………………….(2)Dihasilkan sudut αTd = S / v sin α ………………………………….(3)

S = H / sin α ………………………………….(4)sehingga Td = H / v sin2 α

Volume air tanah dengan tinggi H panjang L (jarak pipa drain) dan untuksepanjang satu meter (tegak lurus gambar) :

I = 0,80 F p H …………………………….……(5)

keterangan :I = volume cairF = L . 1p = porositas tanahH = kedalaman pipa drain

q2 = I / Td …………………………………(6)

Untuk setiap satuan luas 1 m2 dimana L = 1 meter (F = 1.1 m2), volume airtanah (I1) adalah :

I1 = 0,80 p H …………………………………(7)

Untuk luas F 1 m2, kapasitas drain (q21) adalah :

q21 = I1 / Td = (0,80 p H)(H / V sin2 α)

q21 = 0,80 p v sin2 α …………………………(8)

Semakin besar nilai α, q2 menjadi semakin besar. H tetap dan L memendek, nilai α naik, galian tanah tetap dan jumlah pipadrain tetap.H naik / memanjang L tetap, nilai α naik, galian tanah bertambah dan jumlahpipa tetap tidak bertambah.

b. Lengkung Somasi

Lengkung somasi adalah gerakan air dalam tanah dengan garis pada absismerupakan waktu (etmal) dan ordinal merupakan tinggi air (H, mm) atau volumeair (liter, m3 atau mm3).

[1] Garis Lengkung Somasi

Garis lengkung somasi dengan asumsi bahwa :

a) Tidak ada / terjadi run off.b) Tanah mula-mula dalam keadaan kering


Muka tanah keringKondisi Awal

q2

q2R

genanganLaju hujan

Gambar 4.3. Garis Lengkung Somasi

T1 = H / v ……………………………………….(9)

T2 = 2q

)pH80,0h( −………………………..……(10)

T3 = 2q

pH80,0…………………………..…(11)

Waktu yang diperlukan untuk meresapkan air dari muka tanah sampai pipadrain untuk F = 1m x 1m dengan kedalaman pipa drain H meter dari mukatanah, adalah T1 (etmal).

Waktu setelah air di pipa drain sampai muka air genangan sama denganmuka tanah, adalah T2.

Waktu saat air genangan sama dengan muka tanah sampai tanah kembalipada keadaan semula, adalah T3 .

Waktu genangan : T genangan = T1 + T2

[2] Penentuan Debit Maksimum

Analisis untuk F = 1m x 1m, kedalaman pipa drain H meter : q1 = pvm/etmalatau q1 = pv(m/etmal) 1(m).1(m) = p v m3 / etmal.

Waktu yang diperlukan oleh air meresap dari muka tanah sampai pipa drainadalah T1 etmal. Kemudian jika F = LM x 1m, waktu yang diperlukan untukmeresapkan air dari muka tanah sampai pipa drain adalah :

Td = αsinv

S………………………………………(12)

Kapasitas aliran pada pipa drain untuk satu meter pipa drain :

q2 = )etmal(Td

)m( 3Ι……………………………………….(13)

Kapasitas drain untuk sepanjang pipa drain (q3) adalah :

q3 = q2 . panjang pipa drain ……………………..(14)

[m3 / etmal = 1 (24 x 60 x 60) m3 / detik].

4.4.4 Drainase Penyehatan Lingkungan


T1 T2 T3

Waktu (etmal)

H

1

Penyehatan Lingkungan yang dimaksud adalah upaya pemberantasan nyamuk,harus dilakukan pemutusan siklus kehidupan nyamuk di air.

Gambar 4.4. Siklus kehidupan nyamuk

Pengeringan terhadap genangan air dimaksudkan untuk memutuskan siklusgenangan air, sehingga kehidupan nyamuk dihentikan. Disamping upayapemberantasan dengan insektisida dan larvasida.

Cara mengeringkan air genangan dilakukan dengan surface drainage atau jika tidakmemungkinkan, dilakukan dengan sub surface drainage. Siklus kehidupan nyamukantara 7 (tujuh) hari sampai 10 (sepuluh) hari.

Sistem drainase untuk memberantas nyamuk dilakukan dengan 2 (dua) cara :

1. Jenis nyamuk yang bertelur pada waktu tidak hujan.Lama pengeringan = lama hujan + 10 hari.Jika lama hujan 5 hari, maka lama pengeringan 5 + 10 = 15 hari.Jika curah hujan 362 mm, maka curah hujan perhari adalah = 365 : 15 = 24mm/etmal yang juga disebut sebagai pengeringan matahari.

2. Jenis nyamuk yang bertelur pada waktu hujan dan tidak hujan. Lama pengeringan = 10 hari.Jika lama hujan 5 hari, curah hujan 362 mm, maka pengeringan / hari adalah =365 : 10 = 36,20 mm/etmal.Jika lama hujan 10 hari, misalkan 20 hari dengan curah hujan 1053 mm, makapengeringan / hari adalah = [(10 / 20) / 10] 1053 = 52,70 mm/etmal.

Drainase penyehatan lingkungan, jika dianalisis berdasarkan beberapa data curahhujan, ditentukan nilai tertinggi dari hasil analisis. Drainase bawah muka tanah,harus direncanakan dapat mengalirkan air dengan kapasitas aliran dariperencanaan. Jadi kapasitas aliran dari drainase bawah muka tanah harus lebihbesar dari kebutuhan drainase penyehatan lingkungan, supaya pengeringan mukatanah dapat dilakukan.

4.4.5 Drainase Lapangan Olah Raga

Lapangan olah raga yang dimaksudkan adalah Stadion Olah raga, umumnya untukolah raga Sepak Bola dan Atletik.

Drainase lapangan olah raga direncanakan berdasarkan infiltrasi atau resapan airhujan pada lapisan tanah, tidak run off pada muka tanah. Drainase lapangan olahraga dianalisis berdasarkan drainase bawah muka tanah (sub surface drainage).Tidak boleh terjadi genangan dan tidak boleh tererosi. Kemiringan lapangan haruslebih kecil atau sama dengan 0,007. Rumput di lapangan sepak bola harus tumbuhdan terpelihara dengan baik.


Nyamuk

Telur

Kepompong

Jentik-jentik

pipa drain geotekstil drain

pipa drain

Jalur Atletik Collector drain

Batas antara keliling lapangan sepak bola dengan lapangan jalur atletik harus adacollector drain.

0,15 Top Layer pupuk : pasir urug = 2 : 1

0,10 Pasir Urug mengandung lempung

0,05 Pasir Murni tidak mengadung lempung. Lanau

0,05 Kerikil D 3 mm – 10 mm

0,20 kerakal D 10 mm – 20 mm

Gambar 4.5. Potongan lapisan tanah untuk drainase lapangan olah raga

Pasir urug koefisien rembesan k = 2.10-4 mm / detik.Pupuk : pasir urug = 1 : 4, koefisien rembesan k = 0,025 mm / detik.Pupuk : pasir urug = 1 : 2, koefisien rembesan k = 0,053 mm / detik.Koefisien rembesan ideal untuk lapangan sepak bola = 0,03 mm / detik.

0,08 special mixture :

pecahan genting ≤ 5 mm + pasir urug + kapur

0,08 ijuk

0,05 Kerikil D 3 mm – 10 mm

0,20 kerakal D 10 mm – 20 mm

Gambar 4.6. Potongan lapisan Tanah Drainase Jalur Atletik

Jalur atletik pada sisi atas setebal 8 cm special mixture yang terdiri dari pecahangenting dengan diameter sekitar 5 mm, pasir urug dan kapur. Lapisan kedua setebal8 cm berupa ijuk, dan lapisan ketiga setebal 5 cm kerikil dengan diameter 3 mmsampai 10 mm. Lapisan paling bawah setebal 20 cm berupa kerikil diameter 10 mmsampai 30 mm.

Special mixture terdiri dari :

a. Pecahan genting halus diameter lebih kecil atau sama dengan 5 mm, agardrainase menjadi baik.

b. Pasir urug merupakan kombinasi 50 persen pasir, 25 persen lanau dan 25persen lempung.

c. Kapur sebagai bahan pengikat dari campuran dan lempung akan tetap stabil jikakenyang air.


collector drain diameter 30 cm

i %Sal i %

Sal Sal

i % i %

Gambar 4.7. Drainase Stadion Olah Raga4.4.6 Drainase Jalan Raya

Drainase jalan raya dibedakan untuk perkotaan dan luar perkotaan. Umumnya diperkotaan dan luar perkotaan, drainase jalan raya selalu mempergunakan drainasemuka tanah (surface drainage). Di perkotaan saluran muka tanah selalu ditutupsebagai bahu jalan atau trotoar. Walaupun juga sebagaimana di luar perkotaan, adajuga saluran drainase muka tanah tidak ditutup, terbuka lebar, dengan sisi atassaluran rata dengan muka jalan, sehingga air dapat masuk saluran dengan bebas.

Drainase jalan raya di perkotaan, elevasi sisi atas saluran selalu lebih tinggi dari sisiatas muka jalan. Air masuk ke saluran melalui inlet. Inlet yang ada dapat berupainlet tegak ataupun inlet horizontal.

a. Tata Letak Saluran

Untuk jalan raya yang lurus , kemungkinan letak saluran pada sisi kiri dan sisikanan jalan. Untuk jalan raya yang lebar di mana selain terdapat trotoar ataubahu jalan, juga terdapat pembatas di tengah-tengah jalan sebagai pemisahjuga antara dua jalur jalan. Pembatas ditengah ini disebut juga sebagai median.

Jika jalan kearah lebar miring kearah tepi, maka saluran akan terdapat pada sisitepi jalan atau pada bahu jalan, sedangkan jika kemiringan arah lebar jalankearah median jalan, maka saluran akan terdapat pada median jalan tersebut.

Jika jalan tidak lurus, menikung, maka kemiringan jalan satu arah, tidak dua arahseperti jalan yang lurus. Kemiringan satu arah pada jalan menikung inimenyebabkan saluran hanya pada satu sisi jalan, yaitu sisi yang rendah. Untukmenyalurkan air dari saluran ini pada jarak tertentu, direncanakan adanya piparoil yang diposisikan di bawah badan jalan untuk mengalirkan air dari saluran.


Jalur Atletik Lapangan sepak bola i = 0,007

Bahu jalan

Median

Median

Bahu jalan Bahu jalan

Sal Sal

SalSal Tanah sulit diresapi

Sal

Tanah sulit diresapi

Inlet tegakPavement

Inlet datar

Gambar 4.8. Tampang melintang jalan raya lurus memanjang

Gambar 4.9. Potongan tegak inlet tegak drainase jalan raya

Gambar 4.10. Potongan tegak inlet datar drainase jalan raya

Pada umumnya untuk drainase jalan raya di dalam kota, untuk mengalirkan airdari jalan raya akibat hujan, ke dalam saluran dipergunakan inlet. Inlet tegak


Sal Pipa riol

umumnya berbentuk empat persegi panjang dan inlet datar berbentuk empatpersegi panjang, bujur sangkar atau lingkaran. Inlet hasil produksi pabrikumumnya mempunyai nilai efisiensi. Pada pendimensien inlet, terlebih dahuludianalisis luas lobang berdasarkan debit inlet rencana. Dari luas lobang tersebutakan didapatkan luas inlet yang relatif selalu lebih luas dari luas lobang. Luaslobang besar sama dengan jumlah luas lobang kecil dari inlet, luas menjadi lebihbesar dari luas lobang karena adanya tebal kisi-kisi inlet, sehingga luas inletyang ada merupakan luas lobang ditambah dengan luas tebal kisi-kisi inlet.Jarak antar dari inlet biasanya direncanakan sekitar 10 meter sampai 30 meter.

Gambar 4.11. Drainase pada jalan raya menikung

b. Analisis Dimensi Inlet

Analisis dimensi inlet mempergunakan formula untuk menentukan kapasitasdebit hujan untuk drainase muka tanah. Ke arah melintang hampir semuaparameter dipergunakan untuk analisis, tetapi untuk arah memanjang jarak inletmerupakan parameter penentu untuk menentukan luas area (Ai) yang akan didrain oleh inlet.

L1 = setengah lebar jalan

Li = Jarak inlet

Ai = L1 . Li < 4 km2


L1

L1

Li

∴∴∴∴β = 1

Pavement jalan raya,

Koefisien run off inlet

α = 0,95 (tabel)

Gambar 4.12. Denah area drainase untuk inlet

Hitung waktu konsentrasi inlet :tc = to + td …………………………(1)

= Z detik = (Z/3600) jam

Hitung intensitas hujan untuk inlet :Iti = {R (mm / jam / 24)} {(24 / tc (jam)}2/3 ……….(2)

= X mm / jam = X . 10-3 m / jam

Debit akibat hujan untuk inlet :Qi = αi . βI . Iti (m / jam) . Ai (m2) ………………..(3)

= Y m3 / jam = (Y / 3600) m3 detik.

Debit akibat hujan harus dialirkan melalui inlet, sehingga debit hujan akanmenjadi debit inlet untuk menganalisis luas inlet. Sebelum menganalisis luasinlet terlebih dahulu dianalisis luas lobang :

Qi = Flbg . vi …………………………….(4)

keterangan :Qi = debit inletFlbg = luas lobangvi = kecepatan aliran berdasarkan luas kemiringan arah lebar jalan, juga

dapat ditentukan dengan formula Manning atau Chezy.

Menentukan vi jika berdasarkan tabel i / v, adalah sesuai dengan kemiringansaluran arah memanjang. Setelah luas lobang didapatkan, luas inlet dapatdihitung :

Finlet = Fi / η …………………………….(5)

keterangan :Fi = luas lobangη = efisien inlet, 0,70-0,90

Perhatikan gambar inlet.Luas inlet : Fi = B . H ……………………………..(6)


H

B

Keliling basah inlet : Pi = 2B + 2 H …………………………(7)Radius hidrolik inlet : Ri = Fi / Pi …………………………(8)

Kecepatan aliran inlet dapat dianalisis berdasarkan formula Manning dan Chezy,berdasarkan Radius Hidrolik inlet (Ri) dan kemiringan saluran (li).

4.4.7 Drainase Pelabuhan Udara

Drainase pelabuhan udara, pembahasan difokuskan pada drainase area run waydan shoulder. Run way pelabuhan udara digunakan untuk take off dan landingpesawat terbang, merupakan konstruksi perkerasan dari aspal atau beton. Shoulderyang berada pada sisi kiri dan kanan run way, merupakan area tanah yang sulitdiresapi yang ditanami dengan rumput, sehingga air mengalir lebih banyakdipermukaan tanah dan sedikit infiltrasi.

Shoulder merupakan area untuk pesawat udara yang mengalami kesulitan saatmendarat atau mengudara. Lebar shoulder lebih besar dari runway. Pada areashoulder yang umumnya terdiri dari dua kemiringan, pada pertemuan perbedaankemiringan tersebut pada jarak tertentu direncanakan inlet, sesuai dengan analisisperencanaan.

Karena run way dan shoulder merupakan area yang sulit diresapi, maka analisiskapasitas / debit hujan mempergunakan formula drainase muka tanah atau surfacedrainage.

Gambar 4.13. Dua tipe tampang melintang pelabuhan udara

Kemiringan ke arah melintang untuk run way umumnya lebih kecil atau samadengan 1,50 persen, kemiringan shoulder ditentukan antara 2,50 persen sampai 5persen. Kemiringan ke arah memanjang ditentukan sebesar lebih kecil atau samadengan 0,10 persen.

Ketentuan dari FAA Amerika Serikat, genangan air di permukaan run waymaksimum 14 cm, dan harus segera di drain alirkan.

Di sekeliling pelabuhan udara terutama di sekeliling run way dan shoulder, harusada saluran terbuka untuk drainase mengalirkan air (interception ditch) dari sisi luarpelabuhan udara.

Tujuan drainase pelabuhan udara :1. Meminimalisasi air masuk ke dalam lapisan tanah, sehinggakuat / daya dukung tanah tetap stabil untuk menahan beban pesawat udarayang sangat berat.2. mencegah adanya genangan air pada run way dan taxi way.


Shoulder Run Way Shoulder

3. Menjaga seluruh area pelabuhan udara, run way, taxi way, danterminal building tidak tergenang air.

Prosedur analisis saluran drainase pelabuhan udara :1. Rencanakan kemiringan run way dan shoulder sesuai denganpersyaratan, baik kemiringan melintang maupun kemiringan ke arah memanjangrun way/shoulder.2. Hitung luas area, untuk analisis dimensi saluran, lebar area cukupsetengahnya, karena saluran dan direncanakan di sisi kiri dan kanan run way.Jadi luas area desain adalah setengah lebar run way + shoulder kali panjang runway/shoulder.3. Hitung waktu konsentrasi (tc) yang merupakan penjumlahan darito run way dan to shoulder ditambah (td).4. Hitung intensitas hujan (It) berdasarkan formula Mononobe.5. Tentukan koefisien run off desain, merupakan gabungan darikoefisien run off (α) run way dan koefisien run off (α) shoulder.6. Dari luas area (A) tentukan koefisien penyebaran hujan (β) daritabel yang telah ditentukan.7. Hitung debit akibat hujan berdasarkan metode drainase mukatanah.8. Debit hujan sama dengan debit saluran.9. Tentukan bentuk saluran, perbandingan lebar dan tinggi saluran,luas desain saluran (Fs) dan keliling basah desain saluran (Ps). Hitung radiushidrolik saluran (Rs = Fs / Ps).10. Hitung kecepatan aliran berdasarkan tabel i / v, atau denganformula Manning, atau dengan formula Chezy.11. Hitung luas basah / desain saluran dari hitungan : Q = Fs v,sehingga Fs = Q / v, dan lebar dan tinggi saluran didapatkan dari luas saluranyang dianalisis.

Prosedur analisis dimensi inlet :1. Hitung luas area inlet (Ai) dari perkalian setengah lebar run way +shoulder dengan jarak inlet.2. Dari luas area inlet (Ai) tentukan koefisien penyebaran hujanuntuk inlet (βi) dari tabel.3. Tentukan waktu konsentrasi inlet (tc = to + td).4. Tentukan intensitas hujan untuk inlet (Iti) dengan formulaMononobe.5. Hitung koefisien run off inlet, yang nilainya sama dengan koefisienrun off untuk dimensi saluran.6. Hitung debit hujan untuk area inlet : Qi = αi . βi . Ιti . Ai7. Hitung luas lobang dari Qi = F lobang . Vi8. Tentukan perbandingan dari dimensi inlet, lebar dan panjang inlettertentu.9. Hitung luas lobang inlet F lobang = lebar x panjang.10. Hitung keliling basah lobang P = (2 x lebar + 2 x panjang).11. Tentukan radius hidrolik lobang : R = F / P12. Hitung kecepatan aliran (vi) berdasarkan formula Manning atauformula Chezy.13. Hitung luas lobang dengan : Qi = F . vi, jadi F lobang = Qi / vi14. Hitung luas inlet (Fi) dengan luas lobang (F lobang) dibagi denganefisien inlet, Fi = F lobang / η. Kemudian panjang dan lebar inlet didapatkan.


Pompa Air

Kolam Tando

Tanggul

MAT

MAR

Hal yang sangat penting untuk diperhatikan adalah, inlet selalu terletak di atassaluran, berarti inlet selalu terletak pada tutup saluran yang terbuat dari konstruksibeton bertulang, yang dapat mendukung roda pesawat terbang jika terpaksa harusmelintasi shoulder akibat adanya problem penerbangan, misalnya kerusakan mesinpesawat udara atau adanya gangguan cuaca, berkabut, sehingga run way sulituntuk dilihat dengan mata pilot pesawat.

4.4.8 Drainase Polder

Polder adalah suatu area yang cukup luas di tepi pantai dengan elevasi muka tanahdi bawah muka air pasang (MAT) dari laut, danau atau sungai, yang dikelilingi olehtanggul atau tanah-tanah tinggi, agar area tersebut dapat dicegah dari banjir.Pengendalian air dapat dilaksanakan dengan baik, tanpa terpengaruh oleh keadaandiluar tanggul.

Situasi area terletak di tepi laut, danau atau tepi sungai, dimana keadaan lapisantanah sangat jelek, berupa tanah lunak, berawa-rawa, tanah mentah dan padakedalaman 2 meter terdapat pirit (cat play).

Ciri-ciri Drainase Polder :1. Area di reklamasi, dari tanah berawa-rawa, daerah air payau danlapisan tanah lunak serta basah.2. Area dikelilingi dan dilindungi oleh tanggul.3. Area pembendungan / penanggulan di muara sungai.4. Area di reklamasi dari suatu pantai.5. Area terbentuk akibat adanya proses subsudince perlahan-lahandari muka tanah semula menjadi tanah rendah, di bawah muka air laut, danau,sungai rata-rata (MAR).

Perlengkapan dari drainase polder antara lain :1. Tiga buah pompa air. (a) Jika muka air pada kolam tando didalamarea terletak disisi tepi laut, danau, sungai, sampai pada elevasi batas yangmengakibatkan akan terjadi genangan di lokasi, pompa akan berfungsi. (b)Fungsi dari pompa air untuk mengalirkan air yang ada di lokasi polder ke laut,danau, sungai. Ketiga pompa bekerja selama delapan jam, sehingga dalam 24jam, jika memang dibutuhkan pompa akan bekerja secara bergantian memompaair dari lokasi area.

Gambar 4.14. Potongan tegak Drainase Polder


Pompa air

Duiker

laut, danau, sungai

Gambar 4.15. Pandangan atas instalasi air Drainase Polder

2. Kolam tando. (a) Kolam tando direncanakan pada sisi tepi laut,danau, sungai. (b) Dimensi kolam tando berdasarkan debit dari area polder. (c)Supaya tidak tererosi, akibat ujung pipa dari pompa air, sebaiknya dasar dantepi kolam digunakan konstruksi pasangan atau lantai dari pasangan batu kaliatau beton.3. Digunakan duiker di sisi bawah kolam tando menembus tanggulke laut, danau, sungai. Duiker dengan tampang lingkaran, berfungsi mengalirkanair dari kolam tando ke laut, danau, sungai saat muka air laut, danau, sungaipada saat posisi air rendah (surut).

Tahapan Desain Drainase Polder :1. Analisis dimensi saluran tersier, sekunder dan primerberdasarkan formula drainase muka tanah.2. Berdasarkan debit hujan dari saluran primer, hitung volume alirandalam satu etmal, dalam satu minggu, dalam satu bulan.3. Tentukan dimensi kolam tando dari volume aliran rencana (satuhari, satu minggu, dan satu bulan) sesuai dana yang tersedia denganpertimbangan efektif dan efisien.4. Konstruksi dalam tando ditentukan apakah :

a. Dinding kolam dengan atau tanpa perkuatan.b. Alas kolam diberi lantai atau tidak.

Semuanya berdasarkan biaya yang tersedia, tetapi disarankan minimal kolamdiberi lantai.5. Penentuan elevasi sisi atas panggul, berdasarkan data muka airtertinggi dari laut, danau, sungai,6. kapasitas pompa air ditentukan berdasarkan volume air rencana,sehingga diperlukan dalam 24 jam air pada kolam tando dapat dialirkan.Keperluan pompa sebanyak 3 buah dengan masing-masing bekerja secaraotomatis selama 8 jam, sebaiknya masih menggunakan satu pompa cadangan.


Kolam Tando

Tanggul

Pengembangan Sumber Daya Air Modul 4

Documents

Transcript of Pengembangan Sumber Daya Air Modul 4