teknik drainase bawah permukaan.pdf

..W#

t. ..-*#M

'.Ettr;L,i_

AKAAN,AN

TIMUR

@*nAHATLMU IRTATA-LPFM

TEKNIKDrainaseBawah Permukaan

Dedi Kusnadi Kalsim

TEKNIK DMINASE BAWAHOleh : DediKusnadi KalsimEdisi Pertama

Cetakan Pertama,20l0

Hak Cipta @ 2010 pada penulis,Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkansebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupunmekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekam"n l"innyu,tanpa izin tertulis dari penerbit.

Diterbitkan

Matas kerjasama:

GRAHA ILMUCandi Cebang Permai Blok R/6Yogyakarta 5551 1Telp. :02744462135;0274-882262Fax. :O2744462136E-mail : [email protected]

[REAIA-LPP}ICedung FATETA Lt. 2 Kampus lpBJl. Raya Darmaga Bogor 16002Telp. : Q251-621886Fax. : 0251-621887e-mail : [email protected]

Kalsj-m, Dedi KusnadiTEKNfK DRAINASE BAWAH pERMUKAAN,/Dedi KusnadiKalsim- Edisi Pertama

-

yogyakarta; Graha Ilmu, 2010xviii + 168, 1 Jil. : 23 cm.

ISBN: 9'18-919-756-570-1

1. Tekni.k I. Judul'

.,,4_, _...,

I{AIA PENGANTAR

uku ini ditulis sebagai salah satu referensi pembaca untukmampu merancang perhitungan spasing, diameter pipadan slope pada drainase bawah-permukaan.

Buku ini merupakan saduran dari buku Dieleman P.J.; N.A. deRidder. Elementary Croundwater Hydraulics. di dalam DrainagePrinciples and Applications, vol l. lntroductory Subjects. lLRl, 1974.The Netherlands dan Cavelaars J.C. Subsurface Drainage Systems. didalam Drainage Principles and Applications, vol lV. Design andManagement of Drainage Systems. lLRl, 1974. The Netherlands

Disadari bahwa drainase bawah-permukaan dengan sistempipa sekarang ini belum banyak diterapkan di lahan pertanian dilndonesia, kecuali untuk lapangan golf dan lapangan olah ragalainnya. Sistem drainase bawah-permukaan dengan saluran terbukaumumnya digunakan di lahan pertanian di lndonesia, akan tetapi dimasa depan seiring dengan meningkatnya kemakmuran dan peng-gunaan mesin-mesin pertanian menuntut aplikasi sistem drainasebawah-perm ukaan berpi pa.

Saya ingat tulisan Dr. Ruslan Abdulgani (alm) di harian KompasNopember 2004 sebagai berikut:

Daun-daun yang jatuh di musim ,uru, akan menjadi pupukpenyubur bunga di musim semi. orang tua jangan dirupakan, iaadalah pupuk bagi generasi berikutnya. ladikan anak-anakmuberiiwa semerah matahari terbit. ra harus berani menghadapitantangan hidup karena hidup ini adalah perjuangan. Adapasang ada surut, iangan takut pada kesulitan. Matahari yangtenggelam juga tak kalah indah merahnya dari matahari terbit.Marilah generasi muda sebagai matahari terbit dan generasi tuasebagai matahari terbenam, membuat negeri ini menjadi indahdengan berlomba berbuat kebaikan kepada sesama, tanpamembeda-bedakan, karena kita semua ciptaan Nya.

Penulis berharap, semoga buku sederhana ini menjadi salah satupenyubur bunga di negeri ini.

Komentar dari pembaca diharapkan untuk tak segan meng-hubungi penulis melalui email adress: [email protected]. Ucapanterima kasih disampaikan kepada saudari Listie, sekertaris di proyeklrigasi cidurian yang telah membantu pengetikan naskah.

Kampus lpB Darmaga, Nopember 2008Bag. Teknik Tanah dan Air, Dep. Teknik pertanian, lpB

Dedi Kusnadi [email protected]

v, Teknik Drainase Bowoh permukoan

DAFIAR GAMBAR

Cambar '1.1.Cambar 1.2.

Cambar 1.3.Cambar 1.4.Cambar 1.5.

Cambar 1.6.Cambar 1.7.

Cambar 1.8.Cambar 2.1.Cambar 2.2.

Cambar 3.1.

Segi+iga sama sisi pembangunan berkelanjutan 4Diagram pengaruh drainase pada pertanian danevaluasi sosial-ekonom 5Metoda A 6Pemecahan hubungan A menjadi B dan C 7Hubungan C (Departemen Peftanian lnggris,berdasarkan pengamatan pada tanah liat Draytonselama 5 tahun) BHubungan C dipecah Menjadi D dan E BFaktor-faktor dalam hubungan D dan E padaCambar 1.6Toleransi tanaman terhadap salinitasAliran steady pada aquifer tak tertekanPendekatan aliran horizontal suatu elemen fluidadalam ruangAliran air pada saluran drainase yang menembusaquifer tak tertekan

91721

23

27

Cambar 3.2.

Cambar 3.3.

Gambar 3.4.

Cambar 3.5.


Gambar 3.8.

Cambar 3.9.

Cambar 4.1.

Cambar 5.1.

Cambar 5.2.

Gambar 5.3.Cambar 5.4.Cambar 5.5.


Konsep kedalaman ekivalen (equivalent depth)untuk mentransformasikan kondisi al iranhorizontal dan radial ke suatu aliran horizontalekivalen 29Nomograf untuk menentukan kedalamanekivalen (d) menurut van Beers 35Nomograf untuk penentuan spasing drainasejika Uh > 100 36Nomograf untuk penentuan spasing drainasejika Uh < 100 (Boumans, 1963) 37Ceometri persamaan Ernst 42Nomograf untuk menentukan faktor geometri"a" sebagai tahanan radial pada persamaan Ernst(van Beers, 1965) 47Nomograf untuk menentukan spasing drainasepada persamaan Ernst, jika D0 < 1/4 L 49Nomograf untuk menghitung nilai C padapersamaan /2.26/, untuk berbagai nilai u 5lKondisi pembatas untuk persamaanClover-Dumm dengan water table awal horizontalBeberapa penyusunan sistem drainase pipa dansaluran terbuka 60Outlet dari pipa lateral ke saluran kolektor(sistem drainase pipa singular) 62Penampang parit sebagai kolektor 63Penandaan alignment pada saluran terbuka 65Drainase mole: retakan yang terbentuk dantraktor penarik mole 68Cabungan mole dengan pipa drainase 68Mole plough Og

Ytn Teknik Drainose Bawah permukaan Daftar Gombor tx

Gambar 5.8.

Gambar 5.9.Gambar 5.10.

Cambar 5.1'1.

Cambar 5.12.

Gambar 5.13.

Cambar 5.14.

Cambar 5.15.

Cambar 5.16.

Cambar 5.17.Cambar 5.18.Gambar 6.1.Cambar 6.2.Gambar 6.3.Gambar 6.4.Gambar 6.5.Cambar 6.6.Camhar 6.7.Cambar 6.8.Cambar 6.9.

Hubungan antara faktor tahanan (l) denganbilangan Reynold (Re) 75Diagram untuk penentuan kapasitas pipa 79Kehilangan energi (z) pada aliran penuh pipadrainase sebagai fungsi dari jarak (x) dan kurvapotensiometrik yang dihasilkan BOPotensiometrik yang terbentuk akibat dari tekananlebihpada pipa drainase horizontal B0Diagram untuk menentukan kapasitas pipa halus,dewatering, atiran penuh berdasarkan persamandariWesseling B.lDiagram untuk menentukan kapasitas pipabergelombang, dewatering, aliran penuhberdasarkan persaman dari Manning: g2Cradien hidrolik pada aliran penuh, pipahorizontaluntuk aliran seragam dan tak-seragam g3Kemiringan pipa drainase yang berbeda dalamhubungannya dengan gradient hidraulik 83Kehilangan energi (head loss) pada pipa drainasedengan beberapa diameterPola sistim pipa drainase komposit teraturSistim drainase pipa random (acak)Berbagai bentuk pipa drainase plastikPenutup ujung (end caps)Penyambung pipa (couplers)Pengecil pipa (drainpipe reducer)Berbagai bentuk pipe fittings pipa drainaseJembatan pipa drainase (drain bridge)Pipa kaku melintang jalanBlind inletlnlet permukaan dengan perangkap sedimen

8B8989959697979B9999

r00100

Carnbar 6. 10.Gambar 6.1 1.Cambar 6.12.Cambar 6.13.Gambar 6.14.Cambar 6.15.

Gambar 6.16.


Cambar 7.1.Gambar 7.2.


Cambar 7.5.Cambar 7.6.Gambar 7.7.Cambar 8.1.

Cambar 8.2.

Cambar 8.3.


Boks penyambungRuang kontrol (manhales)Outlet gravitasiDrainage pump sumpCradient reducersPipa akses untuk pencucian lateral pada sistimkompositSistim drainase terkendali (controlled drainagesystem)Penutup kerikil pada pipa drainasePipa drainase plastik berselimut bahan filter(p r e-w r ap ped en ve/ope)Penandaan "alignments" dan penyipat datarBeberapa peralatan yang digunakan untukpemasangan pipa drainase secara manualPenggalian suatu trench secara manualMesin penggali kontinyu dan prinsippengaturan kedalamanBack-acti ng trench excavatorlnstalasi pipa drainase tanpa galianFoto Pemasangan pipa drainasePeta menggambarkan as built data untukoperasional dan pemeliharaanOutlet pipa drainase menegeluarkan air setelahhujan terjadiUji peformansi pipa kolektor dengan

101102113114105

105

106108

109112

113114

116117117118

124

't24

membandingkan muka air di manhole. A kondisinormal. B ada masalah antara manhole 1 dan 2 125Pemeliharaan saluran pada awal musim hujan 125Mesin penggelontor digunakan untukmembersihkan pipa 126

Teknik Droinase Bawah permukaan Doftar Gambar

Cambar 8.6.

Gambar 11.1.Cambar 11.2.Gambar 11.3.

Cambar 11.4.

Cambar L'|.5.

Gambar 11.6.Cambar 11.7.


Cambar 11.10.

Cerusan dan sedimentasi pada bangunan terjunsetelah debit tinggi 126Permeameter B2Metode Auger Hole B4Nomograf untuk penentuan faktor C dengan metodaAuger Hole untuk S t 112 H (Ernst, 1950).Nomograf untuk penentuan faktor C dengan metodaAuger Hole untuk S : 0 (Ernst, 1950) 137Contoh pengukuran dan perhitungan dengan metodaAuger Hole

136

137

142145

Metode auger hole untuk dua lapisan tanah 139Perangkat alat untuk pengukuran hantaran hidrolikmetode Auger HoleMetode PiezometerNomograf untuk penentuan faktor C pada metodaPiezometer (Smiles and Youngs, 1965) 146Metode auger terbalik (inversed auger hole) 147

go)Sc

xt

Tabel t.1.Tabel t.2.

Tabel 1.3.

Tabel t.+.

Tabel 1.5.

Tabel 1.6.Tabel 3.1.

Tabel 5.1.

Tabel 5.2.

Tabel 6.1.Tabel 11.1.

DAFTAR TABEL

Contoh peubah keteknikan dalam drainase 6Rata-rata kedalaman perakaran tanaman padakondisi lengas tanah optimum (van de Coor, 1972) 1lProduksi berbagai tanaman pada berbagaikedalaman airtanah (van Hoorn, 1g5g) llProduksi jagung (kg/ha) dalam kaitannya dengankondisi drainase dan pemupukan Nitrogen(Sumber: Shalhevet dan Zwerm an, 1962) 14Toleransi Salinitas Tanah dan pH pada BerbagaiJenis TanamanTentatif kedalaman air-tanah optimumNilai kedalaman ekivalen (d) menurut Hooghoudt(ro : 0.1 m, D dan L dalam m)Ringkasan persamaan aliran berlaku untukaliran penuh dalam pipaProporsi kapasitas untuk berbagai diameter pipa(berdasarkan persamaan 4.5b.) 86Data spesifik pipa halus dan bergelombang 108Nilai kisaran hantaran hdrolik berbagai tekstur tanah 142

1517

33

77

coaSro

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARDAFTAR CAMBARDAFTAR TABELDAFTAR ISIBAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Pembangunan Berkelanjutan1.2 Analisis Pengaruh Drainase Terhadap Pertanian'1.3 Drainase, Fisika Tanah dan Pertumbuhan Tanaman

BAB 2 HIDROLIKA AIR TANAH2.1 Asumsi Dupuit-Forcheimer2.2 Aliran Tidak Steady

v

viixiltxv

1

3

49

21

21

24

BAB 3 PERSAMAAN DRAINASE KONDISI ALIRAN STEADY 273.1 Aliran steady pada Saluran Paralel dengan

Recharge seragam pada Permukaan Tanah 273.2 Prinsip Persamaan Hooghoudt 303.3 Aplikasi Persamaan Hooghoudt 343.4 Prinsip persamaan Ernst 393.5 Aplikasi Persaamaan Ernst 443.6 Nomograf yang Berlaku Umum 48

BAB 4 PERSAMAAN DRAINASE TIDAK STEADY4.1 prinsip persamaan Clover_Dumm4.2 Aplikasi persamaan Glover_Dumrn

BAB 5 DRAINASE BAWAH PERMUKAAN5.1 Drainase Lapangan5.2 Drainase parit5.3 Drainase Mole5.4 Rancangan Drainase Fipa

BAB 6 EAHAN MATERIAT [}AN BANGUNAN PADADRAINASE PIPA

6"1 Pipa Drainase6.2 Bahan penutup (cover materials)

BAB 7 KONSTRUKSI SISTEM DRAINASE PIPA7.1 Metoda7.2 Penandaan Lokasi pipa7.3 Pemasangan dengan Tenaga Manusia7.4 A4esin Cali (excavating machine)7.5 Trenchless pipe Drainage (TpD)7.6 Supervisi dan lnspeksii

BAB 8 OPERASIONAI" DAN PEMETI!-IARAAN8.1 Pemantauan8.2 Pemeliharaan

DATTAR PUSTAKAIAMPIRAN I: Ff,NGUKUftAN |-tANTARAN HTDROUKIAMPIRAN 2: I.ATIHAN $OAtPR0FI t Sl N C KAT CREATA-Lppit/tTENTANG PENUTIS

53

5457

59

5961667CI

93,

93107

111

111't11

1121131 '!5

118

121"t22

123

127

12914916116s

xvt

cssro

Teknik Drainose Bawah permukaan

PENDAHI,JLUAN

erdasarkan peruntukannya drainase dapat dibagi menjadi:(a) Drainase lahan pertanian, (b) Drainase perkotaan,(c) Drainase lapangan terbang, dan (d) Drainase lapangan

olah-raga. Berdasarkan sifatnya diklasifikasikan dalam: (a) Drainasealami (natural drainage) dan (b) Drainase buatan (man-made drai-nage). Berdasarkan sasaran pengendaliannya, drainase dapat dibeda-kan dalam (a) drainase permukaan $urtace drainage) dan (b) drainasebawah-permukaan (sub-surface drainage). Drainase permukaanmenitik beratkan pada pengendalian genangan air di atas permukaantanah, sedangkan drainase bawah-permukaan pada kedalamanairtanah di bawah permukaan tanah. Pada buku ini akan dibahasdrainase bawah-permukaan lahan pertanian, terutama dalam bentukdrainase buatan dengan sebanyak mungkin memanfaatkan drainasealamiah yang ada.

Drainase lahan pertanian didefinisikan sebagai pembuatan danpengoperasian suatu sistem dimana aliran air dalam tanah diciptakansedemikian rupa sehingga baik genangan maupun kedalamanairtanah dapat dikendalikan sehingga bermanfaat bagi kegiatan usahatani. Definisi lainnya: drainase lahan pertanian adalah suatu usahamembuang "kelebihan air" secara alamiah atau buatan dari permuka-

an tanah atau dari dalam tanah untuk menghindari pengaruh yangmerugikan terhadap pertumbuhan tanaman. pada lahan bergelom-bang drainase lebih berkaitan dengan pengendalian erosi, sedangkanpada lahan rendah (datar) lebih berkaitan dengan pengendalianbanjir (flood control).

Drainase lahan pertanian merupakan hal yang penting ke arahpengembangan pertanian berkelanjutan, terutama kondisi iklimlndonesia yang dicirikan oleh adanya musim hujan dan musimkemarau. Pengelolaan air merupakan kunci utama keberhasiran pe-ngembangan pertanian berkelanjutan, baik di lahan gambut maupuntanah mineral. Kejadian kebakaran hutan yang selalu terjadi padamusim kemarau dan banjir pada musim hujan adalah suatu indikasiketidak-mampuan kita dalam mengelola air. lsu kerusakan ringkung-an akibat pembukaan lahan gambut untuk pertanian telah merupakanisu internasional yang harus dicarikan solusinya. Konsep DrainaseTerkendali perlu diterapkan dalam pengembangan lahan dan air.Konsep drainase pada awalnya adalah bagaimana membuang ke-lebihan air secepat mungkin ke outlet sungai, telah mulai berubahmenjadi bagaimana mempertahankan elevasi muka air setinggimungkin tapi optimum untuk keperluan tanaman.

Disadari bahwa drainase bawah-permukaan dengan sistempipa sekarang ini belum banyak diterapkan di lahan pertanian dilndonesia, kecuali untuk lapangan golf dan lapangan olah ragalainnya. sistem drainase bawah-permukaan dengan saluran terbukaumumnya digunakan di lahan pertanian di lndonesia, akan tetapi dimasa depan seiring dengan meningkatnya kemakmuran danpenggunaan mesin-mesin pertanian menuntut aplikasi sistem drai-nase bawah-permukaan berpipa.

Teknik Drainase Bawah Permukoan

et al, 2fr)5. Materials for

Secara kronologis sejarah penggunaan darinase-bawah permukaanberpipa di dunia dinyatakan sebagai berikutt:

Tahun 1835, instalasi pertama drainase pipa tanah di AmerikaSerikatTahun 1840, penemuan mesin tile extruder di tnggrisTahun 1862, pabrikasi pertama pipa drainase terbuat dari pasir-semen di di Amerika SerikatTahun 1880, penggunaan mesin trenchingTahun 1948, pengenalan pertama pipa halus pE di AmerikaSerikatTahun 1959, penggunaan pertama pipa halus, kaku pVC diBelandaTahun 1963, pengenalan pertama pipa pVC fteksibel di

.fermanTahun 1965, Pemasangan pertama pipa ftesibel pEbergelomba ng korrugated) di Amerika SerikatTahun 1969, pengembangan bajak drainase (drain ploughs)Tahun 1974, p)ertama kali dikeluarkan standar pipa pEbergelombang, yakni ASTM F405Tahun 1981, rancangan awal standar pipa bersetimut(prewrapped envelope) di BelandaTahun 1985, rancangan pertama standar tSO untuk pipa pVCbergelombang yakni tSO/DtS 8771.Tahun 1994, Pengenalan rancangan standar EN pipa pVCbergelombang, yakni CEN/TCI 55AA/C 1 B.

Pcmbangunan BcrkelanJutan

Pada proses pembangunan di negara berkembang sepertilndonesia dikenal istilah pembangunan berkelanjutan (sustainable

1.'

I Sumber: Schwab dan Fouss, 1999. dalam Stuyt,l_.C.p.M,Subsurface Land Drainage Systems. FAO, Rome- ltaly

Pendohuluan

tlt'vt'ltryttrtt',rr) y.r)g pada prinsipnya dapat digambarkan dengan segi-lig,r s(rrr)(r sisi antara pembangunan/pertumbuhan (development),lingkungan (stabilitas), dan sosial-budaya (pemerataan) seperti padacambar 1.1. Ketiga sisi tersebut harus dikembangkan secara ber-imbang sehingga akan tercipta pembangunan berkelanjutan.

EKONOMI*Pertumbuhan

8l*LH; LTNGKUNGAN-

Gambar 1.1- Segi-tiga sama sisi pembangunan berkelanjutan1.2 Analisis pengaruh Drainasc Tcrhadap pcrtanlan

Tujuan drainase pertanian adalah reklamasi (pembukaan) lahandan pengelolaann tanah untuk pertanian, menaikkan produktivitastanaman dan produktivitas lahan (menaikkan intensitas tanam danmemungkinkan diversifikasi tanaman) sefta mengurangi ongkos pro_duksi. Tujuan tersebut di atas dicapai merarui dua macam pengaruhlangsung dan sejumlah besar pengaruh tidak langsung (Camba r 1.2).Pengaruh langsung terutama ditentukan oleh kondisi hidrologi,karakteristik hidrolik tanah, rancangan sistem drainase yaknipenurun-an muka air tanah di atas atau di dalam tanah, danmengeluarkan sejumlah debit air dari sistem. pengaruh tak-langsungditentukan oleh iklim, tanah, tanaman, kultur teknis dan aspek sosialdan lingkungan. Pengaruh tak-langsung ini dibagi ke dalam pengaruhberakibat positif dan yang berakibat negatif (berbahaya).

Teknik Droinase Bawoh permukoonPendohuluan

BIAYA XERUGIA'{Hubuoealr EtffilHlbu.til fhllH{blnge 86lrl-Polltlt

OPERASIT'AII PEITEU$ARAAI{

8t3TEtDRltxas

Gambar 1.2.

Pengaruh tak-langsung dari pembuangan aira. Pengaruh positif:

Pencucian garam atau bahan beracun dari profil tanahPemanfaatan kembali air drainase

b. Pengaruh negatif:Kerusakan lingkungan di sebelah hilir karena tercemari olehgaram dan bahan beracunCangguan terhadap infrastruktur karena adanya saluran_saluran

Pengaruh tak-langsung dari penurunan muka airtanaha. Pengaruh positif:

Mempertinggi aerasi tanahMemperbaiki struktur tanahMemperbaiki ketersediaan Nitrogen dalam tanahMenambah keragaman tanaman yang dapat dibudidayakan

RE&AMASIKO|{SeR!/ASlMEiIAIX(AN HASILlAI{AIIANOIVRSIFR(ASITA,'IAMAXME['UOAI{(ANOPERASI I'ESIT

DTNALAT PCRTANIAN

Menambah kemudahan kerja arat dan mesin pertanian(workability)Mempertinggi kapasitas tanah untuk menyimpan air

b. Pengaruh negatif:Dekomposisi tanah gambut (peat soil)Penurunan permukaan tanah (subs idence)Oksidasi pirit (cat-cl ay)

Pengaruh positif dan negatif harus dipertimbanghkan daramevaluasi ekonomi seperti tergambar daram diagram cambar 1.2.Untuk melihat secara kuantitatif pengaruh drainase terhadap pro-duksi pertanian, seseorang dapat melakukan suatu percobaan denganmeragamkan rancangan drainase dan mengukur produksi tanaman.suatu prosedur langsung seperti ini dapat digambarkan seperti padaMetoda A (Gambar 1.3)' peubah (variabre) keteknikan (engineering)tergantung pada tipe drainase yang digunakan seperti pada Taber 1 .1 .

Tabel 1-1- Contoh peubah keteknikan daram drainase

l*ili*xi,iffii6ffii:*

o

o

o Drainase bawah permukaan,gravitasiDrainase bawah permukaan,dengan sumur pompaDrainase permukaan, preventifParit, kolektor

Variasikan peubahKeteknikan

Sistem Drainase

Gambar 1.3. Metoda A

kedalaman, spasing, ukuranpipakedalaman, spasing, kapasitaspompapanjang dan kemiringan lahandimensi, kemiringan saluran

Ukur ProduksiTanaman

o

o

Teknik Drainase Bawoh permukaon Pendahuluon

]

Metoda A hanya berlaku untuk suatu daerah tertentu dan tidakdapat diaplikasikan untuk daerah lainnya karena hubungan A sangattergantung pada tipe tanah, iklim, hidrologi, topografi, kultur teknistanaman setempat. Untuk mendapatkan aplikasi yang lebih luas, per-lu dikenalkan suatu peubah lain seperti pada B dan C (Gambar 1.4).

Kondisi MukaAirtanah

Gambar 1.4. Pemecahan hubungan A meniadi B dan CHubungan B merupakan pengaruh langsung dari drainase dan

merupakan karaktersitik fisik-hidrolik sehingga dapat dikembangkanrumus-rumus untuk memecahkannya yang dapat berlaku secaraumum. Hubungan C hanya bersifat regional, tidak dapat diberlaku-kan secara umum. Untuk mendapatkan aplikasi yang lebih luashubungan C harus dipecah lagi dengan menambahkan pengaruh tak-langsung dari drainase D dan E (Cambar '1.6). Suatu contoh hubung-an C di lnggris adalah data produksi gandum musim dingin (winterwheat) pada berbagai kedalaman airtanah pada waktu musim dinginseperti pada Gambar 1.5. Dari Cambar 1.5 kelihatan bahwa padakondisi di daerah tersebut suatu rancangan drainase untuk menurun-kan air tanah lebih dalam dari 60 cm merupakan drainase yangberlebihan.

Untuk mendapatkan aplikasi yang lebih luas maka hubungan Charus dipecah kedalam hubungan lainnya dengan bantuan peubahtambahan menggambarkan pengaruh tak-langsung drainase. prosedurseperti ini digambarkan dalam Gambar 1.6. Hubungan E dijeraskanlebih rinci pada Cambar 1.7.

Yirld (T/ha)

Gambar 1.5. Hubungan C (Departemen pertanian lnggris,berdasarkan pengamatan pada tanah liat Drayton selama 5 tahun)

Misal: Soil rivorkability; soilsubsidence; lnigationpossibility

Dari uraian di atas terlihat bahwa drainase lahan pertanianadalah merupakan interdisiplin berbagai ilmu. pada suatu proyekdrainase beberapa aspek berikut ini perlu diperhitungkan:

Pedology dan pertanian (kondisi tanah, produktivitas tanaman,operasi usahatani, irigasi)

-,['9,*t[:1"" jtt:g-:rTl-,milGambar 1.6. Hubungan C dipecah Meniadi D dan

Teknik Drainose Eawah permukaan Pendahuluan

Hidrologi dan Ceologi (neraca air permukaan dan bawahpermukaan, kondisi aqu ifer)Hidrolika (aliran air-tanah dan saluran terbuka dalam kaitannyadengan gradient hidrol ik)Teknologi (mesin dan bahan)Ekonomi (B/C ratio, pembiayaan)Sosio-Ekonomi (organisasi petani, sikap sosial-buadaya petani,hukum, distribusi keuntungan dan biaya)Lingkungan (sumber daya alami, ekologi).

I ",r.nr"*h Lans.uns)Pnurunan Muka Air-Tanah den

Tanah

Gambar 1.7. Faktor-faktor dalam hubungan D dan Epada Cambar 1.6

1.3 Drainasc, lisika Tanah dan Pcrtumbuhan Tanaman1.3.1 Fisika TanahAerasi tanah

Akar tanaman memerlukan oksigen untuk respirasi dan aktifitasmetabolisma lainnya. Akar menyerap air dan hara tanah, dan meng-hasilkan COz yang harus dipertukarkan dengan Oz dari atmosfir.

HIDROLOGIEvaporasilnfiltrasi

Limpdsan (run off)RembeeanXuallla8Air

Sallnitas Temh

I)r,ses aerasi terjadi secara difusi dan ariran massa yang memerrukanruang pori tanah. Akar akan berkembang dengan baik jika air, haradan udara tersedia di daerah perakaran secara bersamaan.

Pori tanah terdiri dari pori kapirer untuk menyimpan air danpori non-kapiler untuk pertukaran gas. pada tanah riat berat meski_pun ruang pori sebesar 600ro atau lebih, hampir semua ruang poritermasuk pori kapirer. pori tersebut apabira daram keadaan jenuh airtidak mudah untuk dibuang. sebariknya pada tanah berpasir sering-kali pori kapiler sangat kecir jumrahnya, sehingga mudah dibuangakan tetapi air yang dapat ditahan untuk tanaman sedikit sekati.

Pada saat perkecambahan, benih mengabsorbsi air dan akarberkembang sehingga mampu mengabsorbsi air pada kedalamantanah yang lebih daram. Apabira serama perkembangannya menemuitanah jenuh air, maka perkembangan akar akan terhambat.Pada situasi muka airtanah yang dangkar maka penumbuhan akarakan:

Perakaran lebih pendek, sistem perakarantanah yang kecil dan kadang-kadang akaratas

Pembentukan bulu-bulu akar terhambatLaju absorbsi air dan hara serta raju transpirasi akan berkurang.

Akibarnya:Daun akan memucat (menguning)Proses reproduktif terhambat, bunga dan buah muda jatuhpremature.

Aerasi dan kondisi rengas tanah yang baik pada sebagian besar profirtanah akan merangsang pertumbuhan dan perkembangan akar kesemua arah sehingga mampu mengekstrak air dan hara dalam jumlahbesar. suatu gambaran rata-rata penetrasi akar pada kondisi lengas

menempati volumeberkembang ke arah

10 Teknik Droinase Bowah permukaan Pendohuluan11

tanah yang optimum dinyatakan pada Tabel 1.2 (van de coor, 1972).Penyimpangan dari angka rata-rata tersebut seringkali dijumpaikarena adanya perbedaan jenis tanah dan varietas tanaman. Volumeakar tidak menyebar seragam ke seluruh kedalaman akar, akan tetapiumumnya sekitar 70% dari volume akar terdapat pada lapisanpertama dengan kedalaman 30 cm sampai 60 cm di bawah tanah.

Tabel 1.2 . Rata+ata kedalaman perakaran tanaman pada kondisilengas tanah optimum (van de Coor, 1972).

Tanaman Kedalaman (cm)bawang, kubis, kacang-kacangankentang, terongcabekelapa, sawitjagung,tebu, melon, jerukkapas

30-6060

60-9060 - 120150 - 180

120

Struktur TanahStruktur tanah (agregasi dan penyusunan partikel tanah) yang baikmerupakan kondisi yang menguntungkan untuk aerasi dan simpananlengas tanah, dan juga hambatan mekanik pertumbuhan akar akanberkurang dan tercipta stabilitas traksi untuk peralatan pertanian.Drainase mempengaruhi struktur tanah merarui pengaruhnya ter-hadap ketinggian muka airtanah.

Tabel 1.3. Produksi berbagai tanaman pada berbagai kedalamanairtanah (van Hoorn, tgSB)

f umlahtahun

;1

Hasil Relatif ("/o) pada bgrb-agaikedalaman airtanah (cm) ,.

Hasil(ks/ha)1007o

Candum 6 51 77 89 95 1O0 4.600Barley 5 58 B0 89 95 1 00 4.100Oats 3 49 74 85 gg t 0O 5.000

Tanaman f umlahtahun

Hasil Relatif (o/") pada berbagaikedalaman airtanah (cm)

Hasil(ks/ha)

60 90 120 15040 1OOloPeas 4 S0 90 100 100 100 2_7SOBeans 3 79 84 90 94 100 3.100

Kentang 1 90 100 95 92 96 26.000Suhu tanah

Penurunan lengas tanah dan bertambahnya kandungan udaraakibat drainase, menghasilkan penurunan panas spesifik tanah. Airmemerlukan panas 5 kali lebih besar untuk menaikkan suhu daripada tanah kering. Akibatnya tanah basah dengan lengas tanah se-kitar 50% akan memerlukan panas sekitar 2.5 kali lebih besar daripada tanah kering. Untuk perkecambahan benih diperrukan suhutanah tertentu.

Kemampuan kerja (workability) dan daya sangga (hearingcapacity)Untuk pengolahan tanah diperlukan lengas tanah sekitar kapasitaslapang atau sedikit di bawah kapasitas lapang. pada penggunaan alatdan mesin mekanis, iumlah hari kerja operasi perlu mendapatkanperhatian. Drainase meningkatkan jumlah hari kerja mesin. Ter-gantung pada jenis traktornya umumnya traktor roda empat akanmampu beroperasi di lapang jika daya sangganya lebih dari 5kg/cm2. semakin besar kadar air tanah daya sangganya semakin kecil.Pengalaman di daerah irigasi di Jalur pantura (pantai Utara) menun-jukkan bahwa karena kurangnya saluran drainase di rahan sawah,maka pengolahan tanah pada waktu MT2 tidak dapat dilakukan lebihawal sesuai dengan jadwal irigasi. perlu waktu sekitar 1 - 2 bulansetelah panen MT1, untuk membuang air sehingga traktor dapat ma-suk dan bekerja di petakan sawah. Begitu juga 2 minggu menjelang

12 Teknik Drainase Bawoh Permukaan13

panen, drainase tidak bekerja optimum sehingga tanah masih tetapbasah akibatnya mesin panen (combine harvester) tidak dapatbekerja.Penurunan Tanah (suhsidence)

Penurunan tanah akibat drainase terutama terjadi pada tanahyang baru dibuka (reklamasi). pada tanah gambut subsidence terjadiakibat dari drainase yang disebabkan oleh sifat-sifat fisika dan kimia(oksidasi bahan organik). Pada tanah gambut, drainase dapat mem-percepat proses pematangan tanah.

1.3.2 Kimia TanahPasok Hara

Berbagai aktivitas mikro-organisma dan bakteri tergantungpada aerasi yang baik. Fiksasi Nitrogen dan Nitrifikasi adalah duaprinsip proses aerobik yang berpengaruh penting pada pertumbuhantanam-an. semakin dalam penetrasi akar maka semakin banyak harayang tersedia untuk tanaman. Dekomposisi bahan organik olehmikroba akan terjadi pada drainase yang baik sehingga ketersediaanhara akan lebih baik pula. Dalam keadaan anaerobik akan terjadipenumpukan Mn dan Fe yang dapat meracuni untuk tanaman.

Penggenangan terus-menerus tanaman padi akan menghasilkanakumulasi Hzs yang meracuni tanaman, dan jumlah anakan sedikit.Drainase sewaktu-waktu dapat menghindari akumulasi tersebut, danmerangsang jumlah anakan2. Pada tanah dengan muka airtanahdangkal maka daun akan menguning sebagai indikasi kekurangan N.Fengaruh drainase terhadap produksi jagung dapat dilihat padaTabel 1.4.

2 Kondisi air macak-macak sampai kering retak-rambut, adalahpertumbuhan padi yang baik pada SN (System of Rice Intensification)

Pendohuluon

prinsip dasar

Tabel 1.4. Produksi jagung (ks/ha) dalam kaitannya dengan kondisidrainase dan pemupukan Nitrogen (Sumber: Shalhevet dan

Salinitas dan Alkalinitas Tanahsalinitas tanah berkaitan dengan konsentrasi tinggi garam ter-larut dalam lengas tanah pada daerah perakaran. Konsentrasi garam

terlarut yang tinggi ini menyebabkan tekanan osmotik ti"sgi sehinggamempengaruhi pertumbuhan tanaman dengan .ur, ,Lnghambatpengisapan air oleh akar. pada tanah dengan konsentrasi Na yangtinggi (alka!initas) biasanya disertai dengan pH tinggi (pH > 9) jugamempengaruhi kondisi fisik tanah akibat dari dispersi partikel liat.Hasilnya adalah struktur tanah yang jerek, berakibat mengurangi rajuinfiltrasi dan perkolasi tanah, juga mengurangi laju difusi gas.Pengaruh utama sarinitas pada pertumbuhan dan produksi tanamanadalah:

Perkecambahan benih akan terhambatSecara fisiologis tanaman akan kering dan layuPertumbuhan tanaman terhambat, daun kecil, ruas pendek danpercabangan sedikit.Daun berwarna hijau kebiruanPembungaan terhambat, biji lebih kecitSebagai akibatnya produksi juga akan berkurang

Zwerman, 1962)

D__--_ , KonAir: Orairur"remupukan-

-.r--r-.rs.r . .....,_.. . ::-:: r..iri r. _, .... _... .:. Baik Seda4g, Buruk

-

NO:- 2 8OO 2036 1 190NHc* 3320 1 895 591lanpa 2843 931 24g

14 Teknik Droinase fuwoh permukaan Pendohuluon

Toleransi tanaman terhadap salinitas dinyatakan denganhantaran listrik ekstrak jenuh tanah (ECe dalam mmhos/cm) di daerahperakaran tanaman. Berdasarkan percobaan di lapangan beberapatanaman seperti gandum, padi, oat dan rye tahan pada ECe : 4 - Bmmhos/cm. Tanaman lainnya seperti kapas, sayuran, kurma tahanpada ECe B - 16 mmhos/cm (Tabel 1.5). Beberapa penelitimenyatakan salinitas dalam satuan dS/m (desi Siemens/m). Konversisatuan ini 'l dS/m : 1 mS/cm (mili Siemens/cm : 't mmhos/cm)

Tabel 1.5. Toleransi Salinitas Tanah dan pH Pada Berbagai lenisTanaman

Sumber: Sys C.; E. Van Ranst; J. Debaveye; F. Beernaert, 1993. Land Evaluation part lll: CropRequirements. Agricultural Publications No 7. Ceneral Administration forDevelopment Cooperation. Belgium

Kemasaman (acidity)Pada tanah di lahan pasang-surut yang mengandung pirit atau disebutluga cat-clay (FeSz), dengan drainase akan terjadi oksidasi mem-bentuk HzSO+ sehingga pH tanah kurang dari 3 (sangat masam).

t5

Proses tersebut disertai juga dengan terbentuknya Fe** dan Al+++yang mudah larut dan meracuni tanaman. Proses ini terutama terjadipada tanah di daerah pasang-surut. Proses tersebut digambarkandengan reaksi kimia sebagai berikut :

FeSz + 15/4Oz + 7/2 HzO _) Fe(OH)r + 2SO4: + 4H+Proses pemasaman tanah terjadi, dan pada kondisi masam

terjadi pembongkaran kisi-kisi mineral liat sehingga dilepaskan Al3*yang bersifat racun bagi tanaman. Lahan bersulfat masam biasanyasering terjadi di daerah pasang-surut, sehingga proses drainase harusdijaga sedemikian rupa supaya oksidasi lapisan pirit ini tidak terjadi.Budidaya padi di mana selalu dalam keadaan tergenang biasanyamasih dapat dilakukan di lahan tersebut walaupun hasilnya tidakbegitu memuaskan.

Sistem drainase permukaan dan bawah-permukaan satu arah (oneway flow), membantu proses pencucian (leaching) pada musimhujan sehingga dalam jangka waktu panjang dapat membantu re-klamasi lahan sulfat masam. Sistem aliran satu arah dirancang denganmembuat tata letak saluran pemasok dan saluran pembuang terpisah.Pada kedua jenis salirran tersebut dilakukan kontrol muka air denganbangunan kontrol otomatis, sehingga terjadi beda elevasi muka airsekitar 0.2 - 0.5 m. Bangunan kontrol di saluran pasok berfungsimemasukkan air pasang dan menutup pada waktu surut, sedangkandi saluran pembuang sebaliknya yakni menutup pada waktu pasangdan membuka pada waktu surut.

Sebagai tentatif kedalaman air tanah optimum untuk berbagai jenistanaman pada berbagai jenis tekstur tanah dapat dilihat padaTabel 1.6.

16 Teknik Drainase Bowah Permukoan Pendahuluan

Tabel 1.6. Tentatif kedalaman air-tanah optimum

lenrs lanarnanTekstur Tanah

Berpasir(sandy)

Lempung/dehu(loam/silt)

!-iat(clay;

Rumput-rumputanBiji-bijian, tebuTanaman berumbi, serat-seratan, minyak biji, sayuranBuah-buahan (pohon)Lahan yang diberakan untuksementara dengan kenaikankapiler dari airtanah yang salin

0.50.6

0.8

1.0

11

0.64"7

0.9

1.2

1.5

4.70.8

1.0

1.4

-t2

TCILERANSI TANAMAN TE RHADAPSA!.INITAS

{Sumher: Sys C. ef aI" , 1991. Land Evaluation. Agric.pubt.No7. Belgium)

SALINI TAS TANAT-| (mmhodem)

f'imtqS

BUNfi$

JAGtJi,.I$

j'ilki\ rKAC;AT\iG ?AfiAI"{

i m l.reft0. i:t,.rrj il'l'1,i ffi ft]tii rr! rr';:. 1t'liril tfun0. Frr:;1;. 71i9,;[..] re: \,J .i ,. r(r i. $ 'r,

1ffi ihrri:. ci*rJ .1{}091

t7

Gannbar't.8. Ioleran si tanarnan terttadap salinitas

Pengelolaan AirPengeroraan air (water management) merupakan kunci ke-berhasilan pengeroraan rahan gambut. pengeroraan air yang baikharus mampu mengatur erevasi muka air di saruran drainase sesuaidengan keinginan berbagai kepentingan. rni yang disebut dengan

sistem Drainase Terkendari (contro,ed drainage)- pada prinsipnyaelevasi muka air di saturan drainase harus dirancang setinggi mung-kin (warer level should be designed as high as possible), tetapi ke_dalaman airtanah di rahan cukup rendah sesuai dengan yang diperru_kan tanaman (but as row as required). Dengan kata tain lik" ,rnrrunpangan tumbuh optimum pada kedaraman airtanah o.i meter daripermukaan tanah, maka etevasi muka air di saruran drainase harusdioperasikan sehingga kedaraman air tanah di tahan sekitar 0.5meter, tidak perlu (jangan) rebih rendah dari kondisi tersebut. peng-aturan kedalaman airtanah di tahan pertanian merupakan cara yangampuh untuk mencegah dan mengendatikan kebakaran rahan gam-but pada musim kemarau.

Pengalaman di rapangan memperrihatkan bahwa kedaramanairtanah kurang dari satu meter pada musim kemarau, memudahkanuntuk mencegah dan atau mengendalikan kebakaran tanah gambut.Jumlah air yang diperrukan untuk memadamkan kebakaran tahangambut setebar 42 cm adatah 2 000 - 4 000 m3 air per hektar atau 20- 40 mm air. Jika kumuratif defisit air musim kemarau pada tahunkering menyebabkan selisih penurunan airtanah kumulatif sekitar 0.4m dari elevasi awar, maka pada awar musim kemarau atau ahirmusim hujan kedaraman airtanah harus diatur maksimum sekitar 1.0-

0.4 -

0.6 meter dari permukaan tanah.Tata-letak saluran utama (main drainage) seyogyanya sejajardengan garis kontur dilengkapi bangunan pelimpah samping (side

spillway) yang mengarirkan kerebihan air pada saturan konektor

18 Teknik Droinase Bawah permukaon Pendahuluan 19

memotong garis kontur. Saluran konektor dilengkapi dengan bangun-an kontrol pengendali elevasi muka air di beberapa ruas saluran.Tipe bangunan kontrol yang cocok berupa aliran overflow denganmodel weir atau skot balok. Beda elevasi muka air hulu/hilir dibangunan kontrol dirancang tidak lebih dari 0.5 m.

Pengaturan elevasi airtanah setinggi mungkin (kedalamanairtanah sekecil mungkin, tapi optimum untuk pertumbuhan tanap,r-an) juga bertujuan untuk mengendalikan proses penurunan per-mukaan tanah (subsidence) sekecil mungkin dengan laiu menurunsecara gradual. Penurunan perrnukaan tanah di tanah gambut me-rupakan suatu kenyataan yang pasti terjadi dan harga yang harusdibayar pada pengelolaan lahan gambut. permasalahannya adarahbagaimana mengendalikannya sehingga dampak negatifnya dapatdiminimalkan dan usaha pertanian mampu berumur panjang" Untukitu perlu dibuat Zonase Pengelolaan Air (Water Management Zane)untuk setiap variasi topografi lahan yang dilengkapi dengan bangun-an pengendali elevasi muka air di saluran.

caSro)

10

HIDROLIKAAIK TANAH

U.l AsumsiDupuit-Iorchelmcrupuit (1863), mempelajari aliran steady pada sumur dansaluran yang secara skhematis seperti digambarkan padaCambar 2.1.

Sbpe- t!lx,dx

fiqecl*p

Gambar 2.1" Aliran steady pada aquifer tak tertekan

Asumsi yang dibuat adalah:1. Untuk sistem aliran dengan kemiringan muka air bebas yang

kecil, maka streamline dapat diambir sebagai garis horizontaltegak lurus bidang vertikal.

2- Kecepatan aliran berbanding lurus dengan kemiringan muka airtanah, tetapi tidak tergantung pada kedalaman aliran.

Asumsi tersebut di atas menyebabkan pengurangan dimensialiran dari 2 dimensi menjadi 1 dimensi, dan kecepatan aliran padaphreatic surtace berbanding lurus dengan tangens hydraulic gradientatau sama dengan nilai sinus atau dh/dx

= dh/ds. Berdasarkan padaasumsi tersebut di atas Forcheimer (1886), mengembangkan suatupersamaan umum untuk rnuka air bebas dengan menggunakanpersamaan kontinyuitas pada air dalam kolom vertikal dengan tinggih, yang dibatasi oleh 'phreatic surface" pada bagian atas dan lapisankedap pada bagian bawah (Cambar 2.2).Komponen aliran horizontal:

V, = -f $ aan V, :-K!" Ax Y -Oy

Jika q, aliran pada arah x per unit lebar arah y, maka:

/2.1/

/2.2/

q- dykiri ke sebelah kanan, makalaju )qJOx, yakni menjadi:

[,,. * 69-

.d*)d,ox )'

q*dy : -K*(h dy)= -r(r",ff),av

Bergerak dari sebelahmengalami perubahan dengan

22

Qx+a* d}r dtau

Teknik Droinose Bowah Permukaon Hidrolika Air Tonoh

-0

23

Gambar 2.2. Pendekatan aliran horizontal suatu elemen fluidadalam ruang

Selisih outflow dan inflow per unit waktu pada arah x adalah:

(e**a* -

q,, )dy = ft a*.a, = **(n*)o-.r, 12.3/arahDengan cara yang sama, maka perubahan aliran pada

sumbu y adalah :

12.41

Pada aliran steady, maka jumlah perubahan sama dengan nol,sehingga:

_ r[a(n ar,ta-) . fu#il]o*a, =,a (. ah\

_l h _ | +dx [ 0x ) i-[n er)av I av )l2.sl

/2.6/

a2h2 a2h2atau;-, +--- . =0ox' oy'persamaan /2.71 ini disebut sebagai persamaan Forcheimer.

?.? Aliran Tidak Stcadypada kondisi aliran tidak steady, iumlah perubahan aliran pada

arah x dan arah y harus sama dengan perubahan kuantitas air yangdisimpan pada kolom tersebut. perubahan storage ini digambarkanbaik oleh penurunan atau kenaikan phreat ic surface. perubahanstorage adalah :

AS:p.Ah /2.8tdi mana:

AS: perubahan air yang disimpan per unit luas permukaanselama waktu tertentu;porositas efektif dari tanah;perubahan elevasi muka air tanah selama waktu tertentu.

Persamaan kontinyuitas sekarang menjadi :

/2.7t

/2.9/- r[a(n gva.) . fu#@]r*r, = -u$a*.ayatau

a2h2,a2h2 pah

-T-=--Ax' Ay' K A

Persamaan /2.9/ dapatjuga ditulis sebagai berikut:

p:Ah:

-.['#.(*)' .h#.[#)'] = -p*

/2.10/

/2.11/

24 Teknik Drainase Bawah permukoan Hidrolika Air Tonoh 25

Jika h cukup besar dibandingkan dengan perubahan h, maka kitadapat mengasumsikan h konstan dengan nilai rata-rata D, dan dapatmengabaikan orde ke dua, (OhlOx)'? dan (1hl}y)'1 sehingga akandidapat:

12.12/

Persamaan ini identik dengan persamaan konduksi panas 2 dimensiatau persamaan aliran compressible fluid melalui medium berpori.

c@ro-)

a2h,a2h_ p aha*'-* - KDA

3.1

PEKSAMAAN DKAINASEKONDISI ALIRANSTEADY

AtIRAl{ STEADV PADA SATURAN PARATET DEI{GAI{RECHANGE SERAGAIII PADA PERftIUI(AAI{ TANAHebagai contoh aplikasi dari asumsi Dupuit, asumsikan suatulapisan tanah yang homogen dan isotropik, di bagian bawahdibatasi dengan lapisan kedap dan didrainasekan oleh saluran

paralel yang menembus lapisan tanah tersebut sampai ke lapisankedap. Pada permukaan tanah menerima hujan seragam dengan lajuR (Cambar 3.1).

R ( nrmltrari )I,l.l.ttllJiir

Cambar 3.1. Aliran air pada saluran drainase yang menembusaquifer tak tertekan

Dengan menggunakan asumsi Dupuit-Forcheimer di manakemiringan muka air tanah cukup kecil, sehingga ariran air tanah kesaluran drainase dapat dianggap horizontal. Ariran pada bidangvertikal berjarak x dari saluran sebelah kiri adalah sebagai berikut:

Q* =R(0.51-x)=K.h*dxMasing-masing dikalikan dengan dx

K.h.dh=R(O.Sr-x)dxatau

K.h.dh = (o.slR)dx -

Rxdx

Persamaan di atas dapat diintegrasikan dengan batas sebagaiberikut:

x:0+h:yo; x:0.5 1-+h:HH 0,5

K Ih.dh=n J(o.sr_-x)dx B.4th=yo x=00.s K (H'z

- yo')= n (o.sLf

- o.sR (o.s rf = 0.5 R (o.s Lf

K(HLyo2) :1/4 RL2

1z -4K(H2 -yo2)

R

Atau dengan notasi seperti pada Cambar 3.2, maka:

- -

4K(H2 -D2)x = Q---T-

Di mana:R : laju pemasukan air dari permukaan tanah per luas per-

mukaan (m/hari);q : debit drainase per unit luas permukaan (m/hari);

/3.11

/3.21

13.3/

/3.s1

/3.6/

28 Teknik Drainase Bawah permukaan Persomaon Drainase Kondisi Aliran Steady 29

K

H

D

L

konduktivitas hidrolik tanah (m/hari);jarak dari lapisan kedap ke tengah-tengah muka air tanah(m);larak dari lapisan kedap ke muka air pada saluran drainase(m);jarak antar saluran drainase (m).

.j.jt--.1' o

_lx o.7Drzd;alptr

noei1ortal flgutbt---'4r;D

Gambar 3.2. Konsep kedalaman ekivalen (equivalent depth) untukmentransformasikan kondisi aliran horizontal dan radial ke suatu

al i r an hor i zontal ekiv alen.

Persamaan tersebut dapat ditulis:

13.71

Berdasarkan Cambar 3.2a;h: H - D dan H + D : 2D + h, maka

^_4K(H+o)(H-o),_ L,

BK(D + 0.5h)hQ= r 13.Bl

Faktor D + 0.5 h pada persamaan di atas dianggap menggambarkanrata-rata ketebalan lapisan tanah disimbolkan dengan f)'.

BKD'h /3.9/

Persamaan /3.8/

q- tdi mana KD' transmissivity aquifer (m2lhari).dapat juga ditulis sebagai berikut:

BKDh + 4Kh2 /3.10/

13.111

t

13.121

Dengan membuat D : 0, maka q: .1sq-

yang menggambarkan aliran horizontal di atas level drainase.Apabila D cukup besar dibandingkan dengan h, maka 4 Kh2 dapatdiabaikan, sehingga:

BKDhQ: rPersamaan ini menggambarkan aliran horizontal di bawah leveldrainase. Pertimbangan di atas menghasilkan konsepsi 2 lapisantanah dengan batas pada level drainase.

BK,Dh + 4K-h2q=?- /3.131Di mana:

Ku : konduktivitas hidrolik lapisan tanah di atas level drainase(m/hari);

Kr : konduktivitas hidrolik di bawah level drainase (m/hari).

?.2 PRII{SIP PERSATTIAAN HOOGHOUDTApabila saluran drainase tidak sampai menembus ke lapisan

kedap, maka garis aliran tidak sejajar dan horizontal akan tetapi akan

30 Teknik Drainase Bowah Permukoon Persamaon Drainase Kondisi Aliron Steody 31

membentuk aliran radial menuju pipa drainase. Aliran radial tersebutmengakibatkan lintasan aliran menjadi lebih panjang.

Hooghoudt (1940) menurunkan persamaan aliran sepertidigambarkan pada Cambar 3.2b, di mana daerah aliran dibagimenjadi aliran horizontal dan aliran radial.

Apabila aliran horizontal di atas level drainase diabaikan, makapersamaan aliran untuk lapisan tanah seragam menjadi

n =*r, 13.141

13.1sl

dan

di manaro

f(D,L)

* 1tn 4+f(D,L)n ro42

jari-jari pipa drainase;fungsi D dan L, umumnya kecil bila dibandingkan de-ngan term lainnya. Term pertama pada persamaan13.lilmenggambarkan aliran horizontal di bawah leveldrainase, karena berdasarkan persamaan /3.12/menjadi:

. oL2h_8KD

sedangkan pada Cambar 3.2b, panjang L untuk aliran horizontaladalah L-D{2 sehingga persamaan /3.121 menjadi

.oLatau h - r-

K

Term ke 2 dan ke 3 dari persamaan /3.151 menggambarkan aliranradial.

h=

8DL

BDL

Hooghoudt mempertimbangkan suatu formula yang lebihpraktis, yaitu dengan memperkenalkan suatu kedalaman ekivalen ,,d,,sebagai pengganti D (di mana d < D). Hal ini dimaksudkan untukmemperhitungkan tahanan tambahan (extra resistance) yarrg disebab_kan oleh aliran radial. Dengan menggunakan nirai d, maka polaaliran dalam cambar 3.2b dapat diganti dengan aliran horizontalseperti pada cambar 3.2c. Apabila yang diperhitungkan hanya aliranhorizontal di bawah level drainase maka persamaan 13.'l2lsekarangmenjadi:

8k dhq=-E-di mana d < D. Persamaan 13.161 ini harus dibuat sama denganpersamaan 13.1 4/, sehingga menghasilkan:

13.161

13.171r- L

-

L"-BFrffi

g DL Tc roJ2Nilai d (equivalent depth) merupakan fungsi dari L, D dan ro.

Nilai untuk "d" dengan ro : 0.,l m pada berbagai nilai L dan Ddapat dilihat pada Tabel 3.1. Untuk ro selain dari 0.1 m dapat dilihatpada Cambar 3.3. Dari Tabel 3.1, dapat dilihat bahwa ,,d,,ber_tambah besar dengan naiknya D sampai D = 1/4 L, untuk D yanglebih besar nilai d nya relatif konstan. Dengan demikian untuk D )114 L pola aliran tidak dipengaruhi oleh kedaraman lapisan kedap.Dengan pertimbangan memasukkan pengaruh ariran radial, makapersamaan /3.13/ dapat ditulis dengan menggunakan nilai d sebagaipengganti D, menjadi persamaan /3.181, persamaan ini disebutsebagai persamaan Hooghoudt.

/3.18/

32 Teknik Drainose Bawah permukaon Persomaan Drainose Kondisi Aliran Steady 33

Tabel 3.1. Ni/ai kedalaman ekivalen (d) menurut Hooghoudt(ro : 0.1 m, D dan L dalam m)

L(m) 5D (m)0.s0 0.40o.7s 0.601.00 0.671.25 0.701.501.752.002.252.502.753.003.253.503.754.004.505.005.506.007.008.009.0010.00o O.71

0.48 0.490.65 0.690.75 0.800.82 0.890.88 0.970.91 1.O2

1.061.13

0.49 0.49o.71 0.730.86 0.891.00 1.051.1 1 1. t91.20 1.301.28 1.411.34 1.501.38 1.571-42 1.631.45 1.671.48 't.711.52 1.75

1.781.811.85't.88

0.50 0.50o.74 0.750.91 0.93't.09 1.121.25 1.28'1.39 1.451 .50 1.571.69 1.691.76 1.791.83 1.881.88 1.971.93 2.041.97 2.112.O1 2.172.O8 2.222.15 2.312.20 2.36

2.432.482.542.57

2.24 2.s8

o.75 0.750.94 0.961.13 1.141.31 1.341.49 1.521.62 1.661.76 1.811.87 1.941.98 2.O52.08 2.162.16 2.262.24 2.352.31 2.442.37 2.512.50 2.632.58 2.752.65 2.842.70 2.922.81 3.032.85 3.132.89 3.18

3.232.91 3.24

0.76 0.760.96 0.961.14 1.151.35 1.361 .55 1.571.70 1.721.84 1.861.99 2.022.12 2.182.23 2.292.35 2.422.45 2.542.54 2.642.62 2.712.76 2.872.89 3.023.00 3.153.09 3.263.24 3.433.35 3.563.43 3.663.48 3.743.56 3.88

7.5 50

0.93 1.14 1.53 1.89

D (m)0.51.02.03.04.O

0.500.96 0.971.72 1.802.29 2.492.71 3.04

0.97 0.971.82 1.822.52 2.543.08 3.12

0.98 0.98 0.99 0.99 0.991.83 1.85 1.90 1.92 1.942.56 2.60 2.62 2.70 2.833.16 3.24 3.46 3.58 3"66

t (m) sO zs aO gSD (m)5.0 3.o2 3.49 3.55 3.61 3.67 3.78 4.12 4.31 4.436.0 3.23 3.85 3.93 4.00 4.08 4.23 4.70 4.g2 s.157.0 2.43 4.14 4.23 4.33 4.42 4.62 5.22 5.57 s.818.0 3.56 4.38 4.49 4.61 4.72 4.g5 s.68 6.13 6.439.0 3.66 4.57 4.70 4.82 4.gs 5.23 6.09 6.63 7.OO10.0 3.74 4.74 4.89 5.04 5.18 5.47 6.45 7.Og 7.5312.5 5.O2 s.20 s.38 5.56 5.92 7.20 8.06 8.6815.0 5.20 5.40 5.60 5.80 6.2s 7.77 8.84 s.6417.5 5.30 5.s3 5.76 5.99 6.44 8.20 g.47 10.4020.0 5.62 5.87 6.12 6.60 8.54 g.g7 1 1 .102s.o 5.74 5.86 6.20 6.79 8.99 10.70 12.1030.0 g.27 11.30 12.go35.0 g.44 1 1 .60 13.4040.0 I 1.80 13.8045.0 12.00 13.8050.0 12.10 14.3060.0 14.60@ 3.88 5.38 5.76 6.00 6.26 6.82 9.55 12.20 14.70

3.3 APLTI(ASI PENSAMA/II HOOGHOUDTPersamaan Hooghoudt digunakan untuk menghitung spasing

drainase L, apabila faktor-faktor Q, K, h, D dan ro diketahui. Rumusini dapat juga digunakan untuk menghitung konstanta tanah K dan Djika diketahui q, h, L dan ro.

Karena L tergantung pada d, sedangkan d sendiri fungsi dari L,maka rumus di atas tidak dapat menghitung L secara eksplisit. De-ngan demikian prosedur yang digunakan adalah metoda "coba-ralat',(trial and error). Coba-ralat dapat dihindarkan dengan menggunakanNomograf seperti pada Cambar 3.4 dan 3.5.

34 Teknik Droinase Bowoh permukaon Persomaon Drainose Kondisi Aliran Steody 35

Dluroo

80

2A

2.1

6050

4O

232t252At

3.2

3a3.63.A

.o

1.4

5.O

5.56.O

7.O

a.o!"o

o2

15

o

30

Cambar 3.3. Nomograf untuk menentukan kedalaman ekivalen (d)menurut van Beers

4ra

,o,

.oc

,b,

e.o

lo$ttro,oro

l*r,*t,t oo

taa{tnIat*t

Gambar 3.4. Nomograf untuk penentuan spasing drainaseiika Llh > 100

36 Teknik Drainase Bawah permukoan Persamaan Drainase Kondisi Aliran Steady

a,

1at,

n,re

laalta

Gambar 3.5. Nomograf untuk penentuan spasing drainase iika Llh 1/4 L).

Contoh 2:Data pada Contoh 1, akan digunakan dengan tambahan dibuat suatugalian (tench) dengan lebar 0.25 m (lihat Cambar 3.6b):

ro:0.1 mq : 0.002 m/hari

Do:5mh :0.6m

Kr : 0.8 m/hariKarena tanah homogen, maka persamaan /3.20/ dan cambar 3.gdapat digunakan:

u : 0.25 + 4x0.1 : 0.65 m

i r. iPersamaan Drainose Kondisi Aliran Steodt :"'

+..

t-jii

Dcngan mengabaikan aliran vertikal, maka:

h=.0.6=o L' *o L lnDo='8KlDr 'ftK, u

0.002 L . s+_ln_n x 0.8 0.65

0.002 L28x0.8x5.30

, -0.8 tJOSI+atx0.03x300 -0.8+6.052 x 0.03 0.06

Karena L>0, maka L:87.5 m. Hasil pengujian ternyata Do

Contoh 4: Data sepefti pada Contoh 3, kecuali Do : 10 m.

Tahap 1:

homogen (persamaan 13.2Oh akan digunakan. Hal ini berarti lapisankedua, berapa pun tebalnya dan permeabilitasnya tidak berpengaruhpada aliran ke pipa drainase. Asumsi Do ) 114 L ini harus diuji padaahir perhitungan.

Tahap 2:hv

- 0.075; h' : 1.125 m; Persamaanl3.2Oluntuka: 1, Kr Dr :

O.2 x 10.6 21 m2lhari, Do 10 m dan u : 1.35 m,menghasilkan:

1.125_ 0.0112 + 0.011 ln 10B x 2.1 xxO.2 1.35

l)ari persamaan tersebut didapat L : 24 rn. Dengan dernikian asurnsisemula Do ) 1/4 L adalah sesuai, dan contoh ini dapat diperlakukansebagai tanah homogen"

i.,iilai L tersebut akan diperoleh juga apabila menggunakarr Carnhar"] {}. Karena Do : 0.8 m, maka kondisi Do < 114 L (aliran radial).l;n Dr + Dz ( 1/4 L (aliran horizontal) keduanya dipenuhi..t"6 ru(}ffiS&RAF YANG BERI"AKU U&iffiIS

memperhatilcan head loss karena aliran vertikal dan aliran hl:ii;*nt;rldi atas level drainase, maka persamaan B.2A/dapat ditu!is:

h = q L2

*9!tn!n karena Dr = DoSKD. nK u

48 Teknik Drainase Bawah Permukaon Persomaon Drainase Kondisi Aliron Steody 49

too2902aO

?70

;';fut*'" s(lorwlo Effitl

aalol.a,

2ro200

reo

r60t70r50IStl

lror30

90

ao

7A

6050.o

3020too

ma5?oraE

*>roo,'

.5 -12 -?oo-L,66mll -u-?*Q!--c. ro,

L. 2r f a.66 mw->3:

' i 5-t!-2OOr-L.6Smlto-6_rool-L.6a m

rtl oDrl L . rarltron r& h.O aO Fit-r !'='ry...l;'"cg

Gambar 3.8. Nomograf untuk menentukan spasing drainase padapersamaan Ernst, iika D0 < l 14 L

Persamaan Hooghoudt (persamaan /3.1 6h:

h- qL'BKd

Dengan menggabungkan kedua persamaan tersebut maka:.DoA-

8Do, DoI + _ln_

nLuPersamaan untuk kedalaman ekivalen di atas dapat disajikan

dalam bentuk grafik seperti pada Cambar 3.3. Nomograf padaGambar 3.3 mempunyai keuntungan bahwa d dapat ditentukanuntuk semua nilai ro atau u, sedangkan Tabel 3.'l hanya berlakuuntuk satu nilai ro saja. Suatu contoh apabila Do/u sama dengan 15,Do : 10 m dan L : 40 m, maka d :3.7 m.Van Beers menggambarkan spasing drainase untuk tanahdengan pengabaian aliran di atas level drainase dan Dsebagai berikut:

L: Lo-C

homogen

13.261

di mana, Lo =

Apabila Lo dibandingkan dengan persamaan Hooghoudt 13.161maka Lo menggambarkan spasing drainase untuk aliran horizontal.Untuk mempertimbangkan tahanan aliran radial maka dikurangidengan C. Hal ini merupakan perbedaan dengan persamaanHooghoudt di mana pengurangan D menjadi d (equivalent depth)digunakan untuk memperhitungkan aliran radial. Untuk menghitungnilai C, nomograf pada Cambar 3.9 dapat digunakan. Nomograf inimempunyai keuntungan karena dapat digunakan untuk menyelesai-kan persaman tidak-steady dari Clover-Dumm.

Untuk menghitung nilai C, ambil nilai D tertentu pada sumbuhorizontal bawah. Dari titik tersebut tarik garis vertikal ke atassampai memotong kurva untuk nilai u tertentu, dan baca nilai C padasumbu vertikal.

; C=Dln9u

sKDhq

50 Teknik Drainose Bowah Permukoan Persamaan Drainase Kondisi Aliran Steady 51

c.btn$ C:D IN

100

G

a

6 6rO .o 60 8()!ooo

Cambar 3.9. Nomograf untuk menghitung nilai C pada persamaan12.261, untuk berbagai nilai u

ceSgcr

PERSAMAAN DRAINASETIDAK STEADY

(lfl^da suatu daerah di mana recharge (pengisian) bersifat- llV periodik (tidak kontinyu) atau dengan intensitas hujan yang,l tinggi, maka asumsi recharge steady tidak dapat berlaku

lagi. Pada kondisi tersebut persamaan drainase untuk kondisi tidaksteady harus digunakan. Persamaan tidak-steady di mana rechargesama dengan nol telah diuraikan seperti pada persamaan 12.12/ dimana untuk satu arah (sumbu x) dapat ditulis sebagai berikut:

KD4= u40x' Atdi mana:

transmisivity aquifer (m2lhari);hidrolik head sebagai fungsi dari x dan t (m);jarak horizontal dari titik acuan, misalnya saluran (m);waktu (hari);ruang pori drainase.

14.11

KDhx

tp

4.7 PRINSIP PERSAIIAAN GI.OUER.DUTiliIDumm (1954) menggunakan penyelesaian persamaan /4."11

yang ditentukan oleh clover yang mengasumsikan muka air tanahawal horizontal pada suatu ketinggian tertentu di atas level drainase.Penyelesaiannya menerangkan penurunan muka air tanah (yang tidaklagi horizontal) sebagai fungsi dari waktu, tempat, spasing drainasedan sifat-sifat tanah. Muka air tanah awal horizontal dipertimbangkansebagai hasil dari kenaikan seketika (instantaneous) akibat dari hujanatau irigasi, yang juga merupakan pengisian air tanah seketika.Kemudian Dumm (1960) mengasumsikan muka air awal tidak datarsima sekali, akan tetapi mempunyai bentuk parabota (pangkat 4)yang menghasilkan rumus sedikit berbeda.

Cambar 4."1 di bawah ini merupakan kondisi sebelum dansesudah kenaikan muka air tanah secara horizontal. Kondisi awal danpembatas di mana persamaan /4.1lharus diselesaikan adalah sebagaiberikut:

t : 0, h : R/p : ho,0 ( x ( L(initiathorizontal groundwater)t ) 0, h : 0, x : 0, x : L (air pada saluran drainasetetap padalevel drainase)Ri : pengisian sesaat per unit luas permukaan (m)ho : ketinggian muka air tanah awal di atas level drainase (m)

Persamaan 14.21 dengan kondisi tersebut di atas ditemukanoleh Carslaw dan Jaeger (1959):

h (x,t)- 4 ho i 1 "-n2crt

sin nI*

tr n=li,s, n L,. n'KD -rdi mana: o - ----- (faktor reaksi, hari ')pt

14.2/

54 Teknik Drainase Bawah Permukaan Persomaan Droinase Tidak Steady 55

Untuk ketinggian air tanah pada titik tengah antar saluran padawaktu t, ht : h(1/2 1,0 maka x : 112 L, dimasukan pada persamaan14.21 menghasilkan:

h,=1ho i 1"-n2at7E n=1,3,5, O 14.31

drainose

r tan {

Dengan asumsi muka air tanah awal mempunyai bentukparabola maka persamaan /4.4/ berubah menjadi persamaan /4.5/(Dumm, 1960):

ht = 1.16ho e-"t /4.s1Perbedaan antara persamaan /1.4/ dengan r4.5/ hanyarah

perubahan faktor bentuk (shape factor) dari 4/n : 1.27 menjadi1.16. Dengan substitusi nirai o="'\? pada persa maan /4.5/ danpfselesaikan untuk nilai L, maka:

'="[T)'''(,n,;,.*)Persamaan ini disebut sebagai persamaan Clover_Dumm.

Karena persamaan Grover-Dumm tidak memperhitungkantahanan aliran radial menuju pipa yang tidak sampai menembus kelapisan kedap, maka tebar aquifer D sering diganti dengan niraikedalaman ekivalen od" dari Hooghoudt. sehingga persamaan /4.2/menjadi:

r'K dcr = lil (hari-l)

dan persam aan lq.6/ menjadi:

/4.6/

14.7/

/4.8t

Persamaan ini disebut sebagai persamaan Modifikasi Glover-Dumm.

'-="(+)"'[,n, ,u+)-"'

56 Teknik Drainase Bawah permukaan Persamaan Drainase Tidok SteadY 57

II.2 APUI(ASI PENSAftIAAN GLOUEN.DUITIITIPersamaan Clover-Dumm sering digunakan untuk menghitung

spasing drainase pada daerah irigasi. Untuk itu diperlukan data ka-rakteristik tanah K, D dan /, geometri drainase dan kriteria drainase.Dibandingkan dengan persamaan drainase steady-state, persamaanClover-Dumm memerlukan kriteria penurunan air tanah dalamjangka waktu tertentu (hJh, selain dari kriteria elevasi muka air tanahdan drscharge. Perhitungan spasing drainase L dari persamaan /4.8/rrremerlukan metoda coba dan ralat, sebab kedalaman ekivalen d : f(L,D,7t) sehingga nilai L tidak dapat diberikan secara eksplisit.Dengan bantuan Nomograf pada Cambar 3.9 prosedur coba-ralatdapat dihindarkan.

Contoh 5:Air irigasi diberikan setiap '10 hari. Kehilangan air terjadi ka-

rena perkolasi ke zone air tanah adalah 25 mm yang merupakanpengisian seketika, Ri : 0.025 m. Dengan porositas efektif p : 0.05maka pengisian menyebabkan kenaikan muka air tanah sebesarh : R/p : 0.5 m. Maksimum tinggi muka air tanah yang diijinkanadalah 1 m di bawah permukaan tanah. Level drainase dipilih 1.8 mdari permukaan tanah, sehingga h. : 1.8 - 1.0 : 0.8 m. Muka airtanah harus diturunkan sebesar Ah 0.5 m, selama 10 hariberikutnya di mana air irigasi akan diberikan lagi- Hro : ho - Ah :0.8

- 0.5 : 0.3 m. Jika kedalaman sampai lapisan kedap : 9.5 m

dari permukaan tanah dengan K : 1 m/hari dan jari-jari pipa 10 cm,hitung spasing drainase?

Dari inforrnasi di atas kita mendapat data sebagai berikut:

K : 1.0 m/hari; hro : 0.3 m; D :7.7 m; t : 10 hari; p -- O.O5;ro = 0.1 m; ho : 0.8 m. Dengan menggunakan persamaan /4-8/:

L = n fKdt''1"'1,,n,.., u!g')-"' =,, ['r.0 * d * r0)"'[,n,.r o 0.8)-"''-"[uJ[""''"h;.J -"[-o.os )( os)= u.aJA meter

Coba 1:L : B0 m, dari Cambar3.3, dengan D/u : Dl(nro) : 7.V/(n x 0.1):25;D :7.7 m;-+ maka d : 4.4 m. Substitusi L : +t.A{ 4.4 :BB m ) B0 m, maka L harus diduga lebih besar dari BB m.Coba 2:L:100m,dariGambar2.3:d:4.Bm,L:41.Bi4.B:92m

pipa akan seragam di

BATilAN MATERIALDAN BANGI,JNANPADA DKAINASE PIPA

6.1 PIPA DRAINASEahan utama yang digunakan adalah tanah liat, beton danplastik corrugated berlobang (perporasi) seperti padaCambar 6.'1. Kriteria penting dalam pemiliham jenis pipa

yang cocok adalah ketersediaan bahan, ketahanan terhadap bebanmekanik dan bahaya kimia, umur operasi dan biaya. Total biayatermasuk biaya pembelian, transportasi, penanganan dan pemasang-an.

6.1.1 Pipa tanah liatPipa tanah liat bisanya terbuat dengan panjang sekitar 30 cm,

diameter dalam bervariasi dari 5 -20 cm. Standar ukuran pipa tanah

liat di lnggris adalah 75, 80, 100, 130, 160, dan 200 mm. Tebalberagam dari 12 sampai 24 mm. Pipa dapat dibuat lurus atau dengansuatu collar. Air masuk ke dalam pipa melalui celah antarsambungan pipa.

Pipa tanah liat cukup kuat dan tahan cuaca dan tahan bahan kimiakorosif. Pipa tanah liat lebih ringan daripada pipa beton tapi cukupregas sehingga harus ditangani hati-hati. Pipa tanah harus dibakarcukup kering. Maksimum laju serapan air jika dibenamkan dalam air

selama 24 jam harus lebih kecil dari 15 persen berat pipa. Rerataberat 1 000 pipa adalah 1 400 kg untuk ukuran 60 mm dan 2 000 kguntuk ukuran diameter B0 mm. Pelurusan pipa harus baik, dan celahmaksimum antar pipa tak boleh lebih dari 3 mm.

6.1.2 Pipa betonPipa beton sebagai bahan drainase umumnya banyak diguna-

kan di Mesir dan lrak. Pipa beton biasanya digunakan untuk diameteryang lebih besar dari 10 sampai 20 cm, dengan panjang 0.60, 0.90,1.20 dan 2.40 m. Pipa berdiameter lebih dari 30 cm biasanya ber-tulang besi. Penggunaan pipa beton pada tanah asam dan bersulfatperlu dipertimbangkan akan kemungkinan rusaknya beton karenaasam sulfat (seperti di tanah pasang-surut), sehingga perlu digunakansemen khusus tahan sulfat. seperti juga pada pipa tanah liat, disini airmasuk melalui celah-celah antar sambungan pipa.

6.1.3 Pipa plastikBahan plastik yang umumnya digunakan untuk pipa drainase

adalah polyvinyl chlorida (PVC) dan polyethylene (pE). pipa plastiklebih ringan dibandingkan dengan pipa tanah liat dan beton. pipaplastik dapat berbentuk pipa halus atau bergelombang (corrugated).Pipa halus bersifat kaku dengan panjang tidak lebih dari 5 meter,sedangkan pipa bergelombang bersifat fleksibel (lentur) dan dapatdigulung. Panjang gulungan pipa bergelombang biasanya sekitar 200meter untuk diameter 5 cm dan 100 m untuk diameter 10 cm.

Dibandingkan dengan pipa halus, pipa bergelombang mem-punyai beberapa keuntungan antara lain memerlukan bahan plastikyang lebih sedikit per unit panjang, lebih tahan terhadap tekananluar, karena fleksibel maka hanya tipe pipa ini yang dapat digunakanpada drainase tanpa gali.

94 Teknik Drainase Bawah Permukaon Bahan hloterial dan Bangunan pada Drainase Pipa 95

Kerugiannya adalah koefisien kekasarannya lebih besar se-hingga diperlukan diameter lebih besar untuk mengalirkan sejumlahair yang sama daripada pipa halus. Pada pipa plastik ini air masukmelalui lubang-lubang kecil di permukaan pipa. Beberapa dataspesifik dari pipa plastik halus dan bergelombang tercantum padaTabel 6.1.

Di Eropa ukuran pipa mengacu ke diameter luar, ukuranstandar nya 40,50,65,80, 100, 125, 160 dan 200 mm' AmerikaUtara mengacu ke diameter dalam dengan ukuran 1O2, 127, 152,2O3, 254,305, 381 , 457, dan 610 mm. Umumnya diameter dalamsekitar 0.9 kali diameter luar. Pipa plastik bergelombang berukurankurang dari 250 mm biasanya tersedia dalam bentuk gulungan. Pipaberdiameter besar disediakan dalam bentuk panjang 6 meter' Airmasuk ke RiRa bergelombang melalui lubang kecil yang ada dibagian lembah gelombang. Ukuran lubang antara 0.6 - 2 mm,dengan panjang slot sekitar 5 mm. Di Eropa luas perporasi minimal 1200 mm2 per meter Panjang PiPa.

Gambar 6.1. Berbagai bentuk pipa draina-se p/astik

6.X.4 Perlengkapan pipa lainnya (pipe accessories)Perlengkapan pipa lainnya disebut dengan pipe fittings sepertisambungan (couplers), pipa drainase pengecil diameter (reducers),iunctions, dan penutup ujung (end caps). perlengkapan bangunanlainnya adalah outlet gravitasi atau outlet berpompa, bokspenyambung (iunction boxes), ruang inspeksi (manholes), jembatandrainase (drain bridges), pipa kaku tak berlubang (non pertoratedrigid pipes), inlet mati (blind inlets), inlet permukaan (surface inlet),fasilitas drainase terkendali, dan alat penguras pipa.

Penutup ujung (end caps)Penutup ujung berfungsi mencegah masuknya partiker tanah di lokasihulu (Cambar 6.2).

Erd clpr

Flat tilc Dnrsblc ptr*tie shc*t

Gambar G.2. Penutup uiung (end caps)

Pipa penyambung (Couplers)Pipa penyambung (couplers) berfungsi untuk menyambung dua buahujung pipa drainase (Gambar 6.3).

96 Teknik Drainase Bawoh Permukoan Bohan hloteriol don Bangunan pada Drainase Pipa 97

Ettml mup+rouplcr Ittil pie olprpc[o[sit4{I:xr[ *($mqion

Inlarnnl $uI|ffr c{xrplar ($meoti$rr E fipB \ratl *lit

Gambar 6.3. Penyambung pipa (couplers)

Pipa drainase pengecil diameter (drainpipe reducer)Pipa drainase pengecil berfungsi untuk menyambung dua buah pipadrainase yang berdiameter berbeda (Cambar 6.4).

Drri:plF nducrr

Gambar 6.4. Pengecil pipa (drainpipe reducer)

Pipe fittingsBerbagai bentuk pipe fittings dapat dilihat pada Cambar 6.5.

Pipo fiiling!- l

I

I

I

6.1.5 Bangunan Pelindunglembatan pipa drainase (drain bridge)Jembatan pipa drainase diperlukan untukkung karena tekanan beban luar pada tanah

mencegah pipa meleng-lunak (Cambar 6.6).,

*

ffi,:Jmn

Gambar 6.5. Berbagai bentuk pipe fittings pipa drainase

Eff.*+ rEr r&

k'

[1r,.irr1'.lr irc f ittitrgt

( I rfrrtlI.t,rxf,:

98 Teknik Drainase Bawah Permukaan Bahan lvloterial don Bangunan poda Drainose pipo 99

FICIUSE !Drrh i?idgE

Cambar 6.6. Jembatan pipa drainase (drain bridge)Pipa kaku melintang ialan (Rigid pipes to cross a road)Pipa kaku diperlukan jika melintang jalan atau saluran terbuka(Cambar 6.7)

FEURE 6U3a ot rigld plp.! to crDsr r rad, r wrtir*Ey or r row olt]lar

w *{ r*5-.=-]-Gambar 6.7. Pipa kaku melintang ialan

6.1.6 lnletlnlet mati (Blind inlet)Blind inlet berfungsi untuk merembeskan air dari permukaan tanahke pipa drainase di bawahnya (cambar 6.8). Biasanya terbuat daribatu-batuan, kerikil, atau pasir kasar.

FIGURE 7Bllnd lnrct

Gambar 6.8. Blind inlet

lnlet permukaan (Surface inlets)lnlet permukaan terbuat dari kisi-kisi besi untuk memasukkan airpermukaan ke pipa drainase bawah permukaan, dilengkapi denganperangkap pasir atau kotoran lainnya (Cambar 6.9)

FIGT'RE Est&frcr hh!

Gambar 6.9.lnlet permukaan dengan perangkap sedimen

IN Teknik Drainose Bawah Permukaan Bahan Material dan Bangunan pada Droinase Pipa 101

6.1.7 Bangunan PenghubungBoks penyambung (lunction boxes)Boks penyambung berfungsi untuk menyambung pipa lateral ke pipakolektor, dilengkapi dengan perangkap sedimen (Cambar 6.10).

.* ltrirftnxdrrrfftc lit!

Borto{uleds bor

Bor trilh iolBm

Hol*s { ?flo mtr

Itrfr&rtxlod toudm

ol

**'* curmts!r*t*m- . I

Gambar 6.10. Boks penyambung

Ruang kontrol (lnspection chambers) atau manholesRuang kontrol biasa dsebut manholes berfungsi untuk pengecekan.Dimensinya dibuat sedemikan rupa sehingga orang mudah masukuntuk melakukan pengecekan (Cambar 6.11).

FIGURE 10lnspccfion cllrmbarr (menholcs)

(t)

Cnllstril

:lgltmDl lrlF

Gambar 6.11. Ruan g kontrol (manholes)

6.1.8 OutletsTujuan utama oulet drainase adalah untuk pencegahan erosi padatebing saluran. Ujung pipa tak berperporasi harus cukup jauh daritebing, membuang air di atas muka air di saluran (sekitar 10-'15 cm).Diperkuat oleh penyangga agar tidak melengkung. Kadang-kadangdigunakan chute untuk menjaga tebing saluran.Outlet gravitas (Gravity outlets)Outlet gravitasi berfungsi untuk mengalirkan air dari pipa lateral kekolektor saluran terbuka secara gravitasi (Gambar 6.12).Ruang drainase pompa (drainage pump sump)Berfungsi untuk menampung air drainase dari pipa kolektor danmembuangnya ke outlet dengan menggunakan pompa (Gambar6.1 3).

102 Teknik Drainase fuwah PermukoanBohon lvlaterial dan Bongunon pada Drainose Pipo 103

Gambar 6.L2. Outlet gravitasi

6.1.9 Bangunan KhususPengecil lereng (Gradient reducers)Berfungsi untuk mengurangi kemiringan pipa dan memperkecilkecepatan aliran dalam pipa, pada lahan dengan kemiringan yangbesar (Cambar 6.14).

Fasilitas penggelontoran pipaUntuk pemeliharaan sistem drainase bawah-permukaan, diperlukanpencucian/penggelontoran teratur sistem pipa. Pencucian pipa lateralpada sistem drainase komposit yang dilengkapi dengan blind iunc-tions hanya memungkinkan sesudah membuka sambungan tersebut.Penggunaan fitting khusus memberikan fasilitas pengelontoran(flushing) tanpa harus membuka sambungan. Sebuah concrete tiledengan steel bars di atas pipa akses mempermudah untuk ditemukandengan menggunakan meta/ detector dari permukaan tanah.

pumP ssmp

- l----'---.-naY lunrfuilnllevct

Gambar 6.13. Drainage pumP sumq

1A Teknik Drainose Bawah Permukoan 105

GEdi.nt t!du6er3 (efler Eggclsmaon, 1978)

0.$.t ml),{l6m Irr0.J0m rrn F-"-"*{ lF

0.!0 m

0,50 m

Gambar 6.14. Cradient reducers

Gambar 6.15. Pipa akses untuk pencucian lateral pada sistemkomposit

Bahan lvlaterial dan Bongunan pada Drainase Pipo

Accoss plpe ,or cleenlng laterals of a composits dralnago systam (caveraars el ar. 1 gg4)

0.5 m ,Concrete

tile

Plaslir cnp

I;ield drain

Soil surlrce

%.b

+)

Bangunan Drainase Terkendali dan Irigasi Bawah permukaanAlat untuk kontrol drainase dapat dipasang pada saluran

terbuka atau drainase bawah-permukaan. Pipa tak berperporasidengan panjang 5 fil, mengatur pembuangan air ke atau daribangunan kontrol, digunakan untuk menghindari rembesan sekitarbangunan. Alat kontrol sederhana dapat digunakan seperti elbowatau plug dengan riser (Gambar 6.'l6a) atau plug with by pass(Cambar 6.16b). Bangunan dengan crest board biasa digunakan padasaluran terbuka. Bangunan yang modern dilengkapi dengan crestboard, pelampung, dan sensor muka air elektrik sering digunakan(Cambar 6.16c). Pipa drainase yang berfungsi pula sebagai irigasibawah permukaan dipasang tanpa kemiringan. Kontrol otomatisdiperlukan untuk menjaga elevasi muka air di outlet, yang berfungsisebagai inlet pada irigasi bawah permukaan.

Controll6d drainage systemE; (al elbow and plug with riseri (b) pltlg with bypes3 (afier AbdolDayem el ar., 1989); (c) eophlsticated structure with c.est board (aftor Cavelaars et a/. ( 1994);sllghtly modiled)

n ll'tt( )18t($ll$lsr

Clrmhrng rrun:\r\

Gambar 6.16. Sistem drainase terkendali (contolleddrainage system)

106 Teknik Drainase Bowoh Permukaan Bahan hlaterial dan Bongunan pada Drainase Pipo 107

6.2 BAHAil PEilUTUP (COUEn mArEnlAts)Bahan penutup diperlukan dengan dua tujuan:

Mempermudah aliran air ke pipa drainase (fungsi penghantar air)Mencegah masuknya partikel tanah ke dalam pipa (fungsipenyaringan)Menyangga pipa dari beban tanah di atasnya

Bahan penutup dapat digunakan dengan berbagai cara:

Dalam bentuk curah (bulk) disebar merata di atas pipa drainasesetelah pipa terpasangDalam bentuk lembaran (sheet) atau tikar (mats) diletakkandalam roll pada mesin drainaseSebagai lapisan pembungkus atau selubung pada pipa (pre-enveloped drain pipes).

Sebagai bahan penutup dalam bentuk curah biasanya tanahgambut, kerikil, jerami, bahan sintetik misalnya polystyrene (Cambar6.17). Dalam bentuk roll adalah thin glass fibre sheet. Pipa drainaseyang berfilter (pre-envelope) digunakan untuk pipa plastik baik yanghalus maupun yang corrugated Cambar 6.18).Bahan yang digunakan sebagai pembungkus adalah:

fibre glass, nylon tissue atau bahan sintetik lainnyamats dengan tebal 6-2 cm dari jerami, tanah gambut, sabutkelapa dan lainnya.

Direkomendasikan untuk menempatkan pipa drainase sedemi-kian rupa sehingga pipa dikelilingi bahan penutup dengan sempurna.Dengan cara ini bahan penutup berfungsi sebagai filter, hantaranhidrolik dan penyangga beban (Cambar 6.15).

Tabel 6.1. Data spesifik pipa halus dan bergelombang

Diameterluar (mm)

4A507090110125

6065BO

100125

Tebaldinding(mm)

0.800.951.302.002.202.50

PipaDiameter bagiandalam 10-12'1,Iebih kecildaripadadiameter luar

Berat permeter

Pipa Halus150220440

Bergelombang75-80% daripipa PVC halusdengandiameter luaryang sama

Perporasi

Lubang (25x0.6)mm2, 40 lubang permeter, Total areainflow 600 mm2/mpipa

Lubang (l x'l) mm2,(1x4) mm2, total areainflow antara 1000-3000 mm2 per meterpipa

Grrrel trvelope around E drain pipc

Gambar 6.17. Penutup kerikil pada pipa drainase

108 Teknik Drainase Bowah Permukoan Bahon hlaterial dan Bangunan poda Drainase Pipo 109

Gambar 6.18. Pipa drainase plastik berselimut bahan filter(pre-wrapped e nvel ope)

,o8cQ

KONTRUKSI SISTEMDRAINASE PIPA

7,1 llEfoDE

'fp ,"sedur yang biasanya dipakai datan konstruksi sistem,l ,.drainase pipa adalah:Menggali trench pada kedalaman dan slope yang diperlukanMemasang pipa dalam trench, tanpa atau dengan bahan penutupMengurug trench dengan tanah galian

Konstruksi dapat menggunakan tenaga manusia secara manualmaupun dengan mesin.

7.2 PE}IA]{DAAI{ LOKASI PIPASebelum pekerjaan dimulai lokasi pipa ditandai dengan patok

pada kedua ujung (Cambar 7.1). Ujung patok ditempatkan padaelevasi dengan ketinggian tertentu di atas dasar galian (trench) yangdirencanakan. Hal ini berarti untuk suatu panjang lateral 160 mdengan kemiringan O.1o/o, maka puncak total sebelah hulu keduapatok tersebut dipasang patok-patok pembantu (sghiting targets) yangberfungsi sebagai acuan selama pemasangan pipa.

o{r*. trlxlo. ,r!rlI ^. .,L-1"---r--*Ill

.oI

^ g.oofl.rd troa tad r.R tt---------I F{ E d

penghalang lainnya yang menyebabkan alat yang pertama tidakdapat bekerja. Juga sering digunakan untuk menggali di manaakan dipasang pipa kolektor dengan ukuran besar.

**g with fongnCtrOlY bl0de lp0dc

Gambar 7.3. Penggalian suatu trench secara manual

Berikut ini adalah beberapa data teknis tentang mesin galikontinyu yang biasa digunakan dalam proyek drainase di Belandadan Eropa.

Mesin umumnya bekerja pada tracks. Lebar tracks umumnyadapat diatur. Untuk transportasi di jalan lebar tracks biasanya 2.5m, untuk di lapangan maksimum sampai 3.2

- 5.0 m

Lebar trench: ukuran standar 20 - 25 cm, trench yang lebih lebarsampai 35-40 cm masih memungkinkan dengan menggantirantai pisau

114 Teknik Drainase Bawah Tanoh Konstruksi Sistem Droinase Hpa 115

Kedalaman galian maksimunr: standar 17A --'180 cnr. Behe.apamesin dapat lebih dalarn lagi sarnpai 2.5 rn.Mesin: .100-200 HP. Bel:rerapa nresirr mefi]pL{nydi tjua rne.in,untuk gaii 100 tlP dan iintuk mernarik 50 l-'{FIlengaturan kedalaman dengan sistem hidrclik ,ir nrar-r.r op(,r;ltor'r':empertahankan garis pandang sesllai rienga:r kr:d.ilanrar ! yanfidiirreirrkan melalrri patoL-p"rlok ilenilrdnru :.e i).;t)i"rr,e r{Jf i..operasi" Perkembangan terb.rrLi r.lilengkapi Cengan sinai' iaserEobot tclai 7

-

'12 tonTekan;rn iair;.ih (grounrJ pre.sslrre) tergantulig l-,.ri,d r;k.ri-"rn rri,i(l:hr:rkisar antara 0.20

- 0.30 kgcrnz

Kecepatan kerja sampai 1000 rn pipa per jarnOutput netto tergantung pada kedalantan, tipe tanah, kondisiclraca, panjang lintasan pipa dan ukuran lahan. Untuk kedalam-an 1

- 1.2 m pada tanah pantai (marine) dengan kandungan liat

sekitar 25olo, output netto yang wajar antara 300 -

400 m/jair,sedangkan yang baik adalah sekitar 600 m/jam.

7,5 TRETCHLESS PfiPE DEAiltAof (rPD)Teknik TPD dikembangkan berdasarkan prinsip drainase mole

sejak tahun 1960. Prinsip kerja TPD dapat dilihat pada Cambar 7.6,di mana mesin menarik pisau atau blade hampir sama sepefti yangdigunakan pada mole plough atau sub-soi/er. Pipa plastik bergelom-bang diletakkan di dasar trench melalui atau di belakang blade.Terdapat berbagai tipe b/ade yang berbeda yang menentukan apakahtanah akan terdorong ke samping atau terangkat ke atas. Apabilatanah terdorong ke samping kemungkinan akan terjadi pemadatanyang dapat mengurangi fungsi drainase pipa. Bentuk b/ade yangmenyebabkan tanah terangkat akan lebih baik.

Beberapa keuntungan dan kerugian TPD adalah:

KeuntunganMesin relatif sederhana tanpa adanya gerak putar dalampenggalianTraktor dapat digunakan untuk tujuan lainnya di luar drainaseKecepatan kerja dan output netto lebih tinggi daripada mesinlainnya. Pada kedalaman 'l ffi, kecepatan kerja sekitar 2.5km/jam dengan output netto sampai 600 - 700 m/jam

Kerugian:Diperlukan tenaga tarik yang besar. Makin berpasir tanahnyamaka tenaga yang diperlukan semakin besarPemadatan tanah terjadi di sekitar pipa drainase

@ rc*rt*tOr**c'*

Gambar 7.4. Mesin penggali kontinyu dan prinsip pengaturankedalaman

116 Teknik Droinase Bawah Tanah Konstruksi Sistem Drainase Pipo 117

Gambar 7.5. Back-acting trench excavator

Gambar 7.6. lnstalasi pipa drainase tanpa galian

Gambar 7.7 Foto Pemasangan pipa drainase

,.6 SUPEnUISI DAl{ l]{SPEt(slSelama konstruksi sistem drainase, pekerjaan harus dicek

(inspeksi) dan disupervisi secara teraur. Tujuannya adalah:Menjamin spesifikasi rancangan dilaksanakan dengan baikMenanggulangi kondisi tak diharapkan selama instalasiMengecek kualitas bangunan dan bahan yang digunakan (pipa,bahan selimut pipa), termasuk pengecekan lapangan kerusakanyang terjadi selama transpoftasi dan pemasanganMenjamin pekerjaan yang baik terutama pada pelurusan(alignment) arah pipa drainase harus lurus dengan kemiringansesuai dengan rancangan, dan sambungan yang baikMencek apakah galian (trenches) telah diurug dan dikompaksidengan baikMenilai keperluan pekerjaan tambahan atau modifikasikonstruksi lapangan

118 Teknik Droinase Bawah Tanoh Konstruki Sistem Droinase Pipa 119

lnspeksi harus meliputi total output (kontrol kuantitas) dan faktorteknik (kontrol kualitas). Kedua jenis inspeksi tersebut harusdikerjakan secara reguler selama pekerjaan berlangsung sehinggasetiap kesalahan yang terjadi dapat dikoreksi secepatnya di lapangan.

C@'O

OPDKASIONAI,DAN PEMELIHARAAN

etelah selesai konstruksi sistem drainase, penyusunan rencanaoperasional dan pemeliharaan harus dibuat untuk menjaminsistem berfungsi dengan baik. Untuk itu diperlukan

perencanaan yang baik dalam operasi dan pemelliharaan. Dalamperencanaan tersebut beberapa pertanyaan perlu diperhatikan adalahsebagai berikut:

Kenapa dan kapan pemeliharaan diperlukan? Apa tujuannya?Berapa sering frekuensinya? Berapa biaya dan keuntungannya?Siapa yang bertanggung jawab untuk perencanaan, pelaksanaan,pengendalian, dan pembiayaan?Bagaimana hal itu dilaksanakan dan oleh siapa: pemerintah,petani, atau kontraktor?Bagaimana pembiayaan yang diperlukan? Siapa yang akanmembayar dan bagaimana uang pembiayaan dikumpulkan?

Pemeliharaan secara teknik memerlukan pemeliharaandrainage base atau level drainage, inspeksi reguler, perbaikan, danpernbersihan pipa jika diperlukan. Data yang diperlukan adalah asbuilt drawing sistem drainase, yakni peta semua komponen sepertidrainase lapangan, kolektor, sambungan, dan bangunan outlet(Gambar 8.1). Data elevasi titik-titik kolektor (outlet, inflow danoutflow pada manholes), penampang memanjang saluran, dan titik

referensi pada bangunan utama seperti manholes. Semua datatersebu ada pada spesifikasi gambar rancangan, tetapi harus selaludiperbaharui sebab konstruksi aktual kemungkinan berbeda denganrancangan.

8.' PEftIAI{TAUANAda tiga jenis pengecekan setelah sistem drainase selesai

instalasi: (a) Cek pasca konstrusi (post construction check), (b) Cekrutin, (c) Cek sewaktu-waktu. Cek pasca konstruksi dilakukan untukmelihat apakah konstruksi telah dilaksanakan sesuai denganstandard, dan apakah pekerjaan tersebut telah diserah-terimakanpada kondisi fungsi yang baik.

Cek rutin adalah inspeksi operasional-pemeliharaan sederhanauntuk rnelihat apakah sistem berfungsi dengan baik, dan untukmelihat apakah diperlukan perbaikan dan pencucian pipa. Biasanyadilakukan dengan bantuan daftar cek (cheklist) sederhana yangmeliputi:

Cek apakah drainase pipa alirannya bebas, khususnya padaperiode dimana drainase diperlukan (musim hujan). Kadang-kadang oLrtet tenggelam (submergence) dalam tenggang waktutententu masih diijinkan. Drainage base yang baik adalah sangatberperanan dalam menentukan apakah drainase berfungsidengan baik atau tidak. Jika drainage base tak baik, maka sistimdrainase utama haris diperbaiki.Cek apakah pipa drainase mengalirkan air selama atau sesudahhujan terjadi (Cambar 8.3)Pantau muka air di drainase lapangan dan kolektor. Muka airyang tinggi mengindikasikan adanya masalah dalam drainase(Cambar 8.4)

122 Teknik Drainase Bawah Permukaan Operosionol don Pemeliharoon 123

Cek apakah sedimen atau polutan terakumulasi dalam pipa,bangunan atau outletCek apakah ada titik basah (wet spots) di lahan, beberapa harisetelah kejadian hujan atau irigasiCek kedalaman airtanah dalam lubang auger atau sumurpengamatanCek apakah pipa outlet dalam keadaan baik

8.2 PE'IIELIHABAANSaluran terbuka

Penyebab utama kerusakan pada saluran terbuka adalah akibatdari erosi tebing, pengendapan sedimen, gulma dan rembesan.Sebelum musim drainase, saluran harus dibersihkan, gulma dibuang,dan talud serta tanggul diperbaiki jika diperlukan (Gambar 8.4).Pipa drainase

Masalah yang terjadi pada pipa drainase adalah penyumbatanfisik, penyumbatan organik dan biologi, penggerusan mineral ataukimiawi, dan penyumbatan pada outlets. Sebelum musim drainase,inspeksi lapang dilakukan di semua outlet dan muka air di manhole"Jika terjadi hambatan, maka mesin penggelontor (flushing machine)dioperasikan untuk membuang sedimen dalam pipa (Cambar 8.5).Bangunan

Umumnya bangunan drainase mempunyai faktor pengamanyang lebih tinggi daripada pipa drainase, memerlukan pemeliharaanlebih ringan. Bagian yang harus dicek adalah bagian yang bergerak,pintu. Di daerah pasang-surut atau di sungai dengan beban sedimentinggi, kadang-kadang diperlukan pengerukan lumpur. Tanpa peme-liharaan yang baik, sistem drainase tak akan beroperasi dengan baikdan tak akan ada pertanian berkelanjutan.

ioi 6;Ln w *"'-e., e n* tulq $' "eMf &h d tu *rtuF tdk h 4&d

'---- tlcrMa,! dr.rn:.riart.1r.1n

iil ,rirpni!.rrrn.B3rBB1 ri.,zrEi i, [i..rl9 l :i nr{r' ri..t,d*rrl, rrr 6

" -

'*tibo,'criY

Gambar 8.1. Peta menggambarkan as built data untuk operasionaldan pemeliharaan

Gambar 8.2. Outlet pipa drainase menegeluarkan airsete/ah huian teriadi

"*'!&,'&!."-:,,'

124 Teknik Drainase Bawah Permukaon Operasionol dan Pemelihoraan 125

mIffiUihnlslI

Cambar 8.3. Uii peformansi pipa kolektor dengan membandingkanmuka air di manhole. A kondisi normal. B ada masalah antara

manhole 1 dan 2

BEFON MANTEilANCE

Gambar 8.4. Pemeliharaan saluran pada awal musim hujan

ti,rhrng m|gf*n* ili u!.d to nlirl dpa drdrs

lsdirq

Cambar 8.5. Mesin penggelontor digunakan untuk

Gambar 8.6. Cerusa n dan sedimentas i pada bangunan teriun sete/ahdebit tinggi

membersihkan pipa

126

,OSC

Teknik Droinose Bawah Permukaan

DAFTAK PUSTAKA

Cavelaars J.C., 1974. Subsurface Drainage Systems. di dalamDrainage Principles and Applications, vol lV. Design andManagement of Drainage Systems. lLRl. The Netherlands

Dieleman P.).; N.A. de Ridder, 1974. Elementary CroundwaterHydraulics. di dalam Drainage Principles and Applications, voll. lntroductory Subjects. lLRl. The Netherlands

Ritzema, H.P; R.A.L. Kselik; Fernando Chanduvi, 1996. Drainage oflrrigated Lands. lrrigation Water Management Training ManualNo 9. FAO, Rome, ltaly.

Stuyt, L.C.P.M.; W. Dierickx; J. Martinez Beltran, 2005. Materials forSubsurtace Land Drainage Systems. FAO lrrigation andDrainage Paper No 60. FAO, Rome, ltaly.

soScQ

Lampiran:PDNGI.JKI,JKANHANTAKAN TIIDROLIK

1.1 PENGUKUNAN PADA TIEDIA IEI{UHantaran hidrolik K merupakan nisbah antara f/ux dengangradien hidrolik atau kemiringan (s/ope) dari kurva flux-gradien hidrolik. Tanah jenuh yang mempunyai struktur

yang stabil atau media porous yang kaku dan jenuh sepeftisandstone, mempunyai K yang konstan, yaitu sekitar 10-2 - 10-3cm/det untuk tanah berpasir (sandy soi/) dan sekitar 104 - 108 cm/detuntuk tanah liat (clay soil).

Hantaran hidrolik sangat dipengaruhi oleh struktur dan tekstur.Hantaran hidrolik akan lebih besar pada tanah yang lebih porous,retak-retak atau berbentuk agregat. Akan tetapi K tidak hanyadipengaruhi oleh porositas total, juga terutama oleh ukuran danbentuk pori. Sebagai contoh, K pada tanah berpasir yang mempunyaipori-pori berukuran besar nilair"rya jauh lebih besar dibandingkandengan K pada tanah liat yang niempunyai porositas lebih besar.

Pada kenyataannya, K pada berbagai tanah tidaklah konstan,karena variasi konsentrasi larutan kimia, sifat fisik dan proses biologi.Hantaran hidrolik tidak hanya merupakan fungsi dari media saja,

tetapi juga tergantung pada viskositas dinamik n (kg. m-1.det-1) dandensitas p (kg.mi) dari fluida" Suatu koefisien permeabilitas yanghanya merupakan sifat dari media saja disebut sebagai permeabilitasintrinsic Ki (m') yang mempunyai hubungan dengan hantaranhidrolik K (m.det-I) sebagai berikut,

K:EK, /1/n

di mana g (m.det2) adalah percepatan gravitasi.Hantaran hidrolik pada media atau tanah jenuh dapat

dilakukan di laboratorium atau di lapangan (in siru). Apabilapengukuran hantaran hidrolik dilakukan di laboratorium, maka suatukoreksi perlu dilakukan terhadap densitas dan atau suhu fluida dilaboratorium yang berbeda dengan di lapangan. Terutama untukviskositas dinamik yang sangat dipengaruhi oleh suhu. Sebagaicontoh viskositas air pada suhu 10" C : l.3l'l x 10-3 dan pada suhu20'C : 1.0 x 10-3 kg. m-l.detl. Jika suhu di lapangan 10'C (Kro :pg Kil I ro ) dan di laboratorium 20" C (Kzo : p g Ki/ 11 zo), nilaihantaran hidrolik di lapangan yang dihitung berdasarkan pengukurandi laboratorium adalah Kro : (qzol qro) Kzo.

Pengukuran hidrolik di laboratorium dapat dilakukan denganmetode constant head atau falling head permeameter, denganmenggunakan contoh tanah utuh ataupun tanah terganggu yangdisiapkan menurut standar tertentu. Keuntungan pengukuran K dilaboratorium antara lain adalah prosedurnya sederhana sehinggakondisi pembatas aliran dapat dikendalikan.

Hantaran hidrolik lebih baik diukur dengan suatu percobaan dilapangan, metode lapangan mempunyai keuntungan bahwa hantaranhidrolik diukur pada situasi lapangan dan berlaku untuk suatuvolume tanah yang relatif besar. Metode lapangan yang populer

130 Teknik Drainase fuwoh Permukaan 131

untuk pengukuran K di bawah'muka air tanah adalah metode AugerHole, metode lainnya yang akan diterangkan adalah metodepiezometer, metode a - h dengan menggunakan percobaanlapangan dan uji pemompaan. Pengukuran hantaran hidrolik jenuhdi lapangan di atas muka air tanah dapat dilakukan dengan metodeinfiltrometer, metode tabung ganda (double tube method) atau AugerHole terbalik (inversed auger hole method).

1"2 PEI{GUTURAN DI TABORATOHUiISkema permeameter metode constant head dan falling head

adalah seperti Cambar 1. Suatu contoh tanah utuh di dalarn silinderbaja dengan dimensi tertentu (biasanya volume 100 cm3, tinggi 5.1cm dan diameter 5.0 cm) dijenuhkan terlebih dahulu sebelumpengukuran dilakukan. Permeameter constant head lebih sesuaiuntuk tanah yang mempunyai K > 103 cm/det, dan permeameterfalling head untuk tanah dengan K ( 103 cm/det.a. Permeameter Constant Head

K dihitung dengan persamaan /2/ yang berasal dari rumus Darcy:

K= QL /21AAH

di mana:a : debit aliran steady (cm3.det-r),L : tinggi contoh tanah (cm),A : luas penampang contoh (cm2) danAH : perbedaan head (cm).

b. Permeameter Falling HeadDari rumus Darcy dan rumus kontinyuitas didapat:

o=-adAH-KAAH'dtL

Pengu ku ron H antar an Hi d r o li k

l2/

Kdt=- uL daHAAH

di mana a adalah luas penampang tabung pengamatan (cm2).

l3l

a. cpaatcnt hcad b. taulng hrad

Gambar L1.1. Permeameter

Dengan mengintegrasikan persamaan l3luntuk A Ht : tr danAH : AHzpadat : tz :

K (t. -

t.) =- 3!^Tq = "'L ln A'-t\z t' Aail AH A Al-1,

: A Hr pada

^u"(^lo*)V -

\ / z,/^-Er-atau

2.30 ar^r(oYo,t)

l4l

lsl

/61

t32

K- A(t, -t,)

Teknik Drainose Bawah Permukaan Pengukuran Hantaran Hidroli k 133

?percobaan dengan menggr-lnakan head permeameter lebih baik

jika dilakukan sedemikian rupa dengan aliran air ke arah atas untukmemungkinkan keluarnya udara dari contoh tanah.

1.3 PEI{GUI(URA1{ DI LAPAI{GA]{1.3.1 Metode Auger HolePrinsip:

Metode auger hole dapat digunakan untuk mengukur hantaranhidrolik tanah di tempat (in sftu) pada lapisan tanah di bawah mukaair tanah. suatu lubang dibuat dengan bor (auger) sampai suatukedalaman tertentu di bawah muka air tanah. Apabila air tanahdalam lubang sudah berada dalam keadaan setimbang dengan airtanah sekitarnya, maka sebagian air tanah tersebut dibuang keluardengan menggunakan bailer. Air tanah di sekitarnya akan mulaimerembes memasuki lubang sehingga kecepatan naik muka airdalam lubang dapat diukur. Hantaran hidrolik kemuilian dihitungdengan suatu rumus atau grafik yang menggambarkan hubungan'timbal balik antara laju kenaikan muka air, kondisi air tanah dangeometri lubang. Metode ini mengukur nilai rata-rata hantaranhidrolik kotom tanah pada radius + 30 cm kedalaman dari muka airtanah sampai ke + 20 cm dari dasar lubang, atau sampai pada suatutapisan yang relatif lebih kedap jika lapisan tersebut berada padasekitar 20 cm dari dasar lubang.

Seperangkat perlengkapan untuk pengukuran dengan metodeini adalah suatu bailer, pelampung dilengkapi dengan pita ukur,tiang penyangga (standard), stop watch dan bor (auger)' Lubang bordibuat hati-hati sehingga tanah terganggu seminimum mungkin.Kedalaman lubang tergantung pada ketebala

teknik drainase bawah permukaan.pdf

Documents