Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor

ANALISIS RETENSI AIR HUJAN PADA MEDIA GREEN
ROOF DALAM MENGURANGI LIMPASAN AIR HUJAN DI
GEDUNG PITP-IPB, BOGOR

HERNADI ADHA

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Retensi Air
Hujan Pada Media Green Roof Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di
Gedung PITP-IPB, Bogor adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Hernadi Adha
NIM F44100069

ABSTRAK
HERNADI ADHA. Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green roof Dalam
Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor. Dibimbing oleh
YUDI CHADIRIN.
Berkurangnya lahan terbuka hijau menjadi akar masalah terjadinya banjir.
Penerapan ruang terbuka hijau dalam bangunan yang ditawarkan saat ini yaitu
bangunan dengan konsep atap berupa taman atap atau green roof. Penelitian ini
menggunakan permodelan skala kecil (luas 1 m2) untuk mengobservasi
kemampuan media green roof dalam meretensi air hujan dan mengurangi
limpasan. Selama rentang hujan pada masa penelitian, hanya terjadi sebanyak
lima kali limpasan pada media green roof. Pengukuran volume limpasan yang
melewati green roof terkumpul pada wadah berturut-turut sebanyak 1130 ml,
1530 ml, 1080 ml, 1700 ml, dan 1320 ml. Limpasan pada media green roof
berturut-turut 0.377 L/jam, 1.148 L/jam, 0.463 L/jam, 2.550 L/jam, dan 1.440

L/jam. Sedangkan pada atap dak beton, limpasan yang terhitung 1.572 L/jam,
20.223 L/jam, 1.703 L/jam, 0.143 L/jam, dan 14.544 L/jam. Nilai kemampuan
retensi green roof dibandingkan dengan atap konvensional sebesar 83.32%
dengan nilai error sebesar 10.49%. Sedangkan dari total air hujan yang masuk ke
dalam media green roof, kemampuan retensinya sebesar 92.57% dengan nilai
error sebesar 5.11%
Kata Kunci: air hujan, atap dak beton, green roof, limpasan, retensi

ABSTRACT
HERNADI ADHA. Analysis of Stormwater Retention on Green Roof Media to
Reduce Stormwater Runoff on The PITP-IPB Building, Bogor. Supervised by
YUDI CHADIRIN.
The reducing of greenery open space is the root of the problem for flooding. The
application of greenery open space offered in a building is a building that has a
roof with a roof garden’s or called the green roof. This research used a smallscale modeling (range 1 m2) to observe the green roof media capabilities to retain
stormwater and reduce runoff. During the stormwater ranges on the research
period, runoff occurred only five times on the green roof media. Measuring the
runoff volume that passes through the green roof collected in a storage
respectively as1130 ml, 1530 ml, 1080 ml, 1700 ml, and 1320 ml. The runoff on
green roof media respectively as 0.377 L/hour, 1.148 L/hour, 0.463 L/hour, 2.550

L/hour, and 1.440 L/hour. While the concrete roof, the calculated runoff are 1.572
L/hour, 20.223 L/hour, 1.703 L/hour, 0.143 L/hour, and 14.544 L/hour. The
percentage value of stormwater retention compared with a conventional roof of
83.32% with error value 0f 10.49%. While from the total stormwater that goes
into the green roof media, the retention ability of 92.57% with error value of
5.11%
Keywords: concrete roof, green roof, retention, runoff, stormwater

ANALISIS RETENSI AIR HUJAN PADA MEDIA GREEN
ROOF DALAM MENGURANGI LIMPASAN AIR HUJAN DI
GEDUNG PITP-IPB, BOGOR

HERNADI ADHA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Judul Skripsi : Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof Dalam
Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor
Nama
: Hernadi Adha
NIM
: F44100069

Disetujui oleh

Dr. Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr
Pembimbing

Diketahui oleh

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini mengenai
green roof, dengan judul Analisis Retensi Air Hujan Pada Media Green Roof
Dalam Mengurangi Limpasan Air Hujan di Gedung PITP-IPB, Bogor.
Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Dr. Yudi Chadirin, S.TP., M.Agr., sebagai dosen pembimbing akademik
yang telah memberikan bimbingan yang bermanfaat selama penelitian dan
dalam penyusunan skripsi ini.
2. Kedua orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan, baik
dukungan moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini dengan baik.
3. Dila Rachmayudila Putri dan Mayasari selaku teman seperjuangan selama
menjalani penelitian.

4. Seluruh teman-teman SIL angkatan 47 atas segala dukungan, bantuan, dan
kebersamaannya selama ini.
5. Seluruh pihak yang membantu selama penelitian dan selama penyusunan
skripsi ini.
Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan
skripsi ini. Oleh karena itu penulis sangat menghargai saran dan kritik dari
pembaca demi perbaikan di masa yang akan dating. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi para pembaca.

Bogor, Januari 2015
Hernadi Adha

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

ix

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

3

Green roof

3

Manfaat Green Roof Dalam Pengelolaan Air Hujan

4

METODOLOGI PENELITIAN

5

Alat dan Bahan

5

Prosedur Analisis Data

5

Pembuatan Permodelan Media Green roof

5

Pengumpulan Data

6

Pengolahan Data

7

HASIL DAN PEMBAHASAN

11

Analisis Karakteristik dan Aliran Air Pada Media Tanam

11

Analisis Data Curah Hujan

15

Analisis Volume Limpasan Air Hujan

16

Analisis Debit Limpasan Air Hujan

18

Analisis Infiltrasi Pada Media Tanam Green Roof

20

Analisis Persentase Retensi Green Roof dan Atap Dak Beton

21

Analisis Efektivitas Retensi Air Hujan

22

SIMPULAN DAN SARAN

23

Simpulan

23

Saran

23

DAFTAR PUSTAKA

25

DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.

Perbandingan kemampuan retensi air hujan dari beberapa literatur
Pengolahan data parameter fisik tanah
Pengolahan data kadar air volumetrik
Parameter pengolahan data kadar air volumetrik Model van Genuchten
Data error pada parameter kadar air volumetrik Model van Genuchten
menggunakan program Solver
6. Kadar air volumetrik hasil pengolahan data menggunakan Model van
Genuchten
7. Data analisis curah hujan
8. Data volume limpasan kumulatif pada media green roof
9. Rekapitulasi data pengukuran limpasan air hujan
10. Data debit limpasan pada media green roof dan atap dak beton
11. Total infiltrasi pada lapisan substrat green roof
12. Data efektivitas retensi green roof dibandingkan dengan atap dak
beton
13. Data Efektivitas retensi air hujan pada media green roof

4
12
12
12
12
13
16
17
17
19
20
21
22

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Struktur green roof
Bagan alir penelitian
Struktur green roof dan lapisannya
Alir pengukuran saat hujan berlangsung
Kurva hubungan kadar air volumetrik dan kadar air spesifik dengan
tegangan hisap
Kurva hubungan koefisien konduktivitas hidrolik dan koefisien
difusivitas air dengan kadar air volumetrik
Grafik curah hujan harian selama penelitian
Grafik hubungan intensitas hujan dengan lama limpasan
Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media green
roof
Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media atap
dak beton
Efektivitas kemampuan retensi air hujan pada media green roof
dibandingkan dengan atap dak beton
Hubungan luas lahan dengan kemampuan retensi air hujan pada media
green roof

3
6
6
7
13
15
15
18
19
19
21
22

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8

Gambar teknik permodelan media green roof
Data hasil uji fisika tanah
Data interpolasi kadar air volumetrik
Data kadar air spesifik
Data koefisien konduktivitas hidrolik
Data koefisien difusivitas air
Data volume limpasan yang terjadi selama hujan berlangsung
Data evapotranspirasi pada saat terjadinya limpasan

29
31
32
33
34
35
36
38

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan struktur dan infrastruktur khususnya di kawasan perkotaan
semakin meningkatkan lahan terbangun. Pembangunan gedung bagi prasarana
rumah tinggal sejumlah penduduk di perkotaan yang meningkat, menjadikan tren
pengembangan kota semakin mengarah pada pengembangan area gedung yang
menghabiskan sebagian peruntukan lahan hijau. Pada abad 21 kota-kota di dunia
menghadapi masalah semakin berkurangnya ruang hijau akibat terdesak oleh laju
pembangunan infrastruktur. Permasalahan ini semakin rumit dengan terbatasnya
lahan perkotaan. Hal ini mengakibatkan terjadinya kontroversi dari berbagai pihak
mengenai perubahan fungsi lahan. Perubahan fungsi dari ruang terbuka hijau
(RTH) menjadi fasilitas bangunan menyebabkan terjadinya pencemaran di kota,
penurunan kualitas sumber daya alam dan bertambahnya beban penyediaan air
bersih bagi masyarakat urban (Yuliastuti 2013).
Berkurangnya lahan terbuka hijau pun menjadi akar masalah terjadinya
banjir. Banjir dapat terjadi karena peluapan air yang berlebihan di suatu tempat
akibat hujan besar, pecahnya bendungan sungai, es yang mencair atau naiknya
permukaan laut. Salah satu peristiwa banjir yang terjadi dikarenakan intensitas
curah hujan yang tinggi khususnya di wilayah Bogor sehingga menyebabkan
limpasan dari air hujan menggenangi daratan.
Salah satu cara alternatif untuk tetap mempertahankan ruang terbuka hijau
dan mengurangi dampak limpasan air hujan yang berlebih yaitu dengan cara
memindahkan ruang terbuka hijau tersebut ke dalam bagian bangunan. Hal ini
merupakan tujuan agar kota yang dengan perkembangan yang pesat dari segi
infrastruktur tetap memiliki konsep yang berkelanjutan. Penerapan ruang terbuka
hijau dalam bangunan yang ditawarkan saat ini yaitu bangunan dengan konsep
atap berupa taman atap atau green roof.
Manfaat yang ditawarkan oleh green roof salah satunya yaitu kemampuan
dalam meretensi air hujan sebagai bentuk pencegahan terjadinya limpasan yang
dapat mengakibatkan banjir. Kemampuan ini mampu untuk menunda dan juga
mereduksi air hujan yang turun sebelum masuk ke dalam drainase. Selain itu,
kemampuan retensi menjadi tujuan utama dalam berbagai studi pembuatan green
roof. Jumlah curah hujan yang ditahan atau direduksi oleh green roof dapat
bervariasi, tetapi untuk curah hujan dengan intensitas rendah tidak akan ada
limpasan yang terjadi dan sebagian besar curah hujan tersebut akan kembali ke
atmosfer melalui evapotranspirasi. Namun, untuk curah hujan dengan intensitas
tinggi, green roof secara signifikan mampu menunda dan mengurangi aliran
puncak limpasan
Pada penelitian ini diharapkan dapat mengetahui kemampuan media green
roof dalam meretensi dan juga mengurangi limpasan air hujan khususnya untuk
diterapkan di wilayah Bogor yang memiliki intensitas dan curah hujan yang
tinggi. Selain itu untuk mengetahui perbandingannya dengan atap konvensional
yang menggunakan dak beton.

2
Perumusan Masalah

1.
2.
3.
4.

Perumusan masalah pada penelitian ini sesuai dengan pertanyaan berikut.
Bagaimana keadaan dan karakteristik tanah yang digunakan sebagai media
tanam pada green roof?
Bagaimana perbedaan debit limpasan media green roof dibandingkan dengan
atap dak beton?
Faktor apa saja yang mempengaruhi terjadinya peningkatan kemampuan
retensi air dan penundaan air limpasan hujan pada media green roof?
Bagaimana nilai efektivitas retensi air pada media green roof?

Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan untuk memperoleh informasi tentang efektivitas
penggunaan media green roof dibandingkan dengan atap dak beton dalam
peningkatan kemampuan meretensi air dan pengurangan limpasan. Secara spesifik
tujuan dari penelitian yang akan dilakukan ini adalah sebagai berikut:
1. Menentukan waktu limpasan, karakteristik media tanam, kemampuan
penundaan limpasan, volume, dan debit limpasan pada media green roof
2. Mengetahui kemampuan retensi air hujan pada media green roof dibandingkan
dengan atap dak beton
3. Mengetahui efektivitas media green roof terkait hubungan antara luas media
dengan kemampuan retensi air hujan
Manfaat Penelitian

1.

2.
3.
4.

Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
Sebagai pengetahuan dan sarana mendapatkan informasi data mengenai
manfaat penggunaan green roof dalam meretensi, menunda, dan mengurangi
limpasan
Mempelajari penerapan green roof di wilayah Bogor yang memiliki curah
hujan yang tinggi
Sebagai pengetahuan mendapatkan informasi data mengenai hubungan luas
media green roof dengan kemampuan retensi air hujan
Sebagai masukan kepada pemerintah dan pihak-pihak terkait dalam mengatasi
ketersediaan ruang terbuka hijau alternatif untuk mewujudkan pembangunan
yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dalam penelitian ini meliputi analisis media tanam dan
kuantitas debit limpasan yang terjadi melalui media green roof dan melalui atap
beton pada atap gedung PITP-IPB. Selain itu meliputi pula efektivitas media

3
green roof dalam meretensi air hujan. Data yang digunakan berasal dari
pengukuran langsung pada media green roof, sedangkan pada atap dak beton
menggunakan perhitungan dari persamaan. Jangka waktu yang diambil sebagai
data tersebut adalah mulai 11 April 2014 hingga 31 Mei 2014.

TINJAUAN PUSTAKA
Green roof
Green roof adalah atap sebuah bangunan yang sebagian atau seluruhnya
ditutupi dengan vegetasi dan media tumbuh, ditanam di atas membran anti air.
Green roof menggunakan vegetasi untuk meningkatkan performa dari atap biasa
dalam hal pengelolaan air hujan, konsumsi energi, jangka hidup, dan fasilitas
(Snodgrass dan McIntyre 2010). Adapun struktur umum green roof dapat dilihat
pada Gambar 1.

Gambar 1 Struktur green roof (Lasalle 2008)
Dunnet dan Kingsbury (2004) mengklasifikasikan green roof secara umum
menjadi 3 jenis sistem vegetasi antara lain: green roof ekstensif, green roof semiintensif, dan green roof intensif. Adapun yang membedakan ketiga jenis sistem
vegetasi green roof tersebut sebagai berikut:
Green Roof Ekstensif
Green roof ekstensif pada umumnya tidak memerlukan perawatan secara
teratur. Ketebalan substrat yang diperlukan untuk jenis atap ini relatif tipis yaitu
antara 1-15 cm.
Green Roof Semi-Intensif
Green roof semi-intensif menggunakan teknologi yang ringan dan
komposisi nutrisi yang sama seperti green roof ekstensif. Akan tetapi, ketebalan
substrat yang dibutuhkan sedikit lebih tebal supaya tanaman yang ditanam di
atasnya dapat lebih bervariasi.
Green Roof Intensif
Green roof intensif pada dasarnya mirip dengan kebun atap. Tanamannya
secara umum ditanam secara terpisah. Ketebalan substrat yang dibutuhkan untuk
-

4
jenis green roof ini adalah tidak kurang dari 15 cm. berbeda dengan jenis green
roof ekstensif, green roof intensif memerlukan perawatan secara rutin, karena
green roof intensif dapat menampung segala jenis vegetasi seperti: pohon, semak,
dan rumput.
Aspek yang harus diperhatikan dalam pembuatan taman atap bangunan
adalah: (1) struktur bangunan (2) lapisan kedap air (3) sistem utilitas bangunan (4)
media taman (5) pemilihan material (6) aspek keselamatan dan keamanan (7)
aspek pemeliharaan. Selain itu ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam
menganalisa retensi air hujan pada green roof, antara lain: (1) kedalaman media
tanam, (2) jenis media tanam, (3) intensitas hujan, (4) durasi hujan, (5) kondisi
media tanam (Hastuti & Fitrijani 2009).
Manfaat Green Roof Dalam Pengelolaan Air Hujan
Sistem Green roof dapat memberikan begitu banyak manfaat lingkungan
dan sosial (Hui 2006). Salah satunya yaitu manfaat green roof dalam pengelolaan
air hujan dimana green roof mampu mengurangi limpasan. Pengurangan limpasan
ini disebabkan sebagian air yang masuk ke dalam green roof akan tersimpan di
substrat atau media tanam, selain itu adanya penguapan melalui proses
evapotranstiparasi. Bahkan, manfaat yang yang ditawarkan oleh green roof yaitu
meningkatkan retensi, menunda puncak limpasan, dan mengurangi tingkat puncak
limpasan. Manfaat ini yang dikombinasikan dengan terbatasnya ruang terbuka di
perkotaan menjadikan green roof sebagai metode yang baik untuk mengurangi
tekanan pada sistem saluran air hujan. Selain itu, green roof dapat menahan air
hujan sebelum melimpas pada atap di mana air hujan tersebut disimpan
sementara, berinfiltrasi dan berevaporasi (DeNardo et al. 2003).
Manfaat utama green roof di berbagai studi jika dilihat dari kemampuannya
dalam pengelolaan air hujan yaitu green roof mampu dalam meretensi sejumlah
air hujan agar tidak langsung jatuh seluruhnya ke saluran drainsae ataupun ke
tanah. Kemampuan retensi air hujan erat kaitannya dengan green roof.
Kemampuan green roof dalam meretensi air hujan dijadikan standar efektivitas
pembuatan green roof. Selain itu, kemampuan retensi air hujan dapat menunda
atau bahkan mencegah terjadinya limpasan. Semakin tinggi persentase retensi air
hujan maka semakin efektif green roof tersebut. Berikut merupakan perbandingan
retensi air hujan dari beberapa literatur yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Perbandingan kemampuan retensi air hujan dari beberapa literatur
Hastuti
Carter dan
Musa,
Scholz- Deutsch,
Miller
dan
Literatur
Rasmussen
et al.
Barth
et al.
(1998)
Fitrijani
(2007)
(2008)
(2001)
(2005)
(2009)
Retensi air
20-30
67-99
17-48
38-54
40
65-85
hujan (%)

5

METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama dua bulan pada bulan April 2014 – Mei
2014. Pengambilan data diambil dengan cara pengukuran langsung di lapangan
selama durasi hujan berlangsung. Lokasi penelitian dilakukan di atas gedung
Pusat Informasi Teknologi Pertanian - Institut Pertanian Bogor (PITP-IPB).
Alat dan Bahan
Media green roof dalam penelitian ini dibuat menggunakan bahan seperti
akrilik sebagai wadah green roof dengan ukuran 1m x 1m x 0.35m dan besi siku
sebagai penahan kotak akrilik. Lapisan pada media green roof menggunakan
media tanah (tanah, sekam, kompos), ijuk, dan kerikil. Sedangkan pada bagian
bawah media diberi pipa paralon sebagai saluran drainase. Vegetasi yang
digunakan yaitu tanaman lili paris (Chlorophytum comosum).
Data yang digunakan dalam melakukan penelitian ini di antaranya adalah
data primer dan data sekunder. Data primer yang digunakan berasal dari
permodelan media green roof selama berlangsungnya hujan. Sedangkan data
sekunder yaitu data curah hujan, suhu udara, dan radiasi matahari milik
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB, serta data hasil uji fisika tanah
dari Laboratorium Fisika Tanah di Balai Penelitian Tanah.
Prosedur Analisis Data
Penelitian ini menggunakan permodelan skala kecil (luas 1 m2) untuk
mengobservasi kemampuan media green roof dalam meretensi air hujan dan
mengurangi limpasan. Tahapan penelitian terbagi menjadi tiga, antara lain
pembuatan permodelan, pengumpulan data, dan pengolahan data. Adapun detil
tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Pembuatan Permodelan Media Green roof
Pembuatan permodelan media green roof dilakukan dengan membuat kotak
atau dak media menggunakan bahan akrilik yang dibuat dengan ukuran 1m x 1m x
0.35m. Desain green roof memiliki lapisan penyusun dengan menerapkan struktur
green roof seperti pada Gambar 1 yang terdiri dari lapisan kerikil (8 cm), ijuk (5
cm), media tanam (20 cm), dan tanaman perdu lili paris sebanyak 50 tanaman.
Kemiringan dak permodelan yang digunakan sebesar 5 derajat. Di dalam dak
permodelan diberi pipa dengan diameter 2 inci (5 cm) diletakkan di dasar dak
sebagai drainase dan tempat pengukuran air limpasan yang melewati media green
roof. Pipa didalam dak didesain dengan banyak lubang pada sekeliling batang
pipa agar air dapat masuk ke dalam pipa. Permodelan media green roof dapat
dilihat pada Gambar 3, sedangkan gambar teknik permodelan green roof dapat
dilihat pada Lampiran 1.

6
MULAI

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN GREEN ROOF

DATA PRIMER

DATA SEKUNDER

Durasi Hujan
Volume Limpasan

Curah Hujan
Suhu Udara
Radiasi Matahari
Sampel Uji Fisika Tanah

PENGOLAHAN DATA
Karakteristik Media Tanam
Debit Limpasan
Infiltrasi
Persentase Retensi
Efektivitas Retensi

SELESAI

Gambar 2 Bagan alir penelitian

Vegetasi
(Tanaman Lili Paris)

Media Tanam
(Tanah, Sekam, Kompos)
(20 cm)

Ijuk
(5 cm)
Kerikil
(8 cm)

Gambar 3 Struktur green roof dan lapisannya
Pengumpulan Data
Data Primer
Penelitian menggunakan data pengukuran langsung pada permodelan media
green roof. Data yang diambil berupa data limpasan pada saat hujan berlangsung.
Pengukuran dilakukan saat mulai terjadinya hujan hingga hujan berhenti.

7
Limpasan air hujan pada periode tertentu akan diukur waktu tunggu yang
diperlukan awal limpasan dan lamanya limpasan air hujan. Air hujan yang
melewati media green roof akan terkumpul dalam wadah yang kemudian diukur
volumenya. Adapun alir pengukuran saat penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4 Alir pengukuran saat hujan berlangsung
Data Sekunder
Penelitian ini menggunakan data harian curah hujan, suhu udara, dan radiasi
matahari yang diukur tiap jam. Data tersebut diperoleh dari stasiun cuaca
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Selain itu, penelitian ini
menggunakan data fisika tanah yang diujikan di Laboratorium Fisika Tanah, Balai
Penelitian Tanah, Cimanggu, Bogor. Balai Penelitian Tanah tersebut telah
memperoleh sertifikasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN).
Pengolahan Data
Perhitungan kadar air volumetrik
Kadar air volumetrik di dalam tanah (juga disebut fraksi volume basah atau
volume air tanah) merupakan sebagian kecil dari total volume tanah yang
ditempati oleh air terkandung dalam tanah. Kadar air volumetrik merupakan
fungsi potensial air. Hubungan kedua variabel ini dikenal dengan hubungan kurva
retensi air tanah. Pada penelitian ini hubungan antara kadar air volumetrik dan
potensial air dinyatakan oleh van Genuchten (1980) melalui persamaan berikut.
� � = � +

� −�

1+

�
�

(1)

8
Keterangan:
θ
= Kadar Air Volumetrik (cm3/cm3)
ψ
= Head Kapiler (cm)
θr
= Kadar Air Volumetrik Pada Kapasitas Lapang (cm3/cm3)
θs
= Kadar Air Volumetrik Jenuh (cm3/cm3)
α, n, m = Konstanta
Nilai m dalam Persamaan 1 dihitung dengan cara sebagai berikut.
=1− 1

(2)

Dengan syarat, 0 < m < 1; n > 1
Perhitungan kapasitas spesifik air tanah
Kapasitas spesifik air merupakan salah satu karakteristik air tanah.
Perhitungan kapasitas spesifik air diperoleh dari hasil pernurunan Persamaan 1.
Adapun hasil penurunan tersebut sebagai berikut.
= −

� − �

− −1

�

1+

�

Dengan syarat, jika ψ = 0; maka ψ = 0.1

�
�

−1

(3)

Keterangan:
C
= Kapasitas Spesifik Air (cm-1)
Perhitungan koefisien konduktivitas hidrolik
Konstanta untuk melewatkan air dikenal dengan konduktivitas hidrolik (K).
Konduktivitas hidrolika tanah tidak jenuh air merupakan fungsi kadar air
volumetrik. Nilai koefisien konduktivitas hidrolik menggunakan kombinasi
matematika Model Mualem (van Genuchten 1980) sebagai berikut.
�= �

�

1− 1−

1

2

(4)

dimana S merupakan kejenuhan efektif dengan persamaan.
=

� � −�
� −�

(5)

Keterangan:
K
= Konduktivitas Hidrolik (cm/jam)
Ks
= Konduktivitas Hidrolik Jenuh (cm/jam)
λ
= Konstanta; 0.5
Perhitungan koefisien difusivitas air tanah
Difusivitas hidrolik merupakan rasio konduktivitas hidrolik dengan
kapasitas spesifik air yang dijelaskan melalui persamaan berikut.

9

=

�

(6)

Keterangan:
D
= Difusivitas hidrolik (cm2/jam)
Perhitungan debit limpasan
Pada penelitian ini debit limpasan dibagi menjadi dua, yaitu yang melewati
media green roof dan yang melewati atap dak beton. Debit limpasan yang
melewati media green roof didapatkan menggunakan persamaan berikut:
� �

=

�� �
� �

(7)

Keterangan:
Qlimpasan = Debit Limpasan (l/jam)
Vlimpasan = Volume Limpasan (l), merupakan volume air hujan yang
tertampung pada wadah
Tlimpasan = Waktu (jam)
Sedangkan debit limpasan pada dak beton menggunakan persamaan sebagai
berikut:
= 0.278

��

(8)

Keterangan:
Q
= Debit Limpasan (m3/detik)
C
= Koefisien Limpasan (Atap Beton; 0.95), menurut SNI 03-24151991
I
= Intensitas Hujan (mm/jam)
A
= Area Pengaliran (km2)
Intensitas hujan pada persamaan di atas diperoleh dari data curah hujan dan
durasi hujan melalui persamaan berikut:
�=

(9)

Keterangan:
I
= Intensitas Hujan (mm/jam)
P
= Curah Hujan (mm)
t
= Waktu (jam)
Perhitungan infiltrasi
Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk
ke dalam tanah. Dengan kata lain infiltrasi adalah aliran air masuk ke dalam tanah
sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah vertikal). Setelah lapisan tanah
bagian atas jenuh, kelebihan air tersebut mengalir ke tanah yang lebih dalam

10
sebagai akibat gaya gravitasi bumi dikenal sebagai proses perkolasi (Asdak 2002).
Infiltrasi pada lapisan media tanam di green roof dihitung menggunakan
persamaan kesetimbangan air (water balance). Dalam siklus hidrologi, penjelasan
mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di
suatu daerah untuk suatu perioda tertentu disebut neraca air atau kesetimbangan
air. Adapun bentuk persamaannya sebagai berikut:
+ ∆� =

+�+

�

(10)

Persamaan model water balance di atas menjelaskan siklus hidrologi yang
hasilnya diperoleh dalam satuan volume. Untuk mendapatkan hasil dalam bentuk
volume tersebut maka nilai curah hujan (P), infiltrasi (I), dan evapotranspirasi
(ETp) dikalikan dengan luas area.
Perubahan simpanan air tanah atau groundwater storage (ΔGS) diperoleh
dari data sekunder hasil uji sampel tanah yang dilakukan di Laboratorium Fisika
Tanah, Balai Penelitian Tanah yang ditunjukkan pada kolom kadar air (pF 4.2).
Kadar air (pF 4.2) merupakan kandungan air tanah dimana akar-akar tanaman
mulai tidak mampu lagi menyerap air dari tanah, sehingga tanaman menjadi layu.
Tanaman akan tetap layu baik pada siang ataupun malam hari. Karena pada green
roof dapat dianalogikan sebagai sistem air tanah tipis sehingga kadar air titik layu
permanen menjadi ukuran untuk simpanan air tanah pada green roof.
Evapotranspirasi (ETp) adalah volume air yang hilang ke atmosfer melalui
respirasi tanaman (melalui stomata di daun) dan penguapan tanah. Ini adalah
proses yang diperantai oleh tanaman dan juga parameter yang paling kompleks
dalam persamaan keseimbangan massa. Tingkat evapotranspirasi tergantung pada
jenis tanaman, komposisi substrat, jenis lapisan drainase dan kelembaban. Rezaei,
et al. (2005) menggunakan rumah kaca untuk mengontrol kondisi lingkungan juga
mengukur dan memprediksi evapotranspirasi dari beberapa jenis luasan tanaman
green roof. Ditemukan bahwa terjadi peningkatan tingkat evapotranspirasi selama
musim panas dan penurunan selama musim dingin. Perhitungan ETp dipengaruhi
oleh berbagai elemen cuaca termasuk suhu udara, kelembaban relatif, radiasi
matahari dan kecepatan angin (Hui & Chu 2009). Perhitungan evapotranspirasi
pada penelitian ini menggunakan Model Turc (Jianbiao et al. 2005). Model
evapotranspirasi sederhana yang hanya membutuhkan dua parameter iklim yaitu
temperatur udara dan radiasi matahari. Ketelitian model sederhana tersebut setara
dengan Model Penman yang banyak membutuhkan parameter iklim dan
perhitunga rumit serta konversi satuan yang komplek. Model Turc paling efektif
untuk diterapkan (Suprayogi et al. 2003).Adapun bentuk persamaannya sebagai
berikut:
� = 0.013

+15

+ 50

Keterangan:
ETp
= Evapotranspirasi (mm/hari)
T
= Suhu Udara (°C)
Rs
= Radiasi Matahari (ly/hari)

(11)

11
Nilai radiasi matahari menggunakan satuan ly atau Langley dimana telah
dikonversi terlebih dahulu dari satuan MJ/m2/hari. Perhitungan nilai radiasi
matahari menggunakan data harian yang diakumulasi dari data per jam. Untuk
mendapatkan data harian dari akumulasi data per jam, maka digunakan
pendekatan Metode Simpson. Adapun bentuk persamaannya sebagai berikut.
� �� =

−
6

�

+ 4�

+
2

+�

(12)

Keterangan:
P
= Luasan Metode Simpson (MJ/m2/hari)
a
= Range Batas Bawah (W/m2/jam)
b
= Range Batas Atas (W/m2/jam)
Metode Simpson dalam menghitung akumulasi dari nilai radiasi matahari
menggunakan interpolasi data per jam yang kemudian diplotkan ke dalam grafik
sehingga akan membentuk suatu bentuk parabola. Bentuk grafik tersebut
kemudian dihitung luasannya menggunakan integral melalui pendekatan Metode
Simpson tersebut.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Karakteristik dan Aliran Air Pada Media Tanam
Analisis karakteristik media tanam menggunakan data sekunder berupa data
hasil uji fisika tanah yang diperoleh dari Laboratorium Fisika Tanah di Balai
Penelitian Tanah. Data lengkap mengenai hasil uji fisika tanah dapat dilihat pada
Lampiran 2. Sifat fisik tanah pada media tanam menggunakan parameter yang
diperhatikan dalam penelitian ini antara lain adalah porositas, kadar air pada
kapasitas lapang, kadar air tersedia, pori drainase cepat, pori drainase lambat,
permeabilitas, dan bulk density. Berikut pengolahan data parameter sifat fisik
tanah dari media tanam yang telah diujikan tersaji pada Tabel 2.
Kadar air sangat dipengaruhi oleh nilai retensinya. Retensi tanah merupakan
kemampuan tanah untuk menahan air tanah, sehingga kadar air tanah semakin
tinggi. Setelah dilakukan uji tanah pada Laboratorium Fisika Tanah, data hasil uji
tanah tersebut diolah kembali menggunakan Model van Genuchten pada
Persamaan 1 dan 2. Pengolahan data menggunakan program Visual Basic dan
Solver yang terdapat pada software Microsoft Excel. Data parameter yang
digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan data permodelan tersaji pada
Tabel 4.
Data pada Tabel 4 diperoleh menggunakan program Solver dimana untuk
mendapatkan nilai tersebut diperlukan syarat sebagai berikut.
a.
θr dan θs ≤ 1
b.
θr, θs, α, n, dan m ≥ 0.0001
c.
n≥1

12
Tabel 2 Pengolahan data parameter fisik tanah
Parameter

Satuan

SD-Pore
HD-Pore
Available WC
Field WC
Porosity
Bulk Density
Particle Density
Permeability
Permeability
Percolation Rate
1x
F(6) cm/jam
F(u) cm/jam

cm3/cm3
cm3/cm3
cm3/cm3
cm3/cm3
cm3/cm3
g/cm3
g/cm3
cm/h
cm/d

1
0.05
0.27
0.20
0.46
0.73
0.61
2.27
84.97
2039.28

Sampel
2
0.07
0.16
0.25
0.30
0.72
0.64
2.25
42.31
1015.44

3
0.06
0.14
0.23
0.51
0.67
0.74
2.23
30.87
740.88

Min
0.01
0.05
0.03
0.12
0.04
0.05
0.02
21.85
524.32

Rata-rata
Rata-rata
0.06
0.19
0.22
0.42
0.70
0.66
2.25
52.72
1265.20

Max
0.01
0.08
0.02
0.09
0.03
0.08
0.02
32.25
774.08

Standar
Deviasi
0.01
0.07
0.02
0.11
0.03
0.07
0.02
28.51
684.28

-6.56
3.34
0.00

-6.94
4.05
0.00

-7.90
2.90
0.00

0.77
0.53
0.00

-7.13
3.43
0.00

0.57
0.62
0.00

0.69
0.58
0.00

cm/d
cm/d
cm/d

Tabel 3 Pengolahan data kadar air volumetrik
Tegangan (pF)

Satuan

1.0
2.0
2.5
4.2

3

1
0.580
0.459
0.409
0.211

3

cm /cm
cm3/cm3
cm3/cm3
cm3/cm3

Sampel
2
0.598
0.552
0.485
0.238

3
0.635
0.531
0.473
0.244

Rata-rata
0.604
0.514
0.456
0.231

Tabel 4 Parameter pengolahan data kadar air volumetrik Model van Genuchten
Parameter
θs
θr
α
n
m

Satuan
cm3/cm3
cm3/cm3
cm

1
0.613
1.00E-04
23.188
1.000
0.161

Sampel
2
0.602
1.00E-04
135.565
1.180
0.165

3
0.654
1.00E-04
46.868
1.000
0.168

Rata-rata
0.623
1.00E-04
68.540
1.060
0.165

Pada pengolahan menggunakan program Solver terdapat nilai error agar data
parameter mendekatkan data perhitungan kadar air volumetrik dengan data
pengukuran. Adapun nilai error perhitungan kadar air volumetrik menggunakan
program Solver tersaji pada Tabel 5.
Tabel 5 Data error pada parameter kadar air volumetrik Model van Genuchten
menggunakan program Solver
Tegangan
(pF)
1.0
2.0
2.5
4.2
Total
Rata-rata

Ketinggian
(h)
10.0
100.0
346.7
15848.9

Satuan
cm
cm
cm
cm

1
1.78E-06
9.04E-05
2.72E-04
1.09E-05
3.76E-04

Sampel
2
2.09E-12
6.55E-13
4.12E-05
5.98E-14
4.12E-05
7.39E-04

3
3.74E-06
8.07E-05
2.33E-04
5.20E-06
3.22E-04

13
Data dari Tabel 4 kemudian dihitung menggunakan Persamaan 1 dan 2
sehingga diperoleh data perhitungan kadar air volumetrik yang dapat dilihat pada
Tabel 6.
Tabel 6 Kadar air volumetrik hasil pengolahan data menggunakan Model van
Genuchten
Tegangan
(pF)
1.0
2.0
2.5
4.2

Ketinggian
(h)
10.0
100.0
346.7
15848.9

Satuan

1
0.579
0.469
0.392
0.214

cm
cm
cm
cm

Sampel
2
0.598
0.552
0.479
0.238

3
0.633
0.540
0.458
0.246

Rata-rata
0.603
0.520
0.443
0.233

Data dari Tabel 6 kemudian diinterpolasikan dengan rentang setiap 0.2 pF
yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Sedangkan, data kadar air spesifik diperoleh
dari data pada Tabel 4 dan diolah menggunakan Persamaan 3. Data hasil
perhitungan kada air spesifik tersaji pada Lampiran 4. Selanjutnya, data
interpolasi kadar air volumetrik (volumetric water content) dan data kadar air
spesifik (specific water content) diplotkan ke dalam kurva seperti yang terlihat
pada Gambar 5.
0.7
Plot (0-20 cm)
1.E-01
Air-Entry

0.5

1.E-02

F. Capacity
0.4

1.E-03

0.3

1.E-04

PW. Point

0.2

1.E-05

0.1

1.E-06
0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

SWC (cm-1)

VWC (cm3/cm3)

0.6

5.0

pF
VWC

SWC

Gambar 5 Kurva hubungan antara kadar air volumetrik dan kadar air spesifik
terhadap tegangan hisap
Berdasarkan kurva di atas, hubungan kadar air volumetrik dengan tegangan
(pF) terlihat penurunan yang cukup tajam atau hubungan tersebut berbanding
terbalik. Penurunan kurva tersebut dikarenakan faktor evapotranspirasi dan
infiltrasi. Kadar air volumetrik awal diukur pada pF 1.0 atau -1 kPa hingga pF 2.0
atau -10 kPa yang menunjukkan tegangan udara masuk. Pada pF 1.0, kadar air
volumetrik bernilai 0.603 cm3/cm3, sedangkan pada pF 2.0 bernilai 0.520
cm3/cm3. Menurut Fredlund dan Rahardjo (1993), tegangan udara masuk adalah
nilai hisap matrik yang harus dilampaui udara surut ke dalam pori-pori tanah.
Penurunan dari pF 2.0 kemudian ke pF 2.54 atau -34.673 kPa dimana pada saat pF

14
2.54 merupakan kapasitas lapang tanah dalam menahan air untuk digunakan oleh
vegetasi. Kapasitas lapang merupakan kadar air dimana air gravitasi telah
mengalir ke bawah, sehingga hanya air kapiler dan air higroskopik saja yang
tinggal tau menempel pada butir tanah, karena daya adhesi dan kohesi
(Notodarmojo 2005). Pada kapasitas lapang pula inilah vegetasi dapat menyerap
air secara maksimum yakni sebesar 0.456 cm3/cm3. Kemudian kurva mengalami
penurunan hingga pada pF 4.2 atau -1584.893 kPa dimana kadar air volumetrik
menunjukan titik layu permanen. Titik layu permanen adalah kadar air dimana
daun tumbuhan mulai layu, karena daya serap akar yang disebabkan oleh daya
osmosis antarplasma sel dan daya kapiler lebih kecil dibandingkan dengan daya
adhesi air dengan partikel tanah. Vegetasi akan tetap layu baik pada siang maupun
malam. Pada pF 4.2 besarnya nilai kadar air volumetrik yaitu 0.233 cm3/cm3.
Gambar 5 juga menunjukkan kurva hubungan kadar air spesifik dengan
tegangan hisap. Kadar air spesifik adalah tingkat perubahan kadar air dengan
tegangan air tanah. Nilainya akan tergantung pada apakah kadar air volumetrik
yang digunakan dan bagaimana tegangan hisap dinyatakan. Nilai kadar air
spesifik berbeda untuk setiap tanah dan bahkan di tanah yang sama itu
dipengaruhi oleh ketergantungan dari karakteristik kurva kelembaban tanah. Pada
kurva kadar air spesifik memiliki kecenderungan yang sama dengan kurva kadar
air volumetrik. Kurva tersebut menurun cukup tajam hingga tegangan hisap pada
titik layu permanen (pF = 4.2). Pada pF 1.0 sebesar 0.0028 cm-1kemudian terus
menurun pada pF 2.0 sebesar 0.0009 cm-1, pF 2.54sebesar 0.0003 cm-1, dan
terakhir pada pF 4.2 sebesar 0.000004 cm-1.
Karakteristik air tanah pada media tanam green roof lainnya yang dihitung
yakni koefisien konduktivitas hidrolik dan koefisien difusivitas air. kedua
karakteristik tersebut melanjutkan perhitungan sebelumnya menggunakan data
kadar air volumetrik. Perhitungan dilakukan menggunakan Persamaan 4 dan 6,
adapun data hasil perhitungan koefisien konduktivitas hidolik dapat dilihat pada
Lampiran 5, sedangkan data hasil perhitungan koefisien difusivitas air dapat dlihat
pada Lampiran 6. Berikut merupakan kurva hubungan koefisien konduktivitas
hidrolik (hydraulic conductivity coeffisien) dan koefisien difusivitas air (water
diffusivity coefficient) terhadap kadar air volumetrik yang tersaji pada Gambar 6.
Konduktivitas hidrolik adalah kecepatan spesifik aliran yang melalui media
berbutir tersebut untuk setiap unit gradien hidrolis. Berdasarkan gambar kurva
pada Gambar 6 diperoleh kecenderungan hubungan yang sama antara kurva
konduktivitas hidrolik dengan kurva difusivitas air. Dari nilai 0.233 cm3/cm3
hingga 0.603 cm3/cm3, kedua variabel terlihat naik. Pada kondisi kadar air
volumetrik 0.233 cm3/cm3, konduktivitas hidroliknya 0.00001 cm/jam. Kemudian
terus meningkat pada kadar air volumetrik 0.633 cm3/cm3, nilai konduktivitas
hidroliknya sebesar 3.78 cm/jam. Kurva konduktivitas hidrolik ini menunjukkan
semakin tingginya kadar air volumetrik maka semakin tinggi pula konduktivitas
hidroliknya.
Pada kurva difusivitas air, peningkatan nilai koefisien difusivitas air dari
nilai kadar air volumetrik 0.233 cm3/cm3 yakni sebesar 1.305 cm2/jam hingga
pada kadar air volumetrik 0.633 cm3/cm3 yakni sebesar 3086.315 cm2/jam.
Difusivitas air terjadi karena perpindahan molekul dari konsentrasi tinggi ke
rendah. Ini berarti perpindahan komponen atau molekulnya terjadi karena adanya
perbedaan konsentrasi (Singh dan Heldman 2001).

15

1.E+03

Plot (0-20 cm)

1.E+01

1.E+01

1.E-01

1.E-01

1.E-03

1.E-03

1.E-05

1.E-05

1.E-07

1.E-07

1.E-09

1.E-09
0.2

0.3

0.4
0.5
VWC (cm3/cm3)

Hydraulic Conductivity Coefficient

0.6

WDC (cm2/h)

HCC (cm/h)

1.E+03

0.7

Water Diffusivity Coefficient

Gambar 6 Kurva hubungan antara koefisien kondutivitas hidrolik dan koefisien
difusivitas air dengan kadar air volumetrik
Analisis Data Curah Hujan
Pengukuran yang dilakukan mulai tanggal 11 April sampai 31 Mei 2014
menggunakan data curah hujan yang diperoleh dari data curah hujan milik
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Data curah hujan tersebut
berbentuk data curah hujan harian yang disajikan per jam. Adapun data curah
hujan selama masa penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.

Curah Hujan (mm)

50
40
30

20
10
0

Waktu

Gambar 7 Grafik curah hujan harian selama penelitian

16
Selama rentang hujan pada masa penelitian, limpasan terjadi sebanyak lima
kali limpasan pada media green roof. Limpasan tersebut terjadi pada tanggal 16,
17 dan 22 April serta 7 dan 8 Mei 2014. Data analisis curah hujan pada saat
terjadinya limpasan disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7 Data analisis curah hujan
Tanggal
Curah Hujan (mm)
Durasi Hujan (menit)
Durasi Hujan (jam)
Intensitas Hujan (mm/jam)

16 April
8
290
4.83
1.66

17 April
40.8
115
1.92
21.29

22 April
12.4
415
6.92
1.79

7 Mei
0.2
80
1.33
0.15

8 Mei
42.1
165
2.75
15.31

Berdasarkan data curah hujan pada saat terjadinya limpasan menunjukkan
lamanya durasi hujan berlangsung dan juga intensitas hujan. Lamanya durasi
hujan mempengaruhi intensitas hujan seperti pada tanggal 17 dan 22 April. Pada
tanggal 17 April dengan curah hujan 40.8 mm, hujan berlangsung selama 115
menit atau 1 jam 55 menit. Intensitas hujan yang terjadi yaitu 21.29 mm/jam.
Sebaliknya pada tanggal 22 April dengan curah hujan 12.4 mm, hujan
berlangsung cukup lama yaitu selama 415 menit atau 6 jam 55 menit sehingga
intensitas hujan yang terjadi yaitu 1.79 mm/jam. Intensitas 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 (Wesli 2008).
Perhitungan intensitas hujan menggunakan Persamaan 9. Besarnya intensitas
curah hujan 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. (Suroso 2006).
Pada tanggal 7 Mei terjadi error pada data curah hujan. Error tersebut
ditunjukkan dengan sangat kecilnya data curah hujan yaitu 0.2 mm sedangkan
pada saat hujan berlangsung di lapangan terjadi hujan yang lebat. Hal ini
disebabkan karena pada corong alat pengukuran curah hujan terdapat sumbatan
sehingga air tidak dapat melewati corong tersebut dan tidak dapat terukur normal.
Analisis Volume Limpasan Air Hujan
Data volume limpasan air hujan diukur dengan cara pengukuran langsung
selama hujan berlangsung. Melalui wadah sebagai tempat untuk mengumpulkan
limpasan air hujan yang melewati media green roof, volume hujan diperoleh
mulai saat limpasan awal terjadi hingga limpasan tersbut berhenti. Volume
limpasan disajikan dalam rentang per jam selama berlangsungnya hujan yang
dapat dilihat pada Lampiran 7. Data curah hujan selama lima kali menunjukkan
bahwa rata-rata hujan mulai terjadi sekitar pukul 16.00 hingga pukul 23.00 seperti
yang disajikan pada Tabel 8.
Berdasarkan data akumulasi volume limpasan pada Tabel 8 menunjukkan
banyaknya volume limpasan selama limpasan tersebut berlangsung yang disajikan

17
dalam per jam. Selama durasi satu jam diukur banyaknya volume limpasan air
hujan yang terkumpul pada wadah yang disediakan. Pada tanggal 22 April, data
limpasan tersaji hanya sampai pengukuran jam 18.00, selanjutnya tidak dilakukan
pengukuran karena situasi dan keadaan tempat penelitian tidak memungkinkan
untuk dilanjutkan pengukuran.
Tabel 8 Data volume limpasan kumulatif pada media green roof
Tanggal
16 April
17 April
22 April
7 Mei
8 Mei

16
0
680
0
1700
230

TDU : Tidak Diukur

17
470
1530
830
0
1320

18
980
0
1080
0
0

Waktu (jam)
19
20
21
22
23
1130
0
0
0
0
0
0
0
0
0
TDU TDU TDU TDU TDU
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

24
0
0
0
0
0

Dalam satuan (ml)

Selain itu dilakukan pengukuran waktu tunggu yang diperlukan awal
limpasan. Selama lima kali data pengukuran limpasan, limpasan pertama memiliki
waktu tunggu sejak hujan terjadi hingga air hujan tersebut melimpas dari media
green roof. Data lengkap selama berlangsungnya hujan disajikan pada Tabel 9.
Tabel 9 Rekapitulasi data pengukuran limpasan air hujan
Tanggal
Curah Hujan (mm)
Durasi Hujan (menit)
Durasi Hujan (jam)
Intensitas Hujan (mm/jam)
Lama Limpasan (menit)
Volume Pengukuran (ml)
Waktu Pengukuran (detik)
Waktu Tunggu Limpasan (menit)

16 April
8
290
4.83
1.66
180
1130
10800
35

17 April
40.8
115
1.92
21.29
80
1530
4800
18

22 April
12.4
415
6.92
1.79
1080
8400
30

7 Mei
0.2
80
1.33
0.15
40
1700
2400
40

8 Mei
42.1
165
2.75
15.31
55
1320
3300
30

Berdasarkan data pada Tabel 9, awal limpasan yang terjadi minimal 18
menit sejak awal hujan. Secara berturut-turut, waktu yang diperlukan media green
roof untuk menahan limpasan air hujan yaitu 35 menit, 18 menit, 30 menit, 40
menit, dan 30 menit. Waktu tunggu tersebut merupakan waktu yang diperlukan air
hujan yang jatuh pada media green roof yang kemudian berinfiltrasi pada sistem
keseluruhan di media green roof hingga air tersebut melimpas. Intensitas hujan
yang rendah cenderung dapat menahan limpasan air hujan lebih lama karena
kecepatan intensitas hujan mempengaruhi kecepatan infiltrasi pada media green
roof. Berikut grafik hubungan antara lama limpasan dengan intensitas hujan yang
tersaji pada Gambar 8.
Pada Tabel 9 menunjukkan tingginya intensitas hujan yang terjadi diikuti
dengan jumlah volume limpasan air hujan yang terkumpul. Namun pada tanggal
22 April menunjukkan data volume total yang lebih rendah dari data pada tanggal
16 April, hal ini terjadi karena tidak diukurnya lama limpasan total pada tanggal

18

500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

1.66

0.15

1.79

15.31
180

21.29
80

16 April

17 April

22 April

40

55

7 Mei

8 Mei

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50

Intensitas Hujan (mm)

Lama Limpasan (menit)

22 April. Pada tanggal 22 April, hujan yang berlangsung sangat lama sehingga
tidak memungkinkan untuk dilakukan pengukuran lebih lama. Volume total
selama pengukuran berlangsung hanya terkumpul sebanyak 1080 ml. Pada data
intensitas tanggal 7 Mei memiliki nilai yang kecil karena data curah hujan pada
tanggal tersebut yang error, meskipun begitu data volume limpasan dan lama
limpasan tetap diukur normal pada saat hujan berlangsung.

Waktu
Lama Limpasan

Intensitas Hujan

Gambar 8 Grafik hubungan intensitas hujan dengan lama limpasan
Analisis Debit Limpasan Air Hujan
Media green roof memungkinkan air hujan akan tertahan terlebih dahulu
sebelum air hujan tersebut dapat melimpas. Air hujan yang masuk akan tertahan
pada tajuk tanaman, sebagian berinfiltrasi ke dalam sistem pada media green roof.
Ketika green roof tidak mampu lagi menampung air hujan, maka saat itu pula air
tersbut melimpas. Debit air limpasan adalah volume air hujan per satuan waktu
yang tidak mengalami infiltrasi sehingga harus dialirkan melalui saluran drainase.
Debit air limpasan terdiri dari tiga komponen yaitu koefisien limpasan (C),
intensitas hujan (I), dan daerah tangkapan (A). Koefisien yang digunakan untuk
menunjukkan berapa bagian dari air hujan yang harus dialirkan melalui saluran
drainase karena tidak mengalami penyerapan ke dalam tanah (infiltrasi).
Berdasarkan data pada Tabel 4 maka dapat diperoleh nilai debit limpasan yang
mengalir melewati media green roof dan atap dak beton. Pada media green roof,
perhitungan debit limpasan menggunakan Persamaan 7. Bila tanpa ada faktor
retensi green roof maka limpasan cepat dari atap dak beton dapat langsung ke
saluran drainase yang kemungkinan akan berdampak banjir atau badan air.
Limpasan yang mengalir pada atap beton diperoleh menggunakan Persamaan 8.
Data debit limpasan yang melewati media green roof dan atap dak beton disajikan
serta hubungannya pada Tabel 10 sebagai berikut.

19
Tabel 10 Data debit limpasan pada media green roof dan atap dak beton
Tanggal

16 April

17 April

22 April

7 Mei

8 Mei

8
4.83
1.66
0.377
1.572

40.8
1.92
21.29
1.148
20.223

12.4
6.92
1.79
0.463
1.703

0.2
1.33
0.15
2.550
0.143

42.1
2.75
15.31
1.440
14.544

Curah Hujan (mm)
Durasi Hujan (jam)
Intensitas Hujan (mm/jam)
Q Limpasan Green roof (L/jam)
Q Limpasan Atap Beton (L/jam)

Hubungan antara debit limpasan, curah hujan, dan waktu baik pada media
green roof maupun atap dak beton dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10.

80

0
0.2

8

20

12.4

60

40
40.8

42.1

40
20
0.377

1.148

0.463

60
80

2.550

Curah Hujan (mm)

Limpasan (L/jam)

100

1.440

0

100
16 April 17 April 22 April 7 Mei

8 Mei

Waktu
Limpasan

Curah Hujan

Gambar 9 Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media green
roof
0

80

0.2

8

20

12.4

40

60
40.8

42.1

40
20.223

14.544

20
1.572

1.703

60
80

Curah Hujan (mm)

Limpasan (L/jam)

100

0.143

0

100
16 April 17 April 22 April 7 Mei

8 Mei

Waktu

Limpasan

Curah Hujan

Gambar 10 Grafik hubungan limpasan, curah hujan, dan waktu pada media atap
dak beton

20
Berdasarkan Tabel 10 dapat dilihat limpasan pada media green roof
berturut-turut 0.377 L/jam, 1.148 L/jam, 0.463 L/jam, 2.550 L/jam, dan 1.440
L/jam. Sedangkan pada atap dak beton, limpasan yang terhitung 1.572 L/jam,
20.223 L/jam, 1.703 L/jam, 0.143 L/jam, dan 14.544 L/jam. Ada hubungan yang
berbanding lurus antara curah hujan dengan debit limpasan pada green roof,
semakin tinggi curah hujan yang terjadi maka semakin tinggi pula debit
limpasannya. Hal ini berbanding terbalik dengan debit limpasan yang melalui atap
dak beton. Pada atap dak beton terlihat memiliki hubungan yang berbanding lurus
dengan intensitas hujan, dimana semakin tinggi intensitas hujan maka semakin
tinggi pula debit limpasannya. Error yang disebabkan alat pengukuran curah hujan
yang tidak bekerja normal pada tanggal 7 Mei berimbas pada ketidaksesuaian
pada data debit limpasan di dak beton. Data pada Tabel 10 dapat dilihat debit
limpasan pada green roof lebih kecil dibandingkan dengan debit limpasan atap
dak beton. Ketidaksesuaian tersebut karena data limpasan di dak beton
menggunakan Persamaan 8 yang memasukkan nilai intensitas hujan, sedangkan
debit limpasan green roof merupakan hasil pengukuran langsung di lapangan.
Analisis Infiltrasi Pada Media Tanam Green Roof
Infiltrasi yang dihitung merupakan infiltrasi yang terjadi pada lapisan
substrat green roof, sedangkan pada lapisan filter (ijuk dan kerikil) lebih bersifat
poros maka lebih mudah meloloskan air. Limpasan yang hanya lima kali selama
rentang waktu pengukuran terjadi hampir minimal pada jam 4 sore. Perhitungan
laju infiltrasi menggunakan Persamaan 10. Selain itu, laju infiltrasi memerlukan
data evapotranspirasi yang menggunakan Persamaan 11 dan Persamaan 12.
Berikut merupakan penggalan data infiltrasi pada Tabel 11. Data lengkap untuk
data evapotransprasi terdapat pada Lampiran 8.
Tabel 11 Total infiltrasi pada lapisan substrat green roof
Waktu
16 April
17 April
22 April
7 Mei
8 Mei

Total infiltrasi (m3)
0.082
0.112
0.084
0.071
0.114

Data pada Tabel 10 menunjukkan total infiltrasi dari green roof per harinya.
Berdasarkan data tersebut, tanah memiliki kapasitas infiltrasi total antara 0.071 m3
– 0.114 m3. Kemampuan infiltrasi pada lapisan substrat berada pada rentang 79 –
114 mm per jam. Data tersebut menunjukkan tingginya kemampuan kapasitas
infiltrasi total dari media tanah pada green roof dimana total volume dari media
tanah tersebut sebesar 0.2 m3. Hal ini dikarenakan resapan air lebih efektif pada
lahan yang ditumbuhi vegetasi, karena vegetasi dapat meningkatkan kapasitas
infiltrasi (Sosrodarsono dan Takeda 2003).

21
Analisis Persentase Retensi Green Roof dan Atap Dak Beton
Data limpasan yang disajikan pada Tabel 9 menunjukkan perbedaan debit
limpasan yang mengalir antara green roof dan atap dak beton. Pada media green
roof menunjukkan debit yang lebih kecil,