POLA PENYEBARAN AIR REMBESAN DI DALAM

TUBUH MODEL TANGGUL BERBAHAN TANAH GLEISOL

Oleh

MARIE HANNASTRY

F14052500

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

POLA PENYEBARAN AIR REMBESAN DI DALAM

TUBUH MODEL TANGGUL BERBAHAN TANAH GLEISOL

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

MARIE HANNASTRY

F14052500

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

POLA PENYEBARAN AIR REMBESAN DI DALAM

TUBUH MODEL TANGGUL BERBAHAN TANAH GLEISOL

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

MARIE HANNASTRY

F14052500

Dilahirkan di Bandung, 21 November 1987

Tanggal ujian: 4 September 2009

Bogor, September 2009

Menyetujui :

Dr. Ir.Nora H. Pandjaitan, DEA Dr. Ir. Erizal, MAgr

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui :

Dr. Ir. Desrial, MEng

Ketua Departemen Teknik Pertanian

Marie Hannastry. F14052500. Pola Penyebaran Air Rembesan Di Dalam

Tubuh Model Tanggul Berbahan Tanah Gleisol. Di bawah bimbingan: Nora H.

Pandjaitan dan Erizal.

RINGKASAN

Tanggul merupakan salah satu bentuk dari bendungan urugan homogen.

Dikatakan demikian, karena tanggul mempunyai bahan pembuat dan bentuk yang

hampir sama dengan bendungan. Hampir semua tanggul dibuat dengan bahan

tanah yang hampir sejenis dan gradasinya (susunan ukuran butiran tanahnya)

hampir seragam.

Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha dalam konservasi tanah dan

air. Tanggul dipakai untuk melindungi daerah irigasi dari banjir yang disebabkan

oleh sungai atau laut. Tanggul yang dibangun diharapkan tetap kuat dan kokoh

terhadap gaya - gaya yang ditimbulkan akibat tergenangnya air di dalam waduk

sesuai umur ekonomis tanggul. Salah satu masalah yang sering terjadi pada

bendungan urugan, termasuk tanggul adalah adanya rembesan pada tubuh

bendungan tersebut. Rembesan ini mempunyai pengaruh yang dapat merusak

stabilitas bangunan karena terangkutnya bahan – bahan halus sehingga dapat

menyebabkan terjadinya piping. Jika hal ini sudah terjadi, maka terbentuklah lajur

rembesan (jaringan aliran) antara bagian hulu dan hilir bangunan.

Tujuan dari penelitan ini adalah untuk menganalisis pola penyebaran

rembesan (seepage) dan panjang zona basah di dalam tubuh tanggul melalui

pengamatan di laboratorium dengan menggunakan model tanggul. Pola

penyebaran rembesan dianalisis dengan metode grafis dan program Geoslope

(Seep/W), kemudian hasilnya diperbandingkan.

Model tanggul yang dibuat direncanakan untuk mengkontrol kedalaman

air kurang dari 1.5 m dengan lebar atas minimum tanggul 1.5 m. Tanggul yang

direncanakan merupakan model dengan skala 1 : 12. Pemadatan tanah dilakukan

dengan uji pemadatan standar (proctor test). Dari hasil uji pemadatan tersebut

diperoleh kadar air optimum sebesar 35.92% dan rata-rata berat isi kering

maksimum ( dmax) sebesar 1.20 g/cm3. Nilai kadar air optimum tersebut

digunakan sebagai acuan untuk melakukan uji pemadatan pada kotak (uji tumbuk

manual) yang selanjutnya menjadi nilai perbandingan untuk melakukan

pemadatan tanah pada model tanggul. Pada uji tumbuk manual didapatkan RC

(Ratio Compaction) sebesar 90.60% dengan jumlah tumbukan per lapisan

sebanyak 160 tumbukan dan tinggi jatuhan sebesar 30 cm. Pada penelitian ini juga

didapatkan rata-rata nilai permeabilitas lapangan sebesar 1.94 cm/jam, sedangkan

rata-rata hasil uji permeabilitas pada tanggul setelah dijenuhkan adalah sebesar

0.13 cm/jam.

Dari pengamatan secara langsung diperoleh panjang zona basah rata-rata

22.11 cm, sedangkan dengan metode grafis diperoleh 12.22 cm, dan dengan

program Geoslope sebesar 18.44 cm. Waktu rata-rata aliran air sampai keluar di

outlet adalah 119 menit. Debit yang masuk melalui inlet sebesar 87.5 ml/det dan

debit yang keluar di outlet 0.458 ml/det. Ketiga metode yang digunakan

menghasilkan nilai panjang zona basah yang berbeda-beda. Namun, metode

pengamatan langsung dan program geo-slope menghasilkan nilai yang berdekatan,

sedangkan metode grafis menghasilkan nilai yang jauh berbeda. Hal ini

disebabkan metode grafis tidak memperhitungkan sifat fisik dan mekanik tanah.

Dengan metode grafis setiap model tanggul (dengan berbagai jenis tanah) yang

sama dimensinya akan menghasilkan panjang zona basah yang sama.

Berdasarkan hasil penelitian, penyebaran air rembesan berdasarkan rumus

empiris menghasilkan panjang zona basah yang lebih kecil dibandingkan dengan

metode pengamatan langsung dan program Seep/W. Garis – garis ekuipotensial

terbentuk pada daerah hulu tanggul dan tegak lurus dengan garis aliran. Garis

freatik yang merupakan batas antara tanah jenuh dan tidak jenuh merupakan muka

air rembesan pada tubuh tanggul. Setiap lapisan tanah yang berada di bawah garis

freatik akan jenuh oleh air yang merembes. Air yang merembes membentuk garis

aliran mulai dari lereng hulu tanggul dimana air mulai masuk dan merembes

sampai pada hilir model tanggul. Garis freatik merupakan garis yang pertama kali

menyentuh lereng hilir tanggul dan membentuk zona basah.

Kata kunci : model tanggul, pemadatan, pola penyebaran air rembesan, panjang

zona basah, geo- slope.

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya

sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan judul Pola Penyebaran Air

Rembesan Di dalam Tubuh Model Tanggul Berbahan Tanah Gleisol. Skripsi

ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi

Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Dalam penyusunan skripsi ini penulis mengucapkan terima kasih atas

perhatian, bantuan, dan kerjasamanya kepada:

1. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA dan Dr. Ir. Erizal, MAgr selaku dosen

pembimbing skripsi di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas

Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

2. Dr. Ir. I Wayan Astika, MSi selaku dosen penguji.

3. Bapak Trisnadi selaku teknisi bagian Teknik Tanah dan Air.

4. Ibu Lasmauli Manalu dan Ayah John Manganjur Saragih (alm.), serta

adik Eka, Lia, Artha, dan Beny yang selalu memberikan dukungan.

5. Mohamad Jayadi dan Dian Oktavia teman – teman satu tim penelitian.

6. Jimmy, Dian, Rully, Arief serta seluruh teman – teman TEP 42 yang

selalu memberikan semangat.

7. Serasi, Doris, Esther, dan Netty sebagai sahabat – sahabatku yang

selalu memberikan dukungan.

8. Teman – teman di Bilo (Nia, Lisbeth, Yusenda, Juli, Rena, dan Panta).

9. Seluruh pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu

per satu.

Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan informasi dan manfaat bagi

para pembacanya.

Bogor, September 2009

Penulis

iii

DAFTAR ISI

RINGKASAN ...................................................................................................... i

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

DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... vii

I. PENDAHULUAN

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

B. Tujuan ............................................................................................. 2

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Gleisol .................................................................................. 3

B. Sifat Fisik Tanah............................................................................. 3

C. Sifat Mekanik Tanah ..................................................................... 11

D. Tanggul….......................................................................................13

E. Rembesan Air ............................................................................... 15

F. Program Geo-Slope ........................................................................ 18

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu ........................................................................ 21

B. Bahan dan Alat .............................................................................. 21

C. Metode Pelaksanaan ...................................................................... 22

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sifat Fisik Tanah............................................................................ 36

B. Sifat Mekanik Tanah........................................................ ............. 39

C. Penyebaran Air Rembesan Pada Model Tanggul…........................43

V. KESIMPULAN DAN SARAN................................................................... 52

A. Kesimpulan.....................................................................................52

B. Saran........................................................ ...................................... 52

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 53

LAMPIRAN ..................................................................................................... 55

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah ...................................................... 7

Tabel 2. Berat jenis tanah ............................................................................. 8

Tabel 3. Nilai indeks plastisitas (PI) beberapa fraksi tanah ......................... 11

Tabel 4. Nilai kemiringan talud tanggul tanah homogen ............................. 13

Tabel 5. Spesifikasi peralatan uji tumbuk manual ....................................... 29

Tabel 6. Dimensi tanggul ............................................................................. 33

Tabel 7. Sifat-sifat fisik tanah gleisol,Kebon Duren, Depok ....................... 36

Tabel 8. Hasil pengukuran nilai pF model tanggul ...................................... 38

Tabel 9. Sifat mekanik tanah gleisol,Kebon Duren, Depok ......................... 39

Tabel 10. Jumlah tumbukan pada tiap lapisan ............................................... 42

Tabel 11. Debit inlet pada model tanggul ...................................................... 43

Tabel 12. Hasil pengukuran debit rembesan (Qout)………………………… 44

Tabel 13. Waktu air mencapai outlet dan zona basah (a) model tanggul ...... 45

Tabel 14. Nilai a metode pengamatan langsung penelitian sebelumnya…… 46

Tabel 15. Posisi titik – titik pada garis freatik ............................................... 50

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram segitiga tekstur menurut USDA ................................... 4

Gambar 2. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC.................................. 5

Gambar 3. Falling head permeameter. ......................................................... 7

Gambar 4. Garis rembesan dalam tubuh tanggul .......................................... 15

Gambar 5. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul ........................................... 17

Gambar 6. Alat dan bahan uji tekstur ........................................................... 22

Gambar 7. Sand box ...................................................................................... 26

Gambar 8. Wide range pF meter (a); Automatic pressure controller (b)…...26

Gambar 9. Proctor (a) dan Dongkrak pengangkat tanah dari mold (b) ....... 28

Gambar 10. Kotak tumbuk manual (a) dan penumbuk (rammer) (b)………. 29

Gambar 11. Kotak model tanggul ................................................................... 32

Gambar 12. Model tanggul ............................................................................. 33

Gambar 13. Diagram alir penelitian ................................................................ 35

Gambar 14. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem USDA ................... 36

Gambar 15. Grafik uji pF model tanggul untuk 3 ulangan …………............. 39

Gambar 16. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem Unified.................. 40

Gambar 17. Grafik debit rembesan ................................................................. 44

Gambar 18. Garis freatik pada model tanggul melalui pengamatan

langsung. ..................................................................................... 47

Gambar 19. Garis freatik pada model tanggul berdasarkan

program Seep/W .......................................................................... 47

Gambar 20. Jaringan aliran pada model tanggul berdasarkan

program Seep/W .......................................................................... 47

Gambar 21. Perbandingan letak zona basah untuk 3 metode …………..........50

Gambar 22. Pengaruh kapilaritas pada tubuh model tanggul ......................... 50

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Peta lokasi Kebon Duren, Depok, Jawa Barat. ........................... 55

Lampiran 2. Gambar teknik tanggul dan kotak model tanggul ....................... 56

Lampiran 3. Hasil uji tekstur tanah gleisol, Kebon Duren – Depok. ............. 60

Lampiran 4. Hasil uji sifat fisik dan konsistensi tanah ................................... 62

Lampiran 5. Hasil uji pemadatan standar (proctor test) .................................. 64

Lampiran 6. Hasil uji tumbuk manual ............................................................. 67

Lampiran 7. Perhitungan jumlah tumbukan pada model tanggul. ................... 68

Lampiran 8. Nilai permeabilitas pada model tanggul setelah pengaliran ....... 69

Lampiran 9. Pengamatan garis freatik secara langsung setiap 3 menit........... 71

Lampiran 10.Penampang melintang model tanggul......................................... 82

Lampiran 11.Hasil perhitungan analisis grafis................................................. .83

Lampiran 12.Tahapan-tahapan penggambaran dalam program Seep/W. ......... 85

vii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Bendung adalah suatu bangunan air yang dibangun melintang sungai yang

sengaja dibuat untuk meningkatkan atau menambah tinggi muka air, sehingga air

dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkan

(Mawardi dan Memed, 2002). Bendungan memiliki fungsi yang sama dengan

bendung, namun bendungan dapat juga digunakan untuk menyimpan atau

menampung air. Tanggul merupakan salah satu bentuk dari bendungan urugan

homogen. Dikatakan demikian, karena tanggul mempunyai bahan pembuat dan

bentuk yang hampir sama dengan bendungan.

Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha dalam konservasi tanah dan

air. Menurut DPU (1986) tanggul dipakai untuk melindungi daerah irigasi dari

banjir yang disebabkan oleh sungai, pembuang yang besar atau laut. Biasanya

tanggul dibuat dari bahan timbunan yang digali di dekat atau sejajar dengan garis

tanggul. Apabila galian dibuat sejajar dengan lokasi tanggul, maka penyelidikan

untuk pondasi dan daerah galian dapat dilakukan sekaligus.

Tanggul yang dibangun diharapkan tetap kuat dan kokoh terhadap gaya -

gaya yang ditimbulkan akibat tergenangnya air di dalam kolam (waduk) sesuai

umur ekonomis tanggul. Keluarnya air yang tidak terencana saat pecahnya tanggul

tentu saja sangat tidak diharapkan karena menyebabkan kerusakan dan kerugian

yang besar. Oleh karena fungsi lindungnya yang besar terhadap daerah irigasi dan

penduduk yang tinggal di daerah - daerah tersebut, maka kekuatan dan keamanan

tanggul harus direncanakan dengan baik.

Hampir semua tanggul dibuat dengan bahan tanah yang hampir sejenis dan

gradasinya (susunan ukuran butiran tanahnya) hampir seragam. Tubuh tanggul,

sebagaimana bendungan, secara keseluruhannya berfungsi ganda, yaitu sebagai

penyangga aliran air sekaligus menahan rembesan air (Sosrodarsono dan Takeda,

1977). Salah satu masalah yang sering terjadi pada bendungan urugan, termasuk

tanggul adalah adanya rembesan pada tubuh bendungan tersebut. Menurut DPU

(1986) rembesan terjadi apabila bangunan harus mengatasi beda tinggi muka air

dan jika aliran yang disebabkannya meresap masuk ke dalam tanah di sekitar

bangunan. Aliran ini mempunyai pengaruh yang dapat merusak stabilitas

bangunan karena terangkutnya bahan – bahan halus sehingga dapat menyebabkan

erosi bawah tanah (piping). Jika erosi bawah tanah sudah terjadi, maka

terbentuklah lajur rembesan (jaringan aliran) antara bagian hulu dan hilir

bangunan.

Air rembesan yang mengalir pada lapisan tanah akan mengangkut butiran

tanah yang lebih halus menuju lapisan tanah yang kasar. Kemungkinan

terangkutnya bahan butiran yang lebih halus untuk lolos melewati bahan yang

lebih kasar tersebut dapat terjadi. Namun pada waktu yang lama, proses ini

mungkin akan menyumbat ruang pori di dalam bahan kasarnya dan juga dapat

terjadi piping pada bagian butir halusnya. Erosi butiran mengakibatkan turunnya

tahanan aliran air dan naiknya gradien hidrolis. Bila kecepatan aliran membesar

akibat dari pengurangan tahanan aliran yang berangsur – angsur turun, akan

terjadi erosi butiran yang lebih besar lagi, sehingga membentuk pipa - pipa di

dalam tanah yang dapat mengakibatkan keruntuhan pada bendungan.

Oleh karena itu diperlukan suatu penelitian untuk menganalisis penyebaran

aliran air pada model tanggul. Hasil penelitian diharapkan dapat menjelaskan

proses penyebaran aliran pada tubuh tanggul serta pengaruhnya terhadap tingkat

kestabilan tanggul.

B. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis pola penyebaran rembesan

(seepage) dan panjang zona basah di dalam tubuh tanggul melalui pengamatan di

laboratorium dengan menggunakan model tanggul. Pola penyebaran rembesan

dianalisis dengan program Geo-Slope, sedangkan panjang zona basah dianalisis

dengan tiga metode dan hasilnya diperbandingkan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Gleisol

Tanah adalah tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang

sebagai akibat bekerjanya gaya – gaya alam (natural force) terhadap bahan –

bahan alam (natural material) di permukaan bumi. Tanah terbentuk dari bahan

mineral dan organik, air serta udara yang tersusun dalam ruangan yang

membentuk tubuh tanah. Akibat berlangsungnya proses pembentukan tanah, maka

terjadilah perbedaan morfologi, kimia, fisis dan biologi dari tanah – tanah

tersebut. Tanah dapat diartikan sebagai medium berpori yang terdiri dari padatan

(solid), cairan (liquid), dan gas udara (air). Fase padatan terdiri dari bahan

mineral, bahan organik dan organisme hidup (Hakim et al., 1986).

Menurut Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian (2006), gleisol

kelabu gelap merupakan suatu istilah yang digunakan di Kanada untuk

menjelaskan suatu kelompok intrazonal dari tanah – tanah hutan yang berdrainase

jelek yang mempunyai horison A kelabu gelap. Tanah ini biasanya mengandung

bahan organik tinggi dan mempunyai horison mineral yang berbercak kelabu atau

berbercak kelabu kecoklatan. Tanah tersebut umumnya memiliki perbedaan

tekstur yang rendah.

Tanah gleisol biasanya terdapat di daerah dataran rendah atau cekungan,

yang hampir selalu tergenang air, solum tanah sedang, warna kelabu hingga

kekuningan, tekstur geluh hingga lempung, struktur berlumpur hingga masif,

konsistensi lekat, bersifat asam (pH 4.5 - 6.0), dan mengandung bahan organik.

Menurut klasifikasi Pusat Penelitian Tanah Bogor (1982), tanah gleisol selalu

jenuh air sehingga berwarna kelabu atau menunjukkan sifat-sifat hidromorfik lain.

B. Sifat Fisik Tanah

Sifat fisik tanah merupakan sifat tanah yang berhubungan dengan

bentuk/kondisi asli tanah. Sifat tanah diantaranya tekstur, struktur, porositas, berat

isi, berat jenis partikel, potensial air tanah (pF) dan permeabilitas.

1. Tekstur Tanah

Tekstur tanah merupakan penampakan visual suatu tanah berdasarkan

komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah tertentu

(Bowles,1989). Menurut Soepardi (1983), kelas tekstur tanah dibagi ke dalam

tiga kelas dasar, yaitu pasir, lempung, dan liat. Golongan pasir meliputi tanah

yang mengandung sekurang – kurangnya 70% dari bobot/beratnya adalah pasir.

Golongan liat merupakan tanah yang mengandung mengandung paling sedikit

35% liat. Selama persentase liat lebih dari 40%, sifat tanah tersebut ditentukan

oleh kandungan liatnya dan dibedakan atas liat berpasir dan liat berdebu.

Kelompok lempung sendiri secara ideal terdiri dari pasir, debu, dan liat yang

memperlihatkan sifat – sifat ringan dan berat dalam perbandingan yang sama.

Tanah dengan fraksi pasir yang tinggi memiliki daya lolos air dan aerasi yang

tinggi, sebaliknya tanah dengan fraksi liat yang tinggi memiliki kemampuan

menyerap air yang rendah.

Jenis tekstur tanah dapat ditetapkan dengan sistem klasifikasi Departemen

Pertanian Amerika Serikat (United States Department of Agriculture, USDA)

dan Unified Soil Classification (USC). Klasifikasi tanah USDA umumnya pakai

dalam bidang pertanian dan klasifikasi tanah USC biasanya digunakan untuk

sipil. Diagram segitiga tekstur menurut USDA (Hillel, 1998) dapat dilihat pada

Gambar 1.

Gambar 1. Diagram segitiga tekstur menurut USDA

Menurut klasifikasi tekstur tanah USC, tanah diklasifikasikan berdasarkan

nilai-nilai konsistensi tanah yaitu batas cair dan indeks plastisitas tanah. Sistem

klasifikasi ini paling banyak dipakai untuk pekerjaan teknis pondasi seperti

bendungan, bangunan, dan konstruksi sejenis. Gambar 2 memperlihatkan grafik

penentuan klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC (Terzaghi dan Peck, 1987).

Gambar 2. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USC

2. Kadar Air Tanah

Kadar air tanah atau kelembaban tanah (soil moisture) adalah

perbandingan antara massa air dengan massa padatan dalam tanah. Kadar air

dapat ditentukan dari nisbah antara berat air dengan berat tanah kering (basis

kering), atau nisbah antara berat air dengan berat tanah basah (basis basah), atau

nisbah antara volume air dengan volume tanah utuh (basis volume). Kadar air

yang umum digunakan adalah basis kering dan basis volume (Kalsim dan

Sapei,2003).

3. Struktur Tanah

Struktur tanah adalah bentuk tertentu dari gabungan sekelompok partikel –

partikel primer tanah. Struktur tanah dapat dibedakan menjadi struktur lepas

(single grained), masif, dan agregat. Suatu penampang tanah dapat didominasi

oleh suatu corak struktur tertentu. Sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas

menahan air, sifat drainase serta sifat – sifat mekanik tanah sangat dipengaruhi

oleh strukturnya (Kalsim dan Sapei, 2003). Tanah dengan struktur yang baik

(granular, remah) mempunyai tata udara yang baik, sehingga unsur-unsur hara

lebih mudah tersedia dan lebih mudah diolah.

4. Permeabilitas Tanah

Permeabilitas adalah sifat bahan berpori yang memungkinkan terjadinya

rembesan aliran baik berupa air atau minyak lewat rongga porinya. Pori – pori

tanah saling berhubungan antara satu dengan yang lainnya, sehingga air dapat

mengalir dari titik yang mempunyai tinggi energi lebih tinggi ke titik yang

mempunyai energi yang lebih rendah. Pada tanah, permeabilitas digambarkan

sebagai sifat tanah melewatkan air melalui tubuh tanah. Tahanan terhadap aliran

bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, bentuk butiran, rapat massa, serta

bentuk geometri rongga porinya. Suhu juga sangat mempengaruhi tahanan

alirannya, karena merubah kekentalan dan tegangan permukaan (Hardiyatmo,

1992).

Permeabilitas atau daya rembesan merupakan kemampuan tanah untuk

dapat melewatkan air. Air yang dapat melewati tanah hampir selalu berjalan

linier, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk

garis yang teratur (smooth curve) (Wesley, 1973). Bahan yang memiliki rongga

disebut berpori dan bila rongga tersebut saling berhubungan maka akan

memiliki sifat permeabilitas. Bahan dengan rongga yang lebih besar biasanya

mempunyai angka pori yang lebih besar pula, dan karena itu tanah yang padat

sekalipun permeabilitasnya lebih besar dari pada bahan seperti batuan dan

beton. Karena itu, permeabilitas tanah penting untuk mengevaluasi jumlah

rembesan (seepage) dan gaya/daya rembesan, menyediakan kontrol terhadap

kecepatan rembesan, dan studi tentang laju penurunan (konsolidasi) yang terjadi

pada suatu gradien tertentu, dimana perubahan volume tanah terjadi saat air

tersingkir dari rongga tanah (Bowles, 1989). Klasifikasi permeabilitas tanah

disajikan pada Tabel 1.

Permeabilitas akan menurun dengan naiknya tingkat kepadatan dan akan

mencapai nilai terkecil pada kadar air optimum (Sumarno, 2003). Pada kondisi

kadar air setelah optimum, permeabilitas cenderung mengalami sedikit kenaikan

dengan menurunnya tingkat kepadatan. Kondisi ini disebabkan tanah kering

kepadatannya relatif kecil karena kekurangan air sehingga cenderung lebih

banyak menyerap air, sedangkan pada kadar air optimum tingkat kepadatan

tanah mencapai maksimum sehingga air yang terserap sangat sedikit. Setelah

kadar air optimum, air akan terserap lagi tetapi dalam jumlah yang sangat

sedikit karena kondisi tanah sudah basah/jenuh.

Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah

Kelas Permeabilitas (cm/jam)

Sangat rendah < 0.125

Rendah 0.125-0.500

Agak rendah 0. 5-2.0

Sedang 2.00-6.35

Agak cepat 6.35-12.70

Cepat 12.7-25.4

Sangat cepat >25.4 Sumber : Sitorus (1980) dalam Praja (2007)

Gambar 3. Falling head permeameter

Menurut Herlina (2003), bertambahnya kadar air, berat isi kering tanah

semakin bertambah besar dan koefisien permeabilitas semakin kecil. Pada saat

pemadatan maksimum (kadar air optimum), berat isi kering tanah mencapai

maksimum dan permeabilitas mencapai minimum. Bila dilakukan penambahan

air melebihi optimum pada pemadatan tanah maka berat isi kering tanah

semakin kecil dan permeabilitas menjadi semakin besar.

Permeabilitas untuk tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan constan

head test, sedangkan untuk tanah berbutir halus digunakan falling head test. Uji

tersebut telah distandarisasi pada suhu 200C, karena viskositas air bervariasi dari

suhu 40C sampai 30

0C (Craig, 1991). Gambar 3 merupakan alat untuk mengukur

permeabilitas.

5. Berat Jenis Partikel Tanah

Berat jenis partikel (specific gravity) tanah (Gs) adalah perbandingan

antara berat volume butiran padat (γs) dengan berat volume air (γw) pada suhu

40C (Hardiyatmo, 1992). Nilai berat jenis partikel tanah dapat dilihat pada Tabel

2.

Tabel 2. Berat jenis tanah

Jenis Tanah Berat Jenis (Gs)

Kerikil 2.65-2.68

Pasir 2.65-2.68

Lanau tak organik 2.62-2.68

Lanau organik 2.58-2.65

Lempung tak organik 2.68-2.75

Humus 1.37

Gambut 1.25-1.80 Sumber : Hardiyatmo (1992)

6. Berat Isi Tanah (Bulk Density)

Berat isi tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat tanah total

dengan volume tanah total (Wesley, 1973). Berat isi tanah merupakan salah satu

indikator kepadatan tanah. Makin padat suatu tanah, maka nilai berat isi tanah

semakin besar, sehingga tanah makin sulit untuk melewatkan air atau ditembus

akar tanaman. Berat isi tanah dapat dinyatakan sebagai berat isi kering (dry bulk

density) atau sebagai berat isi basah (wet bulk density) (Hakim, et al.,1986).

Kalsim dan Sapei (2003) menyatakan nilai berat isi kering selalu lebih

kecil dari pada nilai berat isi basah. Nilai berat isi kering bervariasi dari 1000

sampai 1800 kg/m3. Semakin halus partikel tanah atau semakin tinggi

kandungan bahan organik maka bulk density akan semakin rendah. Akan tetapi

jika tanah mengalami pemadatan maksimal maka tanah bertekstur halus

menunjukkan berat isi kering yang lebih besar dari pada bertekstur kasar.

7. Porositas (n)

Menurut Terzaghi dan Peck (1987) porositas didefinisikan sebagai rasio

ruang pori terhadap volume total agregat tanah. Porositas juga merupakan

perbandingan antara volume pori dan volume total, yang dinyatakan sebagai

suatu butiran. Pori - pori adalah bagian tanah yang tidak terisi oleh padatan

tanah (solid), sehingga memungkinkan masuknya unsur gas dan cairan.

Porositas tanah umumnya antara selang 0.30 - 0.75, tetapi untuk tanah gambut

nilai n dapat lebih besar dari 0.8 (Terzaghi, 1947 dalam Hardiyatmo, 1992).

Porositas tanah dipengaruhi oleh kandungan bahan organik, struktur tanah, dan

tekstur tanah (Hardiyatmo, 1992). Lebih penting dari porositas adalah sebaran

ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas

yang hampir sama, akan tetapi sifat-sifatnya yang berhubungan dengan

simpanan air, ketersediaan air dan aliran air tanah sangat berbeda, karena pada

tanah pasir diameter pori relatif besar dari pada tanah liat.

Ruang pori tanah dibagi atas pori makro dan pori mikro. Pori makro berisi

udara dan air gravitasi yaitu air yang mudah hilang oleh gaya gravitasi,

sedangkan pori mikro berisi air kapiler atau udara. Tanah pasir mempunyai pori

– pori makro yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah liat. Diameter pori

menurut Kalsim dan Sapei (2003) dapat diklasifikasikan sebagai:

a. Pori makro (> 100 µm), dapat dilihat dengan mata telanjang sangat

penting untuk aerasi dan drainase (aliran gravitasi) tanah

b. Pori meso (30-100 µm), efektif dalam gerakan air baik vertikal ke atas

maupun ke bawah (aliran kapiler)

c. Pori mikro (< 30 µm), dapat menahan air pada periode kering dan

melepaskannya dengan sangat lambat.

8. Angka Pori (e)

Angka pori adalah rasio ruang pori terhadap volume bahan padat

(Terzaghi dan Peck, 1987). Angka pori merupakan perbandingan antara volume

pori dan volume butiran padat. Angka pori juga merupakan rasio antara volume

pori dan volume bahan padat, yang dinyatakan dalam bentuk desimal (Dunn, et

al., 1979). Angka pori merupakan fungsi dari kepadatan tanah.

9. Potensial Air Tanah (pF)

Muka airtanah (water table) atau phreatic surface adalah bidang batas atas

dari kondisi tanah jenuh air. Daerah di atas muka air tanah disebut zona tak

jenuh. Air dalam tanah baik jenuh maupun tidak secara umum disebut lengas

tanah (soil moisture), sedangkan istilah airtanah (ground water) menunjukkan

air yang dikandung oleh tanah jenuh di bawah muka airtanah (Kalsim dan Sapei,

2003).

Tingkat energi airtanah bervariasi sangat besar. Perbedaan tingkat energi

airtanah tersebut memungkinkan air bergerak dari satu zona ke zona yang

lainnya dalam tanah. Airtanah akan bergerak dari tempat dengan tingkat energi

yang tinggi (misalnya muka air tanah) ke tempat energi yang lebih rendah

(misalnya tanah kering). Dengan mengetahui tingkat energi dari beberapa

tempat di dalam profil tanah, maka dapat diprediksi pergerakan airtanah

(Hakim, et al.,1986). Potensial airtanah menurun dengan meningkatnya

kandungan air (makin banyak airtanah, makin berkurang energi yang diperlukan

untuk menahan air dalam tanah).

Daya ikat tanah terhadap air (pF) setelah pemadatan lebih kecil

dibandingkan daya ikat tanah terhadap air (pF) tanah dalam kondisi kapasitas

lapang (Herlina, 2003). Hal ini ditunjukkan dengan kadar air unuk pF yang sama

pada kedalaman sama antara tanah pada kondisi kapasitas lapang dengan tanah

yang sudah mengalami pemadatan, dimana terlihat kadar airtanah yang telah

dipadatkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan tanah pada kondisi kapasitas

lapang. Pemadatan menurunkan pori makro dan pori total sehingga energi yang

diperlukan untuk menahan air lebih kecil, tetapi cenderung menaikkan pori

berukuran sedang.

C. Sifat Mekanik Tanah

Sifat mekanik tanah merupakan sifat yang berhubungan dengan pergerakan

tanah. Sifat mekanik tanah terdiri atas konsistensi tanah dan pemadatan tanah.

1. Konsistensi Tanah

Istilah konsistensi berhubungan dengan derajat adhesi antara partikel tanah

dan tahanan yang muncul guna melawan gaya yang cenderung berubah atau

meruntuhkan agregat tanah. Konsistensi digambarkan dengan istilah-istilah

seperti keras, kaku, rapuh, lengket, plastik, dan lunak. Konsistensi tanah

tergantung pada tekstur, sifat, jumlah koloid-koloid inorganik dan organik,

struktur dan terutama kandungan airtanah. Dengan berkurangnya kandungan air,

umumnya tanah-tanah akan kehilangan sifat melekatnya (stickness) dan

plastisitasnya sehingga dapat menjadi gembur (friable) dan lunak (soft) dan

akhirnya jika kering menjadi coherent (Hakim, et al,,1986).

Tabel 3. Nilai indeks plastisitas (IP) beberapa fraksi tanah

Fraksi Tanah Plastisitas IP (%)

Pasir (sand) Nonplastis 0

Debu (silt) Plastisitas rendah < 7

Liat berlanau (loamy clay) Plastisitas sedang 7 – 17

Liat (clay) Plastisitas tinggi >17

Sumber: Hardiyatmo (1992)

Konsistensi tanah biasanya dinyatakan dengan batas cair dan batas plastis

(disebut juga batas-batas Atterberg). Atterberg (1991) dalam Hardiyatmo

(1992) memberikan cara untuk menggambarkan batas – batas konsistensi dari

tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya.

Pengukuran batas-batas ini dilakukan secara rutin untuk sebagian besar

penelitian yag meliputi tanah berbutir halus. Karena batas-batas ini tidak

merupakan sifat fisika yang jelas, maka dipakai cara empiris untuk

menentukannya (Wesley, 1973). Tabel 3 menyajikan nilai indeks plastisitas

beberapa fraksi tanah.

2. Pemadatan Tanah

Pemadatan adalah usaha sebanyak mungkin mengeluarkan udara dari

celah – celah di antara butiran – butiran tanah, agar dapat dicapai tingkat

kerapatan butiran – butiran bahan tanah yang semaksimal mungkin

(Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Pemadatan tanah juga merupakan suatu

proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan salah satu cara

mekanis. Proses pemadatan berbeda dengan proses konsolidasi. Konsolidasi

adalah pemampatan tanah oleh beban statis di atasnya dalam waktu yang lama,

sedangkan pemadatan merupakan peristiwa bertambah beratnya volume kering

oleh beban dinamis dalam waktu yang relatif singkat. Pemadatan tanah

bertujuan untuk memperbesar kekuatan geser tanah, mengurangi sifat mudah

mampat (kompresibilitas), mengurangi permeabilitas, dan mengurangi

perubahan volume tanah sebagai akibat perubahan kadar air (Hardiyatmo,

1992). Ada empat variabel pemadatan tanah, yaitu usaha/energi pemadatan,

jenis tanah (gradasi, kohesif/tidak kohesif, ukuran partikel, dsb), kadar air, dan

berat isi kering (Bowles, 1989).

Wesley (1973) berpendapat bahwa semakin rendah kadar air maka tanah

akan semakin keras dan kaku sehingga sulit dipadatkan. Apabila kadar air

ditambah maka air tersebut akan berfungsi sebagai pelumas sehingga tanah akan

lebih mudah dipadatkan. Pada kadar air yang tinggi, kepadatannya akan

menurun karena pori-pori tanah terisi air yang tidak dapat dikeluarkan dengan

cara pemadatan. Kepadatan tanah biasanya diukur dengan menentukan berat isi

keringnya, bukan dengan menentukan angka porinya. Lebih tinggi berat isi

kering berarti tanah tersebut lebih padat.

Terzaghi dan Peck (1987) berpendapat bahwa tingkat pemadatan tertinggi

terjadi pada kadar air tertentu yang disebut kadar kelembaban optimum

(optimum moisture content). Prosedur untuk mempertahankan agar kadar air

mendekati nilai optimumnya selama pemadatan timbunan dikenal sebagai

kontrol kadar kelembaban (moisture content control).

Pengujian pemadatan di laboratorium dapat dilakukan dengan beberapa

metode yang didasarkan pada perbedaan cara pelaksanaan pemadatannya antara

lain adalah (Sosrodarsono dan Takeda, 1977) :

a. Pemadatan tumbuk yaitu dengan menjatuhkan sebuah penumbuk di atas

contoh bahan

b. Pemadatan tekan yaitu pemadatan yang didasarkan pada prinsip

pengoperasian pada contoh bahan dengan dongkrak hidrolis

c. Pemadatan getar yaitu pemadatan yang menggunakan daya getaran mesin

vibrasi.

Dari ketiga metode pengujian tersebut, yang paling luas penggunannya

dan dianggap sebagai pemadatan standar adalah metode penumbukan. Hal

tersebut disebabkan karena peralatan dan pelaksanaannya cukup sederhana serta

hasilnya juga cukup baik.

D. Tanggul

Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha dalam konservasi tanah dan

air. Menurut DPU (1986) tanggul dipakai untuk melindungi daerah irigasi dari

banjir yang disebabkan oleh sungai, pembuang yang besar atau laut. Tanggul

merupakan salah satu jenis bendungan urugan homogen karena semua tanggul

dibuat dengan bahan tanah yang hampir sejenis dan gradasinya hampir seragam.

Tubuh tanggul sebagaimana bendungan secara keseluruhannya berfungsi ganda,

yaitu sebagai penyangga aliran air sekaligus menahan rembesan air (Sosrodarsono

dan Takeda, 1977).

Tabel 4. Nilai kemiringan talud tanggul tanah homogen

Klasifikasi Tanah Kemiringan Sungai Kemiringan Talud

GW, GP, SW, SP Lulus air, tidak dianjurkan

GC, GM, SC, SM 1 : 2.5 1 : 2.0

CL, ML 1 : 3.0 1 : 2.5

CH, MH 1 : 3.5 1 : 2.5

Sumber : DPU (1986)

Keterangan : G (gravel = kerikil), S (sand = pasir), C (clay = lempung), M (silt = lanau), L

(plastisitas rendah), H (plastisitas tinggi), W (gradasi baik).

DPU (1986) menyatakan bahwa rembesan terjadi apabila tubuh tanggul

harus mengatasi beda tinggi muka air dan jika aliran yang diakibatkannya meresap

masuk ke dalam tanah di sekitar tanggul. Aliran ini mempunyai pengaruh yang

dapat merusak stabilitas tanggul karena terangkutnya bahan-bahan halus dapat

menyebabkan erosi bawah tanah (piping). Jika erosi bawah tanah sudah terjadi,

maka terbentuk jalur rembesan bagian hulu dan bagian hilir tanggul.

Untuk pembuatan model tanggul, tanah terlebih dahulu dipadatkan dengan

sebuah alat tumbuk manual dengan jumlah tumbukan, energi pemadatan, jumlah

lapisan dan tinggi jatuhan berdasarkan uji tumbuk manual. Tabel 4 menunjukkan

nilai – nilai kemiringan talud menurut The Unified Soil Classification System.

Penggunaan nilai – nilai tersebut disarankan untuk tanah homogen pada pondasi

stabil yang tingginya kurang dari 5 m. DPU (1986) menyatakan dimensi tanggul

adalah sebagai berikut :

1. Tinggi Tanggul (Hd)

Tinggi tanggul adalah beda tinggi tegak antara puncak dan bagian bawah

dari pondasi tanggul. Permukaan pondasi adalah dasar dinding kedap air atau

dasar zona kedap air. Apabila pada tanggul tidak terdapat dinding atau zona

kedap air, maka yang dianggap permukaan pondasi adalah garis perpotongan

antara bidang vertikal yang melalui tepi hulu mercu tanggul dengan permukaan

pondasi alas tanggul tersebut. Mercu adalah bidang teratas dari suatu tanggul

yang tidak dilalui oleh luapan air dari saluran.

2. Tinggi Jagaan (Hf)

Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan maksimum

rencana air dalam saluran dengan elevasi mercu tanggul. Elevasi permukaan

maksimum rencana merupakan elevasi banjir rencana saluran. Pada saat-saat

tertentu air meluap melebihi tinggi rata-rata, dalam keadaan demikian yang

disebut elevasi permukaan air maksimum rencana adalah elevasi yang paling

tinggi yang diperkirakan akan dicapai oleh permukaan air saluran tersebut.

3. Kemiringan Lereng (Talud)

Kemiringan lereng tanggul adalah perbandingan antara panjang garis

vertikal yang melalui puncak dan panjang garis horizontal yang melalui tumit

masing-masing lereng tersebut. Kemiringan lereng dirancang sedemikian rupa

tergantung pada jenis bahan.

E. Rembesan Air

Perembesan air secara lateral (seepage) dan secara vertikal (perkolasi)

dipengaruhi oleh permeabilitas, porositas, tekstur, kedalaman pori, kelembaban

dan muka air tanah. Perkiraan rembesan penting dalam pembangunan bendungan

baik jenis urugan, termasuk tanggul, maupun beton. Pada sebagian besar

bendungan dapat terjadi rembesan baik melalui tubuh bendungan itu sendiri (jenis

bendungan urugan) maupun melalui dasarnya (untuk bendungan urugan maupun

beton). Apabila material dasar dan pinggirnya merupakan batuan, maka batuan

tersebut biasanya disuntik dengan adukan encer (grouting) untuk mengisi retakan-

retakan dan mengurangi permeabilitas. Suntikan adukan encer kadang-kadang

juga digunakan untuk mengurangi permeabilitas pada bendungan yang material

dasarnya berupa tanah (Bowles, 1989).

Gambar 4. Garis rembesan dalam tubuh tanggul

Garis rembesan disebut juga garis freatik (phreatic line). Garis freatik sama

dengan muka air tanah, yaitu batas paling atas dari daerah dimana rembesan

berjalan, seperti terlihat pada Gambar 4 (Bowles, 1989). Garis freatik dimulai

pada posisi A’ dan berakhir hingga B. Jarak antara titik B dan ujung tanggul

bagian hilir (C) merupakan panjang zona basah (a). Rembesan air berjalan searah

dengan garis freatik sehingga garis rembesan juga merupakan garis aliran

(Wesley, 1973). Garis aliran adalah suatu garis di sepanjang butir-butir air yang

akan bergerak dari bagian hulu ke bagian hilir melalui media tanah yang

permeable (Das dkk, 1988).

Garis rembesan disebut juga garis freatik (phreatic line) (Schwab, et al.,

1981 dalam Praja, 2007). Faktor-faktor yang mempengaruhi garis rembesan:

a. Permeabilitas bahan timbunan dan pondasi

b. Posisi dan aliran air di lapangan

c. Tipe dan desain tubuh tanggul

d. Penggunaan saluran pembuangan (drainage devices) untuk membuang

rembesan di lereng bagian hilir.

Garis ekupotensial adalah garis – garis yang mempunyai tinggi tekanan yang

sama (Hardiyatmo, 1992). Kemiringan garis ekuipotensial adalah tegak lurus

terhadap garis aliran. Pada tanah yang homogen dapat digambarkan deretan garis

aliran yang saling berpotongan secara tegak lurus. Gambar seperti ini disebut

jaringan aliran (flow net). Gambar 5 merupakan ilustrasi jaringan aliran dalam

tubuh tanggul. Garis aliran berpotongan tegak lurus dengan garis ekuipotensial

membentuk jaringan yang jumlahnya dinyatakan dengan Nf. Dua buah garis

ekuipotensial membentuk interval ( h) dengan jumlah tertentu yang dinotasikan

dengan Nd.

Bentuk umum dari suatu jaringan aliran akan ditentukan oleh kondisi batas

(boundary conditions) dalam sebagian besar kasus, kecuali pada titik-titik tanggul,

dimana jaringan aliran dapat menentukan kondisi batas. Untuk menggambarkan

jaringan aliran, maka prosedur yang dapat diikuti (Hardiyatmo, 1992) adalah:

a. Garis freatik digambarkan sesuai dengan prosedur.

b. Garis-garis ekuipotensial digambarkan pada penampang melintang tanggul

dengan interval antar garis ekuipotensial ( h) yang sama (Bowles, 1989), h

diperoleh dengan membagi tinggi tekanan air (perbedaan elevasi antara

permukaan air dalam waduk dan permukaan air di bagian hilir bendungan)

dengan suatu bilangan bulat (Sosrodarsono dan Takeda, 1977).

c. Garis jaringan aliran digambarkan berdasarkan ketentuan bahwa garis

ekuipotensial dan garis aliran berpotongan tegak lurus.

Jaringan aliran di dalam tanggul juga dapat digambarkan dengan berbagai

metode yang telah dikembangkan dari persamaan Laplace (Dunn, et al., 1979),

yaitu:

a. Penyelesaian matematis langsung

b. Penyelesaian secara numeris

c. Penyelesaian secara analogi elektrik

d. Penyelesaian secara grafis.

Gambar 5. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul

Menurut Sosrodarsono dan Takeda (1977) untuk menggambarkan jaringan

trayektori aliran rembesan melalui tubuh tanggul perlu diperhatikan hal-hal

sebagai berikut:

a. Trayektori aliran rembesan dengan garis ekuipotensial berpotongan secara

tegak lurus, sehingga akan membentuk bidang – bidang yang mendekati

bentuk bujur sangkar atau persegi panjang.

b. Apabila dibagi – bagi dengan bentuk yang besar hanya mendekati bentuk

bujur sangkar, akan tetapi bila dibagi – bagi lagi menjadi bagian yang lebih

kecil, maka bentuk bujur sangkar akan semakin nyata.

c. Pada bidang di bawah tekanan atmosfer, dimana aliran rembesan tampak

dari luar bukan merupakan trayektori aliran rembesan, karena tidak akan

membentuk bidang – bidang persegi panjang dan trayektori aliran rembesan

dengan permukaan tersebut tidak akan berbentuk potongan secara vertikal.

d. Titik perpotongan antara garis-garis ekuipotensial dengan garis depresi

adalah nilai interval h. Panjang zona basah a dapat dihitung dengan

persamaan:

2

2

2

2

sincoscos

Hpdda ………………………………….. (1)

dimana:

a = panjang zona basah (cm)

d = jarak antara titik asal dari garis freatik dengan ujung bawah hilir (cm)

H = tinggi tekan air (beda tinggi muka air hulu dan hilir) (m)

= sudut antara muka tanggul bagian hilir dan dasar tanggul.

Garis freatik merupakan parabola, sehingga digunakan persamaan berikut:

y = x2…………………………………………………………………. (2)

untuk nilai y = yo, maka besarnya nilai K dapat ditentukan dengan persamaan:

2

o

o

x

yK ……………………………………………………………… (3)

dimana:

y = jarak vertikal pada garis freatik (cm)

K = koefisien

x = jarak horizontal pada garis freatik (cm).

F. Program Geo-Slope

Geo-Slope adalah suatu program dalam bidang geoteknik dan modeling geo-

environment yang dibuat oleh Geo-Slope Internasional, Kanada pada tahun 2002.

Program Geo-Slope ini sendiri terdiri dari Slope/W, Seep/W, Sigma/W, Quake/W,

Temp/W dan Ctran/W yang mana satu sama lainnya saling berhubungan sehingga

dapat dianlisa dalam berbagai jenis permasalahan dengan memilih jenis program

yang sesuai untuk tiap – tiap masalah yang berbeda. Pengertian untuk tiap

program tersebut:

1. Slope/W adalah suatu software untuk menghitung faktor keamanan dan

stabilitas lereng.

2. Seep/W adalah suatu software untuk meneliti rembesan bawah tanah.

3. Sigma/W adalah suatu software untuk menganalisa tekanan geoteknik dan

masalah deformasi.

4. Quake/W adalah suatu software untuk menganalisa gempa bumi yang

berpengaruh terhadap perilaku tanggul, lahan, kemiringan lereng.

5. Temp/W adalah suatu software untuk menganalisa masalah geothermal.

6. Ctran/W adalah suatu software yang dapat digunakan bersama dengan

Seep/W untuk model pengangkutan zat – zat pencemar.

Seep/W merupakan suatu software yang digunakan dalam menganalisis

rembesan air dalam tanah dan tekanan air rembesan, yang membuat material

menyerap air seperti tanah dan batu. Seep/W dapat diaplikasikan dalam

menganalisis dan mendesain pada bidang geoteknik, sipil, hidrogeologika dan

proyek pembangunan tambang. Program Seep/W mampu memecahkan hampir

semua masalah yang berhubungan dengan air tanah, meliputi:

1. Penghilangan tekanan air pori setelah kondisi waduk drawndown (muka air

surut tiba – tiba).

2. Jumlah rembesan yang mengalir pada permukaan.

3. Drawndown dari suatu permukaan air di bawah tanah dalam kaitannya

dengan pemompaan dari suatu aquifer.

4. Pengaruh dari saluran di bawah permukaan tanah dan sumur – sumur injeksi

(injection wall).

Adapun keunggulan yang dimiliki oleh program Seep/W diantaranya adalah:

1. Jenis analisa meliputi kondisi aliran steady state (mantap), aliran transient

(tidak mantap), aliran 2D, dan aliran 3D.

2. Jenis boundary conditions (kondisi batas) meliputi total head, pressure

head, dan lain sebagainya. Kondisi batas dapat diatur dan dibatalkan untuk

mengetahui bentuk kondisi rembesan.

3. Volume air dan fungsi konduktivitas dapat diperkirakan dari parameter dasar

dan fungsi grain size (ukuran butiran).

4. Dapat melakukan penggambaran aliran air.

5. Membatalkan dan mengulangi perintah-perintah pada program Seep/W.

Data-data yang dibutuhkan antara lain jenis bahan, permeabilitas

(konduktivitas hidrolik), tinggi tekan (head pressure), pF, fluks, atau dengan

kombinasi data-data yang tersedia tersebut. Dalam hal ini, data yang dipergunakan

untuk penggambaran garis aliran dengan pogram Seep/W adalah nilai

permeabilitas dan pF.

Program Seep/W ditampilkan dalam format windows sehingga memudahkan

di dalam penggunaannya. Adapun tahap-tahap penggambaran dari persiapan,

input data sampai running semua tersedia pada menu bar dan tools bar. Tahapan

penggambaran dengan program Seep/W adalah sebagai berikut:

1. Atur skala dan grid untuk membatasi daerah penggambaran dan menentukan

ukuran terkecil dari dimensi tersebut.

2. Sketsa model tanggul digambarkan berdasarkan dimensi yang sudah ada

dengan menggunakan metode penggambaran dua dimensi.

3. Masukkan data konduktivitas hidrolik dan pF ke dalam persamaan (key in).

4. Bagi sketsa model menjadi beberapa elemen melalui perintah draw lalu

lanjutkan ke elements. Maka sketsa model tanggul yang sudah ada telah

terbagi menjadi beberapa bagian.

5. Tentukan kondisi batas (boundary conditions) dengan cara klik menu draw

lalu lanjutkan ke boundary conditions. Kemudian klik pada bagian hulu data

pressure head (p) sedangkan pada bagian hilir klik data debit (Q).

6. Untuk menentukan flux section maka klik menu draw lalu lanjutkan ke flux

section kemudian klik bagian sketsa tanggul dari bawah sampai atas.

7. Periksa dan pisahkan data dengan menu verify/sort data, apabila masih

terjadi error maka periksa ulang data yang dimasukkan melalui key in,

elemen, maupun boundary conditions.

8. Setelah itu pecahkan permasalahan dengan menggunakan menu tools

kemudian klik solve untuk mendefinisikan data tiap elemen agar tergambar

dalam hasil running.

9. Melihat hasil running dengan cara klik menu tools pada bagian atas

kemudian klik contour.

Hasil akhir yang diperoleh adalah diketahuinya arah/vektor aliran, garis rembesan,

pola aliran air (flow net), dan debit rembesan.

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dan

Laboratorium Hidrolika Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi

Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan dari bulan Mei

sampai Agustus 2009.

B. Bahan dan Alat

1. Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini :

a. Tanah gleisol yang berasal dari Kebon Duren, Depok, Jawa Barat yang

terletak pada 106049´13.7˝ BT dan 06

026´55.1˝ LS (peta lokasi disajikan

pada Lampiran 1)

b. Lem acrylic dan katalis

c. Larutan H2O2 6%

d. Kertas saring

e. Air destilasi.

2. Alat

a. Hidrometer

b. Timbangan

c. Kotak model tanggul

d. Gelas ukur

e. Wadah/ember

f. Ring sampel

g. Saringan mesh 4760 m,

2000 m, 840 m, 420 m,

250 m, 105 m, dan 75

m

h. Penumbuk tanah

i. Oven dan desikator

j. Falling head permeameter

k. Proctor

l. Kotak tumbuk manual

m. Stopwatch

n. Pipa dan selang

o. Penggaris

p. Sprayer dan corong

q. Piknometer

r. Termometer

s. Kamera digital

t. Sand box dan wide range

pF meter.

C. Metode Pelaksanaan

Data yang dikumpulkan meliputi data primer dan data sekunder. Data

sekunder diperoleh dengan studi pustaka. Data sekunder ini diperoleh dari

literatur-literatur dan internet, sedangkan data primer diperoleh dengan

pengukuran dan perhitungan sifat fisik dan mekanik tanah. Pengukuran sifat fisik

tanah meliputi:

1. Pengambilan Contoh Tanah dan Uji Tekstur

Bahan yang digunakan untuk membuat model tanggul adalah contoh tanah

tidak utuh (terganggu). Contoh tanah ini diambil dengan cangkul pada

kedalaman 20-40 cm. Tanah kemudian dikeringkan dengan cara dianginkan

untuk mengurangi kadar airnya sehingga memudahkan dalam pengayakan.

Tanah yang kering selanjutnya disaring menggunakan saringan ukuran mesh

4760 m sesuai dengan persyaratan uji pemadatan standar JIS A 1210-1980.

Uji tekstur tanah terlebih dahulu dilakukan dengan metode hidrometer. Uji

tekstur terutama bertujuan untuk mengetahui kandungan liat tanah yang

digunakan. Semakin banyak kandungan liat maka tanggul yang terbentuk

semakin baik.

Hidrometer (a) Larutan H2O2 (b)

Gambar 6. Alat dan bahan uji tekstur

Metode yang digunakan untuk uji tekstur adalah metode yang merupakan

standar JIS A 1204 -1980. Tanah yang lolos saringan 2000 µm (2 mm) diukur

kadar air dan konstanta hidrometernya. Dalam pengukuran konstanta

hidrometer, tanah ditambahkan larutan H2O2 6% sebanyak 100 ml dengan

tujuan untuk menghilangkan bahan organiknya. Larutan tanah dimasukkan ke

dalam oven dan didiamkan selama 1 jam, kemudian ditambahkan air destilasi

sebanyak 100 ml. Larutan didiamkan selama ±18 jam, kemudian dipindahkan ke

wadah pengaduk (stirer), ditambahkan larutan sodium silikat 5% sebanyak 20

ml dan air destilasi sampai ¾ bagian wadah. Tanah diaduk selama 10 menit,

kemudian dipindahkan ke gelas ukur yang berukuran 1000 ml. Pembacaan

hidrometer pada selang waktu 0.5, 1, 2, 5, 15, 30, 60, 240, dan 1440 menit.

Melalui pembacaan hidrometer akan diketahui diameter dan persentase fraksi

tanah yang akan digambarkan pada grafik semilog. Dari hasil grafik yang

diperoleh dapat diketahui nilai tekstur tanah tersebut.

2. Pengukuran Kadar Air

Pengukuran kadar air pada contoh tanah dilakukan dengan metode

gravimetrik basis kering. Kadar air merupakan nisbah antara berat air dengan

berat tanah kering. Kadar air tanah secara gravimetrik dihitung dengan

persamaan sebagai berikut (Kalsim dan Sapei, 2003):

w = %100xmcmb

mbma

…………………………………………. (4)

dimana :

w = kadar air tanah (%)

ma = berat basah tanah dan wadah (g)

mb = berat tanah kering dan wadah (g)

mc = berat wadah (g).

3. Permeabilitas

Permeabilitas merupakan kemampuan fluida untuk mengalir melalui

medium yang berpori. Pengujian permeabilitas menggunakan metode falling

head. Untuk mendapatkan koefisien permeabilitas tanah dengan metode ini

digunakan persamaan (Kalsim dan Sapei, 2003):

2

1log3.2h

h

TxA

lxaxK r

............................................................. (5)

dimana:

Kr = koefisien permeabilitas tanah pada suhu T0C

a = luas permukaan pipa gelas (cm2)

l = panjang contoh tanah (cm)

A = luas permukaan contoh tanah (cm2)

T = waktu (detik)

h1 = tinggi minikus atas (cm)

h2 = tinggi minikus bawah (cm).

Permeabilitas pada suhu standar (T = 200C) diperoleh dengan menggunakan

rumus sebagai berikut (Sapei,et al.,1990):

K20 = ( T / 20) KT.................................................................(6)

Pengukuran nilai permeabilitas dilakukan dua kali pada bahan tanah utuh, yaitu

sebelum model tanggul dibuat dan setelah model tanggul dibuat.

4. Pengukuran berat isi (Bulk Density)

Berat isi (bulk density) dari tanah tergantung pada kadar airnya.

Pengukuran berat isi dilakukan pada contoh tanah utuh dimana berat isi

merupakan berat tanah kering oven yang terdapat dalam volume tanah utuh.

Pengukuran berat isi menggunakan persamaan (Sunggono, 1984):

t = V

Wtb

……………………………………………………….. (7)

d = )100(

100

w

t

………………………………......................... ... (8)

dimana :

w = berat isi basah (g/cm3)

d = berat isi kering (g/cm3)

Wtb = berat tanah basah (g)

Wtk = berat tanah kering oven (g)

V = volume tanah (cm3)

w = kadar air (%).

Pada uji pemadatan, nilai berat isi kering maksimum dari beberapa selang

kadar air merupakan tingkat kepadatan maksimum dari suatu tingkat pemadatan.

Kadar air pada berat isi maksimum tersebut merupakan kadar air optimum dari

suatu pemadatan.

5. Porositas

Porositas (n) adalah bagian dari volume tanah yang diisi oleh pori – pori

dan didefinisikan sebagai (Kalsim dan Sapei, 2003):

n = V

Vv

………………………………………………………...(9)

Nisbah antara volume pori – pori (void) dengan bahan padatan disebut nisbah

void (e).

e = s

v

V

V

………………………………………………………. (10)

dimana:

Vv = Vw + Va

V = Vs + Vv

n = porositas

e = angka pori

V = volume total contoh tanah (cm3)

Vv = volume pori (cm3)

Vs = volume butiran padat (cm3)

Vw = volume air dalam pori (cm3)

Va = volume udara dalam pori (cm3)

6. Potensial Air Tanah (pF)

Pengukuran nilai potensial air tanah yang dipadatkan dilakukan dengan

menggunakan sand box dan wide range pF meter. Nilai potensial air tanah

diambil dari tanah tanggul yang telah dialiri air dengan menggunakan ring

sample. Sand box digunakan untuk pF 0 – 1.0 sedangkan wide range pF meter

digunakan untuk pF 1.5 – 3.2. Contoh tanah yang diukur pada pF 4.2 adalah

tanah terganggu yang lolos saringan 2000 m yang dilakukan laboratorium

Departemen Ilmu Tanah. Pembacaan nilai potensial air tanah dilakukan setelah

24 jam.

Gambar 7. Sand box

(a) (b)

Gambar 8. Wide range pF meter (a); Automatic pressure controller (b)

Pengukuran nilai potensial air tanah dilakukan pada setiap proses

pemadatan dengan nilai kadar air yang berbeda. Nilai potensial air tanah (pF)

diplotkan dengan nilai kadar air yang ada sehingga hubungan antara potensial

air tanah dan kadar air diketahui.

Pengujian sifat mekanik tanah meliputi:

1. Pengujian Konsistensi Tanah

Pengujian konsistensi tanah terdiri atas penentuan batas cair, batas plastis

dan indeks plastisitas.

a. Batas cair (Liquid Limit)

Batas cair (LL) adalah batas atas dari rentang kadar air dimana tanah

masih bersifat plastis atau dapat dikatakan sebagai batas atas dari daerah

plastis. Batas cair biasanya ditentukan dari pengujian Cassagrande. Batas cair

merupakan kadar air tanah dalam persen berat kering. Metode pengukuran

yang digunakan merupakan standar JIS A 1205-1980. Peralatan yang

digunakan disebut LL Device Grooving Tools.

Batas cair diuji dengan cara meletakkan contoh tanah yang sudah

disaring ke permukaan gelas, kemudian tambahkan air destilasi dan diaduk

sehingga membentuk pasta. Pasta tanah dimasukkan ke dalam mangkuk,

kemudian dibuat goresan sampai mengenai bagian bawah dari mangkuk. Alat

penentu batas cair diputar dengan kecepatan tertentu sampai goresan pada

tanah bertemu dan dihitung jumlah ketukannya. Pengukuran kadar air

dilakukan secara gravimetrik dengan mengambil sedikit contoh tanah dari

mangkuk. Jika kadar air telah diketahui, maka dibuat suatu grafik kadar air

terhadap banyaknya ketukan. Batas cair adalah kadar air dengan jumlah

ketukan tertentu.

b. Batas plastis (Plastic Limit)

Batas plastis (PL) adalah kadar air pada kedudukan antara daerah plastis

dan semi padat, yaitu persentase kadar air dimana tanah dengan diameter

silinder 3.2 mm mulai retak – retak bila digulung. Metode yang digunakan

adalah metode standar JIS A 1206-1970 (1978).

c. Indeks plastisitas (Plasticity Indeks)

Indeks plastisitas (PI) adalah selisih dari batas cair dan batas plastis

(Wesley,1973):

PI = LL – PL………………………………………………….. (11)

Jika tanah mempunyai kadar interval air daerah plastis yang kecil, maka

disebut tanah kurus. Sebaliknya, jika tanah mempunyai interval kadar air

daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk (Bowles, 1989). Nilai – nilai

batas cair dan plastis yang diperoleh diplotkan dalam grafik plastisitas untuk

mengetahui klasifikasi tanah yang diuji. Klasifikasi tanah yang digunakan

dalam Sistem Klasifikasi Tanah Unified (Unified Soil Classification System).

2. Uji Tumbuk Manual dan Pemadatan Tanah

Uji tumbuk manual dilaksanakan untuk menentukan nilai d dari

pemadatan di lapangan, yaitu pada proses pemadatan tanggul. Nilai d dihitung

dengan persamaan untuk menentukan kadar air tanah berdasarkan kepadatan

relatif (RC) yang didefinisikan sebagai berikut:

%100ker

kerx

umlaboratoridipercobaanmaksingisiBerat

lapangandiingisiBeratRC

……... (12)

(a) (b)

Gambar 9. Proctor (a) dan dongkrak pengangkat tanah dari mold (b)

Uji tumbuk manual ini dilakukan untuk mendapatkan ratio compaction

(RC) > 90%. Tanah dipadatkan dengan menggunakan alat tumbuk manual yang

mempunyai berat, tinggi jatuh, jumlah tumbukan, jumlah lapisan, dan energi

serta frekuensi penumbukan yang ada telah diperhitungkan sehingga jumlah

tumbukan (besarnya energi yang diberikan) menunjukkan kepadatan maksimum

dan kadar air optimum bahan tersebut.

Uji pemadatan maksimum dilakukan dengan uji proctor sebagai uji

standar. Tanah yang diuji dimasukkan ke dalam mold yang berbentuk tabung

silinder. Setelah pemadatan dengan kadar air tertentu dilakukan, tanah dari mold

dikeluarkan dengan menggunakan dongkrak. Dari uji ini diperoleh kadar air

optimum (OMC) dan berat isi kering maksimum ( dmaks).

Tabel 5. Spesifikasi peralatan uji tumbuk manual

Spesifikasi Nilai

Berat palu (kg) 2.05

Tinggi jatuh (cm) 30

Saringan ( m) 4760

Kotak Tumbuk Panjang (cm) 40

Lebar (cm) 30

Tinggi (cm) 10

Spesifikasi peralatan uji tumbuk manual disajikan pada Tabel 5, sedangkan

bentuk peralatannya seperti pada Gambar 8.

(a) (b)

Gambar 10. Kotak tumbuk manual (a) dan penumbuk (rammer) (b)

60

Jumlah energi yang diberikan pada saat melaksanakan pemadatan bahan

tanah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

V

gxLxNxHxWCE

………………………………………… (13)

dimana:

CE = jumlah energi pemadatan (kJ/m3)

W = berat palu (kg)

H = tinggi jatuh palu (m)

N = jumlah tumbukan pada setiap lapisan

L = jumlah lapisan

V = volume cetakan (m3)

g = gravitasi (m/dt2)

Perhitungan untuk pemadatan tanah meliputi (Bowles,1989):

a. Berat isi basah ( t)

t = v

mm 12

………………………………………………… (14)

b. Berat isi kering ( d)

d = w

t

100

100

………………………………………………… (15)

c. Berat isi jenuh ( dsat)

dsat = 100//1 wGs

w

………………………………………. (16)

dimana:

m1 = berat cetakan dan piringan dasar (kg)

m2 = berat tanah padat, cetakan dan piringan dasar (kg)

v = kapasitas cetakan (cm3)

Gs = berat jenis

w = kadar air (%)

w = berat jenis air (kg/cm3).

61

3. Pembuatan Model Tanggul

Model adalah representasi suatu masalah dalam bentuk yang lebih

sederhana sehingga lebih jelas dan mudah dikerjakan. Model yang baik cukup

mengandung bagian-bagian yang perlu saja. Bentuk model dapat dinyatakan

dalam beberapa jenis (www.cert.or.id), yaitu :

a. Model Ikonik

Model ikonik memberikan visualisasi atau peragaan dari permasalahan

yang ditinjau, dapat berupa foto udara, maket, grafik dan pie chart.

b. Model Analog

Model analog didasarkan pada keserupaan gejala yang ditunjukkan oleh

masalah dan dimiliki oleh model. Misalnya modelisasi masalah lalu lintas di

suatu kota dengan simulator rangkaian listrik, dengan menganalogikan arus

lalu lintas terhadap arus listrik. Contoh lainnya adalah dengan

menganalogikan gelombang suara terhadap gelombang permukaan air,

sehingga karakteristik suara (akustik) dalam suatu ruangan auditorium dapat

dipelajari dengan membuat model ruangannya dan merapatkannya dalam bak

dangkal berisi air yang digetarkan.

c. Model Matematik/Simbolik

Model matematik/simbolik menyatakan secara kuantitatif persamaan

matematik yang mewakili suatu masalah. Model matematik merupakan bahasa

yang eksak, memberikan hasil kualitatif, dan mempunyai aturan (rumus, cara

pengerjaan) yang memungkinkan pengembangannya lebih lanjut.

Model tanggul termasuk model ikonik. Model tanggul dibuat dalam

sebuah kotak model yang terbuat dari bahan acrylic dengan kerangka besi.

Kotak model ini dilengkapi dengan inlet, spillway sebagai control ketinggian,

dan outlet untuk pembuangan rembesan air. Ukuran kotak model tanggul

berdasarkan ukuran tanggul yang direncanakan dengan skala 1 : 12. Kotak

model tanggul yang digunakan berukuran panjang 150 cm, lebar 50 cm, dan

tinggi 30 cm.

Tinggi rencana tanggul (Hd) merupakan jumlah tinggi muka air rencana

(H) dan tinggi jagaan (Hf). Ketinggian tersebut termasuk penyesuaian untuk

kemungkinan penurunan tanah (Hs), yang tergantung pada pondasi dan bahan

62

yang dipakai dalam pembangunan tanggul. Tinggi muka air rencana yang

sebenarnya didasarkan pada profil permukaan air. Tinggi jagaan (Hf) merupakan

nilai penyesuaian yang ditambahkan untuk tinggi muka air yang diambil,

termasuk tinggi gelombang (DPU, 1986).

Gambar 11. Kotak model tanggul

Pada ukuran sebenarnya, untuk tanggul yang direncanakan guna

mengontrol kedalaman air kurang dari 1.5 m, lebar atas minimum tanggul dapat

diambil 1.5 m. Jika kedalaman air yang dikontrol lebih besar dari 1.5 m, maka

lebar atas minimum biasanya 3 m. Lebar atas diambil sekurang – kurangnya 3 m

jika tanggul dipakai untuk pemeliharaan saluran. Tanah dipadatkan

menggunakan rammer dengan jumlah tumbukan, jumlah lapisan, dan tinggi

jatuhan berdasarkan uji tumbuk manual. Jumlah tumbukan tiap lapisan

didapatkan dengan persamaan:

boxel NxmanualtumbukkotakLuas

nkelapisanLuasNmod

………………. (17)

dimana:

Nmodel = Jumlah tumbukan pada tiap lapisan pada model tanggul

Nbox = Jumlah tumbukan pada setiap lapisan pada uji tumbuk manual

63

Tanggul pada penelitian ini merupakan model dengan skala 1 : 12

“geometrically similar”, yaitu mempunyai skala horizontal dan vertikal yang

bernilai sama. Nilai 1 : 12 diambil dengan pertimbangan untuk memudahkan

dalam penentuan dan perhitungan dimensi model. Model tanggul dibuat dalam

kotak model tanggul dengan ukuran seperti Tabel 6. Kotak model tanggul yang

digunakan seperti pada Gambar 11, terbuat dari bahan acrylic berkerangka besi.

Pondasi kotak model terbuat dari bambu. Gambar teknik model tanggul yang

dibuat pada kotak model disajikan pada Lampiran 2.

Dimensi tanggul ditentukan berdasarkan kriteria yang disebutkan dalam

DPU (1986). Nilai kemiringan talud yang digunakan dalam pembuatan tanggul

adalah 1 : 3 untuk memudahkan perhitungan. Selain itu, kemiringan talud ini

sudah cukup aman pada selang tersebut. Lebar bawah tanggul dihitung

berdasarkan kemiringan talud dan lebar atas, sehingga lebar bawah tanggul

adalah jumlah lebar atas dan dua kali tinggi tanggul yang dikalikan dengan

talud.

Tabel 6. Dimensi tanggul

Spesifikasi Dimensi

Model (cm) Sebenarnya (cm)

H (tinggi muka air) 12.5 150

Hf (tinggi jagaan) 5.0 60

Hd (tinggi tanggul) 17.5 210

B (lebar puncak atas/mercu) 12.5 150

L (lebar bagian bawah tanggul) 140.0 1680

Hp (tinggi muka air dari dasar tanggul) 15.0 180

Kemiringan 1 : 3 1 : 3

Gambar 12. Model tanggul

64

Setelah air merembes ke dalam tubuh tanggul, panjang zona basah a dapat

dihitung dengan persamaan (1), penentuan garis freatik dengan persamaan (2),

serta nilai K dengan persamaan (3). Penggambaran garis freatik kemudian

dilakukan dengan pengamatan langsung pada model tanggul melalui

pengambilan foto, analisis grafis, dan menggunakan program Geo-Slope. Urutan

kerja penelitian disajikan pada Gambar 13.

65

Gambar 13. Diagram alir penelitian

ya

Model tanggul dialiri air

Pembuatan model tanggul

tidak

ya

a

Uji tumbuk manual

RC > 90 %

Mulai

Pengambilan contoh tanah

Pengukuran sifat fisik tanah

Pengukuran konsistensi tanah

Uji pemadatan standar

Jaringan aliran

Analisis pola rembesan

1. Pengamatan langsung

2. Rumus empiris

3. Program Geo-Slope

Uji permeabilitas & uji pF

Nilai permeabilitas dan pF

tidak

Pembongkaran model tanggul

Pengeringan tanah

Pengambilan foto dan pengukuran debit rembesan

Selesai

66

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sifat Fisik Tanah Gleisol

Sifat fisik tanah berhubungan dengan kondisi asli tanah dan dapat

menentukan jenis tanah. Pada penelitian ini digunakan tanah gleisol di Kebon

Duren, pada kedalaman 20- 40 cm. Sifat-sifat fisik tanah gleisol dapat dilihat pada

Tabel 7.

Tabel 7. Sifat-sifat fisik tanah gleisol,Kebon Duren, Depok

Sifat Fisik Nilai

Fraksi Liat (%) 45.00

Debu (%) 30.83

Pasir (%) 24.17

Kadar air tanah lapang (%) 15.09

Berat isi kering (g/cm3) 1.21

Permeabilitas (cm/jam) 0.13

Berat jenis tanah 2.69

Porositas (n) 0.62

Angka pori (e) 1.66

Potensial air tanah, pF 2.59

Gambar 14. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem USDA

67

Berdasarkan Tabel 7, tanah gleisol yang digunakan dapat diklasifikasikan

menurut sistem klasifikasi segitiga tekstur sistem USDA. Klasifikasi menurut

segitiga tekstur sistem USDA didasarkan pada fraksi liat, debu dan pasir. Hasil

penelitian menunjukkan tanah gleisol tergolong dalam kelas liat seperti terlihat

pada Gambar 15. Hasil uji sifat fisik tanah gleisol selengkapnya dapat dilihat pada

Lampiran 4.

1. Uji Tekstur Tanah

Uji tekstur adalah pengujian yang paling pertama dilakukan sebelum

pengujian lainnya. Uji tekstur bertujuan untuk membuktikan bahwa tanah

gleisol memiliki liat yang lebih tinggi daripada latosol yang telah digunakan

pada penelitian sebelumnya. Semakin besar kandungan liat pada tanah, maka

semakin baik untuk dijadikan bahan pembuatan tanggul karena dapat menahan

air lebih baik. Dari hasil uji tekstur diperoleh bahwa tanah gleisol memiliki

kandungan liat sebesar 45%. Berdasarkan penelitian sebelumnya (Ratnasari,

2007) kadar liat pada tanah latosol adalah sebesar 27.49%. Maka, terbukti

bahwa tanah gleisol memiliki kandungan liat yang lebih tinggi daripada tanah

latosol. Hasil uji tekstur tanah gleisol selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran

3.

2. Permeabilitas

Nilai koefisien permeabilitas yang diperoleh merupakan rata-rata dari tiga

kali ulangan percobaan yang dilakukan dengan metode falling head. Besarnya

nilai koefisien permeabilitas dipengaruhi oleh porositas dan angka pori tanah.

Semakin besar porositas dan angka pori maka semakin besar pula koefisien

permeabilitasnya (Sumarno,2003). Semakin kecil nilai permeabilitas tanah,

maka nilai RC (kepadatan relatif) akan semakin besar, dan juga berarti tanggul

semakin padat (Kurniasari, 2007).

Pengukuran permeabilitas tanah yang dilakukan pada contoh tanah yang

diambil dari tubuh tanggul setelah pengaliran sebesar 0.13 cm/jam. Nilai

permeabilitas yang didapat pada penelitian kali ini lebih kecil jika dibandingkan

dengan penelitian sebelumnya (Ratnasari, 2007) untuk tanah latosol yaitu, 1.17

68

cm/jam. Hal ini disebabkan kandungan liat tanah gleisol lebih besar daripada

tanah latosol, sehingga daya menahan air tanah gleisol juga lebih besar daripada

tanah latosol. Berdasarkan klasifikasi permeabilitas menurut sesuai pada Tabel

1, tanah gleisol yang digunakan untuk pembuatan model tanggul termasuk ke

dalam kelas permeabilitas rendah. Hasil pengukuran nilai permeabilitas tanah

tanggul setelah dialiri dapat dilihat pada Lampiran 8.

3. Pengukuran Kadar Air

Pengukuran kadar air yang dilakukan menggunakan metode basis kering

dengan 3 sampel pada setiap pengukurannya. Dari pengukuran ini didapatkan

nilai kadar air optimum rata-rata uji tumbuk manual dari dua kali pengulangan

sebesar 35.92%.

4. Pengukuran Potensial Air Tanah (pF)

Tabel 8. Hasil pengukuran nilai pF model tanggul

pF

Kadar Air (%)

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3

0 53.17 53.40 53.17

0.5 47.61 53.17 46.48

1 46.89 48.36 46.13

1.5 44.21 47.70 44.32

2 42.26 47.69 42.35

2.5 36.30 36.30 36.30

3 33.24 33.24 33.24

3.2 31.16 31.16 31.16

4.2 28.95 28.95 28.95

Penentuan nilai potensial air tanah (pF) dilakukan dengan percobaan

langsung yang menggunakan sand box dan wide range pF meter. Dari

percobaan yang telah dilakukan dapat diperoleh nilai pF sebesar 2,59 pada kadar

air 35.92% (kadar air optimum hasil uji proctor) melalui interpolasi. Nilai pF

yang diperoleh untuk kadar air optimum sama dengan nilai pF untuk kadar air

optimum tanah oxisol (Praja dkk, 2007). Semakin jenuh tanah, maka nilai pF

akan semakin rendah, tanpa terpengaruh oleh berat isi kering atau kepadatan

69

tanah. Grafik uji pF disajikan pada Gambar 15 dan hasil pengukuran nilai pF

model tanggul disajikan pada Tabel 8.

Gambar 15. Grafik uji pF model tanggul untuk 3 ulangan

B. Sifat Mekanik Tanah

Sifat mekanik tanah berhubungan dengan pergerakan partikel tanah. Sifat

mekanik tanah gleisol dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9. Sifat mekanik tanah gleisol (Kebon Duren, Depok)

Sifat Mekanik Nilai (%)

Batas cair 74.44

Batas plastis 42.66

Indeks plastisitas 31.78

Kadar air optimum 35.92

5. Uji Konsistensi Tanah

Uji konsistensi tanah terdiri dari uji batas cair, uji batas plastis, dan

penentuan indeks plastisitas. Hubungan antara batas cair dan indeks plastisitas

digunakan dalam klasifikasi tanah sistem Unified. Sistem klasifikasi Unified

didasarkan dari hasil analisis konsistensi tanah yaitu menggunakan batas cair

70

dan batas plastis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah gleisol tersebut

memiliki nilai batas cair (LL) adalah sebesar 74.44 % dan batas plastis (PL)

sebesar 42.66 %. Nilai indeks plastisitas (PI) yang merupakan selisih dari batas

cair dan batas plastis adalah sebesar 31.78 %. Nilai-nilai batas cair dan indeks

plastisitas tersebut diplotkan ke dalam grafik klasifikasi tanah pada Gambar 15.

Hasil dari plot tersebut didapatkan bahwa tanah gleisol berada pada daerah MH

yaitu lanau anorganik plastisitas tinggi (Craig, 1987).

Gambar 16. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem Unified

6. Uji Pemadatan

Uji pemadatan dilakukan dengan uji proctor sebagai uji standar. Dari hasil

uji pemadatan tersebut diperoleh kadar air optimum, berat isi kering, berat isi

basah dan berat isi jenuh. Pada penelitian ini uji pemadatan dilakukan dua kali

ulangan dan hasil pengujian tertera pada Tabel 10 dan Tabel 11.

Dari tabel di atas, didapatkan rata-rata kadar air optimum adalah sebesar

35.92 % dan rata-rata berat isi kering maksimum ( dmax) sebesar 1.20 g/cm3.

Nilai kadar air optimum dan berat isi kering maksimum tersebut merupakan

nilai uji pemadatan standar sebagai acuan untuk melakukan pemadatan, baik uji

pemadatan di laboratorium maupun pemadatan di lapangan. Pada penelitian

71

sebelumnya untuk jenis tanah latosol (Herlina, 2003) diperoleh kadar air

optimum sebesar 33.50 %, berat isi kering sebesar 1.30 g/cm3, berat isi basah

sebesar 1.74 g/cm3, dan berat isi jenuh sebesar 1.40 %, sedangkan penelitian

(Ratnasari, 2007) diperoleh kadar air optimum sebesar 33.02 %, berat isi kering

sebesar 1.26 g/cm3, berat isi basah sebesar 1.68 g/cm

3, dan berat isi jenuh

sebesar 1.41 %. Hal ini dapat terjadi disebabkan oleh jenis tanah yang

digunakan berbeda dan juga dapat diakibatkan pada proses pemadatan yang

tidak konsisten sehingga energi pemadatan yang diberikan berbeda.

Wesley (1973) menyatakan bahwa tanah yang dipakai untuk pembuatan

tanggul, bendungan tanah, atau dasar jalan harus dipadatkan untuk menaikkan

kekuatannya, memperkecil kompresibilitas, dan daya rembes air serta

memperkecil pengaruh air terhadap tanah tersebut. Tujuan pemadatan tanah di

lapangan yaitu memadatkan tanah pada keadaan kadar air optimumnya,

sehingga tercapai keadaan yang paling padat. Dengan demikian tanah tersebut

akan mempunyai kekuatan yang relatif besar, kompresibilitas kecil, dan

memperkecil pengaruh air terhadap tanah.

Menurut Pratita (2007), tanah yang memiliki kadar air rendah maka tanah

tersebut akan mengeras atau kaku dan sukar dipadatkan. Jika kadar air

ditambahkan, maka air itu akan berfungsi sebagai pelumas sehingga tanah

tersebut akan mudah dipadatkan dan ruang kosong antara butir menjadi lebih

kecil. Pada kadar air yang lebih tinggi lagi, tingkat kepadatan tanah akan turun

lagi karena pori-pori tanah menjadi penuh terisi air yang tidak dapat dikeluarkan

dengan cara pemadatan. Hasil perhitungan uji pemadatan standar selengkapnya

pada Lampiran 5.

7. Uji Tumbuk Manual

Uji tumbuk manual dilaksanakan di laboratorium dengan alat dan energi

pemadatan tertentu. Alat yang digunakan dalam uji tumbuk manual maupun

proses pemadatan tanggul ini adalah penumbuk (rammer) yang terbuat dari

kayu. Pada proses uji tumbuk manual dipergunakan cetakan dengan ukuran

yang telah disesuaikan dengan rammer buatan.

72

Spesifikasi pemadatan pada Tabel 5 diperoleh dari pengujian yang

dilaksanakan dengan variasi jumlah tumbukan untuk mendapatkan nilai kadar

air yang mendekati optimum dan berat isi kering yang mendekati maksimum

dari hasil pengujian standar. Berat isi kering dihitung berdasarkan persamaan

(15), sedangkan kadar air diteliti kembali dengan persamaan (4).

Uji tumbuk manual dilakukan 2 kali ulangan dengan 3 lapisan tanah pada

setiap ulangan dan jumlah tumbukan yang berbeda seperti terlihat pada

Lampiran 6. Dari hasil uji tumbuk manual didapatkan nilai energi pemadatan

sebesar 241.326 kJ/m3 dan RC 90.60% dengan jumlah tumbukan 160. Untuk

mendapatkan nilai RC yang besar, maka dibutuhkan energi pemadatan yang

besar. Tingkat energi pemadatan yang besar akan meningkatkan nilai berat isi

keringnya. Jumlah tumbukan yang didapatkan akan dijadikan pembanding

dalam menghitung jumlah tumbukan yang akan diberikan pada model tanggul

dengan menggunakan persamaan (17).

.

Tabel 10. Jumlah tumbukan pada tiap lapisan

Lapisan

ke-

Panjang

(cm)

Lebar

(cm)

Luas

Permukaan

(cm2)

Jumlah

Tumbukan

1 140 50 7000 933

2 119 50 5950 793

3 110 50 5500 733

4 93 50 4650 620

5 76 50 3800 507

6 63 50 3150 420

7 50 50 2500 333

8 33 50 1650 220

Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang menggunakan jenis

tanah latosol, diperoleh hasil uji tumbuk manual yang berbeda menurut

Darmastuti (2005) diperoleh RC sebesar 91. 44% dengan jumlah tumbukan

sebanyak 75 tumbukan dan tinggi jatuhan 20 cm, sedangkan menurut Ratnasari

(2007) diperoleh RC sebesar 84.13% dengan jumlah tumbukan sebanyak 150

tumbukan dan tinggi jatuhan 20 cm. Hal ini dapat disebabkan karena kadar air

optimum yang didapatkan berbeda karena perbedaan jenis tanah yang

73

digunakan. Selain itu, dapat juga disebabkan oleh energi yang diberikan pada

saat penumbukan tidak konsisten. Jumlah energi pemadatan pada uji tumbuk

manual dihitung dengan menggunakan persamaan (13) dan diperoleh CE (energi

pemadatan) adalah sebesar 241 326 kJ/m3.

Nilai RC pada penelitian Ratnasari (2007) sebesar 84.13% lebih kecil

daripada nilai RC tanah gleisol yang digunakan kali ini yaitu sebesar 90.60%.

Nilai permeabilitas pada penelitian Ratnasari (2007) lebih besar daripada nilai

RC tanah gleisol yang digunakan kali ini. Hal ini membuktikan bahwa semakin

padat susunan partikel tanah tubuh tanggul, maka permeabilitas semakin kecil

Lee dan Singh (1971) dalam Bowles (1989) menyebutkan bahwa

kepadatan relatif yang bersesuaian dengan kerapatan relatif nol adalah 80%

sehingga kepadatan relatif tidak akan pernah kurang dari 80%. Kepadatan relatif

merupakan tolok ukur angka pori di lapangan yang dinyatakan dalam berat isi

maksimum (ρd maks), minimum (ρd min) dan di lapangan (ρdn) sebagai:

Dr = min

min

ddmaks

ddn

dn

dmaks x ………………………………………(18)

Setelah diperoleh hasil uji tumbuk manual, maka dibuatlah model tanggul

dengan pemadatan. Perlakuan pemadatan sama dengan perlakuan uji tumbuk

manual dengan jumlah lapisan sebanyak 8 lapisan. Jumlah tumbukan pada tiap

lapisan tertera pada Tabel 10. Perhitungan jumlah tumbukan tiap lapisan pada

model tanggul disajikan pada Lampiran 7. Setelah tanggul terbentuk dalam

kotak model, air dialirkan.

C. Penyebaran Air Rembesan Pada Model Tanggul

Tabel 11. Debit inlet pada model tanggul

Ulangan Qin (ml/det)

1 91.6

2 90.3

3 80.6

Rata-rata 87.5

Debit aliran air (debit inlet) yang diberikan pada model tanggul diukur

sebanyak 3 kali ulangan untuk setiap pembuatan model tanggul. Rata-rata debit

74

inlet yang diberikan yaitu 87.5 ml/det. Nilai debit inlet rata-rata yang diberikan

lebih besar daripada nilai debit inlet pada penelitian Ratnasari (2007) yaitu

sebesar 60.0 ml/det. Selama pengaliran dilakukan pengambilan foto pada model

tanggul setiap 3 menit. Debit inlet (Qin) yang diberikan pada tiga kali ulangan

disajikan pada tabel 11.

Tabel 12. Hasil pengukuran debit rembesan (Qout)

ulangan t

(menit)

Volume (ml) Qout (ml/jam)

Ulangan Ulangan

Tanggul

1

Tanggul

2

Tanggul

3

Tanggul

1

Tanggul

2

Tanggul

3

0 0 0 0 0 0 0 0

1 5 168 112 170 2016 1342.8 2041.2

2 10 330 196 316 1980 1177.2 1897.2

3 15 498 284 464 1980 1137.6 1857.6

4 20 670 374 612 2016 1123.2 1836.0

5 25 840 462 762 2016 1108.8 1828.8

6 30 1010 554 912 2016 1108.8 1825.2

7 35

648 1060

1112.4 1818.0

8 40

742 1210

1112.4 1814.4

9 45

836 1360

1116.0 1814.4

Gambar 17. Grafik debit rembesan

75

Rata-rata debit outlet yang terjadi pada 3 kali pembuatan model tanggul

yaitu 1648.8 ml/jam atau 0.458 ml/det. Pengukuran debit outlet dilakukan setiap 5

menit mulai dari air keluar melalui pipa outlet sampai debit outlet konstan. Debit

outlet (Qout) pada model tanggul disajikan pada Tabel 12 dan diberikan dengan

bentuk grafik seperti Gambar 17.

1. Pengamatan Garis Freatik

Pengamatan langsung terhadap model tanggul mempermudah dalam

mempelajari teori garis aliran pada tubuh tanggul. Melalui pengamatan ini dapat

dilihat secara langsung bagaimana proses perembesan air yang terjadi di dalam

tubuh tanggul. Dengan adanya proses perembesan air secara visual ini maka

dapat dibandingkan hasilnya dengan teori yang sudah ada. Kelebihan yang

diperoleh dari penggunaan model ini yaitu dapat menggambarkan batas atas dari

rembesan sehingga garis aliran yang terjadi dapat diperoleh secara lebih tepat

untuk menggambarkan kondisi sesungguhnya di lapangan (Jumikis, 1962 dalam

Praja, 2007). Hal ini disebabkan adanya kemungkinan beberapa kondisi batas

pada tanggul di lapangan yang tidak dapat diperhitungkan dalam teori, sehingga

menyebabkan perbedaan hasil antara teori dan kondisi di lapangan.

Percobaan pada model tanggul yang dialiri air dilakukan sebanyak 3 kali

ulangan untuk diamati garis freatiknya setiap 3 menit. Waktu yang dibutukan

untuk aliran air untuk sampai ke outlet pada setiap ulangan disajikan pada Tabel

13.

Tabel 13. Waktu air mencapai outlet dan zona basah (a) model tanggul

Ulangan Waktu (menit) a (cm)

1 107 21.00

2 146 23.19

3 104 22.13

Rata-rata 119 22.11

Pengaliran air rata-rata membutuhkan sekitar 119 menit untuk mencapai

outlet dengan panjang zona basah (a) rata-rata sebesar 22.11 cm. Nilai panjang

zona basah (a) rata-rata yang diperoleh pada penelitian sebelumnya disajikan

pada Tabel 14.

76

Pada penelitian ini diperoleh panjang zona basah lebih besar. Hal ini

diakibatkan karena perbedaan penggunan jenis tanah maupun ukuran partikel

tanah yang digunakan. Selain itu, dapat juga diakibatkan pemadatan pada model

tanggul tidak sama sehingga penyebaran air pada tubuh tanggul lebih besar yang

mengakibatkan panjang zona basah yang terbentuk lebih besar pula.

Tabel 14. Nilai a metode pengamatan langsung penelitian sebelumnya

Peneliti a (cm)

Ratnasari (2007) 19.9

Darmastuti (2005) 16.0

Latif (2004) 17.7

Panjang zona basah dan waktu yang berbeda-beda yang terjadi pada aliran

air untuk menuju outlet disebabkan nilai kepadatan ( d) yang tidak mungkin

persis sama pada setiap ulangan, meskipun spesifikasi pemadatan yang

dilakukan sama. Hal itu menyebabkan nilai permeabilitas model tanggul setelah

dialiri air juga berbeda. Semakin padat, maka nilai permeabilitas akan semakin

kecil. Melalui pengambilan foto secara langsung dapat diketahui garis freatik

pada tubuh model tanggul seperti terlihat pada Gambar 18. Pola penyebaran air

dalam tubuh tanggul yang dilihat dari pengamatan secara langsung garis freatik

secara lengkap disajikan pada Lampiran 9.

Garis freatik yang disajikan pada Lampiran 9 adalah perubahan setiap 3

menit. Perubahan yang terjadi tidak terlalu drastis pada setiap 3 menit yang

berurutan. Hal ini disebabkan nilai permeabilitas tanah gleisol pada model

tanggul setelah pengaliran termasuk dalam nilai rendah. Garis freatik memotong

tubuh model tanggul (sampai pada lereng model tanggul) membutuhkan waktu

sekitar 99 menit. Semakin rendah nilai permeabilitas, maka garis freatik yang

memotong tubuh model tanggul akan semakin lama mencapai lereng model

tanggul tersebut. Dengan kata lain, semakin besar nilai permeabilitas, maka

akan semakin cepat aliran air (rembesan) pada tubuh model tanggul.

77

Gambar 18. Garis freatik pada model tanggul melalui pengamatan langsung

2. Program Geo-Slope

Data dimensi yang dimasukkan ke dalam program Seep/W adalah dimensi

model tanggul yang terdapat pada Lampiran 10. Panjang model tanggul adalah

140 cm dan tinggi 20 cm. Nilai pF dan permeabilitas adalah nilai yang

digunakan untuk menggambar jaringan aliran pada program Seep/W. Garis

freatik hasil program Seep/W pada tubuh model tanggul disajikan pada Gambar

19.

Gambar 19. Garis freatik pada model tanggul berdasarkan program Seep/W

Gambar 20. Jaringan aliran pada model tanggul berdasarkan program Seep/W

78

Penggambaran jaringan aliran dilakukan sesuai dengan prosedur yang

dikemukakan oleh Hardiyatmo (1992). Melalui program Seep/W diperoleh

panjang zona basah sebesar 18.44 cm. Nilai ini merupakan nilai yang paling

mendekati dengan aktualnya (pengamatan langsung). Dari gambar analisis

program Seep/W dan pengamatan langsung pada model tanggul melalui

pengambilan foto aliran, bentuk garis rembesan/garis freatik model tanggul dari

hulu ke hilir tanggul akan semakin menurun. Garis freatik terbentuk karena

adanya pergerakkan air di sebelah hulu menuju bagian hilir tanggul. Dengan

adanya tekanan air di sebelah hulu maka akan ada kecenderungan terjadinya

aliran air melewati pori-pori di dalam tubuh tanggul. Apabila gaya yang

menahan lebih besar dari gaya yang mengalirkan maka aliran air tidak akan

memotong tubuh tanggul, sebaliknya jika gaya yang menahan lebih kecil

daripada gaya yang mengalirkan maka aliran air akan cepat sampai ke bagian

hilir tanggul. Peristiwa ini dapat dicirikan dengan adanya lereng basah pada

bagian hilir tanggul atau dikenal dengan panjang zona basah (a). Jaringan aliran

yang terjadi pada tubuh model tanggul melalui program Seep/W digambarkan

seperti Gambar 20. Tanggul dialiri air dengan debit yang tetap yaitu 87.5 ml/det.

Garis – garis ekuipotensial terbentuk pada daerah hulu tanggul dan tegak lurus

dengan garis aliran. Garis freatik yang merupakan batas antara tanah jenuh dan

tidak jenuh merupakan muka air rembesan pada tubuh tanggul. Setiap lapisan

tanah yang berada di bawah garis freatik akan jenuh oleh air yang merembes.

Air yang merembes membentuk garis aliran mulai dari lereng hulu tanggul

dimana air mulai masuk dan merembes sampai pada hilir model tanggul. Garis

freatik merupakan garis yang pertama kali menyentuh lereng hilir tanggul dan

membentuk zona basah.

Menurut Pratita (2007), zona basah yang memotong tubuh tanggul akan

menyebabkan terjadinya gejala piping. Jika hal ini dibiarkan terjadi maka debit

rembesan melalui piping akan merusak tanggul. Salah satu upaya agar tanggul

tetap stabil maka harus dibuat saluran drainase dan penggunaan filter pada tubuh

tanggul tersebut. Debit rembesan merupakan kapasitas rembesan air yang

mengalir ke hilir model tanggul (Qout). Debit rembesan yang terjadi pada sebuah

tanggul diusahakan agar tidak melebihi debit kritis (Qc), jika hal tersebut

79

dibiarkan maka kemungkinan akan timbulnya erosi bawah tanah (piping).

Besarnya Qc yaitu sekitar 5% dari debit rata-rata yang masuk ke dalam tanggul

(Qin). Debit rembesan (Qout) pada tanggul untuk penelitian ini dengan

pengukuran langsung adalah 1648.8 ml/jam atau 0.458 ml/det, dimana debit

kritis (Qc) sebesar 4.375 ml/det. Maka, pada model tanggul kali ini tidak terjadi

piping karena debit rembesan dari ketiga metode lebih kecil dari debit kritisnya

(Qout < Qc).

3. Analisis Grafis

Penggambaran jaringan aliran dengan metode grafis adalah berdasarkan

dimensi dan penampang melintang model tanggul seperti pada Lampiran 10.

Dengan mengetahui nilai dari Hp, , dan d, maka dapat dihitung panjang zona

basah (a) menggunakan persamaan (1).

Perhitungan zona basah secara empiris dilakukan terhadap model dan

keadaan tanggul sebenarnya. Dari perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh

nilai a pada model sebesar 12.22 cm dan keadaan sebenarnya 146.59 cm. Jika

diperbandingkan maka 12.22 : 146.59 = 1 : 12, sesuai dengan rasio antara

ukuran model tanggul dan ukuran tanggul yang sebenarnya. Nilai a sebesar

12.22 cm menunjukkan titik perpotongan antara garis aliran dengan muka model

tanggul di sebelah bagian hilir. Nilai a juga berarti bahwa permulaan aliran air

yang keluar dari tubuh tanggul terletak pada jarak 12.22 cm dari ujung bawah

permukaan model tanggul bagian hilir. Titik inilah selanjutnya yang digunakan

sebagai acuan dalam perhitungan dan penggambaran garis freatik. Nilai x dan y

merupakan jarak horizontal dan vertikal antara a dengan dasar tanggul. Nilai xo

dan yo merupakan jarak horizontal dan vertikal antara a dengan titik pada jarak

0.3S (titik asal garis freatik), yang pada Gambar 4 disebut 0.3D.

Garis freatik merupakan kurva parabola, maka dalam penentuannya

digunakan persamaan parabola sederhana, yaitu pada persamaan (2) dan (3),

sehingga diperoleh nilai K sebesar 1.65 x 10-3

cm-1

. Posisi titik – titik pada garis

freatik dapat diperoleh secara empiris seperti pada Tabel 15. Perhitungan

selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 11.

80

Tabel 15. Posisi titik – titik pada garis freatik

Parameter Posisi

Jarak

horizontal (xi)

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Jarak vertikal

(yi = K* xi2)

0.000 0.165 0.660 1.485 2.640 4.125 5.940 8.085 10.560

Penggambaran garis freatik dengan program Geo-Slope menunjukkan

bahwa tidak ada garik freatik yang berbentuk parabola. Namun mengalami

penyesuaian, yaitu berangsur –angsur menjadi tegak lurus terhadap muka

tanggul pada garis muka air. Hal ini disebabkan karena muka tanggul bagian

hulu merupakan garis ekuipotensial dan kemiringan garis ekuipotensial tegak

lurus terhadap garis aliran (Wesley, 1973).

Gambar 21. Perbandingan letak zona basah untuk 3 metode

Gambar 22. Pengaruh kapilaritas pada tubuh model tanggul

81

Penelitian ini menunjukkan nilai panjang zona yang diperoleh secara

grafis jauh berbeda dari kedua metode lainnya. Hal ini disebabkan karena

analisis grafis tidak memperhitungkan sifat fisik tanah sehingga setiap tanggul

dengan dimensi dan perlakuan yang sama dari tiap jenis tanah akan

menghasilkan panjang zona basah yang sama secara grafis. Hal ini disebabkan

sifat-sifat fisik tanah yang berbeda-beda untuk tiap jenis tanah, dan nilai yang

akan digunakan adalah nilai yang diperoleh secara visual. Metode pengamatan

langsung dan progran Seep/W cukup mendekati. Oleh karena itu, program Geo-

Slope merupakan metode yang paling tepat untuk memperoleh nilai yang

mendekati dengan kenyataan sebenarnya. Perbedaan ketiga metode dapat

terlihat pada Gambar 21.

Rembesan air pada tubuh tanggul mengalir dari batas muka air ke dasar

bagian tubuh tanggul. Rembesan air dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan

kapilaritas. Meskipun pola aliran pada tanggul selalu bergerak menuju ke bagian

dasar tanggul tetapi pengaruh dari kapilaritas tanah dapat terjadi seperti terlihat

pada Gambar 21. Akibatnya, bagian tanggul yang berada di atas muka air juga

menjadi basah.

82

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Pola penyebaran air rembesan pada tubuh tanggul dapat diperlihatkan

dengan baik melalui pembuatan model tanggul

2. Penyebaran air rembesan yang ditunjukkan dengan garis freatik dapat

diketahui dengan pengamatan langsung, analisis grafis, dan program Geo-

Slope. Penyebaran air rembesan dengan pengamatan langsung memberikan

hasil yang hampir sama dengan program Geo-Slope.

3. Panjang zona basah (a) pada model tanggul melalui pengamatan langsung

diperoleh sebesar 22.11 cm, dengan analisis grafis sebesar 12.22 cm, dan

melalui program Geo-Slope sebesar 18.44 cm. Dengan demikian, panjang

program Geo-Slope (Seep/W) adalah metode yang lebih baik dibandingkan

analisis grafis untuk mendekati hasil yang sebenarnya.

4. Pola rembesan dapat ditunjukkan dengan jaringan aliran hasil program Geo-

Slope. Garis ekuipotensial terbentuk di hulu model tanggul dan tegak lurus

dengan garis aliran. Garis freatik merupakan muka air rembesan pada tubuh

model tanggul.

B. Saran

1. Penelitian lebih lanjut tentang rembesan dalam tubuh tanggul berbahan

tanah gleisol yang dilengkapi dengan filter drainase dan pengukuran kadar

air pada model tanggul perlu dilakukan.

2. Penelitian lebih lanjut mengenai pengembangan analisis grafis agar dapat

mempertimbangkan sifat fisik dan mekanik tanah.

83

DAFTAR PUSTAKA

Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian. 2006.

Kumpulan Istilah Ilmu Tanah. http://bbsdlp.litbang.deptan.go.id. 11

Februari 2009.

Bowles, J.E. 1989. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah).

Diterjemahkan oleh Hainim J.K. Erlangga. Jakarta.

Craig, R.F. 1991. Mekanika Tanah. diterjemahkan oleh S. Soepandji. Edisi

keempat. Erlangga. Jakarta.

Darmastuti, L. 2005. Pola Penyebaran Aliran Air (Rembesan) di Dalam Tubuh

Tanggul Dengan Saluran Drainase Kaki Untuk Jenis Tanah Latosol,

Darmaga. Skripsi. Fateta. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Das, B. M. 1993. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis). Jilid 1

cetakan ke-3. Diterjemahkan oleh Noor Endah Mochtar dan Indra Surya B.

Mochtar. Erlangga. Jakarta.

Departemen Pekerjaan Umum (DPU). 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-04.

CV.Galang Persada, Bandung.

Dunn, I.S., Anderson, dan F.W. Kiefer. 1979. Dasar-Dasar Analisis Geoteknik.

IKIP Semarang Press, Semarang.

Hardiyatmo, H. C. 1992. Mekanika Tanah 1. Gramedia Pusaka Utama. Jakarta.

Herlina, E.S. 2003. Hubungan antara Tingkat Kepadatan Tanah Dengan pF Dan

Permeabilitas Pada Tanah Latosol Darmaga, Bogor. Skripsi. Jurusan

Teknik Pertanian, IPB, Bogor.

Hakim, N., M.Y. Nyakpa, A.M. Lubis, S.G. Nogroho, M.A. Diha, G.B. Hong, dan

H.H. Bailey. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Unila. Lampung.

Hillel, D. 1998. Pengantar Fisika Tanah. Diterjemahkan oleh R. H Susanto dan

R. H Purnomo. Mitra Gama Widya. Yogyakarta.

Hutabarat,M dan Budi. 2008. Model dan Sistem.

http://www.cert.or.id/~budi/courses/konteks/docs/BR-3-3-model.ppt. 7

September 2009.

Jury, J. A and H. Robert. 2004. Soil Physics. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey.

Kalsim, D.K. dan A. Sapei. 2003. Fisika Lengas Tanah. Institut Pertanian Bogor,

Bogor.

84

Kurniasari, D. 2007. Stabilitas Lereng Model Tanggul Menggunakan Ukuran

Partikel Tanah Maksimum 1 mm. Skripsi. Fateta. Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Latief, A. Y. 2004. Pola Penyebaran Aliran Air (Rembesan) di Dalam Tubuh

Tanggul pada Tanah Latosol Darmaga, Bogor. Skripsi. Fateta. Institut

Pertanian Bogor. Bogor.

Mawardi, E, dan M. Memed. 2002. Desain Hidraulik Bendung Tetap untuk Irigasi

Teknis. Alfabeta, Bandung.

Praja, A.S. 2007. Pola Penyebaran Rembesan) Pada Model Tanggul Dengan

Saluran Drainase Tegak Untuk Tanah Oxisol Darmaga, Bogor. Skripsi.

Fateta. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Pratita, E. 2007. Pola Aliran Di Dalam Tubuh Model tanggul dengan

Menggunakan Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm. Skripsi. Fateta,

IPB, Bogor.

Ratnasari, D.W. 2007. Stabilitas Lereng Model Tanggul Menggunakan Ukuran

Partikel Tanah Maksimum 1 mm. Skripsi. Fateta. Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Sapei, A., M.A. Dhalhar, K. Fujii, S. Miyauchi, dan S. Sudou. 1990. Buku

Penuntun Pengukuran Sifat-Sifat Fisik dan Mekanika Tanah. JICA-

DGHE/IPB PROJECT : JIA-9a (132). IPB. Bogor.

Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Sosrodarsono, S dan Takeda, K. 1977. Bendungan Tipe Urugan. Pradnya

Paramita. Jakarta.

Suherlan. 2005. Pola Penyebaran Aliran Air (Rembesan) di Dalam Tubuh

Tanggul Menggunakan Pemadatan dengan RC>90% pada Tanah Latosol

Darmaga, Bogor. Skripsi. Fateta. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Sumarno, Z.F. 2003. Hubungan Antara Tingkat Kepadatan Tanah Dengan

Tingkat Konsolidasi Tanah Pada Tanah Latosol Darmaga, Bogor. Skripsi.

Jurusan Teknik Pertanian, IPB, Bogor.

Sunggono. 1984. Mekanika Tanah. Penerbit Nova. Bandung.

Terzaghi, K dan R.B. Peck. 1987. Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa.

diterjemahkan oleh B. Wijtaksono dan B.Krisna. Jilid 1. Penerbit

Erlangga. Jakarta.

Wesley, L.D. 1973. Mekanika Tanah. diterjemahkan oleh A.M. Luthfi. Badan

Penerbit Pustaka Umum. Bandung.

85

60

Lampiran 1. Peta lokasi Kebon Duren, Depok, Jawa Barat

Sumber: http:www.google.com.

U

Skala 1: 100

55

60

Lampiran 3. Hasil uji tekstur tanah gleisol, Kebon Duren – Depok

Kadar air (%) 15.09

Berat tanah basah (g) 100.02

Berat tanah kering (g) 86.91

Gs 2.69

Berat tanah kering tertahan saringan (g) 22.00

F 0.002

T (oC) 26.00

Ring r

(mm) nilai kalibrasi

L

(mm)

L11 0 12.45 6.23

L12 10 12.45 16.23

L13 20 12.45 26.23

L14 30 12.45 36.23

Ket : L = 17.92 – 0.2r

t

(menit)

Hidrometer r'+F

(mm)

L

(mm)

L/t

(mm/det)

x 10-2

D

(mm)

x 10-2

P

(%) Pembacaan

(L1)

R

(mm)

r'

(mm)

0.5 1.036 36 36.6 36.602 10.6 35.33 1.83 67.03

1 1.034 34 34.6 34.602 11.0 18.33 1.32 63.37

2 1.031 32 32.6 32.602 11.4 9.50 0.95 59.71

5 1.026 26 26.6 26.602 12.6 4.20 0.63 48.72

15 1.021 21 21.6 21.602 13.6 1.51 0.38 39.56

30 1.017 17 17.6 17.602 14.4 0.80 0.28 32.42

60 1.015 15 15.6 15.602 14.8 0.41 0.20 28.57

240 1.009 10 10.6 10.602 15.8 0.11 0.10 19.42

1440 1.004 4 4.6 4.602 17.0 0.02 0.04 8.43

Ket :

F = 0.002 η = 0.0887

R = (L1 – 1) x 1000 γw = 0.996814 g/cm3

r’ = r + 0.6 Gs = 2.69

D = t

Lx

Gs w)1(

018.0 P = wFrx

Gs

Gsx

VM)(

1/

100 '

61

Lampiran 3. (Lanjutan)

kum = kumulatif

% tanah tertahan = %100tan xM

W ah

Berdasarkan kurva distribusi partikel tanah gleisol, kandungan liat (ukuran

diameter partikel 0.005 mm) sebesar 45%.

Jenis butiran Ø partikel

(mm)

%

butiran

pasir kasar 2.000-0.420 7.94

pasir halus 0.420-0.075 16.23

Debu 0.075-0.005 30.83

Liat <0.005 45.00

total 100.00

WTanah

(M)

(g)

Ukuran

saringan

(mm)

Wsaringan

(g)

Wsaringan

+ tanah

(g)

Wtanah

(g)

% tanah

tertahan

(P)

% kum

Kum lebih

halus

(100-kum)

86.91

0.840 409.9 412.5 2.6 2.990 2.99 97.01

0.420 380.3 384.6 4.3 4.950 7.94 92.06

0.250 370.1 374.0 3.9 4.490 12.43 87.57

0.105 341.9 350.0 8.1 9.320 21.75 78.25

0.075 392.4 394.5 2.1 2.416 24.17 75.83

62

Lampiran 4. Hasil uji sifat fisik dan konsistensi tanah

a. Permeabilitas tanah lapangan

No.ring Ulangan T (detik)

Aring * T

(cm2.det)

apipa * l

(cm3)

K20

(cm/jam)

K26

(cm/jam)

E11

1 226.02 4260.48 2.44 1.483 1.710

2 229.48 4325.70 2.44 1.462 1.685

3 241.16 4545.87 2.44 1.390 1.602

rata-rata 1.666

E35

1 776.36 14634.39 2.44 0.432 0.497

2 784.64 14790.46 2.44 0.428 0.493

3 795.38 14992.91 2.44 0.421 0.486

rata-rata 0.492

J30

1 106.34 2004.51 2.44 3.154 3.636

2 105.13 1981.70 2.44 3.190 3.672

3 105.73 1993.01 2.44 3.172 3.672

rata-rata 3.660

Rata-rata 1.939

ket:

h1 = 17.20 cm rring = 2.45 cm apipa = 0.478 cm2

h2 = 7.50 cm Aring = 18.85 cm2

20 = 0.102

l = 5.1 cm rpipa = 0.39 cm 26 = 8.87 x 10-2

Permeabilitas tanah lapangan = 1.94 cm/jam.

b. Berat jenis tanah (Gs) No. Cawan Ma (g) Mb (g) Ms (g) Gs

41 147.98 154.15 9.83 2.69

36 148.30 154.48 9.82 2.70

Rata-rata 2.69

c. Three phases meter/volume meter

Perhitungan Kadar Air

No.ring Wring

(g)

Wring +

tanah basah

(g)

Wring +

tanah kering

(g)

Wtanah

basah (g)

Wtanah

kering (g)

KA

(%)

E11 76.08 229.25 178.40 153.17 102.32 49.70

E35 76.21 228.09 180.34 151.88 104.13 45.86

J30 76.39 220.75 175.97 144.36 99.58 44.97

Rata-rata 46.84

63

Lampiran 4. (Lanjutan)

d. Menentukan Volume Phase Tanah

No.ring KA

(%) W (g)

V

(cm3)

Wisi

(g/cm3)

Vu

(cm3)

Vs

(cm3)

Va

(cm3)

M

(g) S (g) n (%) e

H

(%)

U

(%)

E11 49.70 153.17 87.82 1.17 12.18 38.67 49.15 49.15 104.02 61.33 1.59 80.14 19.86

E35 45.86 151.88 87.19 1.19 12.81 38.28 48.91 48.91 102.97 61.72 1.61 79.25 20.75

J30 44.97 144.36 83.96 1.19 16.04 35.74 48.22 48.22 96.14 64.26 1.80 75.04 24.96

Rata2 46.84 149.80 86.32 1.18 13.68 37.56 48.76 48.76 101.04 62.44 1.66 78.10 21.90

Ket : Gs = 2.69

e. Konsistensi Tanah

No.

Cawan Batas Atterberg

Wcawan

(g)

Wcawan +

tanah basah (g)

Wcawan +

tanah kering

(g)

KA

(%)

Jumlah

Ketukan

Ket

1

Batas plastis

(PL) 7.64 22.12 17.79 42.66 -

menggolek

3 Batas cair (LL) 7.92 28.19 19.54 74.44 17 mengalir

Indeks plastisitas (PI) 31.78

Ket : PI = LL – PL

64

Lampiran 5. Hasil uji pemadatan standar (proctor test)

Ulangan 1

No No.cawan

Wtanah basah (g) Wtanah kering

(g)

w

(%)

wrata2

(%) m (g)

ρt

(g/cm3)

ρd

(g/cm3)

ρdsat

(g/cm3) Cawan

(g)

C + tanah

(g)

1

13 23.76 36.27 34.52 16.26

16.04 4634.30

12 23.47 35.90 34.18 16.06

28 22.48 34.14 32.55 15.79

2

34 24.30 35.93 34.02 19.65

21.85 5988.50 1.35 1.11 1.69

14 23.17 37.28 34.95 19.78

133 22.05 33.69 31.28 26.11

3

45 23.80 42.91 39.17 24.33

24.16 6016.30 1.38 1.11 1.63

48 22.93 42.50 38.68 24.25

129 22.73 38.85 35.74 23.90

4

132 23.78 37.56 34.60 27.36

27.48 6031.40 1.40 1.10 1.55

44 22.55 34.59 32.01 27.27

42 24.03 44.66 40.17 27.82

5

9 23.96 38.51 33.05 60.07

31.50 6098.80 1.46 1.11 1.46

80 24.32 39.89 36.16 31.50

89 23.44 39.26 35.47 31.50

6

118 23.05 36.91 33.27 35.62

35.98 6259.40 1.63 1.20 1.37

7 22.30 40.22 35.44 36.38

122 24.47 45.19 39.71 35.96

7

6 23.37 44.22 38.26 40.03

40.05 6257.50 1.62 1.16 1.29

53 21.54 46.15 39.11 40.07

67 22.94 52.73 44.21 40.06

8

73 23.97 54.68 45.59 42.04

42.03 6244.10 1.61 1.13 1.26

84 23.32 49.30 41.62 41.97

92 24.06 55.97 46.52 42.07

9

87 22.57 46.84 39.37 44.46

44.34 6285.10 1.65 1.14 1.23

4 24.15 47.59 40.41 44.16

124 23.76 51.27 42.81 44.41

10

90 24.15 53.51 44.21 46.36

46.33 6206.50 1.57 1.07 1.20

64 22.90 54.34 44.42 46.10

75 22.30 52.66 43.02 46.53

11

52 24.04 55.34 45.07 48.83

48.55 6216.20 1.58 1.06 1.17

10 23.87 51.08 42.16 48.77

125 23.72 49.02 40.81 48.04

12

8 23.32 50.09 41.04 51.07

51.43 6209.20 1.57 1.04 1.13

111 23.05 47.79 39.34 51.87

74 25.09 50.17 41.66 51.36

Kadar air optimum = 35.98%

65

Lampiran 5. (Lanjutan) Ulangan 2.

Kadar air optimum = 35.87%.

No No.cawan

Wtanah basah (g) Wtanah kering

(g) w (%)

wrata2

(%) m (g)

ρt

(g/cm3)

ρd

(g/cm3)

ρdsat

(g/cm3)

Cawan

(g)

C + tanah

(g)

1

118 23.06 41.96 40.03 11.37

11.19 4634.00

89 23.44 40.69 38.94 11.29

122 24.48 41.75 40.05 10.92

2

44 22.55 36.04 34.26 15.20

15.16 5869.60 1.24 1.07 1.91

80 24.33 40.76 38.60 15.14

9 23.96 46.01 43.11 15.14

3

132 23.78 34.23 32.61 18.35

18.47 5901.80 1.27 1.07 1.80

42 24.03 42.80 39.84 18.72

7 22.30 33.27 31.57 18.34

4

74 25.09 41.95 38.89 22.17

22.20 5965.50 1.33 1.09 1.68

64 22.89 35.43 33.15 22.22

111 23.04 37.90 35.20 22.20

5

125 23.73 38.21 35.25 25.69

25.45 6018.10 1.38 1.10 1.60

52 24.03 35.12 32.88 25.31

8 23.30 35.52 33.03 25.59

6

75 22.28 38.05 34.64 27.59

27.48 6043.80 1.41 1.11 1.55

10 23.87 39.23 35.91 27.57

90 24.15 37.78 34.86 27.26

7

129 22.73 36.77 33.62 28.93

28.93 6101.10 1.47 1.14 1.51

28 22.49 40.12 36.17 28.87

12 23.47 41.14 37.17 28.98

8

34 24.30 36.81 33.86 30.86

31.15 6146.70 1.51 1.15 1.46

14 23.17 44.65 39.53 31.30

13 23.75 46.16 40.82 31.28

9

87 22.57 36.96 33.73 28.94

31.76 6183.10 1.55 1.18 1.45

73 23.97 42.62 37.98 33.12

133 22.05 42.94 37.73 33.23

10

48 22.93 40.79 36.09 35.71

35.87 6271.60 1.64 1.21 1.37

45 23.81 43.65 38.41 35.89

53 21.56 46.41 39.83 36.02

11

50 23.18 43.73 38.10 37.73

37.70 6271.40 1.64 1.19 1.34

107 23.00 43.73 38.06 37.65

23 23.52 44.85 39.01 37.70

12

91 22.63 38.17 33.78 39.37

39.59 6281.90 1.65 1.18 1.30

24 23.53 40.26 35.52 39.53

115 22.76 44.41 38.24 39.86

13

6 23.36 44.14 37.98 42.13

42.37 6280.30 1.65 1.16 1.26

4 24.15 44.06 38.10 42.72

92 24.07 47.17 40.31 42.24

Lampiran 5. (Lanjutan)

Ulangan 2

66

Lampiran 5. (Lanjutan)

kadar air optimum = (35.98% + 35.87%)/2 = 35.92%.

d = (1.20 + 1.21)/2 = 1.21 g/cm3.

67

Lampiran 6. Hasil uji tumbuk manual

Tumbukan/lapisan

Tinggi

jatuhan

(cm)

m2 (g) KA

(%) t

(g/cm3)

d

(g/cm3)

RC

(%)

60 20 21050 36.49 1.27 0.93 76.97

80 20 21475 36.49 1.30 0.95 79.12

120 20 21750 36.49 1.32 0.97 80.51

220 20 22750 36.49 1.41 1.03 85.58

250 20 23505 36.39 1.47 1.08 89.47

300 20 23630 36.39 1.48 1.09 90.11

350 20 23800 36.39 1.50 1.10 90.97

160 30 23560 35.11 1.48 1.09 90.60

Keterangan :

m1 = 5859.3 g

V = 12000 cm3

68

Lampiran 7. Perhitungan jumlah tumbukan pada model tanggul

Luas kotak uji tumbuk = 1200 cm2

Jumlah tumbukan uji umbuk manual = 160

Lebar tiap lapisan pada model tanggul = 50 cm

Lapisan

ke-

Panjang

Permukaan

(cm)

Luas

Permukaan

(cm2)

Jumlah Tumbukan

1 140 7000 (7000/1200) x 160 = 933

2 119 5950 (5950/1200) x 160 = 793

3 110 5500 (5500/1200) x 160 = 733

4 93 4650 (4650/1200) x 160 = 620

5 76 3800 (3800/1200) x 160 = 507

6 63 3150 (3150/1200) x 160 = 420

7 50 2500 (2500/1200) x 160 = 333

8 33 1650 (1650/1200) x 160 = 220

69

Lampiran 8. Nilai permeabilitas pada model tanggul setelah pengaliran

Ulangan 1

Ulangan 2

No.ring Ulangan T (detik) A * T

(cm2.det)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

E1

1 1661.90 31323.24 2.44 0.232 0.202

2 2153.00 40579.42 2.44 0.179 0.156

3 3708.00 69887.83 2.44 0.104 0.090

rata-rata 0.172 0.149

E5

1 836.84 15772.63 2.44 0.461 0.400

2 1019.84 19221.79 2.44 0.378 0.328

3 1357.31 25582.38 2.44 0.284 0.247

rata-rata 0.374 0.325

E4

1 15240.00 287241.23 2.44 0.025 0.022

2 15888.00 299454.64 2.44 0.024 0.021

3 16736.00 315437.62 2.44 0.023 0.020

rata-rata 0.024 0.021

rata-

rata 0.190 0.165

No.ring Ulangan T (detik)

A * T

(cm2.det)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

E19

1 16173.00 304826.28 2.44 0.024 0.021

2 16531.00 311573.81 2.44 0.023 0.020

3 16632.00 313477.44 2.44 0.023 0.020

rata-rata 0.023 0.020

E17

1 1386.22 26127.27 2.44 0.278 0.242

2 1416.40 26696.09 2.44 0.272 0.237

3 1425.00 26858.19 2.44 0.271 0.235

rata-rata 0.274 0.238

E2

1 273600.00 5156771.76 2.44 0.001 0.001

2 237600.00 4478249.16 2.44 0.002 0.001

3 266400.00 5021067.24 2.44 0.001 0.001

rata-rata 0.001 0.001

rata-rata 0.099 0.086

70

Lampiran 8. (Lanjutan)

Ulangan 3

ket:

h1 = 17.20 cm rring = 2.45 cm apipa = 0.478 cm2

h2 = 7.50 cm Aring = 18.85 cm2

20 = 0.102

l = 5.1 cm rpipa = 0.39 cm 26 = 8.87 x 10-2

Nilai permeabilitas rata-rata ketiga ulangan tersebut adalah = 0.13 cm/jam.

No.ring Ulangan T (detik)

A * T

(cm2.det)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

J19

1 4000.00 75391.40 2.44 0.096 0.084

2 3868.00 72903.48 2.44 0.100 0.086

3 3611.00 68059.59 2.44 0.107 0.093

rata-rata 0.101 0.088

G2

1 2001.07 37715.87 2.44 0.193 0.167

2 1974.24 37210.18 2.44 0.195 0.170

3 1924.42 36271.18 2.44 0.201 0.174

rata-rata 0.196 0.170

G5

1 62174.00 1171846.23 2.44 0.006 0.005

2 68296.00 1287232.76 2.44 0.006 0.005

3 74292.00 1400244.47 2.44 0.005 0.005

rata-rata 0.006 0.005

rata-rata 0.101 0.088

71

Lampiran 9. Pengamatan garis freatik secara langsung setiap 3 menit

t = 3 menit

t = 6 menit

t = 9 menit

72

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 12 menit

t = 15 menit

t = 18 menit

73

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 21 menit

t = 24 menit

t = 27 menit

74

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 30 menit

t = 33 menit

t =36 menit

75

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 39 menit

t = 42 menit

t = 45 menit

76

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 48 menit

t = 51 menit

t= 54 menit

77

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 57 menit

t = 60 menit

t = 63 menit

78

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 66 menit

t = 69 menit

t = 72 menit

79

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 75 menit

t = 78 menit

t = 81 menit

80

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 84 menit

t = 87 menit

t = 90 menit

81

Lampiran 9. (Lanjutan)

t = 93 menit

t = 96 menit

t = 99 menit

82

Lampiran 10. Penampang melintang model tanggul

Spesifikasi Nilai

H (tinggi muka air), cm 12.5

Hf (tinggi jagaan), cm 5.0

B (lebar puncak atas/mercu), cm 12.5

P, cm 125.0

Hp (tinggi muka air dari dasar tanggul), cm 15.0

Kemiringan 1 : 3

S, cm 45.0

, o 18.4

83

Lampiran 11. Hasil perhitungan analisis grafis

Model tanggul

Hp = 15 cm

S = 3Hp = 45 cm

P = 125 cm

d = P – S + 0.3S = P – 0.7S = 125 – 0.7(45) = 93.5 cm

β = 18.40

a = 2

2

2

2

sincoscos

Hpdd

= 4.18sin

15

4.18cos

5.93

4.18cos

5.932

2

2

2

= 98.54 - 26.225867.9709

= 12.22 cm

Tanggul sebenarnya

Hp = 180 cm

S = 3Hp = 540 cm

P = 1500 cm

d = P – 0.7S = 1500 – 0.7(540) = 1122 cm

β = 18.40

a = 2

2

2

2

sincoscos

Hpdd)

= 4.18sin

180

4.18cos

1122

4.18cos

11222

2

2

2

= 1182.45 - 17.32518989.1398191

= 146.59 cm

84

Lampiran 11. (Lanjutan)

Posisi garis freatik model tanggul

a = 12.22 cm

x = a cos = 12.22 cos 18.4o = 11.6 cm

x0 = d – x = 93.5 – 11.6 = 81.9 cm

β = 18.40

y = a sin = 12.22 sin 18.4o = 3.9 cm

y0 = Hp – y = 15 – 3.9 = 11.1 cm

K = yo/xo2 = 11.1/81.9

2 = 1.65 x 10

-3 /cm.

Parameter Posisi

Jarak horizontal

(xi), cm

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Jarak vertikal

(yi = K* xi2),

cm

0.000 0.165 0.660 1.485 2.640 4.125 5.940 8.085 10.560

85

Lampiran 12. Tahapan-tahapan penggambaran dalam program Seep/W

a. Mengatur ukuran kertas

1. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Page, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di bawah ini:

2. Pilih mm sebagai satuan unit pada kotak dialog Units

3. Masukkan panjang ukuran kertas (297) pada kotak Width, lalu tekan Tab

4. Masukkan tinngi ukuran kertas (330) pada kotak dialog Height

5. Klik OK.

b. Mengatur skala

1. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Scale, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di bawah ini:

86

Lampiran 12. (Lanjutan)

2. Pilih meters pada kotak dialog Engineering Units

3. Masukkan nilai pada kotak dialog Scale

Horz. 1: 5.5 Vert. 1: 5.5

4. Masukkan nilai pada kotak dialog Problem Extents

Minimum : x = -0.1335 y = -1.315

Maximum : x = 1.5165 y = 0.5

5. Klik OK.

c. Mengatur jarak grid

1. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Grid, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di bawah ini:

2. Masukkan nilai (0.0125) pada kotak dialog Grid Spacing (Eng.Units)

3. Klik Display Grid dan Snap to Grid

4. Klik OK.

87

Lampiran 12. (Lanjutan)

d. Mengatur ukuran gambar

1. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Axes, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di berikut:

2. Klik Left Axis dan Bottom Axis pada menu dialog Display

3. Cantumkan keterangan Jarak (m) pada Bottom X dan Kedalaman (m) pada

Left Y di kotak dialog Axis Titles

4. Klik OK, kemudian akan muncul kotak seperti di bawah ini:

88

Lampiran 12. (Lanjutan)

5. Masukkan nilai pada menu dialog X Axis sebagai berikut:

Min : -0.1 Increment Size : 0.1

# of Increments : 16

6. Masukkan nilai pada menu dialog Y Axis sebagai berikut:

Min : -0.05 Increment Size : 0.05

# of Increments : 5

7. Klik OK.

e. Penggambaran sketsa model tanggul

f. Analisis permasalahan

1. Pilih menu KeyIn, lalu klik Analysis Setting, selanjutnya akan tampak

kotak dialog seperti di bawah ini:

89

Lampiran 12. (Lanjutan)

2. Pilih menu Type, selanjutnya akan tampak kotak dialog seperti di bawah

ini dan pilih Steady-State

3. Pilih menu Control, selanjutnya akan tampak kotak dialog seperti di

bawah ini dan pilih 2-Dimensional

g. Penentuan nilai permeabilitas (konduktivitas hidrolika)

1. Pilih menu KeyIn, lalu klik Function-Conductivity, selanjutnya akan

tampak kotak dialog seperti berikut:

90

Lampiran 12. (Lanjutan)

2. Masukkan nilai permeabilitas dan pF dari tanggul

3. Grafik akan muncul seperti pada gambar di bawah:

4. Klik done.

91

Lampiran 12. (Lanjutan)

h. Pengaturan spesifikasi tanah

1. Pilih menu KeyIn, lalu klik Properties, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di bawah ini:

2. Masukkan karakter-karakter untuk setiap jenis model yang akan dianalisis

3. Klik OK.

i. Penentuan node

1. Tentukan node-node pada sketsa tanggul sesuai dengan grid yang telah

ada, seperti berikut:

2. Pilih menu Keyln, pilih sub menu Node maka akan tampil kotak dialog

seperti di bawah ini :

92

Lampiran 12. (Lanjutan)

3. Klik OK.

j. Pembuatan elemen

1. Tentukan elemen-elemen pada node-node yang telah dibuat, seperti di

bawah ini :

2. Pilih menu Keyln, pilih sub menu Element maka akan tampil kotak dialog

seperti berikut:

k. Penentuan kondisi batas (boundary conditions)

l. Penggambaran flux section

93

Lampiran 12. (Lanjutan)

Pilih menu Keyln, klik Flux Sextion, klik OK maka akan tampil kotak dialok

seperti dibawah ini :

m. Verifikasi data

1. Pilih menu Tool, lalu klik Verify, selanjutnya akan tampak kotak dialog

seperti di bawah ini:

94

Lampiran 12. (Lanjutan)

2. Hasil dari penggambaran Boundary Condition dan Flux Section harus

menghasilkan 0 error, juga masih ada yang error berarti harus diulang

dalam penggambarannya.

3. Jika telah 0 error, klik done.

n. Pemecahan masalah

1. Pilih menu Tool, lalu klik Solve, selanjutnya akan tampak kotak dialog

seperti di bawah ini:

2. Klik Graph, maka grafik akan muncul seperti pada kotak dialog di bawah

ini:

95

Lampiran 12. (Lanjutan)

o. Pembuatan Kontur

Pilih menu Tools, lalu klik contour maka akan muncul garis freatik dan nilai

flux section seperti di bawah ini :