SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-167 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

TEKNIK DRAINASE PRO-AIR PRO-WATER DRAINAGE ENGINEERING

Sunjoto

Department of Civil and Environment Engineering Gadjah Mada University Jl. Grafika 2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281

Email: suny@tsipil.ugm.ac.id

Abstrak Teknik Drainase Perkotaan adalah salah satu infrastruktur penting dalam pembangunan permukiman. Cara ini telah diimplementasikan sejak sebelum masehi pada bangunan-bangunan sipil sampai saat ini. Tujuannya adalah menciptakan suatu kawasan bebas genangan hingga aktivitas daerah hunian tidak terganggu yaitu dengan cara mengalirkan air ke selokan, sungai dan akhirnya kelaut. Dengan munculnya kesadaran akan konsep pembangunan berwawasan lingkungan di akhir abad 20 maka paradigma baru dalam teknik drainase mulai berkembang dari semula yang disebut Drainase Nafi-Air menjadi Drainase Pro-Air. Teknik Drainase Pro-Air adalah suatu teknik yang untuk mengeringkan genangan suatu wilayah, air hujan tidak lagi dibuang kelaut namun diresapkan kedalam tanah disekitarnya hingga tak terjadi kehilangan air sebagai pembentuk cadangan air tanah. Berbagai formula dari hasil penelitian berbagai sumber akan disajikan dalan paper ini yang sebagian besar sudah diimplemetasikan. Namun demikian tidak banyak formula yang memenuhi criteria penguji yaitu: Analisis Dimensi, Logika Matematis dan Kondisi Aliran. Teknik ini bukan saja handal dalam dunia rekayasa namun juga cerdas dalam wawasan lingkungan di bidang konservasi air. Hingga sudah saatnya materi ini menjadi bahan ajar masuk dalam kurikulum Mata Kuliah Teknik Drainase di Jurusan Teknik Sipil maupun Jurusan Teknik Lingkungan di seluruh Indonesia.

Kata Kunci: Mashab Nafi-Air, Sistem Resapan Air Hujan, Drainase Pro-Air

PENDAHULUAN 1.

Urbanisasi Urbanisasi adalah perpindahan penduduk dari daerah rural kedaerah urban dan sebagai konsekuensinya akan menyebabkan dua perubahan fisik yaitu peningkatan penduduk dalam satu wilayah sekaligus kepadatan bangunan. Pada akhirnya akan menyebabkan Pollution Control Problems, Groundwater Control Problems, Flood Control Problems and Urban Climate Change Problems

Mashab dalam teknik drainase

a. Con-Water Mazhab (Mashab Nafi-Air) Con-Water Mashab ini adalah teknik menyelesaikan genangan dengan membuang air secepatnya secara gravitasi kedaerah lebih rendah atau dengan pompa bila topografi tak memungkinkan. Akibat dari sistem ini infiltrasi akan terminimalkan hingga sumber tampungan air tanah menjadi berkurang. b. Pro-Water Mazhab (Mashab Pro-Air) Pro-Water Mazhab ini adalah teknik menyelesaikan genangan dengan meresapkan air hujan kedalam tanah disekitar permukiman secara individual maupun komunal. Bangunannya berupa Sumur Peresapan Air Hujan, Parit Peresapan Air Hujan, Taman Peresapan Air Hujan maupun Saluran Porus. Mashab ini juga disebut dengan Recharge System atau dalam aplikasi teknis dapat disebut Teknik Drainase Pro-Air.

FORMULASI 2.

1. Recharge Well a. Sunjoto (1988)

1). Sumur Kosong tampang lingkaran

Keairan

H-168 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

2). Sumur Kosong tampang rectangular

3). Sumur Isi Material tampang lingkaran

4). Sumur Isi Material tampang rectangular

Dengan, H: tinggi muka air dalam sumur (m), H’: tinggi muka air dalam sumur terisi material (m), Q: debit air masuk (m3/j), F: faktor geometrik tampang lingkaran (m), f: faktor geometrik tampang rectangular (m), K: koefisien permeabilitas tanah (m/j), T: durasi dominan hujan (j), R: radius sumur (m), As: luas tampang sumur (m2), n: porositas material pengisi, Q: debit air masuk (m3/j) ⇒ Q = C.I.A, C: koefisien aliran permukaan atap (-), I: intensitas hujan (m/j), A: luas atap (m2).

b. Litbang Pemukiman PU (1990) 1). Dinding sumur porus

2). Dinding sumur kedap air

Dengan, H: tinggi muka air dalam sumur (m), I: intensitas hujan (m/j), A: luas atap (m

2), As: luas tampang sumur (m

2), P:

keliling sumur (m), K: koefisien permeabilitas tanah (m/j), T: durasi hujan/pengaliran)

c. HMTL-ITB (1990)

Dengan, H: kedalaman air (m), A: luas atap (m2), R24j: curah hujan terbesar dalam 24 jam (mm/hr), d: diameter sumur (m), p: faktor perkolasi (mnt/cm)

d. Suripin (2004)

Dengan, Q: debit air masuk (m3/s), K: koefisien permeabilitas tanah (m/s), B: tebal akifer terkekang (m), H: ketinggian potentiometric surface, r: radius sumur.

e. Departemen Kehutanan (1994)

Keairan

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-169 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Dengan, Vs: volume sumur resapan (m3), Pn: curah hujan perkiraan (mm), LA: luas atap/perkerasan (m2), K: permeabilitas tanah (cm/j), C: koefisien kebocoran, r: radius sumur, (t): kecepatan penurunan air pada waktu t.

f. SNI: 03 2453-2002

Dengan, Httl: kedalaman total sumur resapan air hujan(m), Ctdh: koefisien limpasan, Atdh: luas bidang tadah (m2), R: tinggi hujan harian rerata (l/m2/hari), Kv: koefisien permeabilitas tanah pada dinding sumur (m/hari), Kh: koefisien permeabilitas tanah pada alas sumur (m/hari), te: durasi efektive (jam) ⇒ te=0,90*R0,92/60 (jam), Attl: luas dinding sumur + luas alas sumur (m2), P: keliling alas sumur (m), Ah: luas alas sumur (m2).

g. Biopori (Kamir R. Brata, 2007)

h. Rusli (2008)

Rusli membangun formula sbb:

Dengan, V: koefisien permeabilitas tanah = laju infiltrasi (m/hari), Frcn: jari–jari dasar sumur (m), Trcn: tinggi air dalam sumur (m), Qlps : debit hujan dalam satu hari yaitu C.I.A (m3/hari).

i. ARSIT (1998)

Masahiro Imbe –Association for Rainwater Storage and Infiltration Technology (ARSIT) - Japan (Imbe dan Musiake, 1998) besarnya air yang meresap ke dalam tanah ditunjukkan seperti pada persamaan berikut ini :

1).Dimensi sumur resapan dinding porous berdiameter 0,2m ≤ qqqq ≤ 1m:

2). Bangunan sumur resapan dinding porous dengan diameter 1 m < qqqq < 10 m:

3). Bangunan sumur resapan dinding kedap dengan diameter 0,3 m ≤ qqqq ≤ 1 m:

4). Bangunan sumur resapan dinding kedap dengan diameter 1 m < qqqq < 10 m:

Dengan : Qin: debit air masuk, H: kedalaman air (m), As: luas dasar sumur (m2), Dt: durasi hujan (jam), D: diameter sumur (m), ko: koefisien permeabilitas tanah (m/j).

j. Reynolds and Elrick (1987) in Seki, K. 2004

Keairan

H-170 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

k. Zhang (1998) in Seki, K. 2004

Maka persamaan menjadi:

Dengan, Q :debit air masuk (m3/s), Ks: koefisien permeabilitas jenuh air (m/s), K(f):koefisien permeabilitas tak jenuh air pada tekanan f (m/s), H:tinggi air konstan (m), a: radius sumur (m), C: H/a, fm: matric flux potential (m2/s), f: soil water pressure head (m), S:luas dasar sumur (m2)

l. USBR (In Massmann, 2004)

Dengan, Q: debit air masuk (L3/t), K: koefisien permeabilitas jenuh air (L/t), H: tinggi air (L), r: radius lubang (L)

m. Hvorslev (in Massmann, 2004)

1). For deep flow field solution:

2). For shallow flow field solution:

Dengan, Q: debit air masuk (L3/t), K: koefisien permeabilitas jenuh air (L/t), H: tinggi air (L), r: radius lubang (L), L: panjang dinding porus (L).

n. Argue (2004)

Dengan, d: diameter sumur (m), V: volume air masuk (m3), H:tinngi sumur (m), Ks: koefisien permeabilitas jenuh air (m/s), T: time base on the design storm runoff hydrograph (min), U: soil moderation factor.

2. Recharge Trench

a. ITB-HMTL (1990)

Dengan:

Keairan

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-171 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Abr: luas bidang resapan (m2), A: luas atap (m2), R24j: curah hujan terbesar dalam 24 jam (mm/hr), p: faktor perkolasi (menit/cm)

b. MSMAM (Manual Saliran Mesra Alam Malaysia)

Dengan, At: luas permukaan parit (m2), Vw: volume air air masuk (m3) Tf: waktu efektif pengisian umumnya < 2 jam, fd: kecepatan infiltrasi (m/jam), dt: kedalaman parit (m).

c. Georgia Stormwater Management Manual

Dengan, A: luas permukaan parit (feet2), WQv: volume air masuk (feet3), n: porosity of material (-), d: kedalaman parit (feet), k: perkolasi (inches/jam), T: waktu pengisian (jam).

d. New York State Stormwater Management Design

Dengan, A: luas permukaan parit (feet2), WQv: volume air masuk (feet3), n: porositas (-), d: kedalaman parit (feet)

e. California Stormwater Management Design

Dengan, d: kedalaman parit (feet), WQV: volume air masuk (feet3), SA: luas dasar parit(feet2), n: porositas material pengisi

f. Stormwater Management Manual for Western Australia

Dengan : L: panjang parit (m), es: porositas, b: lebar parit (m), H: Kedalaman parit (m), Kh: koefisien permeabilitas (m/s), U: soil moderation factor, V: volume air masuk (m3), τ: durasi rencana hujan (mnt).

g. Minnesota Urban Small Sites BMP Manual

Dengan: A: luas dasar parit (ft2) (m2), V: volume limpasan yang akan diresapkan (ft3) (m3), P: nilai perkolasi (in/jam) (m/jam), n: porositas, t: waktu retensi ( jam dan maksimum 72 jam ).

h. Montgomary County Maryland (2005)

Dengan,

WQV: volume air masuk (ft3), f: infiltrasi pada area parit (in/jam), b: lebar parit (m), B: panjang parit (m).

Keairan

H-172 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

i. ARSIT

Dengan, W: lebar parit (m), L: panjang parit (m), Qin: debit masuk, H: kedalaman air (m), Dt: durasi hujan (jam), ko: koefisien permeabilitas tanah (m/j)

j. Sunjoto

1). Parit Kosong (Sunjoto, 2008)

2). Parit Isi Material (Sunjoto, 2008)

Dengan, B: panjang parit kosong (L), B’ panjang parit isi material: (L), b:lebar parit (L), f:factor geometric parit (L), K: koefisien permeabilitas (L/T), H:kedalaman air dalam parit (L), T:durasi dominan hujan (T), Q:debit air masuk (L3/T) and Q = CIA, C: koefisien runoff atap (-), I:intensitas hujan (L/T), A:luas atap (L2), n: porositas of material pengisi.

ANALISIS 3.Untuk menganalisis formula tersebur diatas yang pertama dengan Analisis Dimensi, kemudian kedua dengan Logika Matematis terkait dengan keadaan lapangan yaitu dengan memasukkan harga ekstrem seperti bila tidak ada rumah berarti luas atap sama dengan nol juga debit sama dengan nol dan dimensi system resapan seharusnya juga nol artinya sesuai dengan keadaan riil dan yang ketiga adalah Kondisi Aliran yaitu karena recharge systems adalah dry well atau dry trench maka seharusnya dalam keadaan Unsteady State Flow Condition.

Dengan ketiga alat analisis seperti tersebut di atas, semua formula di uji satu persatu, bila sesuai atau memenuhi kriteria ditulis ‘Ok’ dan bila tak sesuai ditulis ‘No’ yang hasilnya disajikan dalam Tabel 1. di bawah ini.

Tabel 1. Rekapitulasi hasil analisis

Metoda Formula Analisis Dimensi Logika Matematis Kondisi Aliran Recharge Well

a. Sunjoto (1988) (1a,1b,1c,1d) Ok Ok Ok b. PU (1990) (2a,2b) Ok No No c. ITB (1990) (3) No No No d. Suripin (2004) (4) Ok Ok No e. Dept. Hut (1994) (5) No No No f. SNI-2002 (6) No No No g. Kamir R, Brata (2007) (7) Ok No No h. M. Rusli (2008) (8) Ok No No i. ARSIT Japan (9a,9b,9c,9d) Ok No No j. Reynolds & Elrick (1987) (10) Ok No No k. Zhang (1998) (11) Ok No No l. USBR (12) Ok Ok No m. Hvorslev (13a,13b) Ok Ok No n. Argue (2004) (14) Ok Ok No

Recharge Trench a. ITB-HMTL (1990) (15) No Ok No b. MSMAM (16) Ok Ok No c. Georgia (17) Ok Ok No d. New York (18) Ok Ok No e. California (19) Ok Ok No f. Western Australia (20) Ok Ok No

Keairan

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-173 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

g. Minnesota (21) Ok Ok No h. Montgomary (22) Ok Ok No i. ARSIT (23) No No No j. Sunjoto (2008) (24a,24b) Ok Ok Ok

KESIMPULAN 4.· Tidak semua formula tersebut diatas yang tidak memenuhi asas analisis dimensi.

· Tidak semua formula tidak selaras terhadap logika matematis dengan keadaan aliran

· Hanya formula Sunjoto (1998;2002) memenuhi ketiga analisis berarti sesuai dengan keadaan riil lapangan.

Saran Mengingat cara ini memberikan benefit yang besar terhadap konservasi air maka sudah saatnya Teknik Drainase Pro-Air menjadi bagian dari bahan ajar yang masuk dalam kurikulum di Jurusan Teknik Sipil maupun Jurusan Teknik Lingkungan di seluruh Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA Argue J.R. (Editor) 2004. ‘Water Sensitive Urban Design’; basic procedures for basic control of stormwater-a

handbook of Australian practice, Urban Water Resources Centre, University of South Australia, Adelaide, in collaboration with Stormwater Industry Association and Australian Water Association.

Badon Ghyben. (1889)., & Herzberg, (2001)., in van Dam, J.C. Geohydrologie, Afdeling der Civiele Techniek, TH Delft, Nederland. 1985.

Departemen Pekerjaan Umum, Litbang Pemukiman. 1990. ’Tatacara Perencanaan Teknik Sumur Resapan Air Hujan Untuk Lahan Pekarangan’, Standar, LPMB, Bandung.

HMTL-ITB. (1990). ’Peresapan Buatan Sebagai Upaya Pengendalian Banjir Kota Bandung’ Kamir, R. Brata. (2007). ‘Cara Pembuatan Lubang Resapan Biopori, Leaftlet, Bagian Konservasi Tanah dan Air’,

IPB, Bogor. Massman J. (2004). ‘An Approach for Estimating Infiltration Rates for Stormwater Infiltration Dry Wells’, Final

Report, Washington State Transportation Commission and Cooperation with U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration.

Reynolds, W.D. and Elrick, D.E. 1987- ‘A laboratory and numerical assessment of the Guelph Permeameter method’, Soil Sci. 144 (4) 282-299.

Seki, K., Miyazaki, T., Mizoguchi, M., Imoto, H., Nakaya, K. and Miyazawa K.( 2004). Japan Soc. Soil Physic, N0. 97 pp 25-30.

Sunjoto, S. (1988). ’Optimasi Sumur Resapan Sebagai Salah Satu Pencegahan Intrusi Air Laut’, Pros. Seminar PAU-IT-UGM, Yogyakarta.

Sunjoto, S. (2007). ’Banjir Daerah Khusus Ibu Kota Jakarta dan Alternatif Solusi’, Pros. Seminar Nasional Pengembangan Teknologi Sistem Pengelolaan Banjir Berbasis Penataan Ruang, Kerjasama UNDIP-DKI Jakarta, di Semarang, 30 Agustus 2007.

Sunjoto, S. (2008). ‘The Recharge Trench as A Sustainable Supply System’, Journal of Environmental Hydrology, The Electronic Journal of the International Association for Environmental Hydrology, On the World Wide Web at http://www.hydroweb.com Vol. 16 Paper 11 March 2008.

Sunjoto, S. (2008). ‘Infiltration on Canal as a Method for Recharging Groundwater Storage’, Asian Journal of Water, Environment and Pollution at http://www.capital-publishing.com No 2, Vol. 5 Number 4 Oct-Dec 2008.

Sunjoto, S. (2010). ‘Irrigation Canal Waterlosses, Journal of Environmental Hydrology’, The Electronic Journal of the International Association for Environmental Hydrology, On the World Wide Web at http://www.hydroweb.com Vol. 18 Paper 5 March 2010.

Suripin. (2004). ‘Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan’, Penerbit Andi Yogya. Georgia Stormwater Management Manual - Volume 2 / Section 3.2 http://www.georgiastormwater.com/vol2/3-2-

5.pdf (cited May 4th 2009). Infiltration Trench Design Example

http://www.stormwatercenter.net/Manual_Builder/infiltration_design_example.htm (May 4th 2009). New York State Stormwater Management Design Manual - Chapter 8 http://www.dec.ny.gov/docs/water_pdf/swdmchapter8.pdf (cited on May 4th2009). SNI: 03-2453-2002 http://www.pu.go.id/satminkal/balitbang/SNI/pdf/SNI%2003-2453-2002.pdf (cited on July 28th 2009). Urban Stormwater Management Manual of Malaysia (MSMAM).

Keairan

H-174 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

http://msmam.com/wp-content/uploads/msmam/Ch32-Infiltration.pdf (cited on July 23rd 2009). U.S. Department of Interior. (1990). ‘Procedure for Performing Field Permeability Testing by the Well

Permeameter Method (USBR 7300-89’, in Earth Manual, Part 2, A Water Resources Technical Publication, 3rd ed, Bureau of Reclamation, Denver, Colo.

Zhang, Z.F., Groenevelt, P.H. and Parkin, G.W. (1998). ‘The well shape factor for the measurement of soil hydraulic properties using the Guelph Permeameter’ Soil Till. Res. 49: 219-221.