BAB 5

DRAINASE

BAWAH

PERMUKAAN (SUB SURFACE)

Tujuan

Untuk mengeringkan lahan agar tidak terjadi genangan air apabila terjadi hujan. Lahan pertanian, dampak Genangan di lahan:

Akar busuk daun busuk tanaman mati

Produksi menurun (contoh : kadar gula tebu menurun)

Jalan raya/ lapangan terbang

mengalirkan air yg berada dalam tubuh jalan/lapisan perkerasan, agar jalan terjaga kestabilannya

Lapangan olah raga

agar tak ada genangan di permukaan lapangan, sehingga kegiatan olah raga tak terganggu dan tidak membahayakan pemakai lapangan

Drainase jalan / Apron,

runway, taxiway

Drainase lahan pertanian

Drainase bawah permukaan jalan kereta api Drainase bawah permukaan di lereng bukit

Layout Lapangan OR - Heringbone Layout Lapangan OR -Paralel

Layout drainase lahan

Layout drainase lahan pertanian

Lapisan Tanah

Menurut kemampuan meresapkan air :

Tanah kedap air Jenis tanah, ruang pori kecil clay

(lempung)

Pemadatan

Tertutup lapisan tanah yang lebih

kecil porinya (silt)

Mengandung bahan organik lain,

misalnya semacam sisa rumput-

rumputan ilalang

Kombinasi

Tanah lulus air

Lapisan tanah terdiri dari :

butiran tanah/sedimen,

bahan organic, air dan udara

Penyebab Alam Terjadinya Kondisi Jenuh.

Tidak adanya keseimbangan antara inflow dan outflow dalam tanah. outflow < inflow tanah menjadi jenuh,

tergantung pada kondisi :

Topografi medan :

Datar aliran dalam tanah kecil jenuh

Miring besar aliran menuju daerah rendah jenuh

Geologi :

Permeabilitas kecil, air dalam tanah sulit mengalir jenuh

Curah hujan :

Air masuk ke dalam tanah, bila drainase buruk air tertahan

jenuh.

Luapan Banjir :

Genangan merendam tanah jenuh

Aliran Melalui Media Tanah.

Hukum Darcy (1856)

Q = K.i.A

dimana :

Q = debit (discharge per unit time)

K = Koefisien permeabilitas (Coefficient of permeability)

i = miring hidrolis (hydraulic gradient)

A = luas bidang masa tanah tegak lurus arah aliran.

L

hhK

A

Q 21

L

hh

asanintl

headselisih 22

Faktor-faktor

yang mempengaruhi koefisien permeabilitas :

1. Ukuran butir Allen Hazen

K dalam cm/dt dan D10 dalam cm.

2. Sifat-sifat dari air pori. Permeabilitas berbanding langsung dengan kerapatan dan berbanding terbalik dengan kekentalan air tanah. Sedang kekentalan air tanah sangat dipengaruhi oleh perubahan temperatur.

3. Susunan struktur partikel tanah lapisan tanah. Angka pori bertambah permeabilitas meningkat

4. Tingkat kejenuhan dan campuran dalam air pori.

Hukum Darcy bisa digunakan dalam kondisi jenuh, udara yang terperangkap pada pori pori tanah dan zat asing yang ada dapat mengurangi permeabilitas.

e1

eK

3

210D.100K

PIPA DRAIN

Pipa dari tembikar / gerabah yang dibuat berlubang-lubang dengan

sambungan yang tidak kedap air.

Pipa plastik berkerut-kerut yang dibuat lubang-lubang kecil di

sekelilingnya atau dibuat celah-celah panjang.

Diameter pipa berkisar 0.l0 – 0.30 meter, dan ditempatkan dalam alur /

parit yang digali dalam tanah sekitar 100 – 120 cm dari permukaan tanah.

Suatu penampang melintang subdrain ditunjukkan oleh gambar dibawah

ini.

Alur galian bisa dibuat dengan penampang persegi empat atau dengan

penampang trapesium.

timbunan timbunan

Filter bergradasi

Macam – macam

pipa drain

Pemasangan Pipa Drain

Pipa yang berlobang-lobang atau dengan celah-

celah pada satu bagian sisinya ditempatkan pada

posisi permukaan air tanah yang ingin diturunkan.

Pipa ditempatkan dan ditutup dengan lapisan filter

bergradasi paling sedikit 30 cm diatas sisi atas pipa.

Kemudian baru ditimbun dengan menggunakan

lapisan filter yang agak lebih halus diameter butirnya.

Dan terakhir bagian atau ditutup dengan tanah

bekas galian sampai rata dengan bagian atas

permukaan tanah. Filter bergradasi terdiri dari

campuran pasir dan kerikil dengan gradasi terbuka

dengan formasi makin dekat dengan pipa

gradasinya makin kasar.

Metode Perhitungan.

Untuk merencanakan sistem drainase,

diperlukan data-data berikut :

Koefisien permeability

Letak lapisan kedap air

Kebutuhan drainase meliputi luas daerah yang

akan didrain serta tingkat laju infiltrasi yang perlu

diatasi.

Jarak Pipa Drain Suatu sistem drainase dimana jarak antara pipa L meter,

diatas impervious layer setinggi a, dan b adalah ketinggian

maksimum water table diatas impervious layer.

Jika laju aliran masuk melalui permukaan tanah persatuan luas

dinyatakan dengan v yang artinya sama dengan laju infiltrasi

K adalah koefisien permiability, maka :

Contoh 1 :

Tentukan jarak pipa pada suatu daerah yang akan di

drain, bila impervious layer terletak 5 meter di bawah

muka tanah. Air tanah hanya boleh berbeda 0.5 m dan

pipa ditanam pada kedalaman 2 meter dari permukaan tanah. Koefisien permeability 1.2 cm / jam dan infiltrasi

0.025 cm/jam.

Diket:

K = 1,2 cm/jam

v = 0.025 cm/jam

a = 5 – 2 = 3 m

b = 3 + 0.5 = 3.5 m

Jawab : Dengan menggunakan rumus Dupuit :

m 25 m 24.98 =²)3²5.3(025.0

2.12 L

Menentukan Kapasitas Pipa

Daya resap (infiltrasi) q1 = nVi

= laju infiltrasi /infiltration rate (mm/hari) untuk luasan 1x1 m2

Vi = kecepatan resap (mm/hari)

Vi sin α = kecepatan searah S

n = porositas

Volume yang harus di drain

Debit aliran pada ujung hilir pipa

Menentukan Lama Pengeringan / Pembuangan

ASUMSI:

Perhitungan berikut dengan menganggap

bahwa tidak ada air yang mengalir kesamping

sehingga secara keseluruhan semua air yang

ada diatas permukaan tanah meresap kedalam

tanah .

Kemudian dapat dihitung lama waktu yang

dibutuhkan untuk dalam kondisi permukaan

tanah menjadi kering .

Dan selanjutnya dapat dicari lama waktu yang

dibutuhkan untuk tanah menjadi kering semula.

Waktu yang diperlukan air untuk sampai ke pipa drain :

Waktu yang diperlukan untuk sampai kondisi permukaan tanah kering :

Waktu yang diperlukan agar tanah kering seperti semula (mengeringkan tanah jenuh di atas pipa drain.

t

total = t

1 + t

2 + t

3 (hari)

)(1 hariV

Ht

i

)(5

4

22

hariq

nHh

t

)(*5/4

2

3 hariq

nHt

Menentukan Lama Pengeringan / Pembuangan

Dimana:

h = tinggi hujan atau

tinggi genangan (mm)

Vi =kecepatan resap

(mm/hari)

Contoh soal 2 : Sebidang tanah dipasang subdrain berupa pipa berlobang

yang ditanam pada kedalaman 3 m dengan jarak antara

6 m dan panjang pipa 500 m. Bila laju infiltrasi (q1) dari

tanah sebesar 150 mm/hari dan porositas tanah (n) 30%, hitung debit pada pipa drain dan berapa lama

pengeringan air setinggi 1 m.

DIKET:

H = 3 m = 3000 mm

L= 6 m

P = 500 m

n = 0,3

h = 1 m = 1000 mm.

q1 = 150 mm/hari, Kecepatan resap Vi = mm/hari

PENYELESAIAN:

= 45o sin2 = 0,5.

Debit yang dialirkan oleh pipa untuk tiap satuan luas

permukaan tanah :

q2 = 4/5 n.Vi sin²

= 4/5 x 0,3 500 0,5

= 60 mm/hari = 60 0,116 = 6.96 l/dt/ha

Catatan :

mm/hari/ha = 0.01 (dm) / (24*3600)(dt)*(10^6)(dm2)

= 0.01/(86400)*10^6

= 0.1157 l/dt/ha

Untuk panjang pipa 500 m dengan jarak pipa 6 m , debit yang di alirkan adalah :

165,0

3

5,0tan

xL

H

10000

12 PLqQ dtlQ /088.2

10000

1500696,6

Waktu yang diperlukan air untuk sampai ke pipa drain :

Vol = 4/5 n H = 4/5 x 0.30 x 3000(mm) = 720 mm

Waktu yang diperlukan untuk sampai kondisi permukaan

tanah kering :

Waktu yang diperlukan agar tanah kering seperti semula

(mengeringkan tanah jenuh di atas pipa drain.

ttotal

= t1 + t

2 + t

3 = 6 + 4,7 +12 = 22,7 hari

hari6)hr/mm(500

)mm(3000

V

Ht

i1

2

5

4

q

nHh

60

3000x30,0x100054

t2 =

=

= t = 4,7 hari

hariq

nHt 12

60

3000*3.0*5/4*5/4

2

3

LAPANGAN OLAH RAGA

SUB SURFACE

Camp Nou

Old Trafford

Gelora Bung Karno

!!

Lapangan sepak bola sederhana Lapangan sepak bola tergenang air

Lapangan golf Lapangan soft ball

TUJUAN Sistem drainase untuk lapangan olah

raga bertujuan untuk mengeringkan

lapangan olah raga agar tidak terjadi

genangan air apabila terjadi hujan.

Genangan akan mengganggu dan

membahayakan pemakai lapangan.

Jenis-jenis lapangan olah raga

Sepakbola

Golf

Sepakbola america (american football)

Rugby

Cricket

Tenis

Bowling greens

Atletik

Kriteria Perencanaan

Konstruksi sistem drainase diusahakan agar dapat mengeringkan dengan cepat, tetapi tidak mengganggu pertumbuhan rumput.

Daerah yang akan ditangani cukup luas dan tidak memungkinkan untuk dibuat suatu lubang pemasukan (inlet).

Limpasan permukaan sekecil mungkin, erosi tidak dibolehkan

Infiltrasi sebesar mungkin

Piping dicegah dengan jalan memberi filter pada

sambungan-sambungan pipa.

Pembebanan air dari luar dihilangkan dengan

membuat saluran di sekeliling lapangan.

Infiltrasi pada tanah yang dijumpai di alam berkisar pada kecepatan (V) 430 s.d. 860 mm/hari.

Persentase pori (P) berkisar 10 s.d. 50 %

Daya resap (q) = p . V = 43 s.d. 430 mm/hari.

Hasil penelitian di laboratorium biasanya berbeda dengan keadaan di alam karena tanah tidak homogen, terdapat retak-retak bekas akar dsb.

Prinsip & cara peresapan air pada lapangan olah raga

Lihat bab tentang “Drainase Bawah Permukaan / Sub Surface”

Sketsa saluran dan arah aliran air Saluran

pengumpul

Saluran

menuju

drainase

di luar

lapangan

Pipa Pengumpul (Collector Drain)

Lapangan sepakbola

i ≤ 0,007

Lintasan atletik

i ≤ 0,007

Pipa kolektor

Di perbatasan lapangan sepakbola dan

lintasan atletik dipasang pipa pengumpul

(collector drain).

Sketsa lapisan lapangan sepakbola

Rumput

Lapisan penutup

Pasir urug

Pasir murni

Kerikil Ø 2 – 10 mm

Kerikil Ø 10 – 20 mm

Lapisan penutup terdiri dari campuran antara pasir urug dan pupuk

kandang (2 s.d. 4) : 1

Pasir urug = 50% pasir (sand) + 25% lumpur (silt) + 25% lempung (clay)

Sketsa lapisan lintasan atletik

Campuran khusus

Ijuk

Sistel (bubuk batu bata)

Batu koral

5

5

2

20-25