pengaruh hujan

PENGARUH HUJAN

AIR TANAH PADA MODEL UNIT RESAPAN

(Study Kasus dengan Media Tanah Lempung

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

TUGAS AKHIR

PENGARUH HUJAN SANGAT DERAS TERHADAP KENAIKAN MUKA


(Study Kasus dengan Media Tanah Lempung dan Pada Elevasi

Disusun Oleh :

NOORLIANI

20020110112

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK


2011

SANGAT DERAS TERHADAP KENAIKAN MUKA


an Pada Elevasi -150 cm)


PENGARUH HUJAN



Diajukan untuk memperoleh gelar sarjana Pada Prog

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

PROGRAM STUDI S


i

PENGARUH HUJAN SANGAT DERAS TERHADAP KENAI



TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memperoleh gelar sarjana Pada Program Studi S


Tahun Akademik 2010/2011

Disusun oleh :

NOORLIANI

20020110112

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA2011

SANGAT DERAS TERHADAP KENAI KAN MUKA



ram Studi S-1 Teknik Sipil


1 TEKNIK SIPIL


PENGARUH HUJAN



Tugas Akhir ini telah dipertahankan dan disahkan didepan

Dewan Penguji

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Burhan Barid, ST., MT.

Ketua Tim Penguji / Dosen Pembimbing I

M. Heri Zulfiar, ST .

Anggota Tim Penguji / Dosen Pembimbing I

Ir. H. Purwanto , MT

Anggota Tim Penguji

ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH HUJAN SANGAT DERAS TERHADAP KENAIKAN MUKA



Diajukan oleh :

NOORLIANI

20020110112


Penguji Program Studi S-1 Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Tahun Akademik 2010/2011

Telah diperiksa dan disetujui oleh :

Burhan Barid, ST., MT.

guji / Dosen Pembimbing I

., MT.

guji / Dosen Pembimbing II

, MT

guji / Sekretaris

Yogyakarta, …….

Yogyakarta, …….

Yogyakarta, …….

SANGAT DERAS TERHADAP KENAIKAN MUKA




1 Teknik Sipil Fakultas Teknik

……. Maret 2011

……. Maret 2011

……. Maret 2011

iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr WbAssalamu’alaikum Wr WbAssalamu’alaikum Wr WbAssalamu’alaikum Wr Wb

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan

hidayah-Nya, Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan studi dalam

menempuh pendidikan S-1 di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah yogyakarta.

Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini, Penyusun

banyak menerima bimbingan, pengarahan, petunjuk dan saran-saran dari berbagai

pihak. Dengan segala kerendahan hati, Penyusun mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Allah SWT., puji syukur atas segala kebesaran-Nya.

2. Kedua orang tua Bpk. H.Kurni dan Ibu. Hj. Arbainah Serta adik-adikku ana

dan haikal yang tak pernah henti memberikan motivasi dan do’a bagiku.

3. Bapak M. Heri Zulfiar, ST., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dan selaku dosen

pembimbing kedua.

4. Bapak Burhan Barid, ST., MT., selaku Dosen Pembimbing Utama atas segala

bimbingan, arahan, bantuannya, sehingga dapat terselesaikan penyusunan

tugas akhir ini.

5. Bapak Ir H. Purwanto, MT selaku Anggota Tim Penguji, ilmu yang Bapak

berikan sangat berarti sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan

baik.

6. Bapak, Ibu Dosen pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta atas ilmu yang telah diberikan kepada penyusun,

semoga dapat bermanfaat.

7. Seluruh Staf karyawan dan karyawati Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta atas bantuannya.

iv

8. Teman-teman Tugas Akhir Prasetyo Adi Nugroho, Wahyunika Sari, dan Asri

Lutfi Huda terimakasih atas kerjasama dalam menyelesaikan penelitian.

9. Seluruh rekan-rekan sesama Mahasiswa serta seluruh pihak yang membantu

dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

Menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan maupun

keterbatasan, maka diharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun

agar dalam pembuatan laporan berikut dapat disusun lebih baik lagi.

Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat terutama bagi kelanjutan

studi penyusun. Amin Ya Robbal’alamin.

Wassalamu’ alaikum Wr WbWassalamu’ alaikum Wr WbWassalamu’ alaikum Wr WbWassalamu’ alaikum Wr Wb

Yogyakarta, …. 2011

Penyusun

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….………………………………………………. i

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………. ii

KATA PENGANTAR ....…………………………………… ……………… iii

DAFTAR ISI …...…………………………………………………………… v

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………… viii

DAFTAR TABEL …………………………..…………………… ………. ix

DAFTAR LAMPIRAN………………………… …………………………… x

INTISARI ………………………………………………………………....... xi

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

A. Latar Belakang …………………..…………………………… 1

B. Tujuan Penelitian ………..……………………………………. 3

C. Manfaat Penelitian ……………….……………………………. 3

D. Batasan Masalah ……………………………………………….. 4

E. Keaslian Penelitian ……………………………………………. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA …………… …………………………….. 6

BAB III LANDASAN TEORI …… ……………………………………….. 10

A. Hidrologi …..……….………………………………………… 9

B. Daur Hidrologi………………………………………………… 11

C. Hujan (Presipitasi) ……..……….……………………………. 13

1. Gambaran umum ….……………………………..………. 13

2. Pengukuran hujan ………………………………………. 14

D. Limpasan Permukaan …..……….……………………………. 16

1. Gambaran umum ………….……………………..………. 16

2. Koefisien Limpasan ..……………………………………. 16

E. Infiltrasi ………………..……….……………………………. 20

1. Gambaran Umum ………………………………..………. 20

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi daya infiltrasi (ƒρ) …. 23

F. Tanah …………………..……….……………………………. 26

1. Gambaran Umum ………………………………..………. 26

2. Sifat-sifat tanah…………………………….……………... 27

vi

3. Jenis-jenis tanah …………………………………….…... 28

G. Air Tanah……………………………………………………….. 29

1. Gambaran umum…………………………………………… 29

2. Keadaan tanah……………………………………………… 29

H. Kelembaban…………………………………………………….. 30

I. Low Impact Development (LID) .………………...…………. 31

J. Kehadalan Model Unit Resapan………………………………... 33

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN .……………………………….. 34

A. Tahapan Penelitian ………..……….………………………… 35

B. Lokasi Penelitian ………..……………………………………. 35

C. Desain Model Infiltrasi ……………………………………….. 35

D. Alat Ukur ……………………………………………..…….... 39

E. Pelaksanaan Penelitian ……………………………………….. 39

F. Analisis Data …………………………………………………. 42

BAB V ANALISIS PEMBAHASAN ……..………………………… …… 44

A. Data Hasil Penelitian ……..……….………………………… 44

B. Perubahan Muka Air Tanah Akibat infiltrasi ………...………. 44

1. Hubungan antara perubahan muka air tanah terhadap waktu 44

a) Pengujian pertama …………………….……………….. 44

b) Pengujian kedua ...…………………….……………….. 46

c) Pengujian ketiga …..………………….………………... 47

2. Hubungan antara kelembaban tanah terhadap waktu……… 48

a) Pengujian I …………………………………………….. 49

b) Pengujian II ...…………………….………………….... 50

c) Pengujian III …..………………….………………....... 51

C. Hubungan Efisiensi …………………………………………… 52

1. Hubungan antara waktu dengan debit limpasan permukaan 52

2. Hubungan volume hujan terhadap infiltrasi ……………… 55

a. Pengujian I …………………………………………….. 55

b. Pengujian II ……………………………………………. 56

c. Pengujian III …………………………………………… 57

vii

3. Pengaruh kenaikan muka air tanah terhadap waktu............. 57

4. Hubungan kenaikan elevasi MAT terhadap kehandalan

Model Unit Resapan……………………………………….. 58

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...……………………………….. 60

A. Kesimpulan ……..………..…………………………………… 60

B. Saran ………..…………………………..……………………. 61

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………… …..

LAMPIRAN ……………….…………………………………………………

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Siklus Hidrologi ………………………………………………… 11

Gambar 3.2 Kurva Kapasitas Infiltrasi…………………………………………….... 22

Gambar 3.3 Kurva Hubungan Air Larian dan Infiltrasi Pada Hujan Buatan dengan

Intensitas Tetap …………………………………………………… 26

Gambar 3.6 Tampak Samping Desain Bioretention System ............................ 31

Gambar 4.1 Tahapan Penelitian Model Unit Resapan……………………………… 34

Gambar 4.2 Skematik Aliran pada Unit Resapan dari Lahan Pemukiman....... 35

Gambar 4.3.a Desain Tampak Atas Tanah Sekitar dan Sumur Resapan..…………… 36

Gambar 4.3.b Desain Tampak Sisi Samping………………………..……………….. 37

Gambar 4.4 Model Unit Resapan……………………….....…………………. 38

Gambar 5.1. Hubungan Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu Tanpa MUR... 45

Gambar 5.2 Hubungan Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu

dengan Media Sumur Kosong………………………………….... 46

Gambar 5.3 Hubungan Antara Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu

dengan MUR………………………………………..………………... 47

Gambar 5.4 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Tanpa MUR

Terhadap Waktu Pada Pengujian I………..……………………… 49

Gambar 5.5 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Terhadap Waktu

dengan Sumur Kosong Pada Pengujian II………………...…….. 50

Gambar 5.6 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Terhadap Waktu

dengan MUR Pada Pengujian III………………………………. 51

Gambar 5.7 Hubungan Antara Limpasan Permukaan Terhadap

Waktu Tanpa MUR Pada Pengujian I………………………........ 53


Waktu Sumur Kosong Pada Pengujian II………………...……. 54


Waktu Dengan MUR Pada Pengujian III………………………. 55

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Derajat Curah Hujan dan Intensitas Curah Hujan …….………. 15

Tabel 3.2 Koefisien Aliran C……………………………………………...... 17

Tabel 3.3 Jenis Tanah Berdasarkan Berat Jenis Tanah …………………... 29

Tabel 5.1 Data Durasi Hujan, Nilai MAT mula-mula, Kenaikan MAT

dan Nilai Kehandalan Unit Resapan……………………………. 58

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I Data Hasil Penelitian

Lampiran II Gambar Alat – Alat

Lampiran III Bahan Penelitian Dan Persiapan Model

Lampiran IV Gambar Pelaksanaan Penelitian

xi

INTISARI

Permasalahan lingkungan yang sering dijumpai pada saat ini adalah terjadinya banjir pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau. Selain itu, terjadi pula penurunan permukaan air tanah. Hal ini disebabkan adanya penurunan kemampuan tanah untuk meresapkan air sebagai akibat adanya perubahan tata guna lahan yang merupakan dampak dari proses pembangunan. Pada saat hujan turun, kondisi ini memicu peningkatan jumlah limpasan permukaan, dengan kata lain daya infiltrasi lahan berkurang. Salah satu upaya untuk memperbesar kapasitas infiltrasi adalah dengan cara membuat model infiltrasi sederhana di areal rumah tinggal. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui perubahan muka air tanah akibat infiltrasi dan mengetahui nilai efisiensi Model Unit Resapan

Penelitian dilakukan di Laboratorium Lahar dan Dormitory dengan menggunakan rainfall simulator untuk menciptakan kondisi hujan sangat deras secara stabil. Model Unit Resapan Air buatan berukuran 170x170x200 cm3, dengan luas sumur resapan 30x30x100 cm3 dengan intensitas hujan (I) sebesar 140 mm/jam. Kelandaian tanah dan pengaruh vegetasi sebagai faktor intersepsi tidak diperhitungkan dengan kepadatan tanah di model infiltrasi dianggap merata. Gradasi ukuran butiran untuk sumur resapan harus lolos saringan no 5/16 dan tertahan pada saringan no 4. Nilai kadar air tanah asli didapatkan dari uji laboratorium FT-JTS UMY.

Dari seluruh pengujian pada saat menit ke-120 menunjukkan perubahan muka air tanah dan kelembaban yang bervariasi. Pada Pengujian I kenaikan air tanah mencapai -143,90 cm dan kelembaban tanah dititik 3 derajat kejenuhannya mencapai 70%, sedangkan permukaan tanah mencapai 80%. Pada pengujian II kenaikan air tanah mencapai -136 cm dan kelembaban tanah dititik 3 derajat kejenuhannya mencapai 100%, sedangkan permukaan tanah mencapai 75%. Pada pengujian III kenaikan air tanah mencapai -138 cm dan kelembaban tanah dititik 3 derajat kejenuhannya mencapai 100%, sedangkan permukaan tanah mencapai 80%. Semakin besarnya debit limpasan mengakibatkan efisiensi model infiltrasi menurun. Pada pengujian I debit limpasan rata-rata sebesar 0,0503 liter/detik. Pada pengujian II debit limpasan rata-rata sebesar 0,04303 liter/detik. dan pada pengujian III debit limpasan rata-rata sebesar 0,04134 liter/detik. Dari hasil kenaikan muka air tanah diperoleh hasil bahwa kehandalan model sumur kosong sebesar 129,5 %. Sedangkan kehandalan dengan MUR sebesar 96,72 %.

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Air adalah unsur kehidupan utama bagi umat manusia. Tetapi air juga

dapat menjadi musuh dahsyat bagi manusia bila tidak ditata dengan baik

sebagaimana dialami oleh banyak negara di dunia ini, termasuk Indonesia.

Permasalahan lingkungan yang sering dijumpai pada saat ini adalah terjadinya

banjir pada musim hujan dan kekeringan pada musim kemarau. Selain itu, terjadi

pula penurunan permukaan air tanah. Hal ini disebabkan adanya penurunan

kemampuan tanah untuk meresapkan air sebagai akibat adanya perubahan tata

guna lahan yang merupakan dampak dari proses pembangunan. Pembangunan

daerah atau kawasan perumahan ini mengakibatkan semakin banyak tanah yang

tertutupi oleh tembok, beton, aspal, dan bangunan lainnya yang tentunya

berdampak meningkatnya laju aliran permukaan. Pada saat musim hujan datang,

kondisi di atas akan mengakibatkan bencana banjir.

Dalam siklus hidrologi, jatuhnya air hujan ke bumi merupakan sumber air

yang dapat dipakai untuk keperluan mahluk hidup. Dalam siklus tersebut, secara

alamiah air hujan yang jatuh ke bumi sebagian akan masuk ke perut bumi

(infiltrasi) dan sebagian lagi akan menjadi aliran permukaan (run off) yang

sebagian besar masuk ke sungai dan akhirnya terbuang percuma masuk ke laut.

Dengan kondisi daerah tangkapan air yang semakin kritis, maka kesempatan air

hujan masuk ke perut bumi menjadi semakin sedikit. Sementara itu pemakaian air

2

tanah melalui pompanisasi semakin hari semakin meningkat. Akibatnya terjadi

defisit air tanah, yang ditandai dengan makin dalamnya muka air tanah. Hujan

berkurang sedikit saja beberapa waktu maka air tanah cepat sekali turun. Kondisi

semakin turunnya muka air tanah kalau dibiarkan terus, maka akan berakibat

sulitnya memperoleh air tanah untuk keperluan pengairan pertanian dan keperluan

mahluk hidup lainnya. Disamping itu dapat menyebabkan intrusi air laut semakin

dalam ke arah daratan. Berkaitan dengan hal tersebut, maka perlu konservasi air

sebagai upaya untuk penambahan air tanah melalui pembangunan sumur-sumur

resapan. Prinsip dasar konservasi air ini adalah mencegah atau meminimalkan air

yang hilang sebagai aliran permukaan dan menyimpannya semaksimal mungkin

ke dalam tubuh bumi. Atas dasar prinsip ini maka curah hujan yang berlebihan

pada musim hujan tidak dibiarkan mengalir percuma ke laut tetapi ditampung

dalam suatu wadah yang memungkinkan air kembali meresap ke dalam tanah

(groundwater recharge). Setiap jenis tanah mempunyai karakteristik laju infiltrasi

yang berbeda, yang bervariasi dari yang sangat tinggi sampai sangat rendah. Jenis

tanah berpasir umumnya cenderung mempunyai laju infiltrasi yang tinggi, akan

tetapi tanah liat (clay) sebaliknya, cenderung mempunyai laju infiltrasi yang

rendah dan limpasan permukaan (run off) yang tinggi. Oleh karena itu

menggunakan model infiltrasi berbentuk persegi dengan ukuran 170x170x200

cm3, dengan ukuran sumur resapan 30x30x100 cm3 dengan bagian tepi dibuat

dengan akrilik yang transparan sehingga peneliti dapat memantau perubahan

muka air tanah yang terinfiltrasi saat hujan deras buatan yang berasal dari Rainfall

Simulator dan dengan menggunakan media tanah liat (clay).

3

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui perubahan muka air tanah akibat infiltrasi

2. Mengetahui nilai efisiensi model unit resapan

C. Manfaat Penelitian

Dengan diadakannya penelitian ini maka diharapkan dapat bermanfaat

untuk :

1. Memberi informasi tentang model infiltrasi sederhana dengan

memanfaatkan sebagian kecil lahan pekarangan rumah.

2. Alternatif pengendalian banjir dengan menggunakan sumur resapan air

buatan yang bertujuan untuk menurunkan limpasan air hujan,

meningkatkan muka air tanah, melindungi dan memperbaiki (konservasi)

air tanah.

3. Serta memberikan alternatif pembangunan perumahan anti banjir dibidang

properti.

4

D. Batasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan agar tidak meluas, penelitian hanya

dilakukan pada ruang lingkup tertentu. Adapun ruang lingkup penelitian tersebut

adalah :

1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Lahar dan Dormitory dengan

menggunakan rainfall simulator untuk menciptakan kondisi hujan sangat

deras secara stabil.

2. Model Unit Resapan Air buatan berukuran 170x170x200 cm3, dengan luas

sumur resapan 30x30x100 cm3.

3. Intensitas hujan (I) sebesar 140 mm/jam.

4. Kelandaian tanah dan pengaruh vegetasi sebagai faktor intersepsi tidak

diperhitungkan.

5. Kepadatan tanah di model infiltrasi dianggap merata.

6. Gradasi ukuran butiran untuk sumur resapan harus lolos saringan no 5/16

dan tertahan pada saringan no 4.

7. Nilai kadar air tanah asli didapatkan dari uji laboratorium FT-JTS UMY.

E. Keaslian Penelitian

Sepanjang pengetahuan penulis, penelitian ini telah dilakukan oleh

1. R. Broto Susetyono (2008) dengan judul “Pengaruh Model Infiltrasi

Terhadap Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Langsung ( Studi

Kasus Dengan Media Pasir )”. Penelitian ini dengan menyiapkan model

infiltrasi yang dibuat dengan menggali tanah berukuran 200 x 100 x 60

5

cm3. Media infiltrasi yang digunakan pasir dengan ketebalan 30 cm.

intensitas hujan digunakan intensitas huajn langsung dan penelitian

dilakukan pada lahan seluas 133,65 m2. Data yang diambil berupa tinggi

curah hujan (d), waktu (t), tinggi limpasan (b), tinggi genangan (h), volume

luapan (V), dan kadar air tanah.

2. Sri Defi Lestari (2008) dengan judul “Pengaruh Model Infiltrasi Terhadap

Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Dengan Pengukuran

Langsung ( Studi Kasus dengan Media Pasir )”. Penelitian ini dengan

menyiapkan model infiltrasi yang dibuat dengan menggali tanah berukuran

100x100x100 cm3 dengan diisi pasir setebal 60 cm. Data yang diambil

berupa tinggi curah hujan (d), waktu (t), tinggi limpasan (b), tinggi

genangan (h), volume luapan (V), dan kadar air tanah serta data gradasi

pasir

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

R. Broto susetyono (2008) melakukan penelitian tentang Pengaruh Model

Infiltrasi Terhadap Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Langsung

(Studi Kasus Dengan Media Pasir)”, dengan menggali tanah berukuran

200x100x60 cm3 sebagai model infiltrasi disekitar area rumah tinggal. Model

infiltrasi sederhana dibuat dengan menggali tanah berukuran panjang 200 cm,

lebar 100 cm, dan tinggi 60 cm. Selisih tinggi antara aliran limpasan dan aliran

luapan adalah 5 cm. Tinggi total freeboard 15 cm, sehingga ukuran tampungan

limpasan langsung 200x100x45 cm3. Digunakan media pasir setebal 30 cm.

Untuk keperluan pengambilan data limpasan langsung, maka antara tata

guna lahan dan model infiltrasi buatan diberi jarak ± 6 meter. Demikian juga

untuk pengambilan data luapan, model infiltrasi buatan dengan daerah pengaliran

luapan diberi jarak ± 4 meter.

Keseluruhan penelitian dilaksanaan di areal tempat tinggal Bapak

Wahyudi, Sumberan RT 11/07 Dukuh 2 Ngestiharjo Kasihan Bantul. Pada areal

tersebut luas tata guna lahan yang digunakan sebesar 133,65 m2 yang tediri atas

atap genteng seluas 32,7 m2; atap asbes seluas 46,7 m2; dan area paving blok

seluas 54,25 m2.

Dari hasil penelitian ini didapatkan debit hujan dan debit limpasan yang

bervariasi. Pada pengujian I debit limpasan rata-rata sebesar 0,8378 liter/detik

dengan durasi hujan selama 94 menit, koefisien limpasan sebesar 0,4614. Pada

7

pengujian II debit limpasan rata-rata sebesar 0,4285 liter/detik dengan durasi

hujan selama 12 menit, koefisien limpasan sebesar 0,2137. Pada pengujian III

debit limpasan rata-rata sebesar 0,1976 liter/detik, koefisien limpasan sebesar

0,3644.

Semakin besar debit luapan akibat banyaknya air limpasan yang masuk ke

dalam model infiltrasi dalam waktu yang cepat mengakibatkan efisiensi model

infiltrasi menurun. Pada pengujian I debit limpasan total sebesar 36,8626

liter/detik dengan debit luapan sebesar 21,0514 liter/detik, efisiensi sebesar

42,8922 %. Pada pengujian II debit limpasan total sebesar 1,7139 liter/detik dan

pada pengujian III debit limpasan total sebesar 3,7552 liter/detik dengan tidak ada

luapan, sehingga efisiensi sebesar 100 %.

Sri Defi Lestari (2008) melakukan penelitian tentang Pengaruh Model

Infiltrasi Terhadap Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Dengan

Pengukuran Langsung (Studi Kasus dengan Media Pasir) dengan menggali tanah

berukuran 100x100x100 cm3 sebagai model infiltrasi disekitar area rumah tinggal.

Model infiltrasi dibuat dengan menggali tanah berukuran 100x100x100 cm3,

dilapisi pasir setebal 60 cm. Selisih tinggi antara aliran limpasan dan aliran luapan

adalah 15 cm. Tinggi total freeboard 25 cm, sehingga ukuran tampungan

limpasan permukaan 100x100x15 cm3.

Untuk keperluan pengambilan data limpasan permukaan, maka antara

tataguna lahan dan model infiltrasi buatan diberi jarak ± 5,5 meter. Demikian juga

untuk pengambilan data luapan, model infiltrasi buatan dengan daerah pengaliran

luapan diberi jarak ± 2 meter.

8

Keseluruhan penelitian dilaksanaan di areal tempat tinggal Bapak

Wahyudi, Sumberan RT 11/07 Dukuh 2 Ngestiharjo Kasihan Bantul. Pada areal

tersebut luas tata guna lahan yang digunakan sebesar 93,73 m2 yang tediri atas

atap genteng seluas 31,35 m2; atap seng seluas 30,03 m2; dan area paving blok

seluas 31,85 m2.

Dari hasil penelitian ini didapatkan hasil pengujian menunjukkan bahwa

pada saat hujan turun, diperoleh debit hujan yang bervariasi. Debit hujan rata-rata

sebesar 1,63 liter/detik sedangkan debit limpasan rata-rata 0,85 liter/detik, hal ini

termasuk jenis hujan sangat deras. Kondisi lokasi penelitian setelah hujan berhenti

terlihat basah namun tidak ada sisa air hujan yang menggenang.

Dari seluruh pengujian didapatkan debit hujan dan debit limpasan

permukaan yang bervariasi. Debit hujan maksimum terjadi pada pengujian III saat

menit ke-2 sebesar 6,2487 liter/detik, sedangkan debit limpasan permukaan

maksimum terjadi pada pengujian III saat menit ke-32 sebesar 3,5065 liter/detik.

Nilai koefisien limpasan maksimum yaitu sebesar 0,6864 terjadi pada pengujian I

dengan durasi hujan selama 72 menit. Dari hasil hitungan rencana didapat nilai

koefisien limpasan rencana (Cr) sebesar 0,7741. Selisih antara hasil analisis

dengan hitungan rencana adalah sebesar 0,0877 atau sebesar 11,33 %.

Dari seluruh pengujian didapatkan debit luapan yang terjadi cukup

bervariasi. Debit puncak luapan maksimum yaitu sebesar 2,7778 liter/detik terjadi

pada pengujian III saat menit ke-4. Pada penelitian ini didapat nilai efisiensi

model infiltrasi rata-rata yaitu sebesar 49,8 % yang dipengaruhi oleh kadar air

9

media pasir dengan nilai efisiensi rata-rata sebesar 18,1 %. Hal ini menunjukkan

bahwa kolam genangan buatan mampu mengurangi limpasan air hujan.

10

BAB III

LANDASAN TEORI

A. Hidrologi

Hidrologi dimaksudkan sebagai ilmu yang mempelajari masalah air.

Hidrologi terkait dengan upaya untuk mencari kejelasan tentang semua fase

keberadaan air di bumi untuk keperluan manusia dan lingkungannya (Chow dkk,

1988 dalam Harimawan, 2002). Salah satu definisi yang memberikan batasan

pengertian hidrologi adalah oleh Federal Council for Science and Technology

USA (Chow, 1964 dalam Harimawan, 2002), yang menyatakan bahwa hidrologi

adalah ilmu tentang seluk beluk air di bumi, kejadiannya, peredarannya dan

distribusinya, sifat alami dan kimianya, serta reaksinya terhadap kehidupan

manusia.

Dengan batasan di atas dapat dipahami bahwa cakupan bahasan ilmu

hidrologi cukup luas, namun dalam penggunaan ilmu hidrologi umumnya lebih

banyak dikaitkan dengan upaya untuk memperoleh informasi tentang sifat dan

besarnya air pada suatu daerah tinjauan tertentu. Secara umum peranan ilmu

hidrologi adalah untuk analisis karakteristik keberadaan air tentang jumlah, waktu

dan tempat, serta persoalan yang ada terkait dengan rencana pemanfaatan sumber

daya air. Selanjutnya hasil analisis tersebut merupakan masukan untuk menyusun

petunjuk perencanaan dan pengelolaan sumberdaya air.

11

B. Daur Hidrologi

Dalam hidrologi dikenal istilah daur hidrologi atau siklus hirologi adalah

gerakan air laut ke udara, kemudian jatuh kepermukaan tanah, dan akhirnya

mengalir ke laut kembali. Siklus peristiwa tersebut sebenarnya tidaklah

sesederhana yang dibayangkan (Soemarto, 1999 dalam Susetyono, 2008). Daur

hidrologi dapat digambarkan secara skema pada Gambar 3.1.

Keterangan : 1. Penguapan (evaporation) 9. Transpirasi 2. Awan 10. Aliran antara (interflow) 3. Awan penyebab hujan 11. Aliran permukaan 4. Hujan (rain fall) 12. Perkolasi 5. Penguapan kembali 13. Muka air tanah 6. Intersepsi 14. Aliran air tanah (groundwater flow) 7. Infiltrasi (infiltration) 15. Laut 8. Aliran limpasan

Gambar 3.1 Siklus Hidrologi

1

4

6

7

1

9 8 10

11 12

13

14

15

3 Matahari

2

5

12

Sebagian massa air terangkat keatas permukaan bumi melalui proses

penguapan (evaporasi) di laut dan di permukaan bumi, yaitu berupa penguapan

dari tampungan air disungai, danau, waduk, permukaan tanah serta transpirasi

dari tanaman. Proses penguapan dapat terjadi karena adanya pemanasan oleh

matahari sebagai sumber energi alam. Uap air yang terangkat ke atas ini menjadi

bagian atmosfir dan melalui proses kondensasi dapat terbentuk butir awan. Suatu

kondisi klimatologi tertentu dapat membawa butir awan tersebut keatas daratan

membentuk awan hujan (rain cloud).

Tidak semua butir awan hujan tersebut akan jatuh sampai di permukaan

bumi sebagai hujan, ukuran butir awan hujan yang tidak cukup berat untuk

melawan gaya gesekan dan gaya tekan udara ke atas akan melayang dan diuapkan

kembali menjadi awan. Bagian yang sampai di bumi dikatakan sebagai hujan

(precipitation) yang sebagian akan tertahan oleh tanaman dan bangunan yang

akan diuapkan kembali. Bagian yang tertahan ini merupakan air hujan yang tak

terukur dan disebut intersepsi (interception).

Bagian hujan yang sampai di permukaan tanah akan mengalir sebagai

limpasan permukaan (overland flow) menuju ke tampungan aliran berupa saluran

atau sungai menuju laut. Sebelum sampai di saluran atau sungai limpasan

permukaan tersebut akan mengalami proses infiltrasi ke bawah permukan tanah

yang sebagian akan bergerak terus ke bawah merupakan air perkolasi menuju

zona tampungan air tanah (aquifer, groundwater storage) dan sebagian lain

bergerak mendatar di bawah permukaan tanah sebagai subsurface flow atau aliran

antara (interflow) menuju ke saluran, tampungan waduk, danau, sungai atau laut.

13

Seringkali bagian yang melimpas menuju alur sungai disebut dengan aliran

permukaan tanah (surface runoff). Rangkaian proses alam tersebut berjalan secara

terus menerus membentuk daur hidrologi.

C. Hujan (Presipitasi)

1. Gambaran Umum

Presipitasi adalah turunnya air dari atmosfer kepermukaan bumi; yang

bisa berupa hujan, hujan salju, kabut, embun dan hujan es. Di daerah trofis,

termasuk Indonesia, yang memberikan sumbangan paling besar adalah hujan,

sehingga sering kali hujanlah yang dianggap sebagai presipitasi. Untuk

selanjutnya digunakan istilah hujan untuk menggantikan presipitasi. Hujan berasal

dari uap air di atmosfer, sehingga bentuk dan jumlahnya dipengaruhi oleh faktor

klimatologi seperti angin, temperature dan tekanan atmosfer. Uap air tersebut

akan naik ke atmosfer sehingga mendingin dan terjadi kondensasi menjadi butir-

butir air dan kristal-kristal es yang akhirnya jatuh sebagai hujan (Triatmojo,

2010).

Sebagai akibat terjadinya penguapan, maka terbentuk titik-titik uap air

pembentuk awan yang apabila keadaan klimatologik memungkinkan, awan dapat

terbawa ke darat dan dapat terbentuk menjadi awan pembawa hujan. Hujan akan

terjadi apabila berat butir-butir air hujan lebih besar daripada gaya tekan udara ke

atas. Jika berat awan penyebab hujan sudah lebih berat daripada gaya angkat

udara ke atas maka akan terjadi air hujan. Air hujan yang jatuh ada sebagian yang

menguap kembali sebelum mencapai permukaan tanah, yang mencapai

permukaan tanah disebut hujan (Harimawan, 2002).

14

2. Pengukuran Hujan

Secara umum, alat yang digunakan untuk mengukur curah hujan disebut

penakar hujan atau istilah lainnya rain gauge (penakar hujan). Satuan curah hujan

yang umum digunakan oleh Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika adalah

millimeter (mm). Jadi jumlah curah hujan yang diukur sebenarnya adalah tebal

atau tingginya permukaan air hujan yang menutupi suatu area di permukaan bumi.

Curah hujan 1 mm artinya dalam area 1 m2 (1 meter persegi) pada tempat yang

datar tertampung air setinggi 1 mm atau tertampung sebanyak 1 liter atau 1000

ml.

Penakar hujan merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk

penentuan curah hujan. Penakar hujan biasa merupakan penakar hujan yang

mudah dilakukan untuk mendapatkan data curah hujan di lapangan secara

sederhana (Soemarto, 1987, dalam Susetyono, 2008).

d = A

V ………………………….…….(3.1)

dimana,

d : Tinggi hujan, yaitu banyaknya atau jumlah hujan yang dinyatakan

dalam ketebalan air di atas permukaan datar (mm),

V : Volume air hujan, yaitu besarnya volume air hujan yang

tertampung dalam gelas ukur (mm³).

A : Luas permukaan gelas ukur (mm2).

15

Kemudian setelah didapat data mengenai tinggi hujan, selanjutnya dicari

data mengenai intensitas hujan yang dapat dihitung dengan menggunakan rumus

berikut (Soemarto, 1987, dalam Susetyono, 2008) :

i = t

d ………………………………….(3.2)

dimana,

i : Intensitas hujan, yaitu laju curah hujan dengan tinggi air per

satuan waktu (mm/menit). Derajat hujan dan intensitas

curah hujan dapat dilihat dalam Tabel 3.1.

d : Tinggi hujan, yaitu banyaknya atau jumlah hujan yang

dinyatakan dalam ketebalan air di atas permukaan datar

(mm),

t : Lama waktu hujan atau durasi hujan, yaitu lama curah hujan

yang terjadi (menit atau jam).

Tabel 3.1 Derajat Curah Hujan dan Intensitas Curah Hujan

Derajat hujan Intensitas curah hujan (mm/menit)

Kondisi

Hujan sangat lemah < 0,02 Tanah agak basah atau dibasahi sedikit.

Hujan lemah 0,02 – 0,05 Tanah menjadi basah semuanya, tetapi sulit membuat puddel

Hujan normal 0,05 – 0,25 Dapat dibuat puddel dan bunyi curah hujan kedengaran.

Hujan deras 0,25 – 1 Air tergenang diseluruh permukaan tanah dan bunyi keras hujan kedengaran dari genangan.

Hujan sangat deras 1 Hujan seperti ditumpahkan, saluran dan rainasi meluap.

Sumber : Sosrodarsono, 1993

16

Penakar hujan biasanya seperti yang sudah diuraikan sebelumnya hanya

untuk mendapatkan data curah hujan di suatu tempat pada titik tertentu (point

rainfall). Jika dalam suatu area terdapat beberapa alat penakar hujan, maka dapat

diambil nilai rata-rata untuk menentukan nilai curah hujan (Soemarto, 1987,

dalam Susetyono, 2008).

D. Limpasan Permukaan

1. Gambaran Umum

Limpasan permukaan adalah Sebagian air hujan yang sampai permukaan

tanah dan mengalir (Harimawan, 2002). Definisi lain dalam Lampiran Keputusan

Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (2000), limpasan permukaan adalah air

yang mencapai sungai tanpa mencapai permukaan air bawah tanah, yakni curah

hujan dikurangi sebagian dari besarnya infiltrasi, air yang tertahan dan genangan,

dengan dimensi (panjang3/waktu), misal (liter/detik).

Air limpasan berlangsung ketika jumlah curah hujan malampaui laju

infiltrasi air kedalam tanah. Setelah laju infiltrasi terpenuhi, air mulai mengisi

cekungan – cekungan pada permukaan tanah. Setelah pengisian air pada cekungan

tersebut selesai, air kemudian dapat mengalir di atas permukaan dengan bebas.

Besaran debit limpasan yang terjadi dalam kurun waktu tertentu akan menentukan

bentuk dan besaran hidrograf aliran (bentuk hubungan grafis antara debit dan

waktu) suatu aliran sungai (Asdak, 2007).

2. Koefisien Limpasan

Koefisien aliran permukaan adalah bilangan yang menunjukkan

perbandingan antara besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan (Asdak,

17

2007). Secara sistematis nilai koefisien dirumuskan sebagai berikut:

Koefisien limpasan (C) = Limpasan Permukaan �mm�

Curah Hujan �mm�………………....…….(3.3)

Besarnya nilai koefisien limpasan permuklaan (C) dari tiap tipe guna lahan

ditampilkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Koefisien Aliran C

Tipe daerah aliran C

Rerumputan Tanah pasir, datar, 2% Tanah pasir, sedang, 2-7% Tanah pasir, curam, 7% Tanah gemuk, datar, 2% Tanah gemuk, sedang, 2-7% Tanah gemuk, curam, 7%

0,50 – 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 0,13 – 0,17 0,18 – 0,22 0,25 – 0,35

Perdagangan Daerah kota lama Daerah pinggiran

0,75 – 0,95 0,50 – 0,70

Perumahan Daerah single family Multi unit terpisah Multi unit tertutup Suburban Daerah apartemen

0,30 – 0,50 0,40 – 0,60 0,60 – 0,75 0,25 – 0,40 0,50 – 0,70

Industri Daerah ringan Daerah berat

0,50 – 0,80 0,60 – 0,90

Taman, kuburan 0,10 – 0,25 Tempat bermain 0,20 – 0,35 Halaman kereta api 0,20 – 0,40 Daerah tidak dikerjakan 0,10 – 0,30 Jalan: beraspal

Beton Batu

0,70 – 0,95 0,80 – 0,95 0,70– 0,85

Atap 0,75 – 0,95 Sumber : Triatmojo (2010)

Menurut Sosrodarsono (1993), aliran sungai itu tergantung dari berbagai

faktor secara bersamaan, antara lain :

18

a. Elemen-elemen meteorologi

1) Jenis presipitasi

Pengaruhnya terhadap limpasan sangat berbeda, yang tergantung pada

jenis presipitasnya yakni hujan atau salju. Jika hujan maka

pengaruhnya adalah langsung dan hidograf itu hanya dipengaruhi

intensitas curah hujan dan besarnya curah hujan.

2) Intensitas curah hujan

Pengaruh intensitas curah hujan pada limpasan permukaan tergantung

dari kapasitas infiltrasi. Jika intensitas curah hujan melampaui

kapasitas infiltrasi, maka besarnya limpasan permukaan akan segera

meningkat sesuai dengan peningkatan intensitas curah hujan. Akan

tetapi besarnya peningkatan limpasan itu tidak sebanding dengan

peningkatan curah hujan yang lebih, yang disebabkan oleh efek

penggenangan di permukaan tanah.

3) Lamanya curah hujan

Di setiap daerah aliran terdapat suatu lamanya curah hujan yang kritis.

Jika lamanya curah hujan itu kurang dari lamanya yang kritis, maka

lamanya limpasan itu praktis akan sama dan tidak tergantung dari

intensitas curah hujan.

4) Arah pergerakan curah hujan

Umumnya pusat curah hujan bergerak, curah hujan lebat yang

bergerak sepanjang sistem aliran sungai akan sangat mempengaruhi

debit puncak dan lamanya limpasan permukaan.

19

5) Curah hujan terdahului dan kelembaban tanah

Jika kadar kelembaban lapisan teratas tanah tinggi, maka akan mudah

terjadi banjir karena kapasitas infiltrasi yang kecil.

b. Elemen daerah pengaliran

1) Kondisi penggunaan tanah (land use)

Daerah hutan yang ditutupi tumbuh-tumbuhan yang lebat adalah sulit

mengadakan limpasan karena kapasitas infiltrasinya yang besar. Jika

daerah hutan ini dijadikan daerah pembangunan dan dikosongkan,

maka kapasitas infiltrasi akan turun karena pemampatan permukaan

tanah.

2) Daerah pengaliran

Jika semua faktor-faktor termasuk besarnya curah hujan, intensitas

curah hujan dan lain-lain itu tetap, maka limpasan itu (dinyatakan

dengan dalamnya air rata-rata) selalu sama, dan tidak tergantung dari

luas daerah pengaliran.

3) Kondisi topografi dalam daerah pengaliran

Corak daerah pengaliran adalah faktor bentuk, yakni perbandingan

panjang sungai utama terhadap lebar rata-rata daerah pengaliran. Jika

faktor bentuk menjadi lebih kecil dengan kondisi skala perbandingan

yang sama, maka hujan lebat yang merata akan berkurang dengan

perbandingan sama sehingga sulit akan terjadi banjir. Elevasi daerah

pengaliran dan elevasi rata-rata mempunyai hubungan yang penting

terhadap suhu dan curah hujan. Demikian pula gradiennya mempunyai

20

hubungan dengan infiltrasi, limpasan permukaan, kelembaban dan

pengisian air tanah. Gradien daerah pengaliran adalah faktor penting

yang mempengaruhi waktu mengalirnya aliran permukaan, waktu

konsentrasi ke sungai dari curah hujan dan mempunyai hubungan

langsung terhadap debit banjir.

4) Jenis tanah

Mengingat bentuk butir-butir tanah, coraknya dan cara mengendapnya

adalah faktor-faktor yang menentukan kapasitas infiltrasi, maka

karakteristik limpasan sangat dipengaruhi oleh jenis tanah daerah

pengaliran.

E. Infiltrasi

1. Gambaran Umum

Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Di

dalam tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran lateral, sebagai aliran

antara (interflow) menuju mata air, danau, dan sungai; atau secara vertikal, yang

dikenal dengan perkolasi (percolation) menuju air tanah. Gerak air di dalam tanah

melalui pori-pori tanah dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler. Gaya

gravitasi menyebabkan aliran selalu menuju ke tempat yang lebih rendah,

sementara gaya kapiler menyebabkan air bergerak ke segala arah. Air kapiler

selalu bergerak dari daerah basah menuju ke daerah yang lebih kering. Tanah

kering mempunyai gaya kapiler yang lebih besar daripada tanah basah. Gaya

tersebut berkurang dengan bertambahnya kelembaban tanah. Selain itu, gaya

21

kapiler berkerja lebih kuat pada tanah butiran halus seperti lempung daripada

tanah berbutir kasar seperti pasir. Apabila tanah kering, air terinfiltrasi melalui

permukaan tanah karena pengaruh gaya gravitasi dan gaya kapiler pada seluruh

permukaan. Setelah tanah menjadi basah, gerak kapiler berkurang karena

berkurang gaya kapiler. Hal ini menyebabkan penurunan laju infiltrasi. Sementara

aliran kapiler pada lapis permukaan berkurang, aliran karena pengaruh gravitasi

berlanjut mengisi por-pori tanah. dengan terisinya pori-pori tana, laju infiltrasi

berkurang secara berangsur-angsur sampai dengan laju perkolasi melalui tanah

(Triatmojo, 2010).

Daya infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum yang dimungkinkan, yang

ditentukan oleh kondisi permukaan, termasuk lapisan atas tanah. Besarnya daya

infiltrasi f dinyatakan dalam mm/jam atau mm/hari. Sedangkan daya perkolasi

adalah laju perkolasi maksimum yang dimungkinkan, yang besarnya dipengaruhi

oleh kondisi tanah dalam zona tidak jenuh, yang terletak diantara permukaan

tanah dengan permukaan air tanah (Soemarto, 1999)

Dalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju

infiltrasi, yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi

maksimum untuk suatu jenis tanah tertentu,sedang laju infiltrasi adalah kecepatan

infiltasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan intensitas hujan. Gambar

dibawah ini yang menunjukkan kurva kapasitas infiltrasi (fp), yang merupakan

fungsi waktu.

22

Gambar 3.2 Kurva Kapasitas Infiltrasi (Triatmojo, 2010)

Infiltrasi mempunyai arti penting terhadap beberapa hal (Soemarto, 1999)

sebagai berikut:

a. Proses limpasan

Daya infiltrasi menentukan banyaknya air hujan yang dapat diserap ke

dalam tanah. Sekali air hujan tersebut masuk kedalam tanah ia dapat

diuapkan kembali atau dapat juga mengalir sebagai air tanah. Aliran air

tanah berjalan sangat lambat. Semakin besar daya infiltrasi, perbedaan

antara intensitas hujan dengan daya infiltrasi menjadi semakin kecil.

Akibatnya limpasan permukaannya makin kecil, sehingga debit puncaknya

juga akan lebih kecil.

b. Pengisian lengas tanah (soil moisture) dan air tanah

Pengisian lengas tanah dan air tanah penting untuk tujuan pertanian.

Akar tanaman menembus zone tidak jenuh dan menyerap air yang

diperlukan untuk evapotranspirasi dari zona tidak jenuh tadi. Pengisian

kembali lengas tanah sama dengan selisih antara infiltrasi dan perkolasi (jika

ada). Pada permukaan tanah yang dangkal dalam lapisan tanah yang berbutir

Ka

pa

sita

s In

filt

rasi

fp

waktu

23

tidak begitu besar, pengisian kembali lengas tanah ini dapat pula diperoleh

dari kenaikan kapiler tanah.

2. Faktor-faktor yang mempengaruh daya infiltrasi (fρ)

Menurut Triatmodjo (2010), faktor-faktor yang mempengaruhi daya

infiltrasi antara lain:

a. Kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh

Air yang tergenang di atas permukaan tanah terinfiltrasi ke dalam

tanah , yang menyebabkan suatu lapisan didalam tanah menjadi jenuh air

b. Kelembaban tanah

Jumlah kadar air tanah mempengaruhi kapasitas infiltrasi. Ketika

air jatuh pada tanah kering, permukaan atas dari tanah tersebut menjadi

basah, sedang bagian bawahnya relatif masih kering. Dengan demikian

terdapat perbedaan yang besar dari gaya kapiler antara permukaan atas

tanah dan yang ada dibawahnya. Karena adanya perbedaan tersebut,

maka terjadi gaya kapiler yang bekerja bersama-sama dengan gaya berat,

sehingga air bergerak ke bawah (infiltrasi) dengan cepat. Dengan

bertambahnya waktu, permukaan bawah tanah menjadi basah, sehingga

perbedaan gaya kapiler berkurang, sehingga infiltrasi berkurang. Selain

itu, ketika tanah menjadi basah koloid yang terdapat dalam tanah akan

mengembang dan menutupi pori-pori tanah, sehingga mengurangi

kapasitas infiltrasi pada periode awal hujan.

c. Pemampatan oleh hujan

24

Ketika hujan jatuh di atas tanah, butir tanah mengalami pemadatan

oleh butiran air hujan. Pemadatan tersebut mengurangi pori-pori tanah

yang berbutir halus (seperti lempung), sehingga dapat mengurangi

kapasitas infiltrasi. Untuk tanah pasir, pengaruh tersebut sangat kecil.

d. Penyumbatan oleh butir halus

Ketika tanah sangat kering, permukaannya sering terdapat butiran

halus. Ketika hujan turun dan infiltrasi terjadi, butiran halus tersebut

terbawa masuk ke dalam tanah, dan mengisi pori-pori tanah, sehingga

mengurangi kapasitas infiltrasi.

e. Tanaman penutup

Banyaknya tanaman yang menutupi permukaan tanah, seperti

rumput atau hutan, dan menaikkan kapasitas infiltrasi tanah tersebut.

Dengan adanya tanaman penutup, air hujan tidak dapat memampatkan

tanah, dan juga akan membentuk lapisan humus mengembang dan

lobang-lobang (sarang) yang dibuat serangga akan menjadi sangat

permeabel. Kapasitas infiltrasinya bisa jauh lebih besar daripada tanah

yang tanpa penutup tanaman.

f. Topografi

Kondisi topografi juga mempengaruhi infiltrasi. Pada lahan

kemiringan besar, aliran permukaan mempunyai kecepatan besar

sehingga air kekurangan waktu untuk infiltrasi. Akibatnya sebagai air

hujan menjadi aliran permukaan. Sebaliknya, pada lahan yang datar air

menggenang sehingga mempunyai waktu cukup banyak untuk infiltrasi.

25

g. Intensitas hujan

Intensitas hujan juga berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi. Jika

intensitas hujan I lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi

aktual adalah sama dengan intensitas hujan. Apabila intensitas hujan

lebih besar dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual sama

dengan kapasitas infiltrasi.

Seperti yang telah diuraikan di atas,bahwa daya infiltrasi menurun

selama waktu hujan sebagai akibat dari:

1. Pemampatan permukaan tanah oleh pukulan butir-butir air hujan

2. Mengembangnya tanah liat dan partikel-partikel humus oleh

lembabnya tanah

3. Tersumbatnya pori-pori oleh masuknya butir-butir tanah yang lebih

kecil.

4. Terperangkapnya udara dalam pori-pori

Data infiltrasi umumnya digambarkan dalam bentuk kurva seperti

tampak pada gambar 3.3. Gambar tersebut menunjukkan hubungan laju

infiltrasi dan air larian yang umum dijumpai pada hujan buatan dengan

intensitas tetap.

26

Curah Hujan : 4,6 cm/jam

Waktu (menit)

Laju infiltrasi, air larian dan infiltrasi (cm/jam)

Gambar 3.3 Kurva Hubungan Air Larian dan Infiltrasi Pada Hujan Buatan dengan Intensitas Tetap (Asdak, 2007)

F. Tanah

1. Gambaran Umum

Dalam ilmu mekanika tanah, tanah adalah himpunan mineral, bahan

organik, dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak di atas

batuan dasar (bedrock). Ikatan antar butiran yang relatif lemah dapat disebabkan

oleh karbonat, zat organik atau oksida-oksida yang mengendap di antara butiran

tersebut.

Istilah pasir, lempung, lanau atau lumpur digunakan untuk menggambarkan

ukuran partikel pada batas yang telah ditentukan, akan tetapi istilah yang sama

juga digunakan untuk menggambarkan sifat tanah yang khusus, sebagai contoh

lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis.

Kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran dan lebih dari satu

macam ukuran partikelnya. Tanah lempung belum tentu terdiri dari partikel

lempung saja. Akan tetapi, dapat bercampur dengan butiran-butiran ukuran lanau

Air Limpasan

Infiltrasi

27

maupun pasir dan mungkin juga terdapat campuran bahan organik. Ukuran

partikel tanah dapat bervariasi mulai lebih besar dari 100 mm sampai dengan yang

lebih kecil dari 0,001 mm (Hardiyatmo, 1992).

2. Sifat – Sifat Tanah

Untuk membedakan macam – macam tanah yang berdasarkan atas sifat –

sifat tanah, maka dapat di golongkan sebagai berikut :

a) Kerikil ( Gravel )

1) Mudah dipadatkan dan dikeringkan

2) Mudah di drain dan tidak terpengaruh basah

3) Kerikil yang padat merupakan fondasi yang baik

b) Pasir ( Sand )

1) Gradasi baik

2) Mudah dikeringkan dan sedikit dipengaruhi basah

3) Pasir yang tajam baik untuk bahan fondasi

4) Permeabilitas besar dan mudah didrain

5) Butir – butir lepas ( dan kohesi = 0 ) non kohesif

6) Berat jenis lebih besar dari 2,6 Kg/cm3

7) Settlement segera berhenti setelah diberi beban

8) Sudut gesek dalam tanah untuk pasir pelat min 300 (loose sand = 280)

9) Kapasitas rendah (20 cm)

10) Nilai sondir relatif tinggi (30 kg/cm2)

c) Lumpur ( Silt )

1) Tidak ada plastisnya

2) Dalam keadaan kering sedikit sekali daya lekatnya

3) Sukar dipadatkan

4) Warna seperti lempung atau pasir halus

5) Stabilitasnya tidak dapa dipercaya

6) Berat jeisnya lebih besar dari 2,6 Kg/cm3

7) Nilai sondir relatif rendah, kurang dari 30 Kg/cm3

28

8) Permeabilitas sangat kecil.

d) Lempung (Clay)

1) Dalam keadaan basah tertentu bersifat plastis

2) Dalam keadaan kering keras sekali

3) Permeabilitasnya kecil sekali (rapat air)

4) Lempung kering dan basah sukar sekali dipadatkan

5) Gaya muai dan susut besar sekali

6) Kapasitas tinggi

7) Kohesi besar

8) Nilai sondir kecil ( kurang dari 10 Kg/cm3)

9) Pemadatan dan settlement terjadi terus menerus

e) Lem (colloids)

1) Penglulusan air sukar sekali sehingga sukar di drain.

2) Dalam keadaan kering keras sekali dan seing tercampur

3) Gaya muai dan susut besar sekali

4) Tanah lem terdiri dari butir yang kecil dan sering tercampur dengan

bahan - bahan organic dan kapur

f) Kapur (Morgel)

Terdiri dari butir kapur, terutama karbonat dan kalsium

g) Tanah sampah ( Humus atau Organik )

Pada tanah sampah, struktur sampah atau tanah masih berat, hal ini

terlihat oleh mata, kalau struktur terlihat dinamakan humus dan organik.

(Hardiyatmo, 1992).

3. Jenis-jenis Tanah

Klasifikasi tanah sangat diperlukan untuk memberi gambaran atau

mengidentifikasikan mengenai sifat-sifat tanah guna perencanaan dan

pelaksanaan suatu pekerjaan struktur.

29

Menurut UCGS, tanah dikelompokkan secara garis besar menjadi tiga

kelompok, yaitu :

a) Tanah berbutir kasar, jika <50 % butirannya lolos saringan no. 200

b) Tanah berbutir halus jika >50 % butirannya lolos saringan no. 200

c) Tanah organik, dapat dikenal dari warna, bau, dan sisa tumbuhan yang

terkandung di dalamnya (Hardiyatmo, 1992).

Tabel 3.3 Jenis Tanah Berdasarkan Ukuran No Jenis Tanah Ukuran Butir 1 Kerikil (gravel) > 4,75mm 2 Pasir (sand) 0,075 - 4,75mm 3 Lanau (silt) 0,005 - 0,075mm 4 Lempung (clay) < 0,005mm 5 Butir lempung sangat halus < 0,002mm disebut sebagai colloid

Sumber : (Daruslan, 1994 dalam Devi, 2008)

G. Air Tanah

1. Pengetahuan dasar

Air tanah adalah air yang bergerak dalam tanah yang terdapat di dalam

ruang-ruang antara butir-butir tanah yang membentuk itu dan di dalam retak-

retak dari batuan. Air tanah bersumber dari air hujan yang masuk ke dalam

tanah melalui pori-pori tanah atau air yang tersimpan sejak lama didalam

tanah yang berupa air tanah dangkal, air tanah dalam, Mata air ( mata air

gravitasi dan mata air artesis).

2. Keadaan tanah

Lapisan yang dapat dilalui dengan mudah oleh air tanah seperti lapisan

pasir atau lapisan kerikil disebut lapisan permeable. Lapisan yang sulit dilalui

air tanah seperti lapisan lempung atau lapisan split disebut lapisan kedap air

30

(aquiclude) dan lapisan yang menahan air seperti lapisan batuan (rock)

disebut lapisan kebal air (aquifuge). Kedua jenis lapisan ini disebut lapisan

impermeabel. Lapisan permeable yang jenuh dengan air tanah disebut juga

akifer (lapisan pengandung air).

Menurut asdak (2007) akifer dibedakan menjadi dua yaitu :

a. Akifer bebas (unconfined aquifer)

Akifer bebas terbentuk ketika muka air tanah (water table) menjadi

batas atas zona tanah jenuh. Tinggi muka air tanah berfluktuasi

tergantung pada jumlah dan kecepatan air (hujan) masuk kedalam tanah,

pengambilan air tanah, dan permeabilitas tanah.

b. Akifer terkekang (confined aquifer)

Akifer terkekang dikenal sebagai artesis, terbentuk ketika air

tanah dalam dibatasi oleh lapisan kedap air sehingga tekanan di bawah

lapisan kedap air tersebut lebih besar daripada tekanan atmosfer.

H. Kelembaban Tanah

Air hujan masuk kedalam tanah dalam bentuk kelembaban tanah pada

tanah tidak jenuh dan sebagian air tanah jenuh atau berbatu. Tekstur dan struktur

tanah mempengaruhi penyebaran pori-pori tanah yang pada gilirannya dapat

mempengaruhi kemampuan tanah dalam menampung air (kelembaban tanah).

Menurut asdak (2007) kelembaban tanah umumnya terbentuk melalui tiga

proses :

31

1. Kelembaban higroskopis adalah kelembaban yang terjadi karena air terikat

pada lapisan tipis butir-butir tanah. Air terikat ini tidak dapat bergerak dan

oleh karenanya tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman

2. Kelembaban kapiler adalah kelembaban tanah yang terjadi oleh adanya gaya

tarik menarik antara butir-butir tanah. Air yang dihasilkan dapat

dimanfaatkan oleh tanaman.

3. Kelembaban gravitasi adalah kelembaban yang terjadi sebagai akibat adanya

gaya tarik bumi, yaitu air dalam posisi peralihan menuju ke pori-pori tanah

yang lebih besar.

I. Low Impact Development ( LID )

Low Impact Development (LID) merupakan suatu pembaharuan dalam

pengelolaan air dengan prinsip dasar terbuat dari alam (natural). Pengembangan

LID dimulai dengan memperkenalkan Bioretention system pada pertengahan

tahun 1990-an di daerah Prince George, Maryland. Desain LID digunakan untuk

menghilangkan polutan-polutan dari air dan mengurangi volume run-off atau

limpasan (Anonim, 1999 dalam Susetyono, 2008). Salah satu cabang LID adalah

Bioretention System. Sketsa desain Bioretention System dapat dilihat pada Gambar

3.6.

Gambar 3.4 Tampak Samping Desain Bioretention system (Anonim, 1996 dalam Susetyono, 2008)

150

Air limpasan

150 mm – 300

mm

1 m – 2 m

Clean stone (Ø 50 mm)

Non – wooven

filter fabric

32

Dari Gambar 3.4 dapat dijelaskan bahwa Bioretention system memiliki :

1) Ponding atau kolam dimaksudkan untuk tempat tampungan limpasan pada

area yang cekung. Dapat diisi dengan media tertentu seperti pasir dan kerikil.

2) Non-woven filter fabric yaitu tempat penyaring air yang dapat diisi dengan

berbagai media penyaring.

3) Sand atau pasir, merupakan jenis media penyerap air yang mudah dialiri air,

sehingga diharapkan mampu menyerap air limpasan dengan cepat.

4) Clean stone atau kerikil, yang juga merupakan media penyerap air yang baik

karena butiran-butiran satu dengan yang lainnya tidak menyatu sehingga air

cepat mengalir melalui celah-celah butiran.

Beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari sistem LID tersebut, antara lain

adalah :

1) Biaya perawatan yang murah, karena sistem ini tidak memerlukan banyak

perawatan.

2) Mengurangi volume limpasan pada saluran drainasi.

3) Menambah ketinggian muka air tanah dan melindungi kesempurnaan aliran.

4) Sebagai pencagaran air (water conservation).

Sistem LID ini juga memiliki keterbatasan antara lain :

1) Tidak dapat digunakan untuk memperlakukan area drainasi yang luas

sehingga membatasi penggunaannya pada beberapa tempat.

2) Cenderung untuk membutuhkan wilayah yang luas (sekitar 5% area yang

akan dikeringkan).

33

J. Kehandalan Model Unit Resapan

Volume hujan dapat di hitung dengan rumus sebagai berikut :

V = I x A x t…….……..…………………..(3.4)

dengan,

V = Volume (m3)

I = Intensitas hujan (mm/jam)

A = Luas permukaan (m2)

t = Waktu (detik)

Sehingga didapat volume air hujan yang terinfiltrasi adalah:

V(Air hujan terinfiltrasi) = Volume hujan – Limpasan……………..…(3.5)

Dari hasil kenaikan muka air tanah, maka kehandalan model unit resapan

dapat diketahui dengan persamaan sebagai berikut:

Terhadap sumur kosong = kenaikan MAT II – kenaikan MAT I

kenaikan MAT I x 100 % …….(3.6)

Terhadap sumur MUR= kenaikan MAT III– kenaikan MAT I

kenaikan MAT I x 100 % ………(3.7)

34

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

A. Tahapan Penelitian

Gambar 4.1 Tahapan Penelitian Model Unit Resapan

Persiapan Model Unit Resapan - Persiapan media tanah lempung - Pengaturan air hingga air tanah mula-mula

-150 cm

Persiapan alat uji hujan rainfall simulator -Pengaturan hujan -Durasi hujan

Model siap uji

Pengambilan data primer: 1. Selama hujan

Mencatat: Intensitas hujan, kelembaban awal, limpasan, kenaikan MAT tiap 10 menit dari awal sampai akhir hujan.

2. Setelah hujan berhenti Mencatat: Kelembaban tanah akhir, dan kenaikan MAT akhir.

Analisis dan Pembahasan 1. Hubungan antara waktu dengan kelembaban tanah 2. Hubungan antara waktu dengan Perubahan MAT 3. Hubungan antara waktu dengan limpasan permukaan 4. Hubungan antara volume hujan terhadap infiltrasi 5. Hubungan antara kehandalan model terhadap perubahan MAT

Selesai

Mulai

Kesimpulan dan Saran

ya

tidak

35

B. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Lahar dan Dormitory desa Sopalan,

Depok, Maguwoharjo, Yogyakarta, Indonesia, menggunakan rainfall simulator

C. Desain Model Infiltrasi

Desain model infiltrasi mengacu pada skema aliran pada unit resapan dari

lahan pemukiman. Skema penelitian dan desain serta tampang model infiltrasi dapat

dilihat pada Gambar 4.2, Gambar 4.3.a, dan Gambar 4.3.b.

Gambar 4.2 Skematik Aliran pada Unit Resapan dari Lahan Pemukiman

Lahan

Hujan atau limpasan ( a )

Debit output ( g )

Debit luapan ( d )

Resapan ke tanah

samping ( f 2 )

Resapan ke tanah

bawah ( f1)

Keterangan

1 . ( a ) = ( b ) + ( c ) + ( e )2 . ( c ) = ( d )+( c 1 + c 2 ) 3 . ( c 1 + c 2 ) = ( f 1 , 2 , 3 )+( kelembaban unit ) 4 . d identik g

Debit input ( c )

media lapisan ( c 2 )

Genangan ( c 1 )

Sumur uji ( h 1 - 4 )

f 3 = f 2

Lahan yang dicemari

Meresap dilahan ( b )

Menguap ( e )

uji kelembaban

Gambar 4.3.a Desain Tampak Atas Tanah Sekitar dan

Dari Gambar 4.3.a skema tampak atas dari model unit resapan terdiri atas

bagian utama, yaitu

170x170x200 cm3. Model ini dibagi menjadi tiga ruang, ruang pertama berukuran

150x150x200 cm3, ruang ini akan disi dengan tanah lempung. Ruang yang kedua

Gambar 4.3.a Desain Tampak Atas Tanah Sekitar dan

ambar 4.3.a skema tampak atas dari model unit resapan terdiri atas

bagian utama, yaitu model unit resapan berbentuk persegi dengan ukuran

. Model ini dibagi menjadi tiga ruang, ruang pertama berukuran

, ruang ini akan disi dengan tanah lempung. Ruang yang kedua

36

Gambar 4.3.a Desain Tampak Atas Tanah Sekitar dan Sumur Resapan

ambar 4.3.a skema tampak atas dari model unit resapan terdiri atas

model unit resapan berbentuk persegi dengan ukuran

. Model ini dibagi menjadi tiga ruang, ruang pertama berukuran

, ruang ini akan disi dengan tanah lempung. Ruang yang kedua

37

berukuran 170x20x200 cm, didalam ruangan ini diisi air sebagai indikator perubahan

MAT dengan ketinggian -150 cm3. Ruang ketiga yang merupakan sumur resapan

berukuran 30x30x100 cm3.

Gambar 4.3.b Desain Tampak Sisi Samping

Model unit resapan pada Gambar 4.3.b tampak sisi samping, untuk

pengambilan data luapan maka pada bagian sisi atas sumur resapan diberi saluran

luapan dengan pipa. Pada ke dua sisi model diberi 9 lubang yang masing-masing

38

ketinggiannya berjarak 20 cm untuk pengambilan data kelembaban tanah. Kran pada

salah satu sisi berguna dalam mengatur tinggi MAT yang diinginkan dan pada bagian

bawah model diberi 12 lubang yang akan dihubungkan dengan selang pengukuran

sebagai pemantau kenaikan MAT setiap 10 menit. Pada penelitian ini media yang

digunakan berupa tanah lempung yang diambil dari lokasi penelitian. Parameter tanah

tidak diubah dan sesuai kondisi aslinya.. Untuk keperluan pengambilan data limpasan

permukaan, maka diatas sumur resapan diberi ruang kosong dengan ketinggian 10

cm, dan selisih tinggi antara aliran limpasan dan aliran luapan adalah 10 cm sehingga

tinggi total freeboard menjadi 20 cm.

Gambar 4.4 Model Unit Resapan

39

D. Alat Ukur

Alat ukur yang digunakan adalah :

1. Intensitas hujan terhadap waktu berupa rainfall simulator yang dimiliki oleh Lab

Sabo, Yogyakarta

2. Perubahan m.a.t terhadap waktu menggunakan : piezometrik (water pass)

berjumlah 21 titik (12 titik arah diagonal horizontal dan 9 titik arah horizontal)

3. Kelembaban terhadap waktu dengan soil capacity meter berjumlah 2 buah dengan

mengukur kelembaban di 23 titik (9 sisi vertikal + 9 sisi vertikal + 5 permukaan

tanah).

4. Alat Ukur debit gelas ukur dan stopwatch.

5. Alat Ukur kualitas (pH meter)

E. Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai dari persiapan bahan dan alat di Laboratorium

Mekanika Tanah Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang kemudian dibawa

menuju ke Laboratorium Lahar Sabo maguoharjo pada hari jum’at, 22 mei 2009

pukul 13.15 WIB dan pada hari jum’at, 05 mei 2009.

Adapun tahap penelitiannya antara lain sebagai berikut :

1. Persiapan Model

Persiapan model berupa :

a. Buat model unit resapan

b. Persiapan tanah

40

c. Alat ukur

2. Kalibrasi Model

Kalibrasi Model :

a. Memasukkan Tanah

1) Tanah yang telah disiapkan di laboratorium mekanika tanah UMY.

Tanah tersebut sudah diukur gradasi, kehomogenan, kelembaban awal,

kepadatannya dan volumenya. Tanah yang telah diuji dimasukkan

kedalam karung, dengan total volume tanah 6 m2 (± 250 karung).

Kemudian karung yang berisi tanah dibawa ke laboratorium lahar Sabo

dengan truck. Tanah yang sudah siap dimasukkan ke dalam model uji

dengan kepadatan yang sama dengan di lapangan.

2) Permukaan tanah diatur kemiringannya rata-rata yaitu 2-7 %, diambil

7% maka sepanjang 1.5 m, sisi terjauh dari MUR lebih tinggi 10 cm

(miring ke MUR)

3) M.a.t mula mula sejajar dengan m.a.t kondisi awal

4) Siapkan soil / field capacity meter untuk mengukur kelembaban tanah

mula-mula.

5) Kelembaban tanah di semua titik vertical di catat, diatas m.a.t

maksimum 50% dan dibawah m.a.t mula mula lebih dari 50%

6) Kelembaban dipermukaan tanahnya juga dicatat minimal di 5 titik

secara merata

7) Kemudian diberi hujan sampai m.a.t -150 cm, sekaligus dicatat

intensitas hujan, durasi, kelembaban dan perubahan m.a.t. (sebagai data

awal berapa intensitas hujan yang akan digunakan).

41

b. Tes Rainfall Simulator – MUR

c. Kalibrasi MUR

1) Kalibrasi penentuan intensitas hujan

i. Catat angka intensitas hujan digitalnya (dikamar)

ii. Catat / takar intensitas hujan di alat penakar hujan

iii. Hujan normal / sedang antara 18 – 60 mm/jam, setelah kalibrasi

didapatkan 60 mm/jam

iv. Hujan deras > 60 mm/jam, setelah dilakukan kalibrasi didapatkan

192 mm/jam

2) Kalibrasi intensitas hujan – MUR

i. Model telah diisi tanah kemudian diberi hujan buatan

ii. Buat kelembaban mula-mula merata/ semua disemua titik

iii. Hitung kecepatan air dalam tanah (asumsi antara 1 – 3 meter/hari),

untuk menentukan bukaan kran maksimum hanya di m.a.t mula-

mula.

iv. Q bukaan kran = kec air di dalam tanah x A lubang = 3 m/hari x

0,112 m2 = 0,004 liter/detik = 0,23 liter/menit.

3. Pengambilan Data

Pengambilan data berupa :

a. Rainfall Simulator dicatat :

1) Intensitas hujannya

2) durasinya

b. Data perubahan muka air tanah dan kelembaban tanah yang dicatat :

1) Perubahan m.a.t per 10 menit pada semua titik

2) Kelembaban tanah per 10 menit pada semua titik

42

c. Data debit yang dicatat :

1) Debit terluap setelah terjadi luapan (per 3 menit)

d. Perubahan kualitas air (pH) (bila perlu)

4. Setelah pengujian selesai, data lapangan dikumpulkan kemudian dianalisis.

F. Analisis Data

Data yang telah terkumpul kemudian dilakukan analisis hubungan, adapun

tahap-tahap dalam analisis data sebagai berikut :

a. Data curah hujan

Data yang diambil dari alat yang disebut rainfall simulator tiap satuan waktu

dihitung untuk mendapatkan nilai intensitas hujan. Selanjutnya nilai intensitas

hujan dikalikan dengan luas tataguna lahan untuk mendapatkan nilai debit

hujan tiap satuan waktu.

b. Data kelembaban tanah

Data diambil dari model unit resapan dengan menggunakan soil capacity

meter tiap 10 menit pada 9 titik dihitung untuk mendapatkan data laju

infiltrasi yang meresap dalam media tanah lempung.

c. Data limpasan permukaan

Data berupa waktu dan tinggi limpasan yang mengalir pada permukaan model

resapan dengan kemiringan 10 cm, limpasan dialirkan melalui pipa terbuka

dan limpasan ditampung dengan gelas ukur per 3 menit selanjutnya akan

diperoleh data volume limpasan.

43

d. Data Perubahan m.a.t terhadap waktu

Data diperoleh dengan pengamatan kenaikan muka air tanah melalui pipa-pipa

piezometrik (water pass). Dari pengamatan diperoleh data perubahan muka air

tanah pada mula-mula -150 akibat dari infiltrasi hujan deras.

e. Data volume air hujan terinfiltrasi pada model

Untuk mengetahui jumlah air hujan yang terinfitrasi kedalam tanah, terlebih

dahulu harus diketahui volume hujan.

44

BAB V

ANALISIS PEMBAHASAN

A. Data hasil Penelitian

Hujan sesaat yang terjadi pada suatu tata guna lahan dengan intensitas dan

durasi hujan tertentu mempunyai potensi mengakibatkan limpasan permukaan

dalam jumlah tertentu. Hal ini sangat dipengaruhi oleh besarnya kapasitas

infiltrasi lahan tersebut. Dalam pengujian ini menggunakan rainfall simulator

untuk menciptakan kondisi hujan sangat deras, data yang diambil meliputi

perubahan muka air tanah, kelembaban tanah dan kadar airnya.

Pengujian I dilaksanakan pada tanggal 26 mei 2009, pengujian II pada

tanggal 1 juni 2009 dan pengujian III pada tanggal 10 juni 2009 dengan durasi

hujan selama 120 menit. Data dan analisis hitungan pada pengujian di lapangan

pada penelitian proses infiltrasi model sederhana dengan media tanah

selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran I.

B. Perubahan Muka Air Tanah Akibat Infiltrasi

1. Hubungan antara perubahan muka air tanah terhadap waktu

a) Pengujian pertama

Menggunakan media tanpa MUR (Model Unit Resapan) pada

kondisi hujan deras dengan intensitas hujan 140 mm/jam menggunakan

durasi hujan selama 120 menit, pengambilan data diambil setiap 10 menit,

45

kedalaman muka air tanah mula-mula -150 cm dapat dilihat pada Gambar

5.1.

Gambar 5.1. Hubungan Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu Tanpa MUR.

Dari Gambar 5.1. ditunjukkan bahwa, dari penelitian didapatkan

perubahan muka air tanah terjadi pada menit ke-61 yang artinya proses

infiltrasi baru terjadi setelah menit ke-61 dan perubahan muka air tanah

berangsur-angsur mengalami kenaikan sampai menit ke-120. Kenaikan

muka air tanah tertinggi mencapai -143,90 cm pada menit ke-120.

Pada awal hujan, menunjukkan bahwa air hujan yang jatuh pada

model unit resapan belum dapat terinfiltrasi dengan baik oleh tanah.

Kecepatan infiltrasi sangat dipengaruhi oleh permeabilitas profil tanah di

atas permukaan air tanah (ground water level). Pada umumnya jenis tanah

lempung mempunyai laju infiltrasi yang rendah sehingga debit limpasan

-150

-148

-146

-144

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9

46

permukaan terjadi beberapa saat setelah hujan turun. Air yang memasuki

tanah yang dari permukaan tanah, dengan jalan masuk yang tetap yaitu pori-

pori tanah. Meskipun jumlah pori-pori dapat dianggap sama, tetapi volume

pori dapat berubah-ubah. Pada tanah lempung pembengkakan (swelling)

akibat pembasahan dapat mengurangi pori-pori tanah berukuran besar yang

mempengaruhi laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi.

b) Pengujian kedua

Menggunakan media sumur kosong, cara pengambilan data sama

seperti pengujian pertama. Dapat dilihat pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2 Hubungan Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu dengan

Media Sumur Kosong.

Dari Gambar 5.2. di atas menunjukan bahwa proses infiltrasi terjadi

pada menit ke-41 dan perubahan muka air tanah berangsur-angsur

mengalami kenaikan. Kenaikan muka air tanah tertinggi mencapai -136 cm

pada menit ke-120.

-150

-148

-146

-144

-142

-140

-138

-136

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9

47

Pada pengujian kedua ini berbeda pada pengujian satu perubahan

muka air lebih cepat yaitu pada menit ke-41, hal ini dikarenakan pada

pengujian ini menggunakan media sumur kosong. Selain terinfiltrasi air

hujan sebagian masuk dan tertampung disumur yang dapat masuk langsung

ke dalam tanah, kemudian masuk ke permukaan air di mana dibawahnya

terdapat air tanah (groud water) yang terperangkap di lapisan tanah yang

jenuh, oleh karena itu jumlah debit limpasan berkurang dari pengujian

sebelumnya. Tetapi pada pengujian ini karena menggunakan media sumur

kosong dan tidak ada proses penyaringan air hujan. Otomatis partikel-

partikel debu hasil erosi dari daerah tangkapan air terbawa masuk kesumur

dan menyumbat pori-pori lapisan Aquifer yang ada.

c) Pengujian ketiga

Menggunakan media dengan MUR ( Model Sumur Resapan), cara

pengambilan data sama seperti pengujian sebelumnya. Hasil penelitian

dapat dilihat pada Gambar 5.3.

Gambar 5.3 Hubungan Antara Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Waktu dengan MUR

-150

-148

-146

-144

-142

-140

-138

-136

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9

48

Dari Gambar 5.3. menunjukkan bahwa, dari penelitian pengujian

menggunakan MUR ketika hujan diturunkan terjadi perubahan muka air

tanah setelah menit ke-41 yang dan berangsur-angsur mengalami kenaikan

sampai menit ke-120. Kenaikan muka air tanah tertinggi mencapai -138 cm

pada menit ke-120.

Pada pengujian ketiga ini perilaku penurunan muka air tanah hampir

sama pada pengujian kedua akan tetapi berbeda pada hasil kenaikan muka

air tanah pada menit ke-120. Hal ini dapat dimungkinkan karena air hujan

yang turun ke permukaan tanah dialirkan ke model sumur resapan. Dalam

model sumur resapan terjadi proses penyaringan air sehingga laju kenaikan

muka air tanah lebih lambat dari pengujian kedua, akan tetapi karena sudah

melalui proses penyaringan air yang masuk kedalam lapisan permukaan air

di mana di bawahnya terdapat air tanah (groud water) adalah air yang bersih

sehingga tidak mencemari air tanah.

2. Hubungan antara kelembaban tanah terhadap waktu

Untuk mengetahui laju infiltrasi dapat dilihat dari data kelembaban

tanah. Data kelembaban tanah diambil setiap 10 menit pada 9 titik lubang

kelembaban dan permukaan tanah. Hubungan antara kelembaban tanah dalam

laju infiltrasi terhadap waktu dapat dilihat pada Gambar 5.4, Gambar 5.5,

Gambar 5.6.

49

a) Pengujian I

Pada pengujian ini tidak menggunakan model unit resapan. Tinggi

muka air tanah mula-mula -150 berada pada titik 3, data hasil pengujian

dapat dilihat pada Gambar 5.4 di bawah ini.

Gambar 5.4 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Tanpa MUR Terhadap Waktu Pada Pengujian I

Dari Gambar 5.4 pada pengujian di atas terlihat dari kelembaban

tanah dititik 3 pada menit ke-120 derajat kejenuhannya mencapai 70%,

sedangkan permukaan tanah pada menit ke-70 derajat kejenuhan 75%

hingga menit ke-120 mencapai 80%. menggunakan hujan sangat deras

dengan intensitas hujan 140 mm/jam.

Kecepatan infiltrasi selain dipengaruhi permeabilitas profil tanah

juga sangat dipengaruhi oleh kondisi kejenuhan air tanah. Ketika air jatuh

pada tanah kering, permukaan atas dari tanah tersebut menjadi basah,

sedang bagian bawahnya relatif lebih kering. Dengan bertambahnya waktu,

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn

50

permukaan tanah menjadi basah dan menyebabkan butiran tanah

berkembang, dan demikian menutup ruangan pori-pori tanah sehingga

mempengaruhi laju infiltrasi dan permukaan atas dari tanah lebih jenuh dari

lapisan bawah dikarenakan laju infiltrasi yang lambat.

b) Pengujian II

Pada pengujian ini menggunakan media sumur kosong, dengan

kondisi hujan sangat deras dengan intensitas hujan 140 mm/jam didapat

data seperti Gambar 5.5.

Gambar 5.5 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Terhadap Waktu dengan Sumur Kosong Pada Pengujian II

Dengan kondisi hujan yang sama pada pengujian ini, kelembaban

tanah terlihat pada titik 3 derajat kejenuhan mencapai 100 % sampai menit

ke-120, sedangkan tanah permukaan pada menit ke-70 derajat kejenuhan

telah mencapai 75 % dan menit ke-120 derajat kejenuhan mencapai 80 %.

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn

51

Pada pengujian ini tingkat perubahan kelembaban pada permukaan

tanah lebih lambat dari pengujian sebelumnya, hal ini adanya media sumur

kosong. Air hujan selain terinfiltrasi dan menjadi air limpasan air hujan

sebagian masuk dan tertampung disumur yang dapat masuk langsung ke

dalam tanah, kemudian masuk ke permukaan air di mana dibawahnya

terdapat air tanah (groud water) yang terperangkap di lapisan tanah yang

jenuh, oleh karena itu ketinggian muka air tanah juga berubah seiring

waktu. Pada menit ke-100 pada titik 3 yang pada awalnya terletak di atas

permukaan air tanah menjadi jenuh karena disebabkan muka air tanah.

c) Pengujian III

Pada pengujian ini menggunakan model unit resapan, dengan kondisi

hujan sangat deras dengan intensitas hujan 140 mm/jam didapat data seperti

Gambar 5.6 di bawah ini.

Gambar 5.6 Hubungan Antara Kelembaban Tanah Terhadap Waktu dengan MUR Pada Pengujian III

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn

52

Dari hasil pengujian menunjukan bahwa, dengan kondisi hujan yang

sama terjadi perubahan kelembaban tanah yang hampir sama dengan

pengujian II di titik 3 yaitu pada menit ke-120 derajat kejenuhan 100%, dan

tanah permukaan derajat kejenuhan mencapai 80%.

Pada pengujian ini tingkat perubahan kelembaban pada permukaan

tanah hampir sama pada pengujian kedua akan tetapi yang membedakan

adalah laju infiltrasi hal ini disebabkan pengujian menggunakan sumur

resapan air yang tertampung disumur resapan diproses sebelum menuju

muka air tanah. Dengan laju infiltrasi yang lebih lambat dari pengujian

kedua menyebabkan pada pengujiaan ketiga ini kenaikan laju permukaan

tanah lebih lambat dari pengujian kedua.

C. Hubungan Efisiensi

Pada penelitian ini, kemampuan atau efisiensi model infiltrasi sederhana

dalam mengurangi limpasan permukaan akibat hujan sangat deras diindikasikan

oleh adanya selisih antara tingginya kenaikan muka air tanah pada pengujian

tanpa MUR dibandingkan dengan pengujian menggunakan MUR.

1. Hubungan antara waktu dengan debit limpasan permukaan

Limpasan permukaan terjadi pada semua pengujian. Limpasan

permukaan yang disebabkan karena menggunakan media tanah lempung yang

mempunyai sifat lolos air yang rendah sehingga daya infiltrasi kedalam tanah

juga kecil. Limpasan permukaan yang terjadi dapat terbaca pada grafik 5.7, 5.8,

5.9.

53

Gambar 5.7 Hubungan Antara Limpasan Permukaan Terhadap Waktu Tanpa MUR Pada Pengujian I

Dari grafik di atas menunjukan bahwa limpasan terjadi mulai dari

menit ke-30 hingga menit ke-120, hal ini mengindikasikan proses infiltrasi

mulai mengalami penurunan, ditandai dengan adanya limpasan permukaan

dengan nilai limpasan rata-rata sebesar 90540 mm/3menit atau 0,0503 liter/dtk.

Pada kejadian hujan yang berturutan, sebelum mencapai kejenuhan, air

masih dapat di serap oleh tanah. Jika telah melebihi kejenuhan air hujan yang

jatuh ke permukaan tanah akan dialirkan sebagai limpasan permukaan. Tanah

berlempung mempunyai partikel mineral yang sangat halus dan ruang pori

yang sangat kecil. Oleh karena itu, tanah lempung mempunyai prosentase

lengas tanah yang tinggi dibanding jenis tanah lainnya. Tanah lempung akan

cepat jenuh, sehingga menghasilkan aliran permukaan yang lebih banyak sesaat

setelah mulai hujan seperti yang terjadi pada pengujian pertama yaitu terjadi

setelah menit ke-30.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

54

Gambar 5.8 Hubungan Antara Limpasan Permukaan Terhadap Waktu Sumur Kosong Pada Pengujian II

Pada grafik di atas terjadi limpasan terjadi mulai dari menit ke-80

hingga menit ke-120, hal ini mengindikasikan proses infiltrasi mulai

mengalami penurunan, ditandai dengan adanya limpasan permukaan dengan

nilai limpasan rata-rata sebesar 38730 mm/3menit atau 0,04303 liter/dtk.

Pada pengujian kedua air hujan yang jatuh ke permukaan tanah selain

terinfiltrasi aliran air masuk ke sumur kosong, karena kapasitas sumur masih

bisa menampung air hujan jatuh maka di awal-awal hujan tidak terjadi

limpasan. Seiring waktu air hujan yang jatuh ke permukaan tanah melebihi

daya tampung sumur, maka terjadi limpasan pada menit ke-80.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

55

Gambar 5.9 Hubungan Antara Limpasan Permukaan Terhadap Waktu Dengan MUR Pada Pengujian III

Dari grafik pengujian ini menunjukan bahwa limpasan terjadi mulai dari

menit ke-80 hingga menit ke-120, hal ini mengindikasikan proses infiltrasi

mulai mengalami penurunan, ditandai dengan adanya limpasan permukaan

dengan nilai limpasan rata-rata sebesar 37210 mm/3menit atau 0,04134

liter/dtk.

Pada pengujian ketiga ini seperti hal nya pada pengujian kedua

limpasan terjadi sama pada menit ke-80, akan tetapi terjadi perbedaan pada

kuantitas debit limpasan yang terjadi hal ini disebabkan pada pegujian air hujan

yang tertampung di sumur resapan di proses sebelum masuk menuju muka air

tanah.

2. Hubungan volume hujan terhadap infiltrasi

a. Pengujian I

Untuk mengetahui jumlah air hujan yang terinfitrasi kedalam tanah,

terlebih dahulu harus diketahui volume hujan. Dengan intensitas hujan (I) 0,14

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120

Lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

56

m/jam, luas area (A) 2,25 m2, dan durasi hujan (t) selama 2 jam, maka volume

hujan dapat dihitung dengan rumus :

V = I x A x t

= 0,14 m/jam x 2,25 m2 x 2 jam

= 0,63 m3 = 630 liter


V(Air hujan terinfiltrasi) = Volume hujan – Limpasan

= 630 – (0,0503 x 7200)

= 267,84 liter.

Dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa volume hujan pada

pengujian selama 120 menit sebesar 630 liter, maka volume air hujan yang

terinfiltrasi pada pengujian I tanpa MUR sebesar 267,84 liter.

b. Pengujian II

V = I x A x t

= 0,14 m/jam x 2,25 m2 x 2 jam

= 0,63 m3 = 630 liter



= 630 – (0,04303 x 7200)

= 320,184 liter.



terinfiltrasi pada pengujian II sumur kosong sebesar 320,184 liter.

57

c. Pengujian III

V = I x A x t

= 0,14 m/jam x 2,25 m2 x 2 jam

= 0,63 m3 = 630 liter



= 630 – (0,04134 x 7200)

= 332,352 liter.



terinfiltrasi pada pengujian III dengan MUR sebesar 332,352 liter.

3. Pengaruh Kenaikan Muka Air Tanah Terhadap Waktu

Pengujian tanpa MUR, volume hujan sebesar 630 liter, air yang

terinfiltrasi sebesar 267,84 liter dan air yang terlimpas sebesar 362,16 liter.

Limpasan terjadi pada menit ke-30. Dengan besarnya air yang terinfiltrasi

menaikan muka air setinggi 6,1 cm.

Pada pengujian dengan sumur kosong, dengan volume hujan yang sama

sebesar 630 liter, air yang terinfiltrasi sebesar 320,184 liter dan air yang

terlimpas sebesar 309,816 liter. Limpasan terjadi pada menit ke-80. Dengan

besarnya air yang terinfiltrasi menaikan muka air setinggi 14 cm.

Sedangkan pada pengujian dengan menggunakan MUR, volume hujan

sama seperti dua pengujian sebelumnya, air yang terinfiltrasi sebesar 332,352

liter dan air yang terlimpas sebesar 297,648 liter. Limpasan terjadi pada menit

58

ke-80. Dengan besarnya air yang terinfiltrasi menaikkan muka air setinggi 12

cm.

4. Hubungan kenaikan elevasi MAT terhadap kehandalan Model Unit

Resapan

Dari hasil persentase kenaikan muka air tanah, maka kehandalan

model unit resapan dapat diketahui dengan persamaan sebagai berikut:

Terhadap sumur kosong = kenaikan MAT II – kenaikan MAT I

kenaikan MAT Ix 100 %

Terhadap sumur MUR= kenaikan MAT III– kenaikan MAT I

kenaikan MAT Ix 100 %

Dari persamaan diatas maka dapat disimpulkan kehandalan unit

resapan dapat diketahui dalam tabel 5.1.

Tabel 5.1 Data Durasi Hujan, Nilai MAT mula-mula, Kenaikan MAT

dan Nilai Kehandalan Unit Resapan

Uji Durasi Hujan (Menit)

MAT mula-mula

(cm)

Kenaikan MAT (cm)

Kehandalan Unit

Resapan (%)

I 120 150 6,1 0

II 120 150 14 129,5

III 120 150 12 96,72

Dari persamaan tersebut diperoleh hasil bahwa kehandalan model

sumur kosong sebesar 129,5%. Sedangkan kehandalan dengan MUR sebesar

96,72%. Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa kehandalan Model Unit

59

Resapan (MUR) mampu menaikan muka air tanah akan tetapi lebih lambat

dibandingkan tanpa menggunakan MUR .

60

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil analisis dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat

disimpulkan sebagai berikut :

1. Dari seluruh pengujian pada saat menit ke-120 menunjukkan perubahan muka

air tanah dan kelembaban yang bervariasi. Pada Pengujian I (tanpa MUR)

kenaikan air tanah mencapai -143,90 cm dan kelembaban tanah dititik 3

derajat kejenuhannya mencapai 70%, sedangkan permukaan tanah mencapai

80%. Pada pengujian II (sumur kosong) kenaikan air tanah mencapai -136

cm dan kelembaban tanah dititik 3 derajat kejenuhannya mencapai 100%,

sedangkan permukaan tanah mencapai 75%. Pada pengujian III (dengan

MUR) kenaikan air tanah mencapai -138 cm dan kelembaban tanah dititik 3

derajat kejenuhannya mencapai 100%, sedangkan permukaan tanah mencapai

80%.

2. Semakin besarnya debit limpasan mengakibatkan efisiensi model infiltrasi

menurun, hal tersebut dapat dilihat pada pengujian. Pada pengujian I (tanpa

MUR) debit limpasan rata-rata sebesar 0,0503 liter/detik dengan persentase

kenaikan MAT sebesar 4,06%. Pada pengujian II (sumur kosong) debit

limpasan rata-rata sebesar 0,04303 liter/detik dengan persentase kenaikan

MAT sebesar 9,33%. dan pada pengujian III (dengan MUR) debit limpasan

rata-rata sebesar 0,04134 liter/detik persentase kenaikan MAT sebesar 8%.

Dari hasil persentase kenaikan muka air tanah diperoleh hasil bahwa

61

kehandalan model sumur kosong sebesar 129,5%. Sedangkan kehandalan

dengan MUR sebesar 96,72%.

B. Saran

1. Pada penelitian selanjutnya, dilaksanakan pada area tata guna lahan, media,

dan juga menggunakan luasan model infiltrasi yang berbeda, sehingga dapat

membandingkan kelebihan dan kekurangan dengan peneliti sebelumnya.

2. Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa kehandalan model unit resapan

(MUR) mampu menaikan muka air tanah akan tetapi lebih lambat

dibandingkan dengan sumur kosong akan tetapi sumur kosong tidak

disarankan karena kurang efektif dalam pemeliharaan (maintenance).

3. Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat menggunakan bahan dalam

model infiltrasi bagian tepi dibuat menggunakan kaca tidak dengan akrilik

karena akrilik tidak dapat menahan beban air hujan yang deras masuk yang

masuk kedalam model infiltrasi

4. Diharapkan model infiltrasi alam sederhana ini bisa diterapkan di kawasan

pemukiman, khususnya yang berada di daerah hulu sungai, karena model

infiltrasi sederhana ini sangat bermanfaat minimal untuk menurunkan

limpasan permukaan.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, Chay, 2007, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gajah Mada University Press, Yogyakarta.

Defi, S Lestari, 2008, Pengaruh Model Infiltrasi Terhadap Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Dengan Pengukuran Langsung, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

Hardiyatmo, C.H., 1992, Mekanika Tanah I, Gramedia Pustaka Utama, Yogyakarta.

Harimawan, Ananto, 2001, Materi Kuliah Hidrologi, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

Indarto, 2010, Hidrologi Dasar Teori Dan Contoh Aplikasi Model Hidrologi, Bumi Aksara, Jakarta.

Keputusan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral, Nomor 1451 K/10/MEM/2000 tentang Pedoman Teknis Evaluasi Potensi Air Bawah Tanah.

Sosrodarsono S., Takeda K., 2006, Hidrologi Untuk Pengairan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Susetyono, R Broto, 2008, Pengaruh Model Infiltrasi Terhadap Kuantitas Limpasan Permukaan Akibat Hujan Langsung, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

Triatmojo, Bambang, 2010, Hidrologi Terapan, Beta Offset, Yogyakarta.

Widianti, Anita, 2004, Pengantar Geologi dan Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta.

PERUBAHAN MUKA AIR TANAH

Tanggal ambil data : selasa, 26/05/2009 Jam : 10.15-12.15

Jenis Tanah : Clay Hujan : Deras

Unit Resapan : Tanpa MUR m.a.t mula : 150

Waktu Arah HorIzontal Utara

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

10 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

20 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

30 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

40 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

50 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

60 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

70 -149.20 -149.20 -149.20 -149.10 -149.10 -149.10 -149.00 -149.00 -149.00

80 -148.30 -148.30 -148.30 -148.20 -148.20 -148.20 -148.10 -148.10 -148.10

90 -147.40 -147.40 -147.40 -147.20 -147.20 -147.20 -147.10 -147.10 -147.10

100 -146.40 -146.40 -146.40 -146.20 -146.20 -146.20 -146.10 -146.10 -146.10

110 -145.30 -145.30 -145.30 -145.10 -145.10 -145.10 -145.00 -145.00 -145.00

120 -144.20 -144.20 -144.20 -144.00 -144.00 -144.00 -143.90 -143.90 -143.90

-150

-148

-146

-144

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9


Tanggal ambil data : senin, 1/06/2009 Jam : 10.15-12.15


Unit Resapan : Sumuran Kosong m.a.t mula : 150

waktu Arah HorIzontal Utara

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

10 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

20 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

30 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

40 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

50 -149.4 -149.4 -149.4 -149.3 -149.3 -149.3 -149.2 -149.2 -149.2

60 -148 -148 -148 -147.9 -147.9 -147.9 -147.8 -147.8 -147.8

70 -146.3 -146.3 -146.3 -146.1 -146.1 -146.1 -146 -146 -146

80 -144.5 -144.5 -144.5 -144.3 -144.3 -144.3 -144.2 -144.2 -144.2

90 -142.6 -142.6 -142.6 -142.3 -142.3 -142.3 -142.2 -142.2 -142.2

100 -140.7 -140.7 -140.7 -140.4 -140.4 -140.4 -140.3 -140.3 -140.3

110 -138.7 -138.7 -138.7 -138.4 -138.4 -138.4 -138.3 -138.3 -138.3

120 -136.5 -136.5 -136.5 -136.1 -136.1 -136.1 -136 -136 -136

-150

-148

-146

-144

-142

-140

-138

-136

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9


Waktu Arah HorIzontal Utara

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

10 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

20 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

30 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

40 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150 -150

50 -149.3 -149.3 -149.3 -149.2 -149.2 -149.2 -149.1 -149.1 -149.1

60 -148.3 -148.3 -148.3 -148.2 -148.2 -148.2 -148.1 -148.1 -148.1

70 -147.1 -147.1 -147.1 -146.9 -146.9 -146.9 -146.8 -146.8 -146.8

80 -145.6 -145.6 -145.6 -145.4 -145.4 -145.4 -145.3 -145.3 -145.3

90 -143.9 -143.9 -143.9 -143.6 -143.6 -143.6 -143.5 -143.5 -143.5

100 -142.2 -142.2 -142.2 -141.9 -141.9 -141.9 -141.8 -141.8 -141.8

110 -140.3 -140.3 -140.3 -140 -140 -140 -139.9 -139.9 -139.9

120 -138.4 -138.4 -138.4 -138.1 -138.1 -138.1 -138 -138 -138

-150

-148

-146

-144

-142

-140

-138

-136

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

M.a

.t (

Cm

)

Waktu (s)

Titik 1

Titik 2

Titik 3

Titik 4

Titik 5

Titik 6

Titik 7

Titik 8

Titik 9

Tanggal ambil data : rabu, 10/06/2009 Jam : 12.30


Unit Resapan : Dengan MUR m.a.t mula : 150

PERUBAHAN KELEMBABAN TANAH




Waktu Node Kelembaban (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 prmkn

0 100 100 30 20 20 20 20 20 20 30

10 100 100 35 30 30 30 30 30 35 50

20 100 100 35 30 30 35 30 30 40 65

30 100 100 35 35 35 35 35 35 40 65

40 100 100 40 35 35 35 35 40 40 70

50 100 100 40 40 40 40 40 40 40 70

60 100 100 45 40 40 40 40 50 50 70

70 100 100 55 45 45 45 45 50 50 75

80 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

90 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

100 100 100 60 50 50 50 50 55 60 80

110 100 100 70 50 50 55 55 55 60 80

120 100 100 70 60 60 60 60 60 65 80

ket : a. jenuh (≥ 75%), b. jenuh mula2 (≤ 20% or ≤ 30%), c. m.a.t 100 : 1-2 terisi air (jenuh 100%)

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn






1 2 3 4 5 6 7 8 9 prmkn

0 100 100 30 20 20 20 20 20 20 30

10 100 100 35 30 30 30 30 30 35 50

20 100 100 35 30 30 35 30 30 40 65

30 100 100 40 35 35 35 35 35 40 65

40 100 100 40 35 35 40 40 40 40 65

50 100 100 50 45 45 45 45 45 50 65

60 100 100 50 45 45 45 45 50 50 65

70 100 100 55 45 45 45 45 50 50 75

80 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

90 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

100 100 100 80 50 50 50 50 55 60 75

110 100 100 100 55 55 55 55 55 60 75

120 100 100 100 55 60 60 60 60 60 80

ket : a. jenuh (≥ 75%), b. jenuh mula2 (≤ 20% or ≤ 30%), c. m.a.t 100 : 1-3 terisi air (jenuh

100%)

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn






1 2 3 4 5 6 7 8 9 prmkn

0 100 100 30 20 20 20 20 20 20 30

10 100 100 35 30 30 30 30 30 35 50

20 100 100 35 30 30 35 30 30 40 65

30 100 100 35 35 35 35 35 35 40 65

40 100 100 40 35 35 40 40 40 40 65

50 100 100 50 45 45 45 45 45 50 65

60 100 100 55 45 45 45 45 50 50 70

70 100 100 55 45 45 45 45 50 50 75

80 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

90 100 100 60 45 45 50 50 50 60 75

100 100 100 70 50 50 50 50 55 60 75

110 100 100 100 50 50 55 55 55 60 80

120 100 100 100 60 60 60 60 60 65 80

ket : a. jenuh (≥ 75%), b. jenuh mula2 (≤ 20% or ≤ 30%), c. m.a.t 100 : 1-3 terisi air

(jenuh 100%)

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

No

de

Ke

lem

ba

ba

n (

%)

Waktu (detik)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

prmkn

LIMPASAN PERMUKAAN




waktu Limpasan (mm/3mnt) 0 0 10 0 20 0 30 3270 40 4780 50 7210 60 9750 70 9500 80 10250 90 10580 100 11250 110 12150 120 11800

90540

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

LIMPASAN PERMUKAAN




waktu Limpasan (mm/3mnt)

0 0

10 0

20 0

30 0

40 0

50 0

60 0

70 0

80 4120

90 7200

100 8210

110 8760

120 8920

37210

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

LIMPASAN PERMUKAAN




waktu Limpasan (mm/3mnt)

0 0

10 0

20 0

30 0

40 0

50 0

60 0

70 0

80 4120

90 7100

100 8800

110 9460

120 9250

38730

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Lim

pa

san

(m

m/3

me

nit

)

Waktu (detik)

Limpasan

LABORATORIUM MEKANIKA TANAHJURUSAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTAStatus :Terakreditasi B (SK BAN PT No. 002/ BAN

Alamat : Kampus I UMY JL. HOS Cokroaminoto 17 Yogyakarta 55253. Telp. (0274) 618053 Fax.

GRAFIK DISTRIBUSI UKURAN BUTIR TANAH

0102030405060708090

100

10.000Per

sen

Lew

at S

arin

gan

(%)

Grafik Distribusi Ukuran Butir Tanah

` LABORATORIUM MEKANIKA TANAH JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA Status :Terakreditasi B (SK BAN PT No. 002/ BAN-PT/Ak-II/XII/1998, Tanggal 22 Desember 1998)

Alamat : Kampus I UMY JL. HOS Cokroaminoto 17 Yogyakarta 55253. Telp. (0274) 618053 Fax.

GRAFIK DISTRIBUSI UKURAN BUTIR TANAH

Ukuran butir Persen lewat saringan

mm %

2.00000 97.500

0.85000 96.100 0.42500 95.433 0.25000 93.917 0.10500 90.167 0.07500 87.500 0.02750 69.017 0.01804 62.283 0.00787 48.817 0.00565 43.767 0.00285 37.033 0.00127 20.200

0.0100.1001.000

Ukuran Butir (mm)


II/XII/1998, Tanggal 22 Desember 1998)

Alamat : Kampus I UMY JL. HOS Cokroaminoto 17 Yogyakarta 55253. Telp. (0274) 618053 Fax. (0274) 618166

0.001


LABORATORIUM MEKANIKA TANAHJURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK


Status :Terakreditasi B (SK BAN PT No. 002/ BAN

Jl.Lingkar Selatan Tamantirto Kasihan Bantul

Kepentingan : Penelitian

Lokasi : Laboratorium Lahar dan Dormitory Yogyakarta

PEMERIKSAAN KEPADATAN

Berat botol + corong kosong

Berat pasir + corong + air

Volume botol

Berat botol + pasir penuh

Berat pasir

Berat volume pasir

Berat botol + pasir secukupnya

Berat botol + sisa pasir

Pasir isi kerucut

Berat botol + pasir

Berat botol + sisa pasir

Berat kaleng

Berat kaleng + tanah

Berat tanah

Berat cawan

Berat cawan + tanah basah

Berat cawan + tanah kering

Kadar air tanah lapangan

Kadar air rata - rata

Kepadatan tanah = Berat volume kering tanah

γo

V =

=k 1γ

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK


Status :Terakreditasi B (SK BAN PT No. 002/ BAN-PT/Ak-II/XII/1998, Tanggal 22 Desember 2010)

Jl.Lingkar Selatan Tamantirto Kasihan Bantul Yogyakarta 55183. Telp. (0274) 387656 Fax. (0274) 837646

Tanggal : 30 Juli 2009

: Laboratorium Lahar dan Dormitory Yogyakarta Peneliti : Prasetyo Adi N

PEMERIKSAAN KEPADATAN TANAH LAPANGAN (SAND CONE METHOD)

Ketinggian -200 cm

BOTOL

W1 1803

W2 5960

V 4157

PASIR

W3 6377.5

Wp 4574.5

γo 1.100

KERUCUT

W4 6377.5

W5 5158

Wo 1219.5

LAPANGAN

W6 6377.5

W7 3721

W8 323

W9 1354

W 1031

KADAR AIR TANAH

a 17.80 a

b 44.30 b

c 41.86 c

w 10.141 w

w 8.250

KEPADATAN TANAH

γk 0.849

V

Wp=

( )w

12

γ

WW −=

−−−

+ o76

89o

WWW

WWx

w1

γ

II/XII/1998, Tanggal 22 Desember 2010)

Yogyakarta 55183. Telp. (0274) 387656 Fax. (0274) 837646

Tanggal : 30 Juli 2009 Peneliti : Prasetyo Adi :

Noorliani

TANAH LAPANGAN (SAND CONE METHOD)

1803 gram

5960 gram

4157 cm3

6377.5 gram

4574.5 gram

1.100 gr/cm3

6377.5 gram

5158 gram

1219.5 gram

6377.5 gram

3721 gram

gram

1354 gram

1031 gram

17.28 gram

49.23 gram

47.32 gram

6.358 %

%

gr/cm3





Kepentingan : Penelitian Tanggal :30 Juli 2009

Lokasi : Laboratorium Lahar dan Dormitory Yogyakarta Peneliti : Prasetyo Adi N : Noorliani

PEMERIKSAAN KEPADATAN TANAH LAPANGAN (SAND CONE MET HOD)

Ketinggian -150 cm

BOTOL

Berat botol + corong W1 1803 gram Berat pasir + corong + air W2 5960 gram

Volume botol

V 4157 cm3

PASIR Berat botol + pasir penuh W3 6377.5 gram

Berat pasir Wp 4574.5 gram

Berat volume pasir

γo 1.100 gr/cm3

KERUCUT

Berat botol + pasir secukupnya W4 6377.5 gram

Berat botol + sisa pasir W5 5158 gram

Pasir isi kerucut Wo 1219.5 gram

LAPANGAN

Berat botol + pasir W6 6421 gram


Berat kaleng W8 320 gram

Berat kaleng + tanah W9 1376 gram

Berat tanah W 1056 gram

KADAR AIR TANAH

Berat cawan a 17.50 a 17.45 gram Berat cawan + tanah basah b 45.80 b 49.32 gram


c 43.75 c 46.80 gram

Kadar air tanah lapangan w 7.810 w 8.586 %

Kadar air rata - rata w 8.198 %

KEPADATAN TANAH


γk 0.833 gr/cm3

V

Wγ

po =

( )w

12

γ

WWV

−=

( )( ) 100%

ac

cbw x

−−=

−−−

+=

o76

89ok WWW

WWx

w1

γγ





Kepentingan : Praktikum Tanggal : 30 Juli 2009



Ketinggian -100 cm

BOTOL


Volume botol

V 4157 cm3



Berat volume pasir

γo 1.100 gr/cm3

KERUCUT




LAPANGAN

Berat botol + pasir W6 6377.5 gram





KADAR AIR TANAH

Berat cawan a 17.42 a 17.31 gram Berat cawan + tanah basah b 42.85 b 50.45 gram


c 39.65 c 47.82 gram

Kadar air tanah lapangan w 14.395 w 8.620 %


KEPADATAN TANAH


γk 0.836 gr/cm3

V

Wγ

po =

( )w

12

γ

WWV

−=

( )( ) 100%

ac

cbw x

−−=

−−−

+=

o76

89ok WWW

WWx

w1

γγ





Kepentingan : Praktikum Tanggal : 30 Juli 2009



Ketinggian -50 cm

BOTOL


Volume botol

V 4157 cm3



Berat volume pasir

γo 1.100 gr/cm3

KERUCUT




LAPANGAN

Berat botol + pasir W6 6377.5 gram





KADAR AIR TANAH

Berat cawan a 17.50 a 16.50 gram Berat cawan + tanah basah b 46.60 b 50.42 gram Berat cawan + tanah kering c 45.20 c 46.98 gram

Kadar air tanah lapangan

w 5.054 w 11.286 %


KEPADATAN TANAH


γk 0.822 gr/cm3

V

Wγ

po =

( )w

12

γ

WWV

−=

( )( ) 100%

ac

cbw x

−−=

−−−

+=

o76

89ok WWW

WWx

w1

γγ

GAMBAR ALAT GAMBAR ALAT GAMBAR ALAT GAMBAR ALAT ---- ALATALATALATALAT

Stopwatch Gelas Ukur

Soil Tester Piezometrik

Talang Model Unit Resapan

Alat Ukur hujan

Timbangan dan cawan

Oven

Desikator

Rainfall Simulator Ember

Saringan no.5/16 dan no.4

Bahan PenelitianBahan PenelitianBahan PenelitianBahan Penelitian dan persiapan modeldan persiapan modeldan persiapan modeldan persiapan model

Krikil untuk MUR Tanah Lempung

Ketinggian muka air tanah mula-mula Persiapan model unit resapan

GAMBAR GAMBAR GAMBAR GAMBAR PELAKSANAAN PENELITIANPELAKSANAAN PENELITIANPELAKSANAAN PENELITIANPELAKSANAAN PENELITIAN

Pengambilan data kelembaban (atas) Pengambilan data kelembaban (samping)

Pencatatan data penelitian Pengambilan data MAT

Pengambilan data sand cone Menyaring Bahan MUR

Pengambilan data limpasan

pengaruh hujan

Documents