KERAJAAN MALAYSIA

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

GARISPANDUAN

SISTEM SALIRAN BIO-EKOLOGIKAL (BIOECODS)

DI MALAYSIA

Rekabentuk Komponen BIOECODS

Disediakan oleh :

Prof. Madya Dr. Aminuddin Ab. Ghani

Prof. Madya Dr. Nor Azazi Zakaria Prof. Madya Dr. Rozi Abdullah

Ir. Lariyah Mohd Sidek Lau Tze Liang

Mohd. Fazly Yusof Wong Lai Peng

Khairul Rahmah Ayub Anita Ainan

Chang Chun Kiat

Disember, 2004

Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Sungai dan Saliran Bandar (REDAC) Kampus Kejuruteraan, Universiti Sains Malaysia Seri Ampangan, 14300 Nibong Tebal, Pulau Pinang, Malaysia.

i

PENGHARGAAN Pihak Juruperunding ingin merakamkan setinggi-tinggi penghargaan kepada :

BAHAGIAN KEJURUTERAAN SUNGAI JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

UNIT PERANCANG EKONOMI JABATAN PERDANA MENTERI

BAHAGIAN HIDROLOGI DAN SUMBER AIR

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN NEGERI PULAU PINANG

MAJLIS PERBANDARAN SEBERANG PERAI

INSTITUT PENYELIDIKAN HIDRAULIK KEBANGSAAN MALAYSIA

(NAHRIM)

BAHAGIAN PEMBANGUNAN KORPORAT UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

USAINS HOLDING SDN. BHD.

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA di atas segala kerjasama yang diberikan semasa Kajian Penggunaan Sistem Saliran Bio-Ekologikal (BIOECODS) Di Malaysia dijalankan. Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Sungai dan Saliran Bandar (REDAC) Kampus Kejuruteraan, Universiti Sains Malaysia Seri Ampangan, 14300 Nibong Tebal, Pulau Pinang, Malaysia.

KANDUNGAN

BAB TAJUK MUKA SURAT KANDUNGAN iii

1 PENGENALAN 1 1.0 Latar Belakang 1 1.1 Mengapa Pengurusan Air Larian Diperlukan 2 1.2 Pengurusan Air Ribut Pada Masa Sekarang 4 1.3 Sistem Saliran Bio-Ekologi (BIOECODS) 5 1.4 Tujuan Penyediaan Garispanduan Rekabentuk

BIOECODS 6

1.5 Panduan Menggunakan Garispanduan BIOECODS 6

2 REKABENTUK SISTEM 7 2.0 Pengenalan 7 2.1 Sistem Saliran BIOECODS 7 2.2 Konsep BIOECODS 10 2.3 Komponen-komponen Utama BIOECODS 12 2.3.1 Swale 12 2.3.2 Dry Pond 13 2.3.3 Kolam Ekologi 14 2.3.3.1 Wet Pond 14 2.3.3.2 Detention Pond 15 2.3.3.3 Wetland 16

3 CONTOH REKABENTUK 19 3.0 Pengenalan 19 3.1 Perimeter Swale 19 3.1.1 Data Umum Tapak 19 3.1.2 Kawalan Kuantiti 20 3.1.3 Kawalan Kualiti 22 3.2 Ekological Swale 26 3.2.1 Maklumat Tapak 26 3.2.2 Kawalan Kuantiti 27 3.3 Contoh Rekabentuk Dry Pond 31 3.3.1 Maklumat Tapak 31 3.3.2 Ciri-ciri Dimensi Alur Keluar Kolam Takungan

Penyusupan 31

3.3.3 Parameter Data Masukan 32 3.3.4 Penentuan Pengiraan Hujan Rekabentuk 32 3.3.5 Pengiraan Satah Penyusupan 33 3.4 Wet pond 34 3.4.1 Data Umum Tapak 34 3.4.2 Kawalan Kuantiti 35 3.4.3 Kawalan Kualiti 40 3.5 Detention Pond 41

iii

3.5.1 Maklumat Umum Data Tapak 42 3.5.2 Kawalan Kuantiti 43 3.5.2.1 Struktur Alur Keluar ke Wetland 44 3.5.3 Kawalan Kualiti 57 3.5.3.1 Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk

Kolam Tahanan Komuniti 58

3.6 Contoh Rekabentuk Wetland 58 3.6.1 Aplikasi Wetland 59 3.6.2 Kriteria Rekabentuk Kualiti Untuk Wetland 59 3.6.3 Maklumat Yang Diperlukan Untuk

Rekabentuk 60

3.6.4 Proses Rekabentuk 61 3.6.4.1 Am 61 3.6.5 Ribut Rekabentuk 61 3.6.6 Kriteria Rekabentuk Wetland 61 3.6.7 Sel Wetland 62 3.6.8 Hidrologi Wetland 69 3.6.9 Tumbuhan Mikrofit 70 3.6.10 Faktor-faktor Yang Perlu Diambilkira 74 3.6.11 Rekabentuk Wetland Berdasarkan MSMA 74 3.6.11.1 Aliran Masa Tetap 74 3.6.11.2 Contoh Pengiraan Wetland di USM 74 RUJUKAN 80

iv

BAB 1

PENGENALAN 1.0 Latar Belakang Malaysia mempunyai aspirasi untuk mencapai status negara maju menjelang tahun 2020. Sebagai akibatnya, peningkatan pertumbuhan ekonomi dan pembangunan kawasan perbandaran serta kawasan industri yang pesat di kebanyakan tempat di seluruh negara akan berlaku. Pertumbuhan dan pembangunan ini mendatangkan keuntungan ekonomi dan peningkatan taraf hidup rakyat Malaysia tetapi ia juga memberikan kesan yang buruk terhadap alam sekitar dengan peningkatan aliran puncak, penurunan kualiti air, penyingkiran tumbuhan riparian dan kepupusan habitat hidupan air yang membawa kepada kemerosotan persekitaran sungai, tasik dan pantai. Pada masa ini pengurusan air ribut di Malaysia hanya menumpu kepada kesan banjir sahaja. Bagi menangani kesan akibat pembangunan dan untuk melindungi alam sekitar, sosial dan nilai ekonomi pada masa hadapan, pengembangan amalan pengurusan alam sekitar yang menjurus kepada pengurusan banjir, kualiti air, habitat air, tumbuhan riparian, rekreasi, aestetik dan isu-isu yang berkaitan ekonomi adalah diperlukan. Oleh itu, air ribut hendaklah dilihat sebagai aset dan sumber yang bernilai dan bukanya gangguan yang perlu dibuang secepat yang mungkin. Pendekatan pengurusan air ribut yang tradisional telah diamalkan dengan meluasnya di Malaysia dengan membenarkan pemaju membina parit dan longkang mengikut justifikasi masing-masing. Kaedah membesarkan dan meluruskan sungai dan parit untuk memenuhi keperluan akibat peningkatan aliran di kawasan tadahan amatlah merosakan persekitaran. Sungai yang dinaiktarafkan dengan menggunakan saluran konkrit yang bertujuan untuk memaksimumkan kapasiti aliran telah mengubahkan sistem saliran semulajadi ke longkang. Pendekatan tradisional ini tidak berkesudahan selagi pembangunan diteruskan dan sungai perlu dibesarkan untuk meningkatkan aliran air larian permukaan yang semakin bertambah. Oleh yang demikian, kerajaan perlu membelanjakan jutaan ringgit untuk mengatasi banjir kilat disebabkan oleh amalan kaedah tradisional yang membenarkan air larian permukaan yang terhasil dari kawasan yang dibangunkan dibuang terus ke dalam longkang atau sungai di hilirnya. Sebagai contoh, sebanyak 400 juta ringgit telah dibelanjakan untuk projek tebatan banjir di Kuala Lumpur sahaja sehingga kini. Walaupun begitu, banjir kilat masih berlaku di Kuala Lumpur. Disebabkan cabaran yang dihadapi, satu kaedah pengurusan air ribut yang lebih mampan perlu dibentuk untuk mengatasi masalah banjir dan isu-isu lain yang berkaitan dengan air larian ribut. Dengan itu, Jabatan Pengairan dan Saliran Malaysia (JPS Malaysia) telah mengorak langkah untuk memperkenalkan Manual Saliran Mesra Alam (Urban Storm Water Management Manual for Malaysia) pada tahun 2000 untuk menggantikan manual saliran sebelum ini iaitu “Planning and Design Procedures No.1: Urban Drainage Design Starndards and Procedure for Peninsular Malaysia” yang telah diterbitkan pada tahun 1975. Manual sebelum ini telah disediakan sebagai garispanduan untuk jurutera daripada pelbagai agensi sama ada di peringkat persekutuan ataupun peringkat negeri merekabentuk sistem perparitan sebagai keperluan memenuhi pembangunan di kawasan-kawasan bandar. Manual

1

tersebut telah diamalkan selama 25 tahun dan tidak ada penambahbaikan pernah dibuat ke atasnya walaupun teknik dan teknologi dalam pengurusan air ribut telah berubah dan berkembang dengan pesatnya. Menyedari hakikat bahawa sistem pengurusan air ribut di kawasan bandar perlu diubahkan, kerajaan telah menetapkan bahawa semua infrastruktur saliran di kawasan pembangunan baru dikehendaki mematuhi keperluan manual saliran baru sejak 1 Januari 2001. Melalui pendekatan baru ini pemaju dikehendaki mengekalkan aspek kualiti dan kuantiti air larian pada tahap yang sama sebelum dan selepas pembangunan dijalankan (uncontaminated zero contribution to peak discharge). 1.1 Mengapa Pengurusan Air Ribut Diperlukan Air ribut perlu diurus kerana pembangunan yang pesat telah mengubah hidrologi dan hidraulik kawasan tadahan. Banyak kajian di luar negara menunjukan bahawa pembangunan yang pesat telah mengubah kitaran hidrologi sesuatu kawasan tadahan. Kebanyakan air ribut dapat meresap ke dalam tanah dan hanya sedikit sahaja yang wujud sebagai air larian permukaan sebelum sesuatu kawasan tadahan dibangunkan. Hal ini terjadi disebabkan kebanyakan air hujan yang turun dapat meresap ke dalam lapisan atas tanah dan memeluwap ataupun bergerak perlahan-lahan melalui liang-liang tanah sebagai aliran bawah tanah. Apabila kawasan dibangunkan, tanah yang telap air akan ditutupi dengan lapisan yang tidak telap air seperti tapak letak kereta, bumbung, jalan kereta dan jalan kaki dan akibatnya kebanyakan hujan akan bertukar terus kepada air larian permukaan. Kawasan tidak telap air akan mengurangkan penyusupan air hujan dan lekukan yang wujud semulajadi. Ini akan menambahkan isipadu air larian permukaan dan meningkatkan halaju aliran air permukaan. Sistem saliran dengan kecekapan hidraulik yang lebih tinggi di kawasan yang dibangunkan akan mengurangkan masa aliran air permukaan. Sebagai akibatnya, peningkatan aliran puncak di saliran disebabkan oleh peningkatan halaju aliran air permukaan dalam masa yang lebih singkat terhasil. Kajian Roesner et. al. (2001) menyatakan bahawa kejadian hujan pada masa sekarang akan menghasilkan lebih banyak isipadu air larian permukaan jika dibandingkan dengan kejadian pada masa dahulu dan aliran puncak meningkat dengan gandaan 2 hingga 10. Bagi kesan hidrologi keseluruhan, lengkung frekuensi untuk kawasan yang telah dibangunkan adalah lebih tinggi daripada kawasan yang belum dibangunkan. Rajah 1 menunjukkan perbezaan hidrograf sebelum pembangunan dan selepas pembangunan sesuatu kawasan tadahan. Tiga perbezaaan diperhatikan untuk aliran selepas pembangunan iaitu pertama ialah jumlah isipadu air larian meningkat, kedua ialah aliran puncak berlaku dalam masa lebih singkat dan ketiga ialah aliran puncak adalah lebih besar.

2

Selepas Pembangunan Sebelum Pembangunan

Peningkatan Dalam -Ketidaktelapan -Kecerunan Saliran -Aliran Terus Permukaan Pengurangan Dalam -Pemelowapan -Pengecasan Semula -Aliran Dasar

Kadar Alir Sebelum Pembangunan

Tindakbalas Hidrologi Akibat Pembangunan -Peningkatan Air Larian Permukaan -Peningkatan Isipadu Aliran Selepas Pembangunan

Masa

Rajah 1 Kesan Hidrologi Akibat Pembangunan (Roesner et. al., 2001). Kesan perbandaran juga telah mengakibatkan pengimbuhan air bawah tanah berkurangan disebabkan oleh kurangnya air yang meresap kedalam oleh yang demikian air bawah menyusut secara mendadak. Manakala untuk sungai-sungai yang kecil, sungai tersebut akan menjadi kering. Disamping berkurangnya pengimbuhan semula air bawah tanah morphologi sistem sungai juga berubah disebabkan oleh air larian yang meningkat masuk ke dalam sungai menyebabkan daya yang kuat dan ini akan menyebabkan hakisan tebing sungai berlaku dan akibatnya kawasan disekitar tebing juga terdedah kepada ancaman banjir. Pembangunan menyebabkan peningkatan bilangan penduduk dan aktiviti yang berkaitan dan ini menyebabkan perubahan yang mendadak terhadap kualiti air larian di sesuatu kawasan tadahan. Proses ini akan menyebabkan kualiti air di sungai sebagai agen penerima turut merosot dengan mendadaknya. Pencemaran air larian pada masa sekarang merupakan perhatian utama orang awam malah perkara tersebut telah menjadi isu politik setempat. Pencemaran daripada titik-punca dikenalpasti dan diketengahkan untuk mencari penyelesaian dengan banyak pada masa sebelum ini. Ini hanya melibatkan bahan pencemar daripada petempatan domestik dan industri sahaja. Walau bagaimanapun, bahan pencemar yang mengakibatkan penurunan kualiti air sungai daripada bukan titik punca ataupun daripada sumber kawasan yang berselerak yang amat sukar dikawal dan dikenalpasti telah menjadi perhatian masyarakat kini. Rajah 2 menunjukan proses pencemaran di kawasan bandar yang berlaku dan pengaruhnya terhadap kualiti air sungai.

3

Rajah 2 Proses Pencemaran Di Kawasan Bandar (O‘Loughlin, 1993).

PENGANGKUTAN

Saluran Air

Sedimen Saluran Air

Sedimen

PENGANGKUTAN SEMULA

Perangkap takungan

WASH-OFF

PENGANGKUTAN

Kepulan Asap Kenderaan

BUILD-UP Jatuhan Dari Atmosfera

1.2 Pengurusan Air Ribut Pada Masa Sekarang Menyedari hakikat bahawa kitaran hidrologi di kawasan bandar telah mengalami perubahan, pengurusan air ribut yang menggunakan kaedah pendekatan tradisional iaitu penyaluran terus pada tahun 1970-an telah berubah ke kaedah penstoran yang memfokuskan kaedah penahanan, penyimpanan dan pengimbuhan air bawah tanah. Pada tahun 1980-an dan 1990-an, pencemaran yang terlalu siginifikan dalam air larian di kawasan bandar telah dikenalpasti, pengurusan air ribut diubahkan dengan mengambilkira aspek pengurusan kualiti air lairan. Fokus utama pengurusan air ribut sekarang adalah melindungi kitaran semulajadi air ribut dan sistem ekologi dengan memperkenalkan kaedah kawalan pada punca, pengecilan aliran puncak dan rawatan semulajadi air ribut dan pembinaan sistem biologi seperti tasik, wetland dan kemudahan rawatan zon akar. Pengurusan air ribut pada masa ini telah menjadikan air ribut sebagai sumber terhadap persekitaran kawasan pembangunan. Perkara utama pendekatan baru ini adalah mempertimbangkan penilaian aestatik, pelbagai penggunaan dan penerimaan orang ramai dalam teknik-teknik pengurusan air ribut. Terma pengurusan air ribut yang mampan di Eropah telah diperkenalkan dalam pendekatan pengurusan air ribut di kawasan bandar. Pelbagai terminologi digunakan di pelbagai tempat di seluruh dunia. Contoh terminologi pendekatan air ribut yang biasa digunakan adalah seperti berikut:-

• Amalan Pengurusan Terbaik (Best Management Practices) • Kesan Pembangunan yang Minumum (Low Impact Development) • Sistem Saliran yang Mampan (Sustainable Urban Drainage) • Perancangan Kawasan Tadahan Bersepadu (Integrated Catchment Planning) • Pengurusan Air Ribut Secara Ekologi (Ecological Stormwater Management)

Ciri-ciri utama pengurusan air ribut yang mampan ialah kuantiti air larian dan kualiti air larian diuruskan bersama dengan kemudahan (amenity). Perubahan pengurusan air ribut ditunjukkan dalam Rajah 3.

4

5

Sistem Saliran Bandar Yang Mampan Pengurusan Sistem

Saliran Bandar Secara Tradisional

Kuantiti

KuantitiKualiti

Kemudahan

Rajah 3 Ke Arah Pengurusan Sistem Saliran Bandar Yang Mampan (Sthare, 2001). Pengurusan air larian di kawasan bandar haruslah bermula dengan pencegahan di sesuatu kawasan atau premis individu dan ditingkatkan melalui kawalan pada punca setempat di kawasan hilir yang lebih besar dan seterusnya ke kawasan serantau. Air larian permukaan tidak semestinya akan melalui semua peringkat yang disarankan dalam pengurusan berperingkat. Ia mungkin disalurkan terus ke kawalan di tapak tetapi secara amnya adalah lebih baik jika air larian permukaan diuruskan pada peringkat tempatan, iaitu mengembalikan air ke sistem saliran semulajadi berdekatan dengan punca seboleh yang mungkin. Jika air larian di permukaan tidak diuruskan di tapak ianya hendaklah disalurkan ke kawasan lain. Ini mungkin disebabkan oleh air larian berkenaan memerlukan rawatan tambahan sebelum ia disalurkan ke kawasan lain seperti wetland. 1.3 Sistem Saliran Bio-Ekologikal (BIOECODS) Konsep sistem saliran bio-ekologikal (BIOECODS) yang dibina di Kampus Kejuruteraan Universiti Sains Malaysia adalah sejajar dengan konsep Manual Saliran Mesra Alam iaitu pengekalan kitaran air hujan dalam sistem ekologi. Kaedah ini menggunakan pendekatan kawalan pada punca, pengecilan aliran dan rawatan air dengan kaedah pembinaan sistem biologi seperti tasik, kawasan tanah lembap (paya) dan kemudahan-kemudahan rawatan lain. BIOECODS merupakan alternatif pengurusan air larian hujan yang lebih mesra alam dan mampan untuk memenuhi konsep kawalan kuantiti dan kualiti air larian hujan. Aspek kawalan kuantiti air larian hujan berteraskan pengurusan pada punca menerapkan elemen kejuruteraan penyusupan, penstoran dan melambatkan aliran. Komponen penyusupan dan komponen penstoran dapat memperlahan aliran dan akan dapat meningkatkan proses pembersihan air larian. Oleh itu, kawalan kualiti air larian hujan akan dapat dicapai. Penyingkiran bahan pencemaran melibatkan rawatan air larian hujan melalui satu siri amalan pengurusan terbaik (BMP’s) daripada punca air larian sehingga penyaliran ke sungai. Air yang telah dirawat juga boleh dikitar semula dari beberapa takungan yang direkabentuk seperti takungan basah (wet pond) dan kolam rekreasi.

Komponen BIOECODS yang terdiri daripada saluran berumput (swale) direkabentuk untuk penyaliran air larian hujan, manakala komponen takungan kering (drypond) digunakan untuk menyimpan air larian hujan secara sementara di kawasan pembangunan. Air larian hujan dari kawasan pembangunan (kampus kejuruteraan) disalirkan ke dalam suatu sistem kolam bio-ekologikal yang terdiri daripada kolam tahanan, tanah lembap buatan dan kolam rekreasi kemudiannya. Kolam takungan merupakan titik terakhir untuk kawalan kuantiti air larian hujan manakala tanah lembap buatan merupakan kemudahan rawatan lanjut air larian melalui proses biologi. Sistem kolam ekologi dapat mengekalkan aliran puncak pasca-pembangunan pada tahap aliran puncak pra-pembangunan dan air larian hujan yang dibersihkan melalui BIOECODS dapat digunakan semula dari kolam rekreasi. Antara kelebihan BIOECODS adalah mengecilkan puncak hidrograf, menyucikan air larian hujan, meningkatkan paras oksigen terlarut, meningkatkan hidupan akuatik biologi dalam air dan berpotensi dijadikan sebagai sumber air alternatif untuk kegunaan domestik pada masa hadapan. 1.4 Tujuan Penyediaan Contoh Garispanduan Rekabentuk BIOECODS Pengurusan air larian di kawasan bandar perlu dipertimbangkan dengan sewajarnya dan tidak boleh dipandang secara lewa dalam usaha mengurangkan pencemaran, pemendakan dan kejadian banjir kilat. Sistem saliran bio-ekologikal direkabentuk untuk mengurangkan pencemaran air larian dan menguruskan air larian pada punca. Tujuan contoh rekabentuk BIOECODS ini adalah:-

• Untuk memberikan panduan cara mengurangkan kesan negatif akibat daripada air larian yang wujud daripada kesan pembangunan kepada alam sekitar.

• Untuk memberikan panduan cara rekabentuk amalan terbaik pengurusan air larian

dalam sesuatu kawasan pembangunan. 1.5 Panduan Menggunakan Garispanduan BIOECODS Semua kemudahan BMP’s yang ada dalam manual ini merupakan pengalaman Universiti Sains Malaysia dalam merekabentuk Sistem Saliran Bio-Ekologikal dan penyelidikan ke atas keupayaan dan keberkesanan kemudahan BMP’s masih dijalankan. Sesuatu pembangunan yang akan dilaksanakan mempunyai pilihan untuk mengaplikasikan komponen-komponen yang dilaksanakan di Kampus Kejuruteraan USM. Perekabentuk hendaklah merujuk kepada Manual Saliran Mesra Alam yang dikeluarkan oleh Jabatan Pengairan dan Saliran sebagai rujukan lebih lanjut. Kriteria rekabentuk dari aspek hidrologi dan hidraulik untuk BIOECODS adalah mengikut kriteria yang disarankan dalam Manual Saliran Mesra Alam.

6

BAB 2

REKABENTUK SISTEM 2.0 Pengenalan Sistem Saliran Bio-Ekologikal (BIOECODS) yang dilaksanakan di Kampus Kejuruteraan Universiti Sains Malaysia merupakan projek pertama yang dilaksanakan di Malaysia berdasarkan Manual Saliran Mesra Alam. Pada masa ini, projek berkenaan merupakan contoh pembangunan kawasan baru yang melaksanakan pelbagai komponen Amalan Pengurusan Terbaik (BMP’s) bagi memenuhi konsep Saliran Mesra Alam seperti yang disarankan oleh Manual Saliran Mesra Alam (Urban Stormwater Management Manual for Malaysia) iaitu menguruskan air ribut pada punca dari aspek kuantiti dan kualiti air larian. 2.1 Sistem Saliran BIOECODS Kampus Kejuruteraan Universiti Sains Malaysia di Seri Ampangan telah siap dibina pada tahun 2001 yang lalu. Selain daripada reka cipta dan susun atur bangunan-bangunan yang menarik di kawasan seluas 320 ekar ini, penggunaan sistem saliran mesra alam yang dikenali sebagai Sistem Saliran Bio-Ekologi atau nama ringkasnya BIOECODS menjadi kampus ini lebih menarik. Kampus Kejuruteraan Universiti Sains Malaysia terletak di Mukim 9, Daerah Seberang Perai Selatan, Pulau Pinang (Rajah 2.1). Ianya terletak di Latitud 100o 29’ Utara dan 100o 30.3’ Utara dan di antara Longitud 5o 9.4’ Timur dan 5o 8.5’ Timur. Kawasan ini dikenali sebagai Ampang Jajar Nibong Tebal Pulau Pinang oleh penduduk setempat. Ia terletak sejauh kira-kira 2 km di tenggara Pekan Nibong Tebal dan 1.5 km barat laut Bandar Parit Buntar. Kawasan kampus ini secara amnya ialah kawasan yang mendatar dan ditanami kelapa sawit. Pembinaan bangunan kampus ini telah mengekalkan pokok nipah di sepanjang Sungai Kerian dan sebahagian pokok kelapa sawit di kawasan yang tidak dibangunkan dalam kampus. Kampus Kejuruteraan Universiti Sains Malaysia telah mengambil beberapa siri langkah untuk mengurangkan kadaralir air larian, isipadu air larian dan beban pencemaran dengan melaksanakan kaedah kawalan pada punca untuk pengurusan air ribut seperti yang dicadangkan dalam Manual Saliran Mesra Alam. Komponen-komponen BIOECODS ialah alur berumput atau swale, kolam takungan kering (dry pond), kolam basah (wet pond), wetland, kolam tahanan (detention pond) dan tasik rekreasi. Komponen–komponen ini direkabentuk bersesuaian dengan suasana pembelajaran di sebuah institusi pengajian tinggi dengan lanskap yang menarik hasil daripada pembinaan BIOECODS dapat memberikan manfaat kepada para pelajar dan staf Kampus Kejuruteraan USM.

7

Rajah 2.1 Peta Lokasi Kampus Kejuruteraan USM.

Rajah 2.2 Susun Atur Sistem Saliran BIOECODS.

8

Komponen-komponen yang diberi nama ecological swale dan dry pond adalah sebahagian daripada sistem saliran (BIOECODS) yang menyumbang kepada perawatan air ribut sebelum ianya meninggalkan kampus. Sistem ini adalah kombinasi kepada proses penyusupan, melambatkan aliran, penyimpanan dan pembersihan sebagai perawatan awal sebelum ianya dialirkan masuk ke dalam wetland buatan. Konsep sistem saliran bio-ekologikal adalah untuk mengintegrasikan dengan kolam ekologi (ecological pond) untuk air ribut seterusnya. Dengan kombinasi tersebut, ianya akan meningkatkan masa bebatan (lag time), peningkatan peluang penyingkiran pencemaran melalui proses pengenapan dan penapisan biologi (bio-filtration) dan mengurangkan kadar isipadu alir larian dengan peningkatan peluang penyusupan. Air ribut daripada kawasan yang dibangunkan akan dihalakan ke swale sebagai saluran terbuka (open conveyance swale) yang ditanam dengan native cow grass dan aliran tambahan ditampung oleh saluran bawah tanah yang diperbuat daripada bahan polimer berbeza dengan sistem konvensional. Swale akan menyumbang kepada perawatan awalan, melambatkan aliran dan penstoran, penyusupan awalan dan pengendapan. Tanah terbuka landskap dan dry ponds adalah komponen kedua. Tanah terbuka yang dipenuhi landskap dan dry pond akan menyebarkan aliran dan aliran akan di bawa oleh swale, dan mengurangkan halaju air ribut, memaksimumkan pengendapan di kampus, penyusupan dan penyejatan. Di tambah lagi dengan proses penjerapan oleh landskap tanah membolehkan tanah memegang lebih banyak banyak bahan pencemar. Keadaan aerobik tanah membolehkan pemecahan hidrokarbon. Tanah yang telah dilandskap berupaya untuk menyerap sebahagian isipadu air larian permukaan disebabkan oleh peningkatan kebolehtelapan tanah yang dibentuk oleh sistem akar0 tanah hasil daripada landskap tumbuhan. Detention pond akan meneruskan lagi pengenapan bahan pepejal dan perawatan biologi. Akhirnya, wetland akan berfungsi sebagai kolam penahanan air ribut dan perawatan biologi untuk air yang memasuki kolam rekreasi. Objektif utama sistem saliran bio-ekologikal adalah di adakan di Universiti Sains Malaysia adalah :-

• Sebagai pilot projek penggunaan sistem saliran ekologikal baru di bangunan swasta ataupun awam.

• Untuk mengenalpasti keberkesanan, potensi penggunaan dan penerusan sistem saliran bio-ekologikal bersepadu yang terdiri daripada pelbagai komponen seperti perimeter dan ekologikal swale, dry pond, on-site detention storage (OSD), wet pond, detention pond dan wetland di bawah keadaan cuaca di Malaysia.

• Untuk membangunkan prosedur pemodelan untuk analisis, rekabentuk dan pengoptimuman sistem saliran bio-ekologikal bersepadu.

• Untuk menilai keberkesanan kos sistem saliran bio-ekologikal. • Untuk memberikan garispanduan sistem saliran bio-ekologikal untuk kegunaan

tempatan.

9

2.2 Konsep BIOECODS Rekabentuk BIOECODS adalah seperti yang ditunjukan dalam Rajah 2.3.

Rajah 2.3 Ciri-Ciri Sistem Saliran Bio-Ekologi Di Kampus Kejuruteraan USM.

Perimeter Bio-Retention Swale

Dry-Pond

Interlot Bio-Retention Swale + Subsurface Infiltration Storage

Wetland/Wading River

Recreational Pond

Sungai Kerian

Detention Pond

Grassed Channel

Wet Pond

Langkah 1 Perimeter swale sebagai penyalir air lebihan daripada bangunan manakala air dari kawasan telap air akan dialirkan terus ke individual lot swale. Perimeter swale boleh didefinasikan sebagai saluran semulajadi (grassed channel) dan digabungkan dengan sub-surface twin geostrip yang dibalut dengan geotextile yang telap air. Langkah 2 Aliran daripada perimeter swale individu akan dialirkan ke interlot swale (ecological swale) sebagai saluran utama. Ecological swale adalah saluran berumput (grassed channel) digabungkan dengan subsurface module (Rajah 2.4) yang disalut dengan geotextile. Ecological swale boleh dikategorikan sebagai jenis A, jenis B, Jenis C bergantung kepada kapasiti dan saiz. Jenis A mengandungi satu model. jenis B mengandungi 2 modul dan jenis C mengandungi tiga modul.

10

Langkah 3 Air ribut lebihan juga disimpan di dalam sub-surface detention storage. Modul storan (storage module) direkabentuk dan diletakkan di titik penghubung, simpang dan titik kritikal pada sistem. Modul storan dikategorikan sebagai jenis A, jenis B, dengan kapasiti storan berlainan dan disusun mengikut kesesuaian tapak. Langkah 4 Air lebihan juga disimpan di dalam dry pond yang dibina sebagai fungsi storan. Dry pond yang bertindak sebagai takungan penahanan (detention basin) yang disepadukan dengan ecological swale adalah digunakan untuk menyimpan air secara sementara bagi memperlahankan aliran. Takungan penahanan ini direkabentuk untuk menakung air lebihan sebanyak 150mm dan diadunkan dengan lanskap. Air keluaran (outflow) daripada modul storan akan disambungkan dengan ekological swale di titik terendah untuk mengalirkan air keluar daripada dry pond dalam masa tidak kurang daripada 24 jam. Langkah 5 Bagi memenuhi peningkatan kualiti air, aliran daripada ekologikal swale dialirkan ke kolam penahanan (detention pond) dan wetland untuk rawatan selanjutnya. Wetland dibina untuk air melaluinya sebagai kawasan bagi menyokong pertumbuhan pokok-pokok wetland. Bahan pencemar (contaminant) disingkirkan sama ada penyerapan (absorption) terus melalui tisu-tisu tumbuhan ataupun pemerangkapan fizikal (physical entrapment) dan seterusnya endapan (settlement) di dasar wetland. Adalah dijangkakan produk terakhir adalah untuk mempertingkatkan nilai estetik untuk kawasan sekeliling dengan kehadiran “Crystal Clear Blue Water Lake”. Langkah 6 “Tidal Gate” sebagai struktur keluar (outlet) tasik rekreasi ke dalam Sungai Kerian. Langkah 7 Di dalam kes-kes kecemasan terutamanya pada masa banjir berlaku air lebihan daripada kolam penahanan (detention pond) akan dialurkan terus ke Sungai Kerian melalui “alur limpah kecemasan” (emergency spillway). Rajah 2.4 Pandangan Sisi Modul Yang Dipasang Sebagai Saliran Bawah Tanah Di Kampus

Kejuruteraan USM.

11

2.3 Komponen-Komponen Utama BIOECODS 2.3.1 Swale Swale yang dipasang di Universiti Sains Malaysia mempunyai permukaan berumput beserta saluran sub-permukaan menggunakan geo-strip dan module untuk memastikan tiada air bertakung selepas hujan dan bagi tujuan penyucian. Geo-strip dan module tersebut dibalut oleh hydronet bagi menghalang sistem ini dipenuhi oleh sedimen halus. Hydronet dapat meningkatkan penyusupan kerana bahan tersebut direkacipta untuk memudahkan aliran air. Swale yang ditengah mempunyai seksyen berpasir dan bermodul ini berupaya untuk meningkatkan lagi kadar bahan penyingkiran bahan tercemar melalui proses penyusupan dan penyucian. Penyusupan ialah air meresap ke dalam tanih secara semulajadi. Kaedah penyusupan dapat menyingkirkan bahan pencemar secara efektif melalui penyerapan air ke dalam strata tanih. Zarah-zarah tanih akan memerangkap bahan cemar. Seperti yang diterangkan di atas proses penyusupan akan dapat menyingkirkan bahan cemar yang terlekat bersama sedimen. Seterusnya proses penyucian akan dilakukan oleh mikroorganisma yang terdapat di dalam tanah humus dan di akar-akar rumput tersebut. Keadaan yang berumput juga menggalakkan mikroorganisma. Swale beserta parit penyusupan dapat memerangkap bahan pencemar secara proses pemendapan, penyerapan dan biologi. Grass swale telah diiktiraf sebagai Stormwater Best Management Practice (BMPs) yang terbaik dan ianya sebagai alternatif untuk konsep kawalan kualiti dan kuantiti. Mekanisma utama untuk penyingkiran bahan pencemaran di dalam rumput swale (grassed swale) adalah penurasan oleh rumput, pengendapan butir-butir sedimen dan penyusupan ke dalam zon sub-permukaan. Apabila air permukaan bergerak di dalam swale, rumput akan mengurangkan halaju puncak aliran manakala penyusupan akan mengurangkan isipadu aliran. Pengecilan aliran menggalakkan penyingkiran bahan pencemaran. BIOECODS mempertingkatkan proses tersebut dengan mempunyai modul yang dipasang di bawah saluran untuk mengalirkan air, menyimpan dan merawat air ribut daripada swale berumput (grassed swale). Contoh keratan rentas swale yang direkabentuk dan keadaan selepas pembinaan untuk Kampus Kejuruteraan, USM diberikan di dalam Rajah 2.1 hingga Rajah 2.4. Terdapat empat jenis swale iaitu parameter swale yang mengandungi geostrip sebagai saluran sub-permukaan. Manakala swale Jenis A mengandungi satu modul sebagai saluran sub-permukaan, diikuti swale Jenis B yang mempunyai dua modul sebagai saluran sub-permukaan dan swale Jenis C mengandungi 3 modul di sub-permukaan.

Rajah 2.1 Perimeter Swale.

12

Rajah 2.2 Swale Jenis A.

2.3.2 Dry Pond Kawalan kuantiti air ribut yang Kejuruteraan terdiri daripada Sebahagian air ribut daripada bdalam storan iaitu dry pond yanlot bangunan. Pada peringkat kuntuk memenuhi sumbangan menghadkan aliran yang masukakan tercapai.

Rajah 2.3 Swale Jenis B.

Rajah 2.4 Swale Jenis C.

disediakan oleh Sistem Saliran Bio-Ekologikal untuk Kampus dua peringkat iaitu peringkat lot dan peringkat komuniti. eberapa buah bangunan berdekatan akan dialirkan masuk ke g berfungsi untuk mengawal kuantiti air ribut pada peringkat

omuniti kemudahan detention pond disediakan dengan tujuan puncak aliran sifar. Dengan kemudahan ini, hasrat untuk ke dalam Sungai Kerian pada tahap aliran pra pembangunan

13

Dry pond yang ada di Kampus Kejuruteraan USM merupakan lekukan cetek yang terbentuk daripada lanskap. Ia berperanan untuk menakung air hujan yang turun ke atasnya dan melepaskan air takungan tersebut ke ecological swale secara perlahan-lahan apabila air takungan dalam ecological swale telah kosong. Dengan kata lain, ia berfungsi sebagai off-line on site detention yang mengurangkan puncak aliran.

Rajah 2.5 Contoh Keratan Dry Pond di USM. 2.3.3 Kolam Ekologi Sistem kolam ekologi terdiri daripada wet pond, detention pond dan wetland yang berfungsi untuk mengawal kuantiti dan kualiti air ribut. 2.3.3.1 Wet Pond

Kemudahan wet pond menerima air ribut daripada kawasan pembangunan pusat pengajian sebelum mengalir ke dalam detention pond. Wet pond berfungsi mengawal kuantiti air ribut untuk peristiwa minor (10 tahun ARI). Inlet wet pond terdiri daripada pembetung kekotak bersaiz 2.4 x 1.65 m manakala outlet terdiri daripada paip konkrit bergarispusat 1.2 m.

OUTLET INLET

Rajah 2.6 Pelan Lokasi Wet Pond.

14

OUTLET INLET

Rajah 2.7 Keadaan Wet Pond Di Tapak. 2.3.3.2 Detention Pond

Fungsi utama detention pond adalah untuk mengawal kuantiti air ribut pada punca iaitu kawasan pembangunan itu sendiri. Dalam keadaan ini kadar alir yang keluar ke Sungai Kerian mempunyai magnitud untuk aliran pra-pembangunan tapak Kampus Kejuruteraan USM. Detention pond direkabentuk untuk pengurusan air ribut yang dijanakan oleh peristiwa ribut minor (10 tahun ARI) dan peristiwa ribut major (50 tahun ARI). Keluasan detention pond adalah 10000 m2 dan mempunyai isipadu 18000m3 . Untuk memenuhi fungsi kawalan kuantiti dan kualiti air ribut yang berkesan detention pond direkabentuk dengan tiga struktur alur keluar iaitu alur keluar ke wetland, struktur alur keluar minor dan struktur alur keluar major.

OUTLET MINOR & MAJOR

OUTLET KE WETLAND

Rajah 2.8 Pelan Lokasi Detention Pond.

15

16

Rajah 2.9 Detention Pond Di Tapak USM.

2.3.3.3 Wetland

Wetland yang ada di Kampus Kejuruteraan USM merupakan wetland buatan yang bertujuan untuk merawat kualiti air ribut sebelum dialirkan ke Sungai Kerian. Di samping itu wetland juga direkabentuk untuk menjadi kawasan rekreasi habitat dan hidupan liar. Wetland telah direkabentuk sebagai kemudahan offline dengan aliran yang mengalir ke dalam wetland dikawal menggunakan struktur hidraulik iaitu orifis. Kadar alir rekabentuk yang memasuki wetland ialah 0.275 m3/s. Peristiwa ribut rekabentuk wetland ini ialah 3 bulan ARI. Halaju maksima yang dibenarkan masuk ke dalam wetland ialah 0.3 –0.5 m/s. Purata halaju dalam kawasan wetland ialah 0.1m/s dan tidak melebihi 0.7m/s kerana halaju ini boleh memusnahkan mikrofit dalam wetland. Masa tahanan hidraulik ialah tiga (3) hari.

17

Rajah 2.10 Pelan Skematik Wetland Di Kampus Kejuruteraan USM.

Rajah 2.11 Wetland Buatan Di Kampus Kejuruteraan USM.

Wetland

Detention Pond

Konsep wetland buatan adalah untuk menanam pelbagai tumbuhan mikrofit dengan kedalaman yang berlainan. Terdapat tiga zon mikrofit yang ditanam di wetland buatan USM seperti yang diberikan dalam Jadual 2.1 dan Rajah 2.12 menunjukkan gambar tumbuhan yang ditanam di wetland.

Jadual 2.1 Jenis Mikrofit Yang Ditanam Di Wetland USM. Type Jenis Tumbuhan

Type 1 (0.3m depth) Eloeocharis variegata Type 2 (0.3m depth) Elococharis Dukchis Type 3 (0.3 m depth) Hanguana Malayana Type 4 (0.6m depth) Lepironia articulata Type 5 (0.6 m depth) Typha augustifolia Type 6 (1.0 m depth) Phragmites Karka

a) Eloeocharis Variegata b) Elecocharis Dukchis

d) Lepironia articulata e) Typha augustifolia

c) Hanguana Malayana

f) Pragmites karka

Rajah 2.12 Gambar Jenis-Jenis Tumbuhan Yang Ditanam Di Wetland Mini USM.

18

19

BAB 3

CONTOH REKABENTUK 3.0 Pengenalan Bab ini memberikan contoh-contoh rekabentuk komponen-komponen BMP’s yang dilaksanakan dalam Sistem Saliran Bio-ekologi (BIOECODS). Komponen-komponen utama BMP’s adalah swale, dry pond, wet pond, detention pond dan wetland. 3.1 Perimeter Swale Berikut adalah contoh pengiraan untuk rekabentuk perimeter swale sebagai sistem minor dari segi kawalan kuantiti dan kualiti. 3.1.1 Data Umum Tapak

Rajah 3.1 Pelan Susun Atur Kawasan Tadahan. Tapak ini merupakan kawasan lapang berumput seluas 4600m2 dikelilingi oleh jalan berdekatan bulatan pintu masuk utama Kampus Kejuruteraan USM. Keluasan keseluruhan kawasan tadahan ini ialah 6500 m2. Kawasan tadahan ini mengandungi cerun permukaan purata 3.5% dengan laluan aliran atas permukaan berumput sepanjang 35m. Jenis tanah asal berkenaan ialah tanah gambut dengan paras permukaan tanah asal setinggi 0.70m. Tapak ini

2.40m

3.60m

3.60m

20

telah ditambak dengan tanah laterit setinggi 1.7m ke paras permukaan 2.40m. Di tengah tapak ini, permukaan tanah akan ditinggikan ke paras permukaan 3.60m untuk tujuan lanskap seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.1. Paras air bumi di tapak ini adalah tinggi iaitu sekitar 0.70m secara purata. 3.1.2 Kawalan Kuantiti Kaedah Rational digunakan untuk anggaran puncak aliran bagi keluasan kawasan tadahan yang kecil sehingga 80 ha. Kriteria rekabentuk yang disarankan dalam MSMA (JPS, 2000) telah diringkaskan dalam Jadual 3.1.

Jadual 3.1 Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Perimeter Swale. Rujukan MSMA Kriteria Rekabentuk

26.2.2 Penghujung kedua-dua belah swale berumput haruslah diletakkan 0.5m daripada resab jalan atau sempadan harta benda lain umumnya

26.2.4 Kedalaman swale berumput harus termasuk freeboard sedalam 50mm minimum di atas paras air rekabentuk

26.2.5 Halaju purata aliran haruslah tidak melebihi 2m/s Rajah 26.2 Cerun sisi = 1:4 min (batter); 1:50 (dasar)

Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Perimeter Swale: a) Anggaran Masa Pengaliran Air Larian Permukaan Jarak pengaliran air larian permukaan = 35m Cerun satah aliran purata = (3.60-2.40)/35 = 3.5% Dari Carta Rekabentuk 14.1 (MSMA, 2000), masa pengaliran air larian permukaan, to = 12 minit b) Anggaran Masa Pengaliran Perimeter Swale Jarak pengaliran dalam perimeter swale = 130m Purata halaju dalam perimeter swale ditentukan dengan menggunakan persamaan Manning. Anggaran halaju purata = 0.25m/s Masa pengaliran dalam perimeter swale , td = (130/0.25)/60 = 8.7 minit c) Anggaran Masa Penumpuan Masa penumpuan, tc = to + td = 12 + 8.7 = 20.7 minit Katakan tc = 20 minit d) Penentuan Keamatan Hujan Rekabentuk

21

Kala Ulangan Purata (ARI) untuk ribut minor dan ribut major telah ditentukan sebanyak 10 tahun dan 100 tahun masing-masing. Daripada Jadual 13.1A untuk lokasi Pulau Pinang dan Persamaan 13.2 untuk tc = 20 minit dalam MSMA (JPS, 2000), keamatan hujan untuk ribut minor dan major adalah seperti yang diberikan dalam Jadual 3.2.

Jadual 3.2 Keamatan Hujan.

Parameter Ribut Minor Ribut Major a 3.7277 2.7512 b 1.4393 2.2417 c -0.4023 -0.5610 d 0.0241 0.0341

FD (Jadual 13.3) 0.47 0.47 P30 (Persamaan 13.4) 68.32 93.17 P60 (Persamaan 13.4) 92.83 129.75 Pd (Persamaan 13.3) 56.80 75.99

Keamatan Hujan (mm/jam) 170.41 227.96

e) Penentuan Pekali Aliran

Daripada Carta Rekabentuk 14.3, MSMA (JPS, 2000), pekali aliran, C untuk ribut minor dan ribut major ialah 0.58 dan 0.67 masing-masing bagi kawasan lapang berumpung (Kategori 7) dan 0.91 bagi jalan berturap (Kategori 1).

f) Pengiraan Purata Pekali Aliran Dengan menggunakan Persamaan 14.8, MSMA (JPS, 2000), Purata Pekali Aliran untuk ribut minor, Cavg = [(0.58x4600) + (0.91x1900)] / 6500 = 0.68 Purata Pekali Aliran untuk ribut major, Cavg = [(0.67x4600) + (0.91x1900)] / 6500 = 0.74

g) Pengiraan Puncak Aliran

Setiap perimeter swale akan menampung separuh air larian dari kawasan tadahan. Dengan menggunakan persamaan Rasional (Persamaan 14.7), puncak aliran untuk ribut minor dan ribut major bagi setiap perimeter swale ialah 0.10 m3/s dan 0.15 m3/s masing-masing.

h) Rekabentuk Keratan Perimeter Swale

Dengan menggunakan cerun memanjang 1:1000, cerun sisi 1:6 (batter); 1:50 (dasar), lebar dasar = 1.8m dan pekali Manning, n = 0.035, Untuk kedalaman perimeter swale, D = 175mm

22

Keluasan, A = 0.50 m2 Perimeter basah, P = 3.93m Jejari hidraulik, R = A/P = 0.13m Purata halaju, V = 0.23m/s Kapasiti aliran, Q = 0.11m3/s (> Q10) ... OK Freeboard = 50mm Untuk kedalaman perimeter swale, D = 225mm Keluasan, A = 0.71 m2 Perimeter basah, P = 4.54m Jejari hidraulik, R = A/P = 0.16m Purata halaju, V = 0.26m/s Kapasiti aliran, Q = 0.19m3/s (> Q100) ... OK

3.1.3 Kawalan Kualiti Perimeter swale juga merupakan salah satu Amalan Pengurusan Terbaik (BMP) seperti biofiltration yang direkabentuk untuk menyingkirkan kepekatan dan kuantiti Jumlah Pepejal Terampai (TSS), logam berat, hidrokarbon dan nutrien yang rendah daripada air hujan. Sistem rawatan berumput ini menyingkirkan pencemar melalui proses pengendapan (sedimentation), penurasan (filtration), erapan tanah (soil sorption) dan pengambilan tumbuhan (plant uptake). Perimeter swale direkabentuk untuk merawat air hujan sehingga 3 bulan kala ulangan untuk kawalan kualiti. Kriteria rekabentuk ini merujuk kepada seksyen 31.2.2 dan Jadual 31.1 dalam MSMA (JPS, 2000) dan diringkaskan dalam Jadual 3.3.

Jadual 3.3 Kriteria Rekabentuk Kualiti Untuk Perimeter Swale. Parameter Rekabentuk Keperluan

Halaju purata < 0.5m/s Cerun memanjang 2%-4%

< 2% guna saliran bawah tanah > 4% guna struktur penurun

Kedalaman air maksimum 150mm (kualiti air) Pekali Manning untuk pengaliran air larian permukaan

0.1 (0.2 kalau rumput dipotong secara tidak kerap)

Lebar dasar (bawah) 0.6-3 m Ketinggian freeboard 0.3m untuk ribut major Masa residen hidraulik minimum 2 minit Jarak minimim 60m Cerun sisi maksimum 3H:1V

4H:1V (diutamakan) Ketinggian rumput 150mm atau lebih Kedalaman aliran Kurang daripada 150mm untuk hujan 3 bulan

Untuk keselamatan kanak-kanak dan orang dewasa, perimeter swale harus direkabentuk supaya nilai rekabentuk untuk VD (halaju x kedalaman) harus berada dalam julat 0.2 m2/s ke 0.4 m2/s bagi kedalaman aliran 0.075m ke 0.42m untuk ribut tahunan purata.

23

Dari segi kawalan hakisan, halaju aliran haruslah tidak melebihi 1.5m/s untuk peristiwa 5 tahun kala ulangan. Prosedur Rekabentuk Kualiti Untuk Perimeter Swale:

a) Penentuan Keamatan Hujan Rekabentuk Daripada Jadual 13.1A untuk lokasi Pulau Pinang dan Persamaan 13.2 untuk tc = 20 minit dalam MSMA (JPS, 2000), keamatan hujan rekabentuk diberikan seperti dalam Jadual 3.4.

Jadual 3.4 Penentuan Keamatan Hujan Rekabentuk. Parameter Ribut 2 Tahun Kala Ulangan

a 4.5140 b 0.6729 c -0.2311 d 0.0118

FD (Jadual 13.3) 0.47 P30 (Persamaan 13.4) 49.42 P60 (Persamaan 13.4) 67.01 Pd (Persamaan 13.3) 41.15

Keamatan Hujan (mm/jam) 123.46 Berdasarkan Persamaan 13.5b dan Persamaan 13.5d, Keamatan hujan untuk 3 bulan kala ulangan = 0.5x123.46 = 61.73 mm/jam Keamatan hujan untuk 1 tahun kala ulangan = 0.8x123.46 = 98.77 mm/jam

b) Penentuan Pekali Aliran

Daripada Carta Rekabentuk 14.3, MSMA (JPS, 2000), pekali aliran, C untuk ribut 3 bulan kala ulangan dan 1 tahun kala ulangan ialah 0.31 dan 0.42 masing-masing bagi kawasan lapang berumpung (Kategori 7) dan 0.90 bagi jalan berturap (Kategori 1).

c) Pengiraan Purata Pekali Aliran Dengan menggunakan Persamaan 14.8, MSMA (JPS, 2000), Purata Pekali Aliran untuk ribut 3 bulan kala ulangan, Cavg = [(0.31x4600) + (0.90x1900)] / 6500 = 0.48 Purata Pekali Aliran untuk ribut 1 tahun kala ulangan, Cavg = [(0.42x4600) + (0.90x1900)] / 6500 = 0.56

d) Pengiraan Puncak Aliran

Dengan menggunakan persamaan Rasional (Persamaan 14.7), puncak aliran untuk ribut 3 bulan kala ulangan dan 1 tahun kala ulangan ialah 0.027 m3/s dan 0.05 m3/s masing-masing.

24

e) Rekabentuk Keratan Perimeter Swale Dengan menggunakan cerun memanjang 1:1000, cerun sisi 1:6 (batter); 1:50 (dasar), lebar dasar = 1800mm dan pekali Manning, n = 0.1, Untuk Q0.25 = 0.027 m3/s Kedalaman aliran = 0.14 m < 0.15 m … OK Halaju = 0.07 m/s < 0.5 m/s … OK Semakan untuk keselamatan: Untuk Q1 = 0.05 m3/s Kedalaman aliran = 0.11 m dan halaju = 0.18 m/s VD = 0.11 x 0.18 = 0.02 m2s < 0.2 m2/s ... OK Semakan untuk kawalan hakisan: Halaju untuk kala ulangan 10 tahun (0.23 m/s) < 1.5 m/s ... OK Disebabkan cerun memanjang adalah kurang daripada 2%, saliran bawah tanah adalah diperlukan. Penggunaan geostrip berganda telah dicadangkan sebagai saliran bawah tanah. Ciri-ciri geostrip adalah seperti yang berikut:

Saiz 80 x 100 mm Kadar Aliran 80 L/min

Kekuatan Hancur 121 kN/m2

27

f) Cadangan Keratan Perimeter Swale

Rajah 3.2 Keratan Rekabentuk Untuk Perimeter Swale.

25

26

3.2 Ecological Swale Berikut adalah contoh pengiraan untuk rekabentuk ecological swale sebagai sistem major dari segi kawalan kuantiti. 3.2.1 Maklumat Tapak

Rajah 3.3 Pelan Susun Atur Kawasan Tadahan. Ecological swale yang dicadangkan ini terletak di antara pusat pengajian dan wet pond seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.3. Ecological swale ini akan menyalirkan air larian hujan dari kawasan tadahan seluas 256,000m2. Ecological swale ini akan menerima air larian hujan daripada perimeter swale dan ecological swale yang terletak di hulunya. Kesemua saliran mengandungi kecerunan 0.1%. Jenis tanah asal berkenaan ialah tanah gambut dengan paras permukaan tanah asal setinggi 0.70m. Tapak ini telah ditambak dengan tanah laterit setinggi 1.7m ke paras permukaan 2.40m. Paras air bumi di tapak ini adalah tinggi iaitu sekitar 0.70m secara purata.

PUSAT PENGAJIAN

ECOLOGICAL SWALE

27

3.2.2 Kawalan Kuantiti Kaedah Rational digunakan untuk anggaran puncak aliran bagi keluasan kawasan tadahan yang kecil sehingga 80 ha. Kriteria rekabentuk diberikan dalam Jadual 3.5.

Jadual 3.5 Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Ecological Swale. Rujukan MSMA Kriteria Rekabentuk

Jadual 28.1 Keperluan minimum untuk laluan penyelenggaraan ialah 3.7m dan 1.0m sebelah untuk kelebaran atas yang kurang atau sama dengan 6m atau 3.7m kedua-dua belah untuk kelebaran atas lebih daripada 6m

28.6 Freeboard sedalam 300mm minimum di atas paras air rekabentuk

28.7.1 Kecerunan memanjang minimum ialah 0.5% dan halaju aliran rendah penuh tidak kurang daripada 0.8m/s

28.7.2 Halaju aliran rekabentuk purata tidak harus melebihi 2m/s 28.10.2 Cerun sisi = 1:6 min (batter); 1:50 (dasar)

Cerun sisi = 1:4 boleh disediakan untuk keadaan khas 28.10.4 Aliran rendah perlu direkabentuk untuk kapasiti 50% daripada

hujan 1 bulan kala ulangan Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Ecological Swale:

i) Anggaran Masa Pengaliran Air Larian Permukaan Jarak pengaliran air larian permukaan = 35m Cerun satah aliran purata = (3.60-2.40)/35 = 3.5% Dari Carta Rekabentuk 14.1 (JPS, 2000), masa pengaliran air larian permukaan, to = 12 minit

j) Anggaran Masa Pengaliran Ecological Swale

Jarak pengaliran dalam ecological swale = 920m Purata halaju dalam ecological swale ditentukan dengan menggunakan persamaan Manning. Anggaran halaju purata = 0.35m/s Masa pengaliran dalam ecological swale, td = (920/0.35)/60 = 43.8 minit

k) Anggaran Masa Penumpuan Masa penumpuan, tc = to + td = 12 + 43.8 = 55.8 minit Katakan tc = 56 minit

l) Penentuan Keamatan Hujan Rekabentuk Kala Ulangan Purata (ARI) untuk ribut minor dan ribut major telah ditentukan sebanyak 10 tahun dan 100 tahun masing-masing.

28

Daripada Jadual 13.1A untuk lokasi Pulau Pinang dan Persamaan 13.2 untuk tc = 56 minit dalam MSMA (JPS, 2000), keamatan hujan ditentukan seperti yang diberikan dalam Jadual 3.6.

Jadual 3.6 Keamatan Hujan. Parameter Ribut Minor Ribut Major

a 3.7277 2.7512 b 1.4393 2.2417 c -0.4023 -0.5610 d 0.0241 0.0341

Keamatan Hujan (mm/jam) 96.99 135.48

m) Penentuan Pekali Aliran

Daripada Carta Rekabentuk 14.3, MSMA (JPS, 2000), pekali aliran, C untuk ribut minor dan ribut major ialah 0.61 dan 0.70 masing-masing bagi kategori 5.

n) Pengiraan Puncak Aliran Dengan menggunakan persamaan Rasional (Persamaan 14.7), puncak aliran untuk ribut minor dan ribut major ialah 4.21 m3/s dan 6.75 m3/s masing-masing.

o) Rekabentuk Keratan Ecological Swale Dengan menggunakan cerun memanjang 1:1000, cerun sisi 1:6 (batter); 1:50 (dasar), lebar dasar = 2.5m dan pekali Manning, n = 0.035, Untuk kedalaman ecological swale, D = 900mm Keluasan, A = 7.12 m2 Perimeter basah, P = 13.46m Jejari hidraulik, R = A/P = 0.53m Purata halaju, V = 0.59m/s Kapasiti aliran, Q = 4.21m3/s (= Q10) ... OK Freeboard = 300mm Untuk kedalaman ecological swale, D = 1200mm Keluasan, A = 11.64 m2 Perimeter basah, P = 17.10m Jejari hidraulik, R = A/P = 0.68m Purata halaju, V = 0.70m/s Kapasiti aliran, Q = 8.14m3/s (> Q100) ... OK

p) Rekabentuk Untuk Aliran Rendah i) Penentuan Keamatan Hujan Rekabentuk

29

Daripada Jadual 13.1A untuk lokasi Pulau Pinang dan Persamaan 13.2 untuk tc = 56 minit dalam MSMA (JPS, 2000), keamatan hujan ditentukan seperti yang diberikan dalam Jadual 3.7.

Jadual 3.7 Keamatan Hujan. Parameter Ribut 2 Tahun Kala Ulangan

a 4.5140 b 0.6729 c -0.2311 d 0.0118

Keamatan Hujan (mm/jam) 69.94 Berdasarkan Persamaan 13.5a, Keamatan hujan untuk 1 bulan kala ulangan = 0.4x69.94 = 27.98 mm/jam

ii) Penentuan Pekali Aliran Daripada Carta Rekabentuk 14.3, MSMA (JPS, 2000), pekali aliran, C untuk ribut 1 bulan kala ulangan ialah 0.30 bagi kategori 5.

iii) Pengiraan Puncak Aliran Dengan menggunakan persamaan Rasional (Persamaan 14.7), puncak aliran untuk ribut 1 bulan kala ulangan ialah 0.60 m3/s. Kapasiti untuk saliran aliran rendah adalah 0.30 m3/s. Kedalaman maksimum air dalam ecological swale semasa aliran rendah ialah 250mm. Disebabkan cerun memanjang adalah kurang daripada 0.5%, saliran bawah tanah adalah diperlukan. Penggunaan tiga modul telah dicadangkan sebagai saliran bawah tanah. Ciri-ciri setiap modul adalah seperti yang berikut:

Jadual 3.8 Ciri-Ciri Saiz Modul. Saiz 410 x 467 x 607 mm

Kadar Aliran 2280 L/min Kapasiti Beban Galas Tak Terkurung 94.52 kN/m2

31

g) Cadangan Keratan Ecological Swale

Rajah 3.4 Keratan Rekabentuk Untuk Ecological Swale.

30

31

Dry Pond E

3.3 Contoh Rekabentuk Dry Pond Berikut adalah contoh pengiraan dry pond sebagai kemudahan kawalan kuantiti air larian di tapak. Pengiraan kolam takungan kering adalah berdasarkan Project Report 23: Infiltration Drainage - Hydraulic Design (CIRIA, 1996). Contoh rekabentuk adalah untuk kolam takungan E (Dry Pond E). 3.3.1 Maklumat Tapak

Rajah 3.5 Pelan Kedudukan Dry Pond E. 3.3.2 Ciri-Ciri Dimensi Alur Keluar Kolam Takungan Penyusupan

Panjang(L, m) = 4.88 (8 x 610 mm) Lebar (W, m) = 3.28 (8 x 410 mm)

32

3.3.3 Parameter Data Masukan

Pekali Penyusupan (Infiltration Coefficient) (q m/hr) = 3 Keliangan Bahan Isian (Fill Material Porosity) (n) = 1 Faktor Keselamatan (Factor of Safety) (FS) = 5 Tempoh Kejadian Hujan (Duration of Rainfall) (D hr) = 9 Jeda Purata Kala Ulangan (Average Recurrence Interval) (ARI yr) = 10

Luas kawasan Sub-Tadahan (Sub-Catchment Area) (m2) = 4600

Luas kawasan Kolam Takungan Kering (Dry Pond Area) (m2) = 4533 Parameter faktor keselamatan adalah berdasarkan Jadual 3.9 atau Jadual 6.2 Laporan Project Report 23: Infiltration Drainage - Hydraulic Design oleh CIRIA. Jadual 3.9 Faktor Keselamatan Yang Digunakan Dalam Rekabentuk Hidraulik, F (Bettess, R.

et. al, 1995). Size of area to be

drained Consequence of failure

No damage or inconvenience

Minor inconvenience eg surface water on

car parking

Damage to buildings or

structures or major inconvenience eg flooding of roads

< 1000 m2 1.5 2 10 100m2 to 1000m2 1.5 3 10

>1000 m2 1.5 5 10 3.3.4 Penentuan Pengiraan Hujan Rekabentuk Daripada Jadual 3.10, untuk lokasi Bagan Serai dan Persamaan 13.2 dalam MSMA (JPS, 2000).

Jadual 3.10 Keamatan Hujan (JPS, 2000). Parameter Ribut 10 Tahun Kala Ulangan

a 5.2760 b 0.2436 c -0.1436 d 0.0059

10I30 (mm/hr) = 108.2743410I60 (mm/hr) = 72.394429

2I24h (mm) = 100

33

3.3.5 Pengiraan Satah Penyusupan (Plane Infiltration Calculation) Rekabentuk dry pond adalah berdasarkan Plane Infiltratiom System dengan anggapan aliran dari sisi diabaikan. Kawasan permukaan basah (wetted surface area), Aw didefinasikan sebagai Ab, iaitu luas kawasan dasar permukaan dry pond.

q = q/FS = 0.6

Ab = L × W = 16.0064

R = Ad/Ab = 287.38505

hmax = (Ri-q)*D/n = 29.807914

t1/2 = nhmax/(2q)= 24.839928

I D h hdry pond (mm) 10I10 (mm/hr) 184.6072415 0.167 8.759711218 30.93 10I20 (mm/hr) 136.6687658 0.333 12.87929433 45.48 10I30 (mm/hr) 108.2743362 0.500 15.25821254 53.88 10I60 (mm/hr) 72.39442942 1.000 20.20507643 71.35 10I90 (mm/hr) 55.37999072 1.500 22.97307177 81.12 10I120 (mm/hr) 45.20651482 2.000 24.78335268 87.51 10I150 (mm/hr) 38.36121963 2.500 26.06110217 92.02 10I180 (mm/hr) 33.40860441 3.000 27.00339995 95.35 10I240 (mm/hr) 26.67676051 4.000 28.2660082 99.81 10I360 (mm/hr) 19.17763033 6.000 29.4681850 104.05 10I420 (mm/hr) 16.8565254 7.000 29.7101933 104.91 10I480 (mm/hr) 15.05294 8.000 29.8079140 105.25 10I540 (mm/hr) 13.60906 9.000 29.7993758 105.22 10I600 (mm/hr) 12.42580 10.000 29.7098781 104.91 10I720 (mm/hr) 10.59943 12.000 29.3534225 103.65 10I780 (mm/hr) 9.87914 13.000 29.1085060 102.78 10I940 (mm/hr) 8.37395 14.000 25.2916598 89.31

34

3.4 Wet pond Berikut adalah contoh pengiraan untuk rekabentuk wet pond yang terletak di tengah kawasan tadahan keseluruhan kampus. 3.4.1 Data Umum Tapak Wet pond ini menerima aliran air ribut yang dijanakan dari kawasan pembangunan pusat pengajian sebelum dialirkan ke dalam detention pond. Ia berfungsi sebagai kemudahan untuk mengawal kuantiti air ribut untuk peristiwa minor (10 tahun ARI) dan juga sebagai stesen pemantauan parameter hidrologik, hidraulik dan kualiti air ribut. Keseluruhan kawasan tadahan ini adalah seluas 256,000 m2. Air larian ribut dalam kawasan tadahan ini disalirkan oleh perimeter swale, ecological swale type A, type B dan type C seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Keseluruhan saliran mempunyai kecerunan memanjang sebanyak 0.1%. Jenis tanah asal berkenaan adalah tanah gambut dengan paras permukaan tanah asal setinggi 0.70m. Tapak ini telah ditambak dengan tanah laterit setinggi 1.7m ke paras permukaan 2.40m.

Rajah 3.6 Kawasan Tadahan Wet Pond.

PUSAT PENGAJIAN

WETPOND

35

3.4.2 Kawalan Kuantiti Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti: Rekabentuk kemudahan kolam tahanan komuniti memerlukan hidrograf aliran masuk, lengkung kedalaman-storan dan lengkung kedalaman-kadaralir (lengkung kadaran). Hidrograf aliran masuk perlu dihalakan melalui kolan tahanan untuk satu julat tempoh hujan rekabentuk yang berlainan supaya isipadu maksimum dan paras air storan yang pada kadar aliran keluar maksimum yang dibenarkan dapat ditentukan. Kerumitan dan bilangan hidrograf aliran masuk yang perlu dianggarkan dan dihalakan melalui kolam tahanan akan menyebabkan kaedah pengiraan manual menjadi sangat rumit dan mengambil masa yang panjang. Oleh itu, pengiraan ini adalah baik dilakukan dengan pemodelan komputer. Penganggaran hidrograf aliran masuk dengan kaedah Rational adalah tidak sesuai dan tidak harus dilakukan untuk rekabentuk kolam tahanan komuniti. Kriteria rekabentuk yang diberikan dalam MSMA (JPS, 2000) adalah seperti dalam Jadual 3.11.

Jadual 3.11 Kriteria Rekabentuk Wet Pond. Rujukan MSMA Kriteria Rekabentuk

20.5.2 Kedalaman maksimum kolam tahanan tidah harus melebihi 3.0m di bawah keadaaan pengoperasian normal untuk aliran maksimum rekabentuk

20.5.4 Cerun sisi untuk benteng tanah berumput dan kawasan storan kolam tidak curam daripada 4(H):1(V). Cerun sisi 6(H):1(V) atau lebih rata adalah dicadangkan untuk meningkatkan keselamatan orang awam dan menyenangkan pemotongan rumput

20.5.6 300 mm minimum untuk freeboard 20.5.7 Bahan tambak untuk benteng tanah harus bebas daripada belukar,

akar tumbuhan dan bahan organic lain daripada penguraian. Bahan tambak harus dipadatkan ke tahap sekurang-kurangnya 95% dalam kaedah Proctor Terubahsuai.

Lebar atas minimum benteng yang dicadangkan oleh MSMA (JPS, 2000) adalah seperti dalam Jadual 3.12.

Jadual 3.12 Lebar Minimum Swale. Ketinggian Benteng (m) Lebar Atas (m)

Bawah 3 2.4 3 – 4.5 3.0 4.5 – 6 3.6 6- 7.5 4.2

36

0 0

3 .53

0

0 .5

1

1 .5

2

2 .5

3

3 .5

4

0 20 40 60 80 100 120 140T im e (m in )

Q (c

umec

)

A R I 10

Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Menentukan Kriteria Hujan Rekabentuk Untuk Kolam Tahanan Ribut minor rekabentuk untuk wet pond ditentukan sebagai 10 tahun kala ulangan.

b) Menentukan Had Aliran Keluar Dari Kolam Tahanan Aliran keluar dari wet pond tidak dihadkan kepada aliran pra-pembangunan disebabkan wet pond bukan merupakan kemudahan utama kawalan kuantiti dalam sistem BIOECODS ini. Wet pond direkabentuk untuk mengurangkan kadar aliran dan halaju aliran selain daripada merawat kualiti air ribut yang ditempatkan di hulu detention pond yang berperanan utama dalam kawalan puncak aliran sifar.

c) Mengira Hidrograf Aliran Masuk Kolam Tahahan

Hidrograf aliran masuk untuk wet pond ditunjukkan dalam Rajah 3.7 di bawah.

Rajah 3.7 Hidrograf Aliran Masuk Untuk Wet pond (ARI 10, D=60 Min).

Aliran masuk maksimum rekabentuk wet pond bersamaan 3.53 m3/s. Ini adalah magnitud yang kritikal diperolehi daripada masa penumpuan 60 minit. Jadual 3.13 menunjukkan magnitud aliran masukan yang ditentukan menggunakan Kaedah Rational untuk masa penumpuan antara 30 minit sehingga 360 minit. Magnitud aliran rekabentuk maksimum dipilih untuk rekabentuk wet pond.

Jadual 3.13 Penentuan Peristiwa Ribut Rekabentuk Untuk Wet pond Bagi Kawasan Pembangunan Pusat Pengajian (ARI = 10 Tahun).

Tempoh Ketinggian Keamatan Ca Qa Hujan Hujan Hujan (Kump. 4) (m3/s) (mm) (mm) (mm/hr)

30 50 100.00 0.73 2.73 60 74 74.00 0.67 3.53 120 100 50.00 0.58 2.06 180 106 35.33 0.51 1.28 360 112 18.67 0.52 0.69

37

d) Membuat Anggaran Awal Untuk Isipadu Storan

Jadual 3.14 menunjukkan peristiwa ribut kritikal terhasil daripada tempoh ribut 60 minit di mana ianya memberikan kadar alir yang maksimum untuk isipadu tetap 5000 m3.

Jadual 3.14 Penentuan Peristiwa Ribut Rekabentuk Untuk Wet pond. ARI 10 Qi Vi Qo ti Tp Vs

td D I50t (cumec) (cu.m) (cumec) (min) (min) (cu.m) (min) (mm) (mm/hr) (ARI 10) (ARI 10)

30 50.00 100.00 2.73 4905.60 -0.83 87 30 5000 60 74.00 74.00 3.53 12692.48 2.45 117 57 5000 120 100.00 50.00 2.06 14848.00 1.42 177 57 5000 180 106.00 35.33 1.28 13839.36 0.77 237 57 5000 360 112.00 18.67 0.69 14909.44 0.35 417 57 5000

e) Membangunkan Plan Penggredan Kolam Tahanan

Penggredan wet pond dibuat seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Sisi cerun wet pond ialah 6(H):1(V).

Rajah 3.8 Plan Penggredan Awalan Untuk Wet pond.

f) Mengira Hubungan Kedalaman-Storan

Daripada plan penggredan yang dibuat di atas, luas permukaan air dikira pada setiap jeda kedalaman wet pond sebanyaj 0.25m. Setiap isipadu storan dikira dengan menggunakan Persamaan 20.2 dalam MSMA (JPS, 2000) dan dijumlahkan untuk mendapatkan hubungan jumlah kedalaman-storan seperti yang diberikan dalam Jadual 3.15.

38

Minor Outlet (D=60min)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00Q (cumec)

Stag

e (m

)

Jadual 3.15 Hubungan Kedalaman-Storan. Paras (m) Kedalaman (m) Keluasan (m2) Storan (m3) Jumlah Storan

(m3) + 0.700 0.00 2304.00 0.00 0.00 + 0.950 0.25 2625.00 616.13 616.13 + 1.200 0.50 2964.00 698.63 1314.75 + 1.450 0.75 3321.00 785.63 2100.38 + 1.700 1.00 3696.00 877.13 2977.50 + 1.950 1.25 4089.00 973.13 3950.63 + 2.200 1.50 4500.00 1073.63 5024.25

g) Mendapatkan Saiz Outlet Utama Untuk Ribut Rekabentuk Minor

i) Susunan Outlet Cuba pembentung paip konkrit dengan diameter 1000mm. Hubungan kedalaman-kadar alir untuk 10 tahun kala ulangan diberikan dalam Jadual 3.16 dan Rajah 3.9.

Jadual 3.16 Hubungan Kedalaman Dan Kadar Alir.

Rajah 3.9 Hubungan Kedalaman Dan Kadar Alir.

Kedalaman (m) Kadar Alir (m3/s) 0.00 0.00 0.25 0.24 0.50 0.48 0.75 0.85 1.00 1.42 1.25 1.98 1.50 2.27 1.75 2.55 2.00 2.83

39

ii) Menghala Hidrograf Aliran Masuk Melalui Wet pond Kesan pengecilan hidrograf aliran masuk disebabkan oleh pengaruh storan pada wet pond ditentukan menerusi penghalaan banjir. Perincian pengiraan penghalaan banjir ditunjukkan dalam jadual di bawah. Magnitud aliran puncak pada alur keluar wet pond ialah 2.25 m3/s (Rajah 3.10). Pembentung dengan garis pusat 1000mm digunakan sebagai struktur hidraulik alur keluar wet pond untuk peristiwa minor (ARI 10 tahun). Perincian struktur alur keluar dan ketingian ban yang digunakan untuk wet pond ditunjukkan pada Jadual 3.17 dan Jadual 3.18 menunjukkan ciri-ciri rekabentuk wet pond.

Jadual 3.17 Perincian Penghalaan Banjir Untuk Wet pond.

Time Time Inflow Ij + Ij+1 2Sj/∆t - Qj 2Sj+1/∆t Qj+1 Outflow Stage j+1 (min) (cumec) m3 /s (cumec) (m) 1 0 0.00 0.00 0.00 0.000 2 5 0.30 0.30 0.00 0.30 0.000 3 10 0.60 0.90 0.30 1.20 0.050 4 15 0.90 1.50 1.10 2.60 0.150 5 20 1.20 2.10 2.30 4.40 0.250 6 25 1.50 2.70 3.90 6.60 0.350 7 30 1.82 3.32 5.90 9.22 0.450 8 35 2.20 4.02 8.32 12.34 0.700 9 40 2.42 4.62 10.94 15.56 0.950

10 45 2.80 5.22 13.66 18.88 1.150 11 50 3.20 6.00 16.58 22.58 1.600 12 55 3.40 6.60 19.38 25.98 1.800 13 60 3.53 6.93 22.38 29.31 1.950 14 65 3.20 6.73 25.41 32.14 2.100 15 70 2.90 6.10 27.94 34.04 2.200 16 75 2.60 5.50 29.64 35.14 2.205 17 80 2.30 4.90 30.73 35.63 2.250 1.5 18 85 2.00 4.30 31.13 35.43 2.205 19 90 1.70 3.70 31.02 34.72 2.200 20 95 1.30 3.00 30.32 33.32 2.150 21 100 1.00 2.30 29.02 31.32 2.100 22 105 0.70 1.70 27.12 28.82 2.000 23 110 0.40 1.10 24.82 25.92 1.800 24 115 0.10 0.50 22.32 22.82 1.600 25 120 0.00 0.10 19.62 19.72 1.250 26 125 17.22 17.22 1.050 27 130 15.12 15.12 0.900 28 135 13.32 13.32 0.700 29 140 11.92 11.92 0.650 30 145 10.62 10.62 0.600 31 150 9.42 9.42 0.500 32 155 8.42 8.42 0.450 33 160 7.52 7.52 0.400 34 165 6.72 6.72 0.380 35 170 5.96 5.96 0.350 36 175 5.26 5.26 0.300 37 180 4.66 4.66 0.250

40

Rajah 3.10 Hidrograf Aliran Masuk Dan Keluar Untuk Wet Pond.

Jadual 3.18 Ciri-Ciri Rekabentuk Wet Pond.

Reservoir Routing For Design Storm With Duration 60min ARI 10 Minor Outlet

Maximum 2.25 (ARI 10) Outflow (cumec) Size/Outlet PIPE CULVERT

Pool 1.50 Type (NOMINAL D=1000) Level (m) Starting level

Qpre 3.76 from Bottom 0.00 (cumec) of Embanklment (m)

Result: Embankment Height 1.50m 3.4.3 Kawalan Kualiti Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti: Wet pond adalah berupaya untuk memberikan penyingkiran sedimen yang baik (sehingga 75% beban tahunan). Tumbuhan akuatik dan mikrobiota akan meningkatkan tahap rawatan khasnya berhubungan nutrien. Untuk pembangunan baru, kadar penyingkiran bahan pencemar yang dicadangkan dalam MSMA (JPS, 2000) adalah seperti Jadual 3.19.

10 YEAR AR (D=60min)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Time (min)

Q (c

umec

)

Inflow Outflow

41

Jadual 3.19 Kadar Penyingkiran Bahan Pencemaran. Bahan Pencemar Kecekapan Purata Penyingkiran Bahan

Pencemar Tahunan Bahan Terapung 90

Endapan 70 Pepejal Terampai (SS) 60

Nitrogen (N) 50 Fosforus 50

Kriteria Rekabentuk Kualiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Menentukan Keperluan Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemar

Peratusan Directly Connected Impervious Area (DCIA) untuk kawasan tadahan wetpond ialah 50 %.

Keperluan penyingkiran bahan pencemar adalah seperti yang diberikan di jadual atas.

b) Menentukan Kadar Keluasan wet pond Untuk Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemar Yang Ditentukan Endapan: Daripada Carta Rekabentuk 35.1 (JPS, 2000), 70% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 0.6%. SS: Daripada Carta Rekabentuk 35.2 (JPS, 2000), 60% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 1.2%. TP: Daripada Carta Rekabentuk 35.3 (JPS, 2000), 50% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 0.9%. Kadar keluasan yang paling besar dipilih iaitu 1.2%.

c) Mengira Saiz wet pond Yang Diperlukan Untuk Kawasan Tadahan

Keluasan kawasan tadahan, Ac = 25.6 hektar Keluasan wet pond yang diperlukan = 25.6 x 1.2 / 100 = 0.31 hektar Isipadu wet pond yang diperlukan = 0.31 ha x 20 000 m = 6144 m3

3.5 Detention Pond Berikut adalah contoh pengiraan untuk rekabentuk detention pond yang terletak di penghujung kawasan tadahan keseluruhan kampus.

42

3.5.1 Maklumat Umum Data Tapak Sistem kolam ekologi direkabentuk untuk mengawal kuantiti dan kualiti air ribut. Air ribut daripada kawasan pembangunan kampus kejuruteraan USM dialirkan ke dalam komponen sistem kolam bio-ekologikal; detention pond, wetland, wading river dan kolam rekreasi. Fungsi utama komponen detention pond ialah untuk mengawal kuantiti air ribut pada punca iaitu kawasan pembangunan itu sendiri. Dalam keadaan ini kadar alir yang keluar ke Sungai Kerian mempunyai magnitud untuk aliran pra-pembangunan tapak kampus kejuruteraan USM. Detention pond direkabentuk untuk pengurusan air ribut yang dijanakan oleh peristiwa ribut minor (10 tahun ARI) dan peristiwa ribut major (50 tahun ARI). Keseluruhan kawasan tadahan ini adalah seluas 495,951 m2. Air larian ribut dalam kawasan tadahan ini disalirkan oleh perimeter swale, ecological swale type A, type B dan type C seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.11 di bawah. Keseluruhan saliran mempunyai kecerunan memanjang sebanyak 0.1%. Jenis tanah asal berkenaan adalah tanah gambut dengan paras permukaan tanah asal setinggi 0.70m. Tapak ini telah ditambak dengan tanah laterit setinggi 1.7m ke paras permukaan 2.40m.

Rajah 3.11 Kawasan Tadahan Detention Pond.

PUSAT PENGAJIAN

WETPOND

RECREATIONAL POND

WADING RIVER

ASRAMA PELAJAR

DETENTION POND

WETLAND

43

Keluasan detention pond adalah 10000 m2 dan mempunyai isipadu sebanyak 18000 m3. Untuk memenuhi fungsi kawalan kuantiti dan kualiti air ribut dengan berkesan, detention pond direkabentuk dengan tiga struktur alur keluar: struktur alur keluar untuk wetland; struktur alur keluar minor; dan struktur alur keluar major. Rekabentuk struktur alur keluar tersebut dijelaskan dengan terperinci pada bahagian seterusnya.

Rajah 3.12 Detention Pond. 3.5.2 Kawalan Kuantiti Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti: Rekabentuk kemudahan kolam tahanan komuniti memerlukan hidrograf aliran masuk, lengkung kedalaman-storan dan lengkung kedalaman-kadaralir (lengkung kadaran). Hidrograf aliran masuk perlu dihalakan melalui kolan tahanan untuk satu julat tempoh hujan rekabentuk yang berlainan supaya isipadu maksimum dan paras air storan yang pada kadar aliran keluar maksimum yang dibenarkan dapat ditentukan. Kerumitan dan bilangan hidrograf aliran masuk yang perlu dianggarkan dan dihalakan melalui kolam tahanan akan menyebabkan kaedah pengiraan manual menjadi sangat rumit dan mengambil masa yang panjang. Oleh itu, pengiraan ini adalah baik dilakukan dengan pemodelan komputer. Penganggaran hidrograf aliran masuk dengan kaedah Rational adalah tidak sesuai dan tidak harus dilakukan untuk rekabentuk kolam tahanan komuniti. Kriteria rekabentuk yang diberikan dalam MSMA (JPS, 2000) adalah seperti Jadual 3.20.

44

Jadual 3.20 Kriteria Rekabentuk Detention Pond. Rujukan MSMA

Kriteria Rekabentuk

20.5.2 Kedalaman maksimum kolam tahanan tidah harus melebihi 3.0m di bawah keadaaan pengoperasian normal untuk aliran maksimum rekabentuk

20.5.4 Cerun sisi untuk benteng tanah berumput dan kawasan storan kolam tidak curam daripada 4(H):1(V). Cerun sisi 6(H):1(V) atau lebih rata adalah dicadangkan untuk meningkatkan keselamatan orang awam dan menyenangkan pemotongan rumput

20.5.6 300 mm minimum untuk freeboard 20.5.7 Bahan tambak untuk benteng tanah harus bebas daripada belukar, akar

tumbuhan dan bahan organic lain daripada penguraian. Bahan tambak harus dipadatkan ke tahap sekurang-kurangnya 95% dalam kaedah Proctor Terubahsuai.

Lebar atas minimum benteng yang dicadangkan oleh MSMA (JPS, 2000) adalah seperti Jadual 3.21.

Jadual 3.21 Lebar Atas Minimum Benteng. Ketinggian Benteng (m) Lebar Atas (m)

Bawah 3 2.4 3 – 4.5 3.0 4.5 – 6 3.6 6- 7.5 4.2

3.5.2.1 Struktur Alur Keluar Ke Wetland Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Menentukan Kriteria Hujan Rekabentuk Untuk Kolam Tahanan

Struktur alur keluar ke wetland mengalirkan air ribut daripada komponen detention pond kepada komponen wetland. Struktur alur keluar ini direkabentuk untuk kapasiti kadar alir 3 bulan ARI. Kriteria ini membenarkan 90% daripada isipadu air ribut tahunan dirawat menggunakan kemudahan wetland.

b) Mengira Hidrograf Aliran Masuk Kolam Tahahan

Kadar alir maksimum yang diterima oleh detention pond untuk peristiwa hujan dengan tempoh satu jam mempunyai magnitud 2.1 m3/s (Jadual 3.22).

45

Jadual 3.22 Penentuan Kadar Alir Maksimum Ke Dalam Detention Pond. Luas Kawasan Pembangunan, (A) 495,951 m2

Pekali Air Larian (C) 0.55 Keamatan Hujan (I) 26.3 mm/hr Tempoh Hujan (D) 60 min Kadar Alir Maksimum ke dalam Detention Pond 2.1 m3/s

c) Mendapatkan Saiz Outlet Untuk Ribut Rekabentuk

i) Susunan Outlet Struktur alur keluar orifis 4 × 175mm yang telah digunakan untuk mengalirkan air ribut dari detention pond ke wetland. Setelah dihala melalui detention pond, magnitud kadar alir untuk peristiwa ribut 3 bulan ARI ialah 275 liter/saat. Jadual 3.23 menunjukkan hubungan di antara kadar alir orifis dan paras air di dalam Detention Pond

Jadual 3.23 Perhubungan Antara Kadar Alir Orifis Dan Paras Air Di Dalam Detention Pond.

ORIFICES 4 X 175mm Stage Discharge, Q Total Storage,S (2S/∆t)+Q (m) (cumec) (cu.m) (cumec) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 0.13 1278.63 8.66 0.50 0.19 2666.75 17.97 0.75 0.23 4168.88 28.02 1.00 0.26 5789.50 38.86 1.25 0.30 7533.13 50.52 1.50 0.32 9404.25 63.02 1.75 0.35 11407.38 76.40 2.00 0.37 13547.00 90.69 2.25 0.40 15756.00 105.44 2.50 0.42 17965.00 120.18

46

Jadual 3.24 Prosedur Penghalaan Banjir (3 Bulan ARI, D= 60). Time Time Inflow Ij + Ij+1 2Sj/∆t - Qj 2Sj+1/∆t +Qj+1 Outflow Stage j+1 (min) (cumec) (cumec) (cumec) (m) 1 0 0.00 0.00 0.00 0.000 2 5 0.20 0.20 0.00 0.20 0.000 3 10 0.40 0.60 0.20 0.80 0.015 4 15 0.55 0.95 0.77 1.72 0.020 5 20 0.75 1.30 1.68 2.98 0.045 6 25 0.90 1.65 2.89 4.54 0.070 7 30 1.10 2.00 4.40 6.40 0.100 8 35 1.30 2.40 6.20 8.60 0.130 9 40 1.50 2.80 8.34 11.14 0.150 10 45 1.70 3.20 10.84 14.04 0.170 11 50 1.85 3.55 13.70 17.25 0.180 12 55 2.05 3.90 16.89 20.79 0.200 13 60 2.10 4.15 20.39 24.54 0.215 14 65 1.90 4.00 24.11 28.11 0.230 15 70 1.72 3.62 27.65 31.27 0.240 16 75 1.55 3.27 30.79 34.06 0.250 17 80 1.35 2.90 33.56 36.46 0.255 18 85 1.20 2.55 35.95 38.50 0.260 19 90 1.00 2.20 37.98 40.18 0.270 20 95 0.80 1.80 39.64 41.44 0.270 21 100 0.60 1.40 40.90 42.30 0.270 22 105 0.40 1.00 41.76 42.76 0.275 23 110 0.30 0.70 42.21 42.91 0.275 1.10 24 115 0.05 0.35 42.36 42.71 0.275 25 120 0.00 0.05 42.16 42.21 0.270 26 125 41.67 41.67 0.270 27 130 41.13 41.13 0.270 28 135 40.59 40.59 0.270 29 140 40.05 40.05 0.270 30 145 39.51 39.51 0.270 31 150 38.97 38.97 0.265 32 155 38.44 38.44 0.260 33 160 37.92 37.92 0.260 34 165 37.40 37.40 0.255 35 170 36.89 36.89 0.255 36 175 36.38 36.38 0.255 37 180 35.87 35.87 0.255

47

Rajah 3.13 Perhubungan di antara Kadar Alir Orifis dan Paras air di dalam Detention Pond.

Rajah 3.14 Perhubungan Storan Penghalaan dan Kadar Alir Orifis (ARI 3 Bulan, D=60 min).

3 Months ARI Outlet (D=60min)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

Q (cumec)

Ara

s (m

)

Orifices

3 MONTHS ARI OUTLET (D=60 min)(4 X 175mm ORIFICES)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

2S/delt+Q (cumec)

Q (c

umec

)

ORIFICES OUTLET

48

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0 50 100 150 200

Time (min)

Q (c

umec

)

Inflow Outflow

Rajah 3.15 Hidrograf Masuk dan Keluar untuk Detention Pond (3 Bulan ARI).

B. Rekabentuk Struktur Alur Keluar Minor Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Mengira Hidrograf Aliran Masuk Kolam Tahahan

Perbandingan untuk peristiwa ribut dengan tempoh 30 minit sehingga 360 minit menunjukkan peristiwa yang kritikal untuk kawasan asrama pelajar adalah terhasil dari peristiwa ribut untuk tempoh satu jam yang menjanakan kadar alir sebanyak 3.3 m3/s. Hidrograf air ribut yang diterima oleh detention pond ditentukan dengan menjumlahkan hidrograf air ribut dari kawasan pusat pengajian yang melalui wet pond dan asrama pelajar.

Jadual 3.25 Penentuan Peristiwa Ribut Rekabentuk Untuk Kawasan Hostel Pelajar. ARI 10 (VOL 4 & 5, MSMA, JPS) Rainfall Rainfall Rainfall Ca Qa Duration Depth Intensity (Group 4) (m3/s)

(mm) (mm) (mm/hr) 30 50 100.00 0.73 2.79 60 74 74.00 0.67 3.30

120 100 50.00 0.58 1.93 180 106 35.33 0.51 1.20 360 112 18.67 0.52 0.65

49

b) Mendapatkan Saiz Outlet Utama Untuk Ribut Rekabentuk Minor

i) Susunan Outlet Struktur hidraulik alur keluar minor yang telah dikenalpasti untuk beroperasi ialah dari jenis pembentung 1800mm × 900mm. Perhubungan di antara kadar alir pembentung dan paras air di dalam detention pond dan perincian penghalaan melalui detention pond ditunjukkan dalam jadual dan rajah di bawah. Nilai puncak kadar alir telah dikurangkan daripada 5.25 m3/s ke 2.90 m3/s setelah penghalaan menerusi detention pond.

Jadual 3.26 Perhubungan Diantara Kadar Alir Pembentung Dan Paras Air Di Dalam

Detention Pond (10 tahun ARI). 10 YEARS ARI STAGE-DISCHARGE RELATIONSHIP

CULVERT 1800 X 900 Stage Discharge, Q Discharge, Q Total Total (2S/∆t)+Q (m) (cumec) (cumec) Discharge Storage,S (cumec)

ORIFICES CULVERT (cumec) (cu.m) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 0.13 0.13 1278.63 8.66 0.50 0.19 0.19 2666.75 17.97 0.75 0.23 0.23 4168.88 28.02 1.00 0.26 0.00 0.26 5789.50 38.86 1.25 0.30 0.36 0.66 7533.13 50.88 1.50 0.32 1.08 1.40 9404.25 64.10 1.75 0.35 1.80 2.15 11407.38 78.20 2.00 0.37 2.70 3.07 13547.00 93.39

Rajah 3.16 Hidrograf Air Ribut Yang Diterima Oleh Detention Pond (10 Tahun ARI).

INFLOW HYDROGRAPH TO DETENTION POND(ARI 10)

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Time (min)

Q (c

umec

)

Hostel Inflow W etpond Outflow Inflow to Detention Pond

5.25

3.30

2.25

50

MINOR OUTLET (D=60 min)(1800 X 900)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

2S/delt+Q (cumec)

Q (c

umec

)

MINOR OUTLET

10 YEARS ARI Outlet (D=60min)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50Q (cumec)

Stag

e (m

)

Rajah 3.17 Perhubungan Di Antara Kadar Alir Pembentung Dan Paras Air Di Dalam Detention Pond.

Rajah 3.18 Perhubungan Di Antara Storan Penghalaan Dan Kadar Alir Pembetung (10 Tahun ARI).

51

ii) Menghala Hidrograf Aliran Masuk Melalui Detention Pond

Jadual 3.27 Prosedur Penghalaan Banjir untuk Detention pond (10 Tahun ARI, D=60). Time Time Inflow Ij + Ij+1 2Sj/∆t - Qj 2Sj+1/∆t +Qj+1 Outflow Stage j+1 (min) (cumec) (cumec) (cumec) (m) 1 0 0.00 0.00 0.00 0.000 2 5 0.30 0.30 0.00 0.30 0.000 3 10 0.65 0.95 0.30 1.25 0.025 4 15 1.05 1.70 1.20 2.90 0.050 5 20 1.55 2.60 2.80 5.40 0.100 6 25 1.95 3.50 5.20 8.70 0.150 7 30 2.35 4.30 8.40 12.70 0.175 8 35 2.90 5.25 12.35 17.60 0.200 9 40 3.55 6.45 17.20 23.65 0.200 10 45 3.95 7.50 23.25 30.75 0.220 11 50 4.80 8.75 30.31 39.06 0.300 12 55 5.10 9.90 38.46 48.36 0.600 13 60 5.25 10.35 47.16 57.51 1.050 14 65 5.10 10.35 55.41 65.76 1.550 15 70 4.80 9.90 62.66 72.56 1.850 16 75 4.61 9.41 68.86 78.27 2.200 17 80 4.25 8.86 73.87 82.72 2.400 18 85 3.91 8.16 77.92 86.08 2.600 19 90 3.60 7.51 80.88 88.38 2.700 20 95 3.15 6.75 82.98 89.73 2.900 1.95 21 100 2.80 5.95 83.93 89.88 2.900 22 105 2.40 5.20 84.08 89.28 2.800 23 110 2.00 4.40 83.68 88.08 2.750 24 115 1.60 3.60 82.58 86.18 2.600 25 120 1.25 2.85 80.98 83.83 2.400 26 125 0 79.03 79.03 2.300 27 130 74.43 74.43 2.100 28 135 70.23 70.23 1.750 29 140 66.73 66.73 1.600 30 145 63.53 63.53 1.350 31 150 60.83 60.83 1.200 32 155 58.43 58.43 1.100 33 160 56.23 56.23 0.800 34 165 54.63 54.63 0.750 35 170 53.13 53.13 0.700 36 175 51.73 51.73 0.700 37 180 50.33 50.33 0.650

52

Rajah 3.19 Hidrograf Masuk dan Keluar untuk Detention Pond. C. Struktur Alur Keluar Major Prosedur Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Mengira Hidrograf Aliran Masuk Kolam Tahahan Perbandingan kadar alir untuk peristiwa ribut major diantara tempoh 30 minit dan 360minit menunjukkan peristiwa ribut kritikal terhasil daripada ribut untuk tempoh satu jam dengan kadar alir maksimum 4.51 m3/s seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah. Hidrograf yang masuk ke dalam detention pond ditentukan dengan menjumlahkan (superposisi) komponen hidrograf dari kawasan pusat pengajian dan hidrograf dari kawasan asrama pelajar yang menghasilkan aliran masuk sebanyak 6.46 m3/s.

Jadual 3.28 Penentuan Peristiwa Ribut Rekabentuk (50 Tahun ARI). Rainfall Rainfall Rainfall Ca Qa Duration Depth Intensity (Group 4) (cumec)

(mm) (mm) (mm/hr) 30 60 120.00 0.77 3.53 60 94 94.00 0.72 4.51 120 130 65.00 0.63 2.73 180 140 46.67 0.56 1.74 360 144 24.00 0.44 0.70

10 YEARS ARI (D=60min)Flow Routing in the Detention Pond

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Time (min)

Q (c

umec

)

Inflow Outflow

53

b) Mendapatkan Saiz Outlet Utama Untuk Ribut Rekabentuk Minor

i) Susunan Outlet Alur limpah digunakan sebagai alur keluar ribut major (50 tahun ARI). Semasa peristiwa ribut major struktur alur keluar akan mengalirkan puncak banjir dari detention pond ke kawasan hilir dan dalam keadaan ini integriti struktur detention pond tidak akan terjejas disebabkan banjir yang dihasilkan dari peristiwa ribut major. Perhubungan di antara kadar alir alur keluar major dan paras air di dalam takungan dan perincian prosedur penghalaan banjir melalui detention pond ditunjukkan dalam jadual dan rajah di bawah. Kesan penghalaan banjir melalui detention pond dapat dilihat daripada perbandingan di antara hidrograf masuk dan hidrograf keluar.

Jadual 3.29 Perhubungan Antara Kadar Alir Alur Keluar Major Dan Paras Air Di Dalam Detention Pond.

50 YEARS ARI STAGE-DISCHARGE RELATIONSHIP Stage Discharge, Q Discharge, Q Discharge, Q Total Total (2S/∆t)+Q(m) (cumec) (cumec) (cumec) Discharge Storage,S (cumec)

ORIFICES CULVERT EMER SPILL (cumec) (cu.m) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 0.13 0.13 1278.63 8.66 0.50 0.19 0.19 2666.75 17.97 0.75 0.23 0.23 4168.88 28.02 1.00 0.26 0.00 0.00 0.26 5789.50 38.86 1.25 0.30 0.36 0.00 0.66 7533.13 50.88 1.50 0.32 1.08 0.00 1.40 9404.25 64.10 1.75 0.35 1.80 0.00 2.15 11407.38 78.20 2.00 0.37 2.70 0.00 3.07 13547.00 93.39 2.25 0.40 3.60 2.16 6.16 15756.00 111.20 2.50 0.42 4.05 7.64 12.10 17965.00 131.87

54

MAJOR OUTLET (D=60 min)(EMERGENCY SPILLWAY)

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00

2S/delt+Q (cumec)

Q (c

umec

)

Rajah 3.20 Hubungan Kadar Alir Alur Keluar Major Dan Paras Air Di Dalam Detention Pond.

Rajah 3.21 Hubungan Antara Storan Penghalaan Dan Kadar Alir Alur Keluar Major.

50 YEARS ARI Outlet (D=60min)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

Q (cumec)

Stag

e (m

)

55

ii) Menghala Hidrograf Aliran Masuk Melalui Detention Pond Jadual 3.30 Prosedur Penghalaan Banjir Untuk Detention Pond (50 Tahun ARI, D=60min).

Time Time Inflow Ij + Ij+1 2Sj/∆t - Qj 2Sj+1/∆t +Qj+1 Outflow Stagej+1 (min) (cumec) (cumec) (cumec) (m) 1 0 0.00 0.00 0.00 0.000 2 5 0.40 0.40 0.00 0.40 0.000 3 10 0.85 1.25 0.40 1.65 0.075 4 15 1.45 2.30 1.50 3.80 0.100 5 20 1.95 3.40 3.60 7.00 0.120 6 25 2.55 4.50 6.76 11.26 0.150 7 30 3.05 5.60 10.96 16.56 0.200 8 35 3.70 6.75 16.16 22.91 0.220 9 40 4.35 8.05 22.47 30.52 0.220 10 45 5.05 9.40 30.08 39.48 0.300 11 50 6.00 11.05 38.88 49.93 0.600 12 55 6.31 12.31 48.73 61.04 1.400 13 60 6.46 12.77 58.24 71.01 1.800 14 65 5.70 12.16 67.41 79.57 2.250 15 70 5.40 11.10 75.07 86.17 2.500 16 75 4.81 10.21 81.17 91.38 2.900 17 80 4.65 9.46 85.58 95.03 3.300 18 85 4.11 8.76 88.43 97.19 3.500 19 90 3.60 7.71 90.19 97.89 3.700 2.1 20 95 3.15 6.75 90.49 97.24 3.600 21 100 2.70 5.85 90.04 95.89 3.500 22 105 2.20 4.90 88.89 93.79 3.200 23 110 1.80 4.00 87.39 91.39 2.800 24 115 1.60 3.40 85.79 89.19 2.750 25 120 1.25 2.85 83.69 86.54 2.500 26 125 0 81.54 81.54 2.300 27 130 76.94 76.94 2.000 28 135 72.94 72.94 1.900 29 140 69.14 69.14 1.800 30 145 65.54 65.54 1.600 31 150 62.34 62.34 1.400 32 155 59.54 59.54 1.200 33 160 57.14 57.14 1.150 34 165 54.84 54.84 1.100 35 170 52.64 52.64 1.000 36 175 50.64 50.64 0.900 37 180 48.84 48.84 0.800

56

50 YEARS ARI (D=60min)Flow Routing in Detention Pond

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Time (min)

Q (c

umec

)

Inflow Outflow

Rajah 3.22 Hidrograf Masuk Dan Keluar Untuk Detention Pond.

D. Ringkasan Rekabentuk

Jadual 3.31 Ringkasan Rekabentuk Struktur Hidraulik Alur Keluar Untuk Detention Pond. RESULT: EMBANKMENT HEIGHT 2.50m

3 MONTHS ARI Minor Outlet Major Outlet OUTLET (ARI 10) (ARI 50)

Size/Outlet 4 NOS PIPE CULVERT EMERGENCY Type ORIFICES 1200 X 900 SPILLWAY

(D=175mm) Starting level from Bottom 0.00 1.00 1.95

of Embanklment (m)

E. Analisa Kawalan Kuantiti Air Ribut Untuk keadaan pra-pembangunan, masa penumpuan yang digunakan untuk kawasan pembangunan kampus kejuruteraan USM ialah 60 minit dengan puncak kadar alir pra-pembangunan: 6.32 m3/s untuk ARI 10 tahun; dan 8.68 m3/s untuk ARI 50 tahun seperti yang diberikan dalam jadual di bawah. Masa penumpuan selama 60 minit ditentukan berdasarkan keadaan sistem saliran sedia ada yang digunakan sebagai sistem pengairan ladang kelapa sawit.

57

Jadual 3.32 Penentuan Kadar Alir Air Ribut Pra-Pembangunan. (Section 20.11, VOL 7, MSMA)

Cp =0.62 (I=74.00mm/hr) (GROUP D) Cp =0.67 (I=94.00mm/hr) (GROUP D)

Total Developed Area = 495,951 sq.m (<80 hec) Time of concentration (Before development) Travel length = 1500 m Average Grassed Surface to = 60min

td D 10It D 50It (min) (mm) (mm/hr) (mm) (mm/hr)

60 74 74.00 94 94.00 Qp (ARI 10) = CpiA Qp (ARI 50) = CpiA

6.32 cumec 8.68 cumec Untuk keadaan pasca pembangunan, masa penumpuan yang digunakan untuk kawasan pembangunan kampus kejuruteran USM ialah 60 minit ditentukan berdasarkan sistem saliran bio-ekologikal dengan komponan penghantarnya terdiri dari swale bercirikan kejuruteraan penyusupan. Perubahan atau pengecilan hidrograf ditentukan melalui penghalaan banjir melalui detention pond untuk 10 tahun ARI dan 50 tahun ARI. Puncak kadar alir air ribut selepas berlaku pengecilan adalah 2.54 m3/s untuk 10 tahun ARI dan 3.33 m3/s untuk 50 tahun ARI. Ringkasan analisa kawalan kuantiti air ribut ditunjukkan dalam Jadual 3.33 di bawah. Magnitud kadar alir maksimum yang dialirkan keluar ke Sungai Kerian lebih rendah dari kadar alir pra-pembangunan.

Jadual 3.33 Ringkasan Analisa Kawalan Kuantiti Air Ribut. ARI Paras

Kolam Kadar Alir

Pra- Pembangunan

Kadar Alir Orifis

(cumec)

Kadar Alir Pembentung

(cumec)

Kadar Alir Alur

Limpah (cumec)

Kadar Alir Keluar ke

Sungai Kerian (cumec)

3 Bulan 1.10 0.275 0 0 0 10 Tahun 1.95 0.36 2.54 0 2.54 6.32 50 Tahun 2.1 0.37 2.7 0.63 3.33 8.68

3.5.3 Kawalan Kualiti 3.5.3.1 Kriteria Rekabentuk Kuantiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti: Detention pond adalah berupaya untuk memberikan penyingkiran sediment yang baik (sehingga 75% beban tahunan). Tumbuhan akuatik dan mikrobiota akan meningkatkan tahap rawatan khasnya berhubungan nutrien. Untuk pembangunan baru, kadar penyingkiran bahan pencemar yang dicadangkan dalam MSMA (JPS, 2000) adalah seperti Jadual 3.34 berikut:

58

Jadual 3.34 Kadar Penyingkiran Bahan Pencemar. Bahan Pencemar Kecekapan Purata Penyingkiran Bahan

Pencemar Tahunan Bahan Terapung 90

Endapan 70 Pepejal Terampai (SS) 60

Nitrogen (N) 50 Fosforus 50

3.5.3.2 Kriteria Rekabentuk Kualiti Untuk Kolam Tahanan Komuniti:

a) Menentukan Keperluan Kecekapan Penyingkiran Bahan Pencemar

Peratusan Directly Connected Impervious Area (DCIA) untuk kawasan tadahan detention pond ialah 20 %. Kawasan ini hanya meliputi kawasan asrama pelajar sahaja.

Keperluan penyingkiran bahan pencemar adalah seperti yang diberikan di jadual atas.

b) Menentukan Kadar Keluasan Detention Pond Untuk Kecekapan Penyingkiran Bahan

Pencemar Yang Ditentukan Endapan: Daripada Carta Rekabentuk 35.1 (JPS, 2000), 70% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 0.45%. SS: Daripada Carta Rekabentuk 35.2 (JPS, 2000), 60% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 0.75%. TP: Daripada Carta Rekabentuk 35.3 (JPS, 2000), 50% penyingkiran memerlukan kadar keluasan Ap/Ac sebanyak 0.42%. Kadar keluasan yang paling besar dipilih iaitu 0.75%.

c) Mengira Saiz Detention Pond Yang Diperlukan Untuk Kawasan Tadahan

Keluasan kawasan tadahan, Ac = 49.6 hektar Keluasan kolam tahanan yang diperlukan = 49.6 x 0.75 / 100 = 0.372 hektar Isipadu kolam tahanan yang diperlukan = 0.372 ha x 20 000 m = 7440 m3

3.6 Contoh Rekabentuk Wetland

i) Wetland buatan manusia didefinasikan sebagai suatu teknologi yang direkabentuk untuk meniru proses yang terdapat pada ekosistem wetland semulajadi. Sistem ini menggunakan spesis tumbuhan, tanih dan mikroorganisma yang terdapat dalam

59

wetland untuk menyingkirkan bahan pencemar/bendasing yang didapati dalam air larian ribut.

ii) Proses rawatan berlaku dalam wetland buatan secara fizikal melalui proses

pengendapan, secara kimia melalui proses penukaran bahan pencemar dan secara biologikal melalui proses pengambilan bahan pencemar dari akar dan batang tumbuhan makrofit (HWR, 1999).

iii) Garispanduan ini bertujuan untuk memberikan panduan dan keperluan rekabentuk

kepada jurutera yang akan merekabentuk wetland buatan supaya wetland buatan yang direkabentuk mempunyai keupayaan rawatan optima serta keperluan penyelenggaraan dan kos yang minimum.

iv) Garispanduan ini mestilah digunakan bersama-sama dengan Manual Saliran

Mesra Alam: Bab 35 Kolam Takungan dan Wetland (JPS, 2000).

v) Melalui teknologi ini, wetland dapat meningkatkan kualiti air larian dengan menyingkirkan bahan pencemar seperti nitrogen, fosforus, pepejal terampai dan logam berat yang terdapat dalam air larian ribut.

3.6.1 Aplikasi Kaedah Wetland

i) Kaedah ini hanya digunakan apabila kualiti air larian telah dicemar oleh bahan logam, baja, nutrien, racun serangga perosak dan bahan buangan haiwan kepada tahap kualiti air larian yang tidak dibenarkan memasuki sungai di hilir.

ii) Kaedah ini hanya diaplikasi sekiranya wetland buatan mampu merawat air larian ribut

atau air sisa ke tahap kualiti air yang dikehendaki. iii) Apabila wetland buatan telah disiap terbina, tapak wetland tersebut mestilah

memenuhi kriteria hidrologi, tumbuhan dan tanih supaya kawasan wetland berfungsi dengan baik.

3.6.2 Kriteria Rekabentuk Kualiti Untuk Wetland

i) Rekabentuk wetland buatan merupakan peringkat yang paling penting dalam menentukan kejayaan dan kecekapan sistem wetland yang akan dibina. Antara faktor penting yang perlu diambilkira ialah morfologi wetland, keluasan wetland, kawalan hidrologik dan hidraulik serta susunan makrofit dalam wetland (Shutes, 1997).

ii) Tujuan rawatan kualiti air larian ribut ialah menyingkirkan bahan pencemar dalam air larian ribut untuk memenuhi kriteria seperti dalam Jadual 3.35. Rekabentuk wetland juga boleh mempunyai objektif yang berkaitan dengan alam sekitar. Bagaimanapun, ianya memerlukan tahap keupayaan yang lebih cekap dan efisien untuk menyingkirkan bahan pencemar.

iii) Wetland merupakan sebahagian daripada perawatan bersiri (treatment train). Bagi kawasan pembangunan baru, objektif keseluruhan adalah untuk menyingkirkan 70%

60

bebanan endapan (lihat Jadual 3.31). Sebahagian daripada penyingkiran ini akan berlaku dalam perangkap endapan (GPT) dan juga dalam wetland sendiri.

iv) Bagi kawasan yang dibangunkan semula, sasaran penyingkiran adalah sebanyak 50%

endapan dalam wetland. Walau bagaimanapun, sasaran ini bergantung kepada kekangan tapak dan kos bagi menentukan saiz wetland dan tahap penyingkiran bahan pencemar.

Jadual 3.35 Sasaran Penyingkiran Bahan Pencemar (JPS, 2000).

Pembangunan Baru Pembangunan Semula(rujuk nota)

Naik taraf sistem saliran sediada

Bahan pencemar Kecekapan

Penyingkiran Purata Tahunan Bahan Pencemar (%)

Pengurangan Purata Tahunan Bahan Pencemar dari

Keadaan Semulajadi (%)

Pengurangan Purata Tahunan Bahan Pencemar dari

Keadaan Semulajadi (%)

Bahan Terapung (Floatables) 90 90 30

Endapan (sediment) 70 50 20

Pepejal Terampai (Suspended Solids) 60 40 20

Nitrogen 50 30 20

Phosphorus 50 30 20

Nota: Kerajaan Tempatan mungkin akan menetapkan sasaran yang lebih rendah bagi kawasan yang dibangun semula untuk mengambil kira kekangan tanah.

3.6.3 Maklumat yang diperlukan untuk Rekabentuk Rekabentuk wetland memerlukan maklumat seperti berikut:

• Luas kawasan tadahan; • Aliran masuk hidrologi; • Maklumat ukur terperinci, termasuk kedalaman wetland sedia ada; • Keadaan hidraulik di aliran keluar wetland yang boleh menyebabkan fenomena

airbalik; • Jenis tanah; • Anggaran beban endapan dan bahan pencemar dari kawasan tadahan; dan • Maklumat analisa kimia dalam kawasan wetland dan endapan, sekiranya ada risiko

pencemaran bahan kimia. Langkah ini amat perlu jika bekas kawasan lombong akan digunakan.

61

3.6.4 Proses RekaBentuk

3.6.4.1 Am

i) Rekabentuk wetland melibatkan proses rekabentuk awal (preliminary design) dan rekabentuk terperinci (detailed design).

ii) Pemaju perlu mendapatkan kelulusan di peringkat tempatan dan negeri sebelum pembinaan wetland buatan boleh dilakukan. Rekabentuk wetland buatan mesti mematuhi keperluan majlis berkuasa tempatan, negeri dan persekutuan.

iii) Rekabentuk wetland akan mengambilkira salah satu kriteria berikut:

a) keperluan untuk mencapai sasaran peratus penyingkiran bahan pencemar, dan/atau b) keperluan untuk mengambilkira storan banjir, dan/atau c) keperluan untuk menyesuaikan dengan keadaan semulajadi atau penggunaan

storan sedia ada. 3.6.5 Ribut Rekabentuk i) Sistem wetland buatan direkabentuk berdasarkan peristiwa ribut rekabentuk dengan

kadar purata ulangan (ARI) 3 bulan. Rajah 3.22 menunjukkan aliran masuk kedalam wetland dengan kadar purata ulangan (ARI) 3 bulan.

ii) Bagi kawasan wetland yang terhad, isipadu “first flush” yang ditampung mestilah

mempunyai kapasiti minimum 13 mm jumlah isipadu air larian dari keseluruhan keluasan saliran.

Rajah 3.23 Ribut Rekabentuk Dalam Wetland Buatan. 3.6.6 Kriteria Rekabentuk Wetland i) Kriteria rekabentuk utama bagi wetland adalah masa tahanan, kadar bebanan organik,

kedalaman air dan bentuk wetland. Julat tipikal kriteria rekabentuk ditunjukkan dalam Jadual 3.36 (Hammer, 1989; Crites, 1994; Kadlec & Knight, 1996).

62

Jadual 3.36 Julat Kriteria Rekabentuk dari Literature dan MSMA. Kriteria Rekabentuk Julat yang

dicadangkan dari literatur

Rujukan MSMA (Bab 35)

Masa tahanan (penyingkiran bahan pencemar terlarut), d Masa tahanan (penyingkiran bahan pencemar terampai), d Kadar bebanan BOD5 maksimum, kg/ha.d Kadar bebanan hidraulik, m/d Keperluan luas, ha/m3.d Aspek Ratio Kedalaman air – keadaan purata, m Kecerunan dasar,%

4 – 14

0.5 – 3

80 – 112

0.01 – 0.05 0.002-0.014 2:1 – 10:1 0.1 – 0.5 0 – 0.5

2 – 5 - - - -

2:1 – 10:1 0.5

Tebing wetland (1: 6 - 1:8) Cerun minimum (1:10 - 1: 20)

3.6.7 Sel Wetland i) On-line dan Off-line wetland – Terdapat dua jenis wetland sama ada on-line atau off-

line wetland yang boleh dibina bergantung kepada keadaan di tapak seperti dalam Rajah 3.24. Off-line Wetland dibina bersebelahan dengan sungai dengan hanya sebahagian aliran yang mengalir ke dalam wetland (aliran masuk dikawal menggunakan kaedah pengepaman atau aliran semulajadi). Manakala on-line wetland dibina dalam dasar sungai dan kesemua aliran masuk kedalam wetland (selain dari aliran lencongan) dan sesuai untuk kawasan tadahan kecil.

Rajah 3.24 “Off-line” dan “On-line” Wetland

ii) Zon – Sistem wetland dibina berdasarkan gabungan zon masukan, zon makrofit dan zon air terbuka. Pemilihan alternatif kedudukan zon masukan, zon makrofit dan zon air terbuka ditunjukkan dalam Rajah 3.24.

(a) Zon masukan (rujuk Rajah 3.25)

Fungsi zon masukan adalah untuk membuang semua pepejal besar termasuk endapan dan mengalirkan air secara sekata kedalam wetland. Fungsi zon

Off - line On - line

63

O n - l in e G P T a n d P o n dw ith f lo o d s to r a g e

O n - l in e G P T a n dW e t la n d

O f f - l in e G P T a n dP o n d / w e t la n d

O n - l in e G P T , p o n da n d f lo o d s t o r a g e ,w e t la n d

O n - l in e G P T , p o n da n d f lo o d s t o r a g e ,o f f - l in e w e t la n d

W e t la n dP o n dG P T

L E G E N D

masukan boleh ditingkatkan dengan pemasangan perangkap endapan atau GPT.

(b) Zon makrofit (rujuk Rajah 3.25) Zon makrofit adalah zon yang ditanam dengan tumbuhan makrofit. Di dalam zon makrofit air larian dirawat dengan menggunakan kaedah fizikal, kimia dan biologikal. Makrofit akan menapis partikel halus dan menyerap bahan pencemar seperti endapan, nutrien dan bahan toksik melalui akar dan batangnya. Keluasan zon makrofit dicadangkan 25 – 50% dari jumlah keluasan wetland.

(c) Zon air terbuka (rujuk Rajah 3.25) Zon air terbuka merupakan zon yang dalam untuk memastikan partikel halus boleh termendap ke dasar dan cahaya matahari dapat membunuh bakteria. Kedalaman air dalam zon air terbuka dicadangkan minimum 2.4m.

Rajah 3.25 menunjukkan contoh pelan skematik dan pelan longitud bagi wetland buatan yang terdiri dari zon masukan dengan perangkap endapan, zon makrofit dan zon air terbuka.

Rajah 3 .25 Alternatif Plan Lokasi Kolam Takungan Dan Wetland.

64

Rajah 3.26 Komponen Sel Dalam Wetland.

Rajah 3.27 Gambarajah Skematik Wetland Buatan Dan Pelan Longitud Wetland Buatan.

iii) Bentuk – nisbah panjang dan lebar mestilah berada dalam julat 2:1 kepada 10:1. Bentuk dan dimensi yang lebih bersifat semulajadi serta memenuhi keperluan boleh juga digunakan. Bagi mengelakkan aliran terus dari inlet ke outlet (“short circuit”), bentuk yang memanjang dengan kelebaran yang kecil adalah sesuai seperti bentuk bujur memanjang.

Inlet zone Macrophyte Outlet Zone

Flood Attenuation Storage

Extended Detention Storage

Permanent Storage Outlet

EmergencySpillway

By-pass of Extreme Events

65

iv) Kedalaman – Purata kedalaman air dalam wetland ialah 0.5m. Kedalaman maksimum air mestilah dalam julat 0.5m – 1.0m (kedalaman yang paling sesuai bergantung jenis tumbuhan makrofit). Kedalaman merupakan faktor asas yang menentukan pertumbuhan makrofit kerana tumbuhan makrofit yang berlainan mempunyai kesesuaian kepada kedalaman dan regim yang berlainan. Selalunya kedalaman bermula dengan 0m di tepi pinggir wetland kepada kedalaman 1.0m ditengah wetland. Perubahan kedalaman air dalam wetland selalunya rendah (kurang dari 0.6m) kerana kebanyakkan tumbuhan makrofit tidak bertolak ansur kepada perubahan kedalaman air yang mendadak.

v) Aliran masuk – Wetland mesti direkabentuk untuk mengagihkan aliran masuk ke dalam wetland secara seragam dan sekata untuk mengelakkan fenomena aliran terus dari inlet ke outlet (“short circuit”).

vi) Struktur aliran masuk – Struktur aliran masuk mestilah direkabentuk supaya aliran air diagih secara sekata di sepanjang aliran masuk wetland. Rekabentuk yang baik akan meminimumkan masalah “short circuit”, zon pokok mati dan mengurangkan masalah hakisan di bahagian masuk wetland. Rajah 3.28 menunjukkan contoh struktur aliran masuk samada struktur paip, riser ataupun “level spreader swale” bagi wetland.

Rajah 3.28 Alternatif Struktur Aliran Masuk (Kadlec & Knight, 1996).

vii) Struktur aliran keluar – struktur kawalan air mesti mengawal air keluar dari wetland secara automatik mengikut masa tahanan rekabentuk. Struktur aliran keluar perlu direkabentuk bagi mengurangkan potensi zon tumbuhan mati, mengawal kedalaman air, mengurangkan halangan (blocking) dan memantau aliran dan kualiti air. Struktur aliran keluar akan memberi kesan keatas taburan aliran di dalam wetland seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.29. Ada pelbagai struktur aliran keluar untuk mengawal paras air dalam wetland seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.30, 3.31, 3.32 dan 3.33.

66

Pemilihan dan kegunaan struktur aliran keluar bergantung kepada kesesuaian struktur aliran keluar kepada keadaan dan objektif wetland.

Rajah 3.29 Kesan Struktur Aliran Keluar ke atas Taburan Aliran dalam Wetland Buatan.

Rajah 3.30 Contoh Rekabentuk Weir Sebagai Struktur Aliran Keluar dalam Wetland.

67

Rajah 3.31 Struktur Kawalan Paras Air – Paras Air Berbeza Bergantung Kepada Pergerakan Paip Pvc (DLWL- New South Wales 1998).

Rajah 3.32 Struktur Kawalan Paras Air – Penggunaan Beberapa Bilangan Paip Untuk Mendapatkan Paras Air Yang Dikehendaki (DLWC-New South Wales 1998).

68

Rajah 3.33 Struktur Kawalan Paras Air “drop board” (DLWC – New South Wales 1998).

viii) Masa tahanan dan luas permukaan – masa tahanan dan luas permukaan akan dikira mengikut masa yang diperlukan untuk mencapai tahap rawatan yang ditetapkan berasaskan bahan pencemar yang terkandung ketika itu. Masa tahanan minimum 30 minit dan rekabentuk optima mestilah menahan air larian dalam wetland 3 hingga 5 jam dan yang paling sesuai adalah 10 – 15 jam. Masa tahanan unggul mestilah kurang dari 3 hingga 5 hari (EPA NSW, 1997).

ix) Kecerunan dan kedalaman air – Faktor lain yang penting ialah penentuan kecerunan

dan kedalaman air yang perlu ada dalam wetland mengikut zon seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.37. Kriteria kedalaman air dan kecerunan dalam wetland ditunjukkan dalam Rajah 3.34.

Jadual 3.37 Kecerunan Dan Kedalaman Air Dalam Kawasan Wetland Mengikut Zon (JPS, 2000).

Zone Area Slope Hydrologic Conditions Zone 1 Deep Water Pool 1 : 2 0.3 – 1.8 m BWL Zone 2 Shallow Water Bench 1 : 6 0 – 0.3 m BWL Zone 3 Shoreline Fringe 1 : 8 0 – 0.3 m BWL Zone 4 Riparian Fringe 1 : 10 0.3 – 1.2 m BWL Zone 5 Floodplain Terrace 1 : 15 Infrequently inundated Zone 6 Upland Slopes 1 : 20 Seldom or never inundated

69

Rajah 3.34 Kecerunan Dan Kedalaman Air Dalam Wetland Mengikut Zon.

3.6.8 Hidrologi Wetland

i) Keluasan wetland buatan mesti mempunyai isipadu takungan yang mencukupi untuk menakung isipadu “first flush” air larian ribut yang mengandungi banyak bahan pencemar. Jika isipadu aliran masuk melebihi air larian tersimpan, air larian yang berlebihan perlu dialir keluar.

ii) Air yang telah dirawat mesti dialir keluar sebagai persediaan sebelum hujan turun.

Isipadu storan, masa tahanan dan kadar pengaliran air keluar dari sistem wetland mestilah mengikut keluasan wetland dan struktur aliran keluar.

iii) Jika didapati endapan dan pepejal organik terkandung dalam air larian, perangkap

endapan perlu disediakan sebelum air larian mengalir masuk kedalam wetland. Rekabentuk struktur perangkap endapan bagi kawalan air di wetland mesti mematuhi garispanduan dalam Bab 3 Perangkap Bahan Pencemar Kasar dalam Manual Saliran Mesra Alam (JPS, 2000). Semasa pembinaan wetland sistem saliran sediada akan diguna, diganti atau diubahsuai bergantung kepada sistem saliran wetland.

iv) Air memasuki wetland melalui proses air larian, air sungai, imbuhan air bawah

tanah dan hujan. Manakala, wetland kehilangan air melalui sungai, aliran keluar air bawah tanah dan penyejatpeluhan. Proses imbangan kitaran hidrologi wetland ditunjukkan dalam Rajah 3.35.

v) Imbangan air dinamik dalam wetland boleh dianggar menggunakan persamaan 1

seperti dibawah:

(Persamaan 3.1)

70

dengan:

A = Luas permukaan wetland, m2; Av = Luas permukaan tumbuhan wetland, m2; ET = kadar penyejatpeluhan, m/d; E = kadar sejatan, m/d; P = kadar hujan, m/d; Qb = kadar kehilangan tebing, m3/d; Qc = kadar air larian tadahan,m3/d; Qgw = penyusupan ke dalam air bawah tanah, m3/d;

Qi = kadar aliran input, m3/d; Qo = kadar aliran output,m3/d; t = time,d; V = isipadu storan air dalam wetland,m3

Rajah 3.35 Komponen “Water Budget” Dalam Wetland (Kadlec & Knight 1996). 3.6.9 Tumbuhan Mikrofit i) Tumbuhan yang dipilih untuk ditanam dalam wetland mestilah tumbuhan makrofit

sesuai dengan keadaan cuaca tempatan dan toleran kepada bahan pencemar dalam air larian seperti nutrien, racun serangga dan konstituen yang lain dalam air larian atau air sisa. Pemilihan tumbuhan ini bergantung kepada keupayaan merawat air larian.

ii) Kriteria berikut perlu diambilkira apabila memilih tumbuhan makrofit bagi wetland:

• Tumbuhan makrofit yang dicadangkan mestilah boleh hidup dan membesar di wetland

• Tumbuhan tersebut mestilah tidak akan merebak hidup keluar dari wetland atau ke hiliran wetland

• Ketinggian tumbuhan mestilah konsisten dengan ciri-ciri wetland • Tumbuhan tidak akan tumbuh kepada kepadatan sehingga menggalakkan habitat

nyamuk atau haiwan lain.

71

iii) Keutamaan patut diberikan kepada tumbuhan wetland yang asal bersesuaian dengan keadaan genetik semulajadi. Tumbuhan yang di pilih mestilah berada dalam lingkungan 200 batu radius dari tapak cadangan wetland. Jadual 3.38 menunjukkan tumbuhan makrofit berdasarkan pengalaman pembinaan wetland di Putrajaya (PJH, 2000). Secara am, tumbuhan makrofit yang sesuai untuk wetland ialah jenis typha, phragmites dan scirpus (Kadlec & Knight 1996).

iv) Terdapat tiga zon dalam zon wetland dan makrofit yang dipilih bergantung kepada

kedalaman air iaitu shallow marsh (0-0.3m), marsh (0.3-0.6) dan deep marsh (0.6-1.0m) seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.38. Rajah 3.36 menunjukkan senarai makrofit yang boleh ditanam di shallow marsh (0-0.3m). Manakala Rajah 3.37 dan 3.38 menyenaraikan makrofit yang boleh ditanam di marsh (0.3-0.6) dan deep marsh (0.6 – 1.0m).

v) Faktor lain yang penting ialah kedalaman zon akar mesti mencukupi bagi

mengelakkan kemusnahan fizikal makrofit semasa halaju tinggi melebihi 0.7m/s. Bagi wetland bawah tanah (sub-surface wetland), bahagian dasar wetland dicadangkan terdiri dari 0.1m tanih organik dan 0.5m kerikil kecil (pea gravel) dengan saiz 3 – 10mm. Manakala, wetland permukaan (surface wetland) dicadangkan tanih organik setebal 0.6m sebagai dasar wetland. Ini bermakna jumlah kedalaman mencukupi untuk makrofit seperti Phragmites dengan kedalaman zon akar 0.6m.

vi) Dasar wetland perlu dilapisi dengan lapisan tanah liat atau lapisan tiruan telap air

(butyl) supaya air yang berada dalam wetland tidak menyusup ke bawah tanah (Shutes, 2000).

vii) Semasa proses rekabentuk perlu diambilkira bahan substrata dan persediaan tapak

bagi memastikan pertumbuhan makrofit secara sempurna.

Jadual 3.38 Senarai Mikrofit Yang Dicadangkan Untuk Wetland. Shallow Marsh (water depth 0 – 0.3 m)

Botanical Name Common Name Eloeocharis variegata Puron, Spike rush Eriocaulon longifolium Rumput butang, Asiatic pipewort Fimbristylis globulosa Rumput sadang, Globular fimbristylis Fimbristylis miliacea Rumput tahi kerbau, Lesser fimbristylis Hanguana malayana Bakong, Common hanguana Ludwigia adscendens Inai pasir, Water primrose Ludwigia octovalvis Naleh, Hairy malayan willow herb Monochoria hastata Keladi agas, Hastate-leafed pondweed Philydrum lanuginosum Rumput kipas, fan grass Polygonum barbatum Tebuk seludang, Knot graa Saccharum spontaneum Tebu salah, swamp sugar cane Scleria sumatrensis Rumput sendayan, Sumatran scleria

72

Jadual 3.38 Senarai Mikrofit Yang Dicadangkan Untuk Wetland (Sambungan) Marsh (water depth 0.3 – 0.6 m)

Botanical Name Common Name Eleocharis dulcis Ubi puron, Spike rush Fuirena umbellata Rumput kelulut, Hairy blue sedge Lepironia articulata Purun, Tube sedge Philydrum lanuginusom Rumput kipas, Fan grass Scirpus grossus Rumput menderong, Greater club rush Scirpus mucronatus Rumput kercut, bog bulrush Scleria sumatrensis Rumput sendayan, Sumatran scleria Typha augustifolia Banat, Cat-tail

Deep Marsh (water depth 0.6 – 1.0 m) Botanical Name Common Name Lepironia articulata Purun, Tube sedge Phragmites Karka Rumput gedabong, Common reed Scirpus mucronatus Rumput kercut, Bog bulrush Typha angustifolia Banat, Cat-tail

Rajah 3.36 Contoh Mikrofit Yang Ditanam Di Shallow Marsh (0 – 0.3m).

a) Eloeocharis variegata b) Eriocaulon longifolium

c) Fimbristylis globulosa d) Hanguana Malayana

e) Philydrum lanuginosim f) Ludwigia octovalvis

73

Rajah 3.37 Contoh Mikrofit Yang Ditanam Di Marsh 0.3 –0.6m.

Rajah 3.38 Senarai Mikrofit Yang Ditanam Di Deep Marsh (0.6-1.0m).

a) Lepironia articulata b) Rumput Kipas

c) Rumput Kelulut

b) Phragmites Karka a) Lepironia articulata

c) Scirpus mucronatus d) Typha angustifolia

74

3.6.10 Faktor-faktor yang perlu Diambilkira

i) Ambilkira kesan isipadu dan kadar air larian, penyusupan, pemeluwapan dan transpirasi dalam proses imbangan air.

ii) Anggarkan keupayaan perubahan kadar pembesaran tumbuhan dan transpirasi berdasarkan perubahan isipadu dalam air tanah.

iii) Ambilkira kesan pergerakan endapan dan endapan larut atau bahan pencemar yang melekat kepada endapan yang dibawa oleh air larian.

iv) Tanah atau lapisan sintetik dan saliran bawah tanah mesti diambilkira jika ada potensi percampuran antara air sisa dan air bumi.

v) Ambilkira kesan suhu sumber air untuk menghalang kesan yang tidak dikehendaki keatas akuatik dan hidupan haiwan yang lain.

vi) Ciri-ciri tanah, hidrologi dan tumbuhan makrofit di tapak dan kawasan tadahan sebelum pembangunan perlu didokumentasi.

3.6.11 Rekabentuk Wetland Berdasarkan MSMA

3.6.11.1 Aliran Masuk Tetap Kaedah ini digunakan sekiranya aliran di hulu adalah sekata ataupun perubahan kecil dalam aliran disebabkan offline wetland ataupun lokasi wetland terletak dibahagian hilir kolam takungan. Dalam keadaan ini, saiz wetland boleh dianggarkan berdasarkan persamaan 2.

)tr(RCQA

rbin ⋅

⋅⋅⋅= 100 (Persamaan 3.2)

dimana, A = luas wetland (ha) Q = isipadu aliran peristiwa hujan (ML) Cin = kepekatan aliran masuk bahan pencemar yang disasarkan (mg/L) R = tahap pengurangan yang diperlukan (%) rb = kadar penyerapan harian bahan pencemar yang disasarkan oleh biofilm tr = masa tahanan atau purata masa antara peristiwa ribut (hari)

3.6.11.2 Contoh Pengiraan Wetland di Universiti Sains Malaysia Luas tadahan = 300 acre = 1,214,000 m2

DCIA kawasan tadahan = 80 %

75

Purata Hujan Tahunan = 3000 mm Langkah 1 : Anggaran kecekapan penyingkiran bahan pencemar yang terpilih. Penyingkiran bahan pencemar, endapan = 65 % Penyingkiran bahan pencemar, SS = 40 % Penyingkiran bahan pencemar, TP = 40 % Langkah 2 : Anggaran nisbah luas wetland yang diperlukan bagi sasaran kecekapan bahan pencemar. Endapan : Merujuk kepada. Carta 35.A1, 65 % penyingkiran berdasarkan nisbah luas Ap / Ac ialah 0.65 % SS : Merujuk Carta 35.A2, 40 % penyingkiran berdasarkan nisbah luas Ap / Ac ialah 0.62 % TP : Merujuk Carta 35.A3, 40% penyingkiran berdasarkan nisbah luas Ap / Ac ialah 0.75 % Nisbah luas yang terbesar mestilah dipilih. Oleh itu nisbah luas yang digunakan ialah 0.75 % Langkah 3 : Pengiraan luas wetland jika luas kawasan tadahan diketahui Luas kawasan tadahan kampus USM = 300 acre = 1,214,100 m = 1.214 km Luas wetland yang diperlukan adalah seperti berikut:

ha 0.9105 100

75.0km 214.1 2 =×

Isipadu wetland: 0.9105 ha x 2.0 m = 18,210 m3

Langkah 4 : Penentuan bentuk wetland Nisbah wetland tunggal yang ideal (panjang: lebar ialah sekurang-kurangnya 3:1) Luas permukaan 0.9105 ha = 9,105 m2

Panjang : Lebar 155 m : 60 m Luas wetland yang dicadangkan ialah 1ha dengan dimensi panjang 155m dan lebar 60m.

76

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0%

Ratio Pond A rea/Catchm ent A rea

Annu

al P

erce

ntag

e Ca

ptur

e

D C IA= 20% M AR= 1600m m D CIA= 20% M AR= 3000m mD CIA= 50% M AR= 1600m m D CIA= 50% M AR= 3000m mD CIA= 80% M AR= 1600m m D CIA= 80% M AR= 3000m m

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0%

Ratio Pond Area/Catchment Area

Annu

al P

erce

ntag

e Ca

ptur

e

DCIA=20% MAR=1600mm DCIA=20% MAR=3000mmDCIA=50% MAR=1600mm DCIA=50% MAR=3000mmDCIA=80% MAR=1600mm DCIA=80% MAR=3000mm

Design Chart 35.1 Annual Pollutant Capture Curve For Sediment As A Function Of Pond Area Ratio (JPS, 2000).

Design Chart 35.2 Annual Pollutant Capture Curve For SS As A Function Of Pond Area Ratio (JPS, 2000)

77

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0%

Ratio Pond Area/Catchment Area

Annu

al P

erce

ntag

e Ca

ptur

e

DCIA=20% MAR=1600mm DCIA=20% MAR=3000mmDCIA=50% MAR=1600mm DCIA=50% MAR=3000mmDCIA=80% MAR=1600mm DCIA=80% MAR=3000mm

Design Chart 35.3 Annual Pollutant Capture Curve For TP As A Function Of Pond Area Ratio (JPS, 2000).

Makrofit yang dicadangkan untuk wetland di Transkrian berdasarkan pengalaman pengurusan makrofit di Putrajaya dan ditunjukkan dalam Jadual 3.39. Sebahagian daripada makrofit tersebut boleh didapati dari lokasi sediada. Bagi projek ini dicadangkan makrofit yang sesuai ditanam bergantung kepada kedalaman yang sesuai untuk makrofit yang telah dikenalpasti dan makrofit yang sediada dalam kawasan USM. Terdapat tiga zon dalam zon wetland dan makrofit yang dipilih bergantung kepada kedalaman air iaitu shallow marsh (0-0.3m), marsh (0.3-0.6) dan deep marsh (0.6-1.0m) seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 5. Bagi kedalaman kurang dari 0.3m spesis yang dipilh ialah Eleocharis Variegata, Eleocharis Dulchis dan Hanguana Malayana. Manakala, kedalaman 0.3-0.6m spesis yang dipilih ialah Lepironia Articulata dan Typha Augustifolia. Bagi kedalaman 0.6 – 1.0m, spesis yang sesuai ialah Phragmites Karka. Faktor lain yang penting ialah kedalaman zon akar mesti mencukupi bagi mengelakkan kemusnahan fizikal makrofit semasa halaju tinggi melebihi 0.7m/s. Bahagian dasar wetland dicadangkan terdiri dari 0.1m tanih organic dan setebal 0.5m dibawahnya kerikil kecil (pea gravel) dengan saiz 3 – 10mm. Ini bermakna jumlah kedalaman mencukupi untuk makrofit seperti Phragmites dengan kedalaman zon akar 0.6m. Dasar wetland perlu dilapisi dengan lapisan tanah liat atau lapisan tiruan telap air (butyl) supaya air yang berada dalam wetland tidak menyusup ke bawah tanah (Shutes, 2000).

78

Jadual 3.39 Jenis Tumbuhan Makrofit Yang Ditanam Di Wetland USM. Jenis Nama Tumbuhan Makrofit

Type 1 (0.3m depth) Eleocharis Variegata Type 2 (0.3m depth) Eleocharis Dulchis Type 3 (0.3 m depth) Hanguana Malayana Type 4 (0.6m depth) Lepironia Articulata Type 5 (0.6 m depth) Typha Augustifolia Type 6 (1.0 m depth) Phragmites Karka

Konsep Sistem Wetland Wetland dibina untuk tujuan rawatan air larian ribut yang keluar dari outlet bio-ekologikal swale dan kolam tahanan pula untuk storan kawalan banjir sebelum air dilepaskan ke sungai . Di samping itu wetland dan kolam tahanan juga direkabentuk untuk menjadi kawasan rekreasi dan habitat hidupan liar. Luas kawasan kampus ialah 121.4 ha dan seluas 85 ha telah dibangunkan. Penggunaan sistem saliran mesra alam secara keseluruhannya mengakibatkan pengurangan keluasan wetland yang diperlukan kepada 0.2% dari luas kawasan tadahan. Wetland telah direkabentuk menggunakan kaedah off-line kerana aliran air larian ribut yang besar tidak sesuai menggunakan kaedah on-line seperti yang digariskan dalam Manual Saliran Mesra Alam (JPS, 2000). Oleh itu hanya kadar alir maksimum 0.275 m3/s dibenarkan masuk kedalam wetland untuk proses rawatan pembersihan air larian tersebut. Keluasan permukaan yang dicadangkan untuk wetland ialah 30,000 meter persegi dengan nisbah panjang dan lebar ialah 3:1 berdasarkan pengiraan dalam Manual Saliran Mesra Alam (JPS, 2000) dengan ribut rekabentuk ialah untuk tempoh 3 bulan sahaja. Kadar alir yang lebih besar akan dipintas dan dihantar terus ke kolam tahanan dengan keluasan 30,000 meter persegi. Data rekabentuk wetland ditunjukkan dalam Jadual 3.40. Manakala bentuk wetland dan kolam tahanan adalah berbentuk bujur dengan mengambilkira bentuk kawasan sedia ada.

Jadual 3.40 Data Rekabentuk Wetland Di USM. Catchment Area (sq.km) 1.214 Design Storm (Table 4.1 MSMA) 3 month ARI (22.5mm/hr) Length (3:1) 300m Width 100 m Wetland surface area 30,000 sq.m. Volume (ML) 55.5

30,000 cu.m. % catchment area 2.3 Design Inflow rate (ML/d) 21.6

(0.275 cumecs) Mean residence time (d) 3 days

Konsep sistem rawatan wetland di USM terdiri daripada elemen seperti berikut: 1. Struktur aliran masuk (inlet structure) terdiri daripada kawalan aliran, struktur limpahan

penuh, pemecah tenaga dan kemudahan alat pemantauan. 2. Kolam lembap/ tahanan (wet/ settlement pond)

79

3. Wetland (wetland) terdiri daripada struktur kawalan aliran seperti pipe-fed dan kawalan aras air

4. Sungai randuk (wading river) 5. Kolam tahanan (wet pond) 6. Laluan Penyelenggaraan (Maintenance access) Struktur aliran masuk ke kolam tahanan (settlement pond) direkabentuk terdiri daripada struktur konkrit dengan kawalan aliran, struktur pelepas atau pemecah tenaga dan kemudahan pemantauan. Kawalan aliran boleh menggunakan samada orifis, flum atau takuk dan pemilihan bergantung kepada faktor penyelenggaraan dan ketepatan ukuran aliran. Halaju aliran dalam kolam tahanan perlu di tetapkan pada paras minimum untuk mengelakkan turbulence dan pusingan air (circulatory currents) yang boleh mengakibatkan pengendapan tidak berlaku dan mengocak kembali bahan endapan yang telah sedia mendap. Fungsi utama kolam tahanan (settelement pond) sebelum wetland adalah untuk menyingkirkan sebahagian besar peratus endapan terampai dan menghalang dari memasuki kawasan wetland. Bahan endapan yang memasuki wetland akan mempengaruhi kekonduksian hidraulik media dan mengurangkan kecekapan dengan adanya penghadang mengakibatkan aliran penuh melimpah. Sebaiknya bahan endapan dikeluarkan diperingkat kolam tahanan kerana kos penyingkiran akan meningkat dalam wetland. Kolam tahanan direkabentuk pada kedalaman 3 meter untuk memaksimumkan kapasiti tahanan dan dilapisi dengan tanah liat atau lapisan buatan. Elemen yang paling penting dalam rekabentuk ialah wetland dengan keluasan yang dicadangkan 10,000 meter persegi. Kadar alir maksimum ditetapkan sebanyak 0.275 cumecs dan selebihnya akan dipintas dan dialir terus ke kolam tahanan. Oleh kerana keadaan semulajadi yang agak unik dan kedudukan outlet terakhir sistem saliran mesra alam yang berada ditengah-tengah kawasan yang disediakan, maka sebahagian aliran akan dialir ke sebelah kanan (wetland) dan selebihnya akan dialir terus ke kolam tahanan. Struktur pulau akan dibina dalam kawasan wetland dan boleh juga berfungsi sebagai laluan untuk pelawat melawat kawasan wetland tersebut. Ia juga akan memastikan aliran air mengalir di sepanjang struktur pulau dan wetland sebelum mengalir keluar ke sungai randuk. Aliran air dari outlet terakhir sistem saliran mesra alam akan dihantar melalui paip sebesar 500mm ke inlet wetland dan aliran air itu akan diagihkan secara seragam menggunakan sistem agihan paip. Keluasan wetland perlu digunakan sepenuhnya dengan memastikan aliran air melalui media adalah seragam. Penapis granular (granular filter) akan dibina di inlet wetland untuk memastikan tiada zarah besar dibawa ke dalam inlet wetland dan perlu dibersihkan dengan kerap.

80

3.7 Rujukan Crites, R.W. (1994). Design Criteria and Practice for constructed wetlands. Journal of

Water Science and Technology, Vol. 29, No. 4, pp. 1-6. DLWC NSW – Department of Infrastructure, Planning and Natural Resources New

South Wales . (1998). Constructed Wetlands Manual. EPA NSW – Department of Environment and Conservation New South Wales.

(1997). Managing Urban Stormwater. Council Handbook. JPS (2000). Urban Stormwater Management Manual for Malaysia (Manual Saliran

Mesra Alam). Jabatan Pengairan dan Saliran Malaysia. Kadlec, R.H. & Knight, R.L. (1996). Treatment Wetlands, Lewis Publisher. O’Loughlin (1993). Design Flood Estimation and Computer Models. Workshop on

Stormwater Detention Systems. University of Technology Sydney. Putrajaya Holding (2000). Putrajaya Constructed Wetland. Putrajaya Publication. Roesner, L. A., Bledsoe, B. P and Brasher, R. W. (2001). Are Best Management

Practice Criteria Really Environmentally Friendly?. Journal of Water Resources Planning and Management. ASCE, Vol. 127, No.3, pp. 150-154.

Shutes, R.B. E., Revitt, D. M., Forshow, M. & Winter. B. (2000). Constructed

Wetlands for Water Pollution Control: Design & Operation. Workshop on Constructed Wetlands: Design, Management and Education, 14 – 15 Dec 2000, Penang.

Sthare, P. (2001). Recent Experiences in the Use of BMPs in Sweden. Proc. Linking

Stormwater BMP Designs and Performances to Receiving Water Impacts Mitigation Conference, Snowmass, Colorado, USA, pp. 225-235, August 19-24.