PENGARUH INFILTRASI DAN PERMEABILITAS TERHADAP SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN (STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN)

  81 PENGARUH INFILTRASI DAN PERMEABILITAS TERHADAP

  

SUMUR RESAPAN DI KAWASAN PERUMAHAN

(STUDI KASUS: TAMAN SETIA BUDI INDAH II, MEDAN)

TUGAS AKHIR

  

Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaiaan

Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

  Dikerjakan oleh:

  

AZHAR FUADI

08 0404 011

BIDANG STUDI SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK USU

  

2014

  

ABSTRAK

  Pengembangan perumahan di perkotaan yang demikian pesatnya, mengakibatkan makin berkurangnya daerah resapan air hujan, karena meningkatnya luas daerah yang ditutupi oleh perumahan mengakibatkan tidak berlangsungnya dengan baik proses infiltrasi air ke dalam tanah. Sumur resapan berfungsi sebagai tempat menampung air hujan sementara yang jatuh di atas atap rumah, kemudian air hujan tersebut akan diserap oleh tanah secara perlahan sehingga limpasan air hujan tidak langsung mengalir ke saluran drainase. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui debit banjir, laju infiltrasi dan nilai permeabilitas untuk menentukan dimensi sumur resapan dalam mereduksi debit banjir.

  Sebagai studi kasus, penelitian ini mengambil lokasi di Perumahan Taman Setia Budi Indah II, Medan. Pengumpulan data mengambil data curah hujan sebagai data sekunder, sedangkan data primer didapat dari pengujian infiltrasi dan uji permeabilitas tanah. Kemudian data-data tersebut dianalisa dan dibahas agar dapat disajikan data pengurangan debit banjir.

  Untuk menentukan curah hujan dengan analisa Log Pearson III dengan Uji keselarasan Smirnov Kolmogorov, untuk intensitas curah hujan dianalisa metode Van Breen dengan uji kecocokan pola Talbot. Permeabilitas tanah didapat dari pengujian falling head permeability di Laboratorium Mekanika Tanah dengan sampel tanah dari lokasi studi, daya infiltrasi diambil menggunakan single ring dengan analisa menggunakan metode Horton. Pengurangan debit banjir

  infiltrometer didapat setelah penentuan dimensi sumur resapan.

  Berdasarkan penelitian diperoleh nilai laju infiltrasi konstan (fc) di lokasi studi adalah 14,40 cm/jam, sedangkan nilai koefisien permeabilitas (k) tanah adalah

• 4

  1,718 x 10 cm/detik. Berdasarkan data yang telah dianalisis didapat dimensi sumur resapan yang berbentuk lingkaran dengan diameter 1 meter, kedalaman 1,261 meter

  −3

  dan debit masukan rencana 0,604 x 10 m³/detik. Untuk sumur resapan ini, estimasi waktu tunda limpasan air hujan dari atap menuju saluran drainase adalah 0,465 jam. Total debit banjir kawasan perumahan sebelum direncanakan sumur resapan adalah 3,339 m³/detik, setelah ada sumur resapan berkurang menjadi 1,527 m³/detik sehingga terjadi reduksi debit banjir sebesar 54,32 %. Untuk debit banjir yang terjadi

  −3

  1 unit rumah tipe 60/100 tanpa sumur resapan adalah 0,647 x 10 m³/detik, setelah

  −3

  ada sumur resapan berkurang menjadi 0,0427 x 10 m³/detik, sehingga terjadi reduksi banjir sebesar 93,39 % untuk setiap unit rumah. Kata kunci: Sumur resapan, infiltrasi, permeabilitas

KATA PENGANTAR

  Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

  Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (SI) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

  

"Pengaruh Infiltrasi dan Permeabilitas Terhadap Sumur Resapan di Kawasan

Perumahan (Studi Kasus: Taman Setia Budi Indah II, Medan)"

  Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu:

  1. Ayahanda Azmil dan Ibunda Hanidar, terima kasih tak terhingga atas doa- doa dan kepercayaan kepada ananda, selama ini selalu berusaha memberikan segala yang terbaik kepada anak-anaknya sehingga bisa seperti sekarang ini serta adik-adikku Shofia Ummi dan Azhar Bachri terima kasih untuk perhatian, nasehat, semangat, bantuan, dan dorongan serta kesabaran yang telah diberikan.

  2. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing dan juga selaku selaku Kordinator Sub Jurusan Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak Ivan Indrawan ST, MT dan Ibu Emma P Bangun, ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

  6. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin).

8. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, Aris, Imam, Muazzi, Ilman,

  Fadil, Berry, M. Hafiz, Alfrendi, Siddik, Topan serta teman-teman angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

9. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya

  dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

  Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

  Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

  Medan, 14 Maret 2014 Penulis

AZHAR FUADI 08 0404 011

  

DAFTAR ISI

ABSTRAK.................................................................... ..........................................i

KATAPENGANTAR.................................................................. .........................ii

DAFTAR ISI

  2.1.4 Analisis Intensitas Curah Hujan ……….......................................19

  2.4 Sumur Resapan ..........................................................................................41

  2.3.4.1 Single Ring Infi ltrometer ………………………………….37

  2.3.3 Pengukuran Infiltrasi di Lapangan ……...........................................36

  2.3.2 Kecepatan Infiltrasi Nyata (Actual Infiltration Rate) .....................31

  2.3.1 Pengertian infiltrasi ………….........................................................29

  2.3 Konsep Umum Infiltrasi ............................................................................29

  2.2 Koefesien Permeabilitas.............................................................................24

  2.1.5 Analisis Metode Perhitungan Intensitas Curah Hujan ..................21

  2.1.3 Curah Hujan Rencana ………………............................................12

  ……....................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR...............................................................................................viii

DAFTAR TABEL......................................................................................................x

DAFTAR NOTASI..................................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN...........................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN...........................................................................................1

  2.1.2 Penentuan Jenis Distribusi Data ................................................ 9

  2.1.1 Perhitungan Parameter Statistik ................................................ 7

  2.1 Analisis Hidrologi ..............................................................................7

  

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................................7

  1.5 Manfaat Penulisan ….............................................................................5

  1.4 Tujuan …………....................................................................................5

  1.3 Pembatasan Masalah..............................................................................4

  1.2 Perumusan Masalah......................................................................................3

  1.1 Latar Belakang.....................................................................................1

  2.4.1 Pengertian.........................................................................................41

  2.4.2 Fungsi Sumur Resapan.....................................................................41

  2.4.3 Prinsip dan Teori Kerja Sumur Resapan ..........................................45

  2.4.4 Komponen-komponen Proses Peresapan ........................................49

  2.4.5 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan.............................................53

  2.4.6 Persyaratan Umum dan Teknis Sumur Resapan ..............................59

  2.4.7 Jenis dan Konstruksi Sumur Resapan ..............................................60

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN...............................................................67

  3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................67

  3.2 Alat dan Bahan...........................................................................................68

  3.3 Kerangka Penelitian...................................................................................69

  3.4 Tahapan Penelitian .....................................................................................71

  3.4.1 Pengumpulan Data...........................................................................71

  3.4.2 Pengolahan Data ..............................................................................76

  3.4.3 Penyajian Data .................................................................................78

  3.4.4 Prosedur Evaluasi Lokasi untuk Sumur Resapan.............................79

  3.4.5 Kesimpulan dan Saran .....................................................................79

  

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN...........................................................80

  4.1 Analisis Hidrologi .....................................................................................80

  4.1.1 Analisis Curah Hujan Renca na ……………....................................81

  4.1.2 Plotting Da ta ……………………………………………...............84

  4.1.3 Uji Keselarasan Chi Square..............................................................86

  4.1.4 Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof.............................................87

  4.1.5 Analisis Intensitas Curah Hujan.......................................................89

  4.1.6 Analisis Penentuan Metode Perhitungan Intensitas Curah Huja n…93

  4.2 Uji Permeabilitas di Laboratorium...........................................................103

  4.3 Analisis Infiltrasi......................................................................................106

  4.3.1 Analisis Hasil Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Horton ............109

  4.4 Perencanaan Dimensi Sumur Resapan ....................................................113

  4.5 Pengurangan Debit Banjir akibat Sumur Resapan ..................................118

  4.6 Spesifikasi Perencanaan Sumur Resapan................................................121

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................................................................125

  5.1 Kesimpulan ...............................................................................................125

  5.2 Saran ........................................................................................................126

  

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................128

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Genangan air saat hujan di Perumahan Taman Setia Budi Indah II ............. 1Gambar 2.1 Alat Constant Head Permeability Test ............................................................................ 26Gambar 2.2 Skema Proses Alat Falling Head Permeability Test .............................................. 28Gambar 2.3 Skema Infiltrasi dan Perlokasi pada Dua Lapis Tanah .......................................... 34Gambar 2.4 Single Ring Infitrometer ................................................................................................................ 38Gambar 2.5 Grafik Hubungan t dan Log (fo-fc) ..................................................................................... 40Gambar 2.6 Sketsa Sumur Resapan ................................................................................................................... 41Gambar 2.7 Prinsip Kerja Sumur Resapan Penampungan Air Hujan ..................................... 40Gambar 2.8 Cara Kerja Sumur Resapan......................................................................................................... 47Gambar 2.9 Skema Aliran dalam Sumur ....................................................................................................... 41Gambar 2.10 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan

  

Talang Air Hujan ......................................................................................................................................................... 40

Gambar 2.11 Sumur Resapan Dangkal Berbentuk Bulat dengan Menggunakan

  Saluran Terbuka ................................................................................................................................................................ 47

Gambar 2.12 Sumur Resapan Dalam Berbentuk Bulat Melalui Pemboran ......................... 47Gambar 2.13 Sumur Resapan Kolektif Berbentuk Kolam Resapan......................................... 40Gambar 2.14 Sumur Resapan Dangkal Menggunakan Talang Air Hujan ............................ 47Gambar 2.15 Perspektif Sumur Resapan ....................................................................................................... 47Gambar 3.1 Perumahan Taman Setia Budi Indah II.............................................................................. 68Gambar 3.2 Lokasi Pengukuran Laju Infiltrasi ......................................................................................... 69Gambar 3.3 Kerangka penelitian......................................................................................................................... 71Gambar 3.4 Proses Uji Falling Head Permeability ............................................................................... 76Gambar 4.1 Hasil Plotting Log Pearson Tipe III .................................................................................. 86Gambar 4.2 Grafik Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot,

  Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun .................................................. 100

Gambar 4.3 Grafik Intensitas Hujan Metode Hasfer der Werduwen dengan Metode

  Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun ............................... 101

Gambar 4.4 Kurva IDF Daerah Perencanaan ....................................................................................... 102Gambar 4.5 Falling Head Permeability di Laboratorium Mekanika Tanah .................... 104Gambar 4.6 Dimensi Single Ring Infitrometer ....................................................................................... 106Gambar 4.7 Proses Pengukuran Laju Infiltrasi di Perumahan Taman Setia Budi Indah

  II Medan ................................................................................................................................................................... 108

Gambar 4.8 Grafik Log (fo-fc) terhadap Waktu Metode Horton ............................................. 110Gambar 4.9 Grafik f(t) Horton ............................................................................................................................ 106Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Debit Banjir 1 Unit Rumah di Lokasi Studi

  ………....119

Gambar 4.11 Grafik Efisiensi Debit Banjir Total di Lokasi Studi .......................................... 119Gambar 4.12 Skema Perencanaan Sumur Resapan dengan Batu Kali ................................. 123Gambar 4.13 Skema Perencanaan Sumur Resapan dengan Buis Beton ............................. 124

  

DAFTAR TABEL

  Tabe1 2.1 Berdasarkan Hasil Perhitungan Parameter Statistik ....................................................... 9 Tabe1 2.2 Nilai Kritis untuk Distribusi Chi-Square ............................................................................. 11 Tabe1 2.

  3 Nilai ∆ Kritis untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof ..................... 12 Tabe1 2.4 Nilai Variabel Reduksi Gauss (K) ............................................................. 13 Tabe1 2.5 Nilai Rata-rata dari Reduksi (Yn) ............................................................. 14 Tabe1 2.6 Standar Deviasi dari Reduksi Variasi (Sn) ......................................................................... 14 Tabe1 2.7 Nilai Reduksi Variasi (Yt) ........................................................................ 15 Tabe1 2.8 Harga K untuk Distribusi Log Pearson III ................................................. 17 Tabe1 2.9 Faktor Frekuensi K untuk Distribusi Log Normal .................................... 19 Tabe1 2.10 Harga Koefisien Permeabilitas pada Umumnya ..................................... 25 Tabe1 2.11 Nilai Koefisien Aliran Permukaan (C) untuk Berbagai Permukaan ....... 51 Tabe1 2.12 Faktor Geometrik Sumur......................................................................... 56 Tabe1 2.13 Deskripsi tentang Kondisi Sumur ........................................................... 57 Tabe1 2.14 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan Terhadap Bangunan ........... 60 Tabe1 3.1 Data Curah Hujan Maximum Harian (mm) .............................................. 77 Tabe1 4.1 Data Curah Hujan ...................................................................................... 81

Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum ....................................................... 82Tabel 4.3 Perhitungan Statistik Curah Hujan Maksimum Tahunan .......................... 83Tabel 4.4 Perhitungan Parameter Statistik Distribusi Curah Hujan ........................... 83Tabel 4.5 Perhitungan Statistik (Logaritma) Curah Hujan Maksimum Tahunan ...... 84Tabel 4.6 Perhitungan Parameter Statistik Logaritma Distribusi Curah Hujan ......... 84 Tabel 4.

  7 Hasil Uji Distribusi Statistik Kec. Medan Selayang dan Sekitarnya ….....85

Tabel 4.8 Perhitungan Peringkat Periode Ulang Data Pengamatan ............................ 86Tabel 4.9 Perhitungan Metode Chi Kuadrat ........................................................... 88Tabel 4.10 Uji Smirnov Kolmogorov Stasiun Sampali dengan Distribusi Log Pearson

  Tipe III . ..................................................................................................................... 89

Tabel 4.11 Interpolasi Harga K untuk Distribusi Log Pearson III ............................. 90Tabel 4.12 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Log Pearson III

  ….……….90

Tabel 4.13 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Van Breen ........................ 91Tabel 4.14 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Metode Hasfer Der Weduwen ....... 92Tabel 4.15 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Van Breen dengan Metode Talbot,

  Sherman dan Ishiguro dengan PUH 5 Tahun .......................................... 97

Tabel 4.16 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro ................................ 97Tabel 4.17 Uji Kecocokan Intensitas Hujan Hasfer der Weduwen dengan Metode

  Talbot, Sherman dan Ishiguro dengan PUH (Periode Ulang Hujan) 5 Tahun ....................................................................................................... 98

Tabel 4.18 Variabel Persamaan Talbot, Sherman, dan Ishiguro ....................... 98Tabel 4.19 Selisih Intensitas Hujan Metode Van Breen dengan Metode Talbot,

  Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun ................ 99

Tabel 4.20 Selisih Intensitas Hujan Metode Hasfer der Weduwen dengan Metode

  Talbot, Sherman dan Ishiguro PUH (Periode Ulang Hujan) 5 tahun ....100

Tabel 4.21 Intensitas Curah Hujan untuk Berbagai PUH Berdasarkan Metode Van

  Breen dengan Pola Talbot ..................................................................... 101

Tabel 4.22 Data Alat Percobaan ........................................................... 103Tabel 4.23 Data Hasil Pemeriksaan Kadar Air .......................................... 103Tabel 4.24 Data Hasil Pemeriksaan Berat Isi Tanah .................................... 103Tabel 4.25 Data Hasil Perhitungan pada Pengujian Falling Head Permeability

  Tanah di Laboratorium…………………………………………………………….105

Tabel 4.26 Hasil Perhitungan Laju Infiltrasi pada Lokasi Perumahan .................... 109Tabel 4.27 Hasil Analisis Laju Infiltrasi pada Lokasi Penelitian ........................... 111Tabel 4.28 Jarak Minimum Sumur Resapan Air Hujan terhadap Bangunan ........... 114Tabel 4.29 Nilai efisiensi debit banjir .................................................................. 120

DAFTAR NOTASI

  A = Luas bidang tangkapan hujan (ac atau ha)

  2

  = Luas penampang sampel tanah ( ) C = Koefisien pengaliran permukaan, yang besarnya < 1

  = Koefisien Kurtosis = Koefisien Skewness = Koefisien variasi

  DK = Derajat kebebasan = Banyaknya frekuensi yang diharapkan pada data ke-i

  F = Faktor Geometrik (m)

  f(t) = Laju infiltrasi nyata (cm/jam)

  = Laju infiltrasi tetap (cm/jam) = Laju infiltrasi awal (cm/jam)

  H = Tinggi muka air dalam sumur (m) = Ketinggian mula-mula air pada interval waktu tertentu (cm)

  1

  = Ketinggian akhir air pada interval waktu tertentu (cm)

2 I = Intensitas hujan (mm/jam)

  = Intensitas hujan (mm/jam) pada PUH tahun K = Koefisien permeabilitas tanah (cm/detik) k = Konstanta k = Faktor konversi ( = 0,00278 dari ha-mm/jam ke m³/detik)

  c

  L = Panjang sampel tanah (cm)

  Log X = Nilai logaritma curah hujan dengan periode ulang tertentu

  T

  Log X = Nilai logaritma rata-rata curah hujan m = Nomor urut data n = Jumlah data.

  = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama pada data ke-i P(Xm) = Data yang telah diranking dari besar ke kecil Q = Debit banjir (cfs atau m³/detik)

  3

  = Debit banjir total ( /detik) Q

  = Debit air masuk sumur resapan (m³/dtk)

  masuk

  Q = Debit air sumur resapan meresap kedalam tanah (m³/dtk)

  resapan

  Q = Debit air yang tertampung di dalam sumur resapan (m³/dtk)

  tertampung

  R = Jari-jari sumur (m)

24 R = Curah hujan harian maksimum (mm/24jam)

  = Curah hujan harian maksimum PUH tahun (mm/24jam) = Standar deviasi

  T = Waktu yang diperlukan untuk pengisian sumur resapan (jam) = Durasi waktu hujan (menit)

  V = Kapasitas sumur resapan (m³)

  2

  = Harga Chi Square = Curah hujan rata

• –rata (mm) = Curah hujan di stasiun hujan ke-i (mm)

  T

  X = Curah hujan dengan periode ulang tahun (mm)