Studi Perencanaan Sistem Drainase Sub Surface Lapangan

STUDI PERENCANAAN SISTEM DRAINASE SUB SURFACE LAPANGAN AKADEMI
SEPAKBOLA ASIFA MENGGUNAKAN GEOTEKSTIL, DI KECAMATAN
KARANGPLOSO, KABUPATEN MALANG, JAWA TIMUR
Muhammad Arby, Ussy Andawayanti, Andre Primantyo Hendrawan
Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
Jalan MT Haryono No. 167 Malang 65145 – Telp (0341) 562454
Email : [email protected]
ABSTRAK
Aji Santoso International Football Academy (ASIFA) adalah akademi sepakbola bertaraf
internasional pertama di Indonesia yang berada di kota Malang. ASIFA membangun lapangan di
Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara (Pusdik Arhanud), Karangploso, Kabupaten Malang.
Dengan kurikulum dan sarana fasilitas pembinaan yang memadai, sangat penting jika lapangan
baru ini direncanakan dengan baik menggunakan sistem drainase sub surface agar mampu
mengatasi limpasan air hujan pada permukaan walaupun intensitas pemakaian yang tinggi dan
dapat memanfaatkan air yang melimpas tadi secara optimal. Langkah awal yang perlu dilakukan
dalam perencanaan drainase sub surface adalah analisis hidrologi. Lalu, perencanaan struktur
tanah pada lapangan sepak bola. Setelah itu, merencanakan pipa sub surface. dan terakhir
merencanakan water tank yang berfungsi sebagai tampungan air yang berasal dari drainase sub
surface yang telah terfilter oleh geotekstil dan batu koral yang nantinya dapat digunakan kembali
untuk penyiraman rumput lapangan.
Hasil perhitungan curah hujan rancangan dengan kala ulang 10 tahun distribusi Log
Pearson III didapat 117,388 mm. Untuk perencanaan struktur tanah di bawah lapangan sepakbola
terdiri dari bahan campuran pasir urug dan pupuk kandang, pasir murni, geotekstil, dan batu
koral. Di antara lapisan tersebut direncanakan pipa HDPE ø 20 cm dengan jarak 2,5 m. Water
tank direncanakan sesuai kebutuhan tanaman rumput dengan dimensi lebar = 2,5 m, panjang 3 m
dan tinggi 4 m. Untuk perencanaan sistem drainase permukaan direncanakan dengan dimensi
lebar 0,4 m dan tinggi = 0,5 m.
Kata kunci: Sistem drainase, sub surface, geotekstil
ABSTRACT
Aji Santoso International Football Academy (ASIFA) was the first international football
academy ever founded in Indonesia, and the recent address was in Malang City. ASIFA was
about constructing its football field at the Education Center of Air Defense Artillery,
Karangploso, Malang Regency. The academy has good curriculum and decent education
facilities and therefore, it was important to ensure that new field was designed properly with subsurface drainage system. This system could cope with rain overflow on surface despite high
intensity of field usage. This system also facilitated the utilization of water excess more
optimally. Early step that must be done in engineering sub-surface drainage was hydrology
analysis. Structure of soil in football field was then estimated. Sub-surface pipeline was arranged
and final step was the engineering for water tank installation. The function of this tank was to
contain the water from sub-surface drainage. Water was filtered by geotextile and coral stones,
and the water was feasible for reuse to shower the grasses of the field.
Result of the Log Pearson III distribution rainfall design with 10 years period is 117,388
mm. The engineering of soil structure beneath football field involved some layers such as the
mixture of earthwork and dung, pure sand, non-woven geotextile, and coral stones. Pipe HDPE
with 20 cm diameter was installed between each layer with pipe interval of 2.5 m. The
engineering of surface drainage system was using interceptor drain channel to capture overflow
debit from the field, athletic track and green area around the field. Dimension of this channel was
0.4 m width and 0.5 m height. Water tank was engineered on the demand of showering the
grasses, and the dimension was 2.5 m width, 3 m length and 4 m height.
Keywords: Drainage system, sub-surface, geotextile.
1. PENDAHULUAN
Kelangsungan pertandingan sepak
bola sangat bergantung pada sistem drainase
yang ada. Selain untuk membuang genangan
air di permukaan lapangan, sistem drainase
yang baik dibutuhkan untuk menjaga
kondisi tanah agar tidak terjadi erosi yang
mengakibatkan
permukaan
lapangan
bergelombang atau tidak rata sehingga
rumput menjadi rusak.
Di sisi lain, curah hujan yang tinggi
dapat
memberikan
keuntungan
jika
dimanfaatkan secara optimal. Dengan
menggunakan geotekstil, air hujan yang
jatuh dapat di tampung dan digunakan
kembali. Geotekstil berfungsi sebagai filter
yang dapat menahan tanah pada bagian hulu
agar butiran kecil tanah tidak ikut bersama
aliran.
Lapangan Sepak bola ASIFA berada
di Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan
Udara (PUSDIK ARHANUD) kecamatan
Karangploso, Kabupaten Malang.
1.1 Rumusan Masalah
Dari pendahuluan di atas, maka
diperoleh rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana perencanaan sistem drainase
bawah permukaan lapangan akademi
sepak bola ASIFA ?
2. Berapa besar kapasitas tampungan water
tank ?
3. Berapa kebutuhan kapasitas pompa yang
sesuai dengan water tank ?
4. Berapa besar rencana anggaran biaya
yang dibutuhkan untuk merencanakan
sistem
drainase
sub
surface
menggunakan geotekstil ?
1.2 Tujuan dan Manfaat
Dengan memperhatikan rumusan
masalah penelitian ini bertujuan untuk :
1. Merencanakan sistem drainase sub
surface lapangan sepak bola yang
nantinya mempermudah bagi pihak
terkait
dalam
melakukan
pengembangannya.
2. Memberikan alternatif penggunaan bahan
kedap air seperti geotekstil dalam
campuran lapisan tanah dan dapat
mengetahui optimasi pengelolaan air
yang lebih efisien.
3. Menentukan volume bak penampung dan
kapasitas pompa untuk optimalisasi
pengelolaan air yang lebih efisien.
Adapun manfaat dari penelitian ini
adalah untuk memberikan masukan pada
pihak pengelola akademi sepak bola ASIFA,
dan sebagai referensi bagi masyarakat
umum, mahasiswa, pemerintah ataupun
instansi lain yang berminat melaksanakan
proyek serupa.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Analisa Hidrologi
Analisa Hidrologi digunakan untuk
mendapatkan
besarnya
debit
banjir
rancangan dan debit andalan.
2.2.1 Uji Homogenitas Data
Dalam melakukan uji homogenitas
data hujan dengan satu stasiun pengamatan,
metode yang digunakan adalah Rescaled
Adjusted Partial Sums (RAPS). Berikut
persamaan (Harto, 1993:263)
Q
= maks |Sk**| untuk 0 ≤ k ≤ n
Sk*
= ( x – ̅)
Dy2
=
Sk** =
2.2.2 Uji Abnormalitas Data
Uji ini digunakan untuk mengetahui
apakah data maksimum dan minimum dari
rangkaian data yang ada layak atau tidak.
Uji yang digunakan adalah uji Inlier-Outlier.
Dimana data yang menyimpang dari dua
batas ambang, yaitu ambang bawah (XL) dan
ambang atas (XH) akan dihilangkan. Rumus
untuk mencari ambang tersebut adalah
sebagai berikut:
XH
= Exp. (Xrerata + Kn . S)
XL
= Exp. (Xrerata - Kn . S)
2.2.3 Analisa Frekuensi
Dalam analisa hidrologi selanjutnya
diperlukan besaran curah hujan rancangan
yang terjadi di daerah tersebut. Curah hujan
rancangan adalah hujan terbesar tahunan
dengan suatu kemungkinan periode ulang
tertentu.
Dalam studi ini dipakai metode Log
Pearson tipe III dengan pertimbangan bahwa
cara ini lebih fleksibel dan dapat dipakai
untuk semua data serta umum digunakan
dalam perhitungan maupun analisa curah
hujan rancangan.
Parameter-parameter statistik yang
digunakan oleh distribusi Log Pearson Tipe
III adalah (Soemarto, 1987:243):
 Harga rata-rata
 Standart deviasi
 Koefisien kepencengan
2.2.4 Uji Kesesuaian Distribusi
2.2.4.1 Uji Chi Kuadrat (Chi Square)
Uji Chi Kuadrat dimaksudkan untuk
menentukan apakah persamaan distribusi
peluang yang telah dipilih dapat mewakili
dari distribusi statistik sampel data yang
dianalisis. Adapun langkah-langkahnya
adalah
sebagai
berikut
(Soewarno,
1995:194):
a. Menghitung selisih data curah hujan
perhitungan (Xt) dengan nilai data curah
hujan hasil pengamatan (Xe).
b. Selisihnya dikuadratkan lalu dibagi
nilai tiap tahunnya lalu dijumlahkan untuk
beberapa tahun. Nilai ini disebut X2 hit.
c. Harga X2 hit dibandingkan dengan
harga X2Cr dari tabel Chi Kuadrat dengan α
dan jumlah data (n) tertentu. Apabila X2 hit
< X2Cr maka hipotesa distribusi dapat
diterima.
2.2.4.2 Uji Smirnov-Kolmogorov
Uji
kesesuaian
SmirnovKolmogorov, sering juga disebut uji
kecocokan non parametik (non parametic
test),
karena
pengujiannya
tidak
menggunakan fungsi distribusi tertentu
(Soewarno, 1995:198). Prosedurnya adalah
sebagai berikut:
1. Mengurutkan data yang ada dari kecil ke
besar.
2. Menghitung besarnya probabilitas untuk
lebih kecil dari data yang ada (Pt).
Apabila diketahui Pr (probabilitas
terjadi), maka:
Pt = 100% - Pr
3. Menghitung besarnya peluang data yang
ada dengan menggunakan metode
Weibull, maka digunakan persamaan:
Pw =
x 100%
4. Menghitung selisih nilai D
dinyatakan dengan persamaan:
yang
D = max
2.3 Perhitungan Debit Limpasan
2.3.1 Debit Limpasan
Untuk
mendapatkan
kapasitas
saluran drainase, terlebih dahulu harus
jumlah air hujan dan jjumlah air kotor atau
buangan yang akan dibuang. Besarnya debit
limpasan dapat dihitung dengan rumus
berikut (Suripin, 2004 : 79)
Q = 0,00278 . C . I . A
dengan :
Q
= Debit banjir maksimum (m3detik)
C
= Koefisien pengaliran
I
= Intensitas hujan rerata selama
waktu tiba banjir (mm/jam)
A
= Luas daerah pengaliran (ha)
2.4 Drainase Lapangan Sepak Bola
Sistem drainase terbagi menjadi
sistem drainase bawah permukaan dan
sistem drainase permukaan.
Kemiringan lapangan harus lebih
kecil atau sama dengan 0,007 dan sekeliling
lapangan harus ada collector drain.
2.4.1 Sistem Drainase Bawah Permukaan
Faktor-faktor yang diperhatikan
dalam
perencanaan
drainase
bawah
permukaan adalah (Prodjopangarso, 1987) :
1. Perencanaan
struktur
dan
permeabilitas tanah
2.
3.
4.
5.
6.
Perencanaan Geotekstil
Laju infiltrasi
Jarak pipa (drain spacing)
Diameter pipa
Debit maksimum yang dilayani tiap
pipa
bahan nir-anyam (non woven) atau anyaman
(woven).
Geotekstil berfungsi sebagai filter
dan separator, yaitu menahan butiran tanah
sekaligus mengalirkan air ke dalam sistem
drainase.
2.4.4 Diameter Pipa
Besarnya diameter pipa dihitung
dengan menggunakan rumus Manning
sebagai berikut :
Q=AxV
V=
Gambar 1 Perencanaan struktur tanah
drainase bawah permukaan
Sumber : Prodjopangarso, 1987
2.4.2 Kecepatan Rembesan Tanah
Yang dimaksud dengan kecepatan
rembesan tanah adalah kemampuan tanah
dalam meresapkan air. Untuk menghitung
nilai kecepatan rembesan menggunakan
persamaan Darcy (Braja, 1998 : 81) :
v
=k.i
dengan :
v
= kecepatan rembesan (cm/dt)
k
= koefisien rembesan (cm/dt)
i
= gradien hidraulik
Nilai gradien hidraulik dapat dicari dengan
persamaan (Braja, 1998 : 80) :
i
= ∆H / L
Untuk nilai k pada tanah yang berlapis-lapis
dan arah alirannya vertikal digunakan kv(eq),
dengan persamaan (Braja, 1998 : 92) :
kv(eq) =
(
) (
) (
)
(
)
dengan :
k
= Koefisien permeabilitas (cm/detik)
h
= Ketebalan lapisan tanah (cm)
2.4.3 Geotekstil
Geotekstil adalah material lembaran
yang dibuat dari bahan tekstil polymeric
bersifat lolos air, yang dapat berbentuk
R2/3 . S1/2
dimana :
Q
= kapasitas saluran (m3/dt)
A
= Luas penampang (m3)
V
= Kecepatan aliran rata-rata (m/dtk)
n
= koefisien kekasaran Manning
R
= Jari – jari hidrolis (m)
s
= Kemiringan dasar saluran
Harga koefisien Manning (n)
ditetapkan berdasarkan pada bahan yang
membentuk tubuh saluran. Dalam hal ini
saluran berupa pipa PVC dengan harga n
berkisar antara 0,009 – 0,012
2.4.5 Jarak Pipa Drain (Drain Spacing)
Untuk menghitung tinggi air resapan
yang direncanakan dan jarak saluran pada
kedalaman
tertentu,
dipakai
rumus
Hooghoudt sebagai berikut (Prodjopangarso,
1987) :
R=q=
L
= jarak saluran (m)
Ka
= konduktivitas hidrolis untuk
lapisan di atas saluran (m/dtk)
Kb
= konduktivitas hidrolis untuk
lapisan di bawah saluran (m/dtk)
h
= tinggi muka air resapan diatas
saluran dan antara kedua saluran (m)
D
= Jarak dari lapisan kedap ke muka
air pada saluran drainase (m)
d
= Equivalent depth yaitu fungsi dari
L, ro, dan D yang dicari dari tabel
hooghoudt
sebagai
pengganti
ketebalan D (m)
Gambar 2 Perletakan Saluran Drainase
Bawah Permukaan
Sumber : Prodjopangarso, 1987
2.5 Sistem Drainase Permukaan
Untuk merencanakan sistem drainase
permukaan, perlu memperhatikan beberapa
hal sebagai berikut (Suripin, 2004) :
1. Debit limpasan
2. Koefisien Hidrolika
3. Penampang Hidrolika
4. Kemiringan Dasar Saluran
5. Koefisien Manning
6. Kecepatan ijin
2.5.1 Perencenaan Saluran Drainase
Permukaan
Untuk menghitung kapasitas saluran
pembuang, dipakai rumus Manning sebagai
berikut (Chow, 1992) :
Q=AxV
V=
R
2/3
1/2
.S
dimana :
Q
= kapasitas saluran (m3/dt)
A
= Luas penampang (m3)
V
= Kecepatan aliran rata-rata (m/dtk)
n
= koefisien kekasaran Manning
R
= Jari – jari hidrolis (m)
s
= Kemiringan dasar saluran
Dengan menghubungkan rumus Q =
A . V dengan besaran A dan P yang mengan
dung lebar dasar saluran dan tinggi air, dapat
diperhitungkan dimensi saluran yang akan
direncanakan berdasarkan data debit.
Koefisien Manning dan kemiringan dasar
saluran. Perhitungan selengkapnya adalah
sebagai berikut (Chow, 1992) :
1. Saluran Trapesium :
Untuk merencanakan penampang
trapesium digunakan rumus :
 Jari – jari luas saluran
A = (B + z . h)h
 Keliling basah
P = B + 2h (z2 + 1)1/2
 Jari – jari hidrolis
R=A/P
2. Saluran Setengah Lingkaran :
 Luas Saluran
A = 0,5 π r2
 Keliling Saluran
P=π.r
 Jari – jari hidrolis
R = 0,5 r
Harga koefisien kekasaran Manning
(n) dalam rumus Manning, ditetapkan
berdasarkan pada bahan yang membentuk
tubuh saluran. Harga koefisien kekasaran
Manning untuk berbagai bahan material
saluran dan tipe saluran dapat dilihat pada
tabel berikut :
Tabel 1 Angka kekasaran Manning
Tipe Saluran
A. Saluran Tertutup terisi
sebagian
1. Gorong - gorong dari beton lurus
dan bebas kikisan
2. Gorong - gorong dengan belokan
dan sambungan
3. Saluran pembuang lurus dari
beton
4. Pasangan bata dilapisi dengan
semen
5. Pasangan batu kali disemen
B. Saluran dilapisi atau disemen
1. Pasangan bata disemen
2. Beton dipoles
3. Pasangan batu kali disemen
4. Pasangan batu kosong
N
0,010 - 0,013
0,011 - 0,014
0,013 - 0,017
0,011 - 0,014
0,015 - 0,017
0,012 - 0,018
0,013 - 0,016
0,017 - 0,030
0,023 - 0,035
Sumber : Chow (1992)
2.5.2 Kecepatan Ijin
Hal penting yang harus diperhatikan
adalah kecepatan aliran yang diizinkan.
Kecepatan harus diantara batas tertentu
(maksimum atau minimum) dimana dengan
kecepatan tersebut tidak akan terjadi
pengendapan dan pertumbuhan tanaman air,
serta tidak juga terjadi pengikisan.
Besarnya kecepatan minimum yang
diijinkan besarnya berkisar antara 0,6 – 0,9
m/detik (Suhardjono, 1984).
2.6 Pompa
Pada sistem penyiraman yang akan
dipakai nantinya, air yang digunakan berasal
dari air hujan yang meresap di area lapangan
dan ditampung pada sebuah bak penampung
lalu dipompa menuju lapangan. Untuk
kemudahan dan kelancaran pengoperasian
sistem ini, mesin pompa diperlukan untuk
memompa air dari bak penampung untuk
dialirkan ke lapangan rumput pada waktu
yang diperlukan.
Daya pompa dihitung dengan
persamaan (Sularso, Haruo T, 1985:53) :
P=
dengan :
P
= daya pompa (kw)
γ
= berat jenis air (kN/m3)
Q
= debit pemompaan (m3/dt)
H
= tinggi total pemompaan (m)
η
= efisiensi pompa
2.7 Rencana Anggaran Biaya
Rencana anggaran biaya adalah
perhitungan biaya bangunan berdasarkan
gambar bangunan dan spesifikasi pekerjaan
konstruksi. Rencana anggaran biaya dapat
dijadikan sebagai acuan pelaksanaan
pekerjaan.
RAB
dapat
dihitung
dengan
perhitungan sebagai berikut:
RAB = ∑ (volume x harga satuan pekerjaan)
3. METOE KAJIAN
3.1 LOKASI STUDI
Studi perencanaan ini dilakukan di
lapangan
Pusat
Pendidikan
Artileri
Pertahanan Udara (PUSDIK ARHANUD)
desa Pendem, kecamatan Karangploso,
Kabupaten Malang, Jawa Timur. Lokasinya
terletak di sebelah barat laut Kota Malang.
LOKASI STUDI :
KECAMATAN
KARANGPLOSO
Gambar 3 Peta Lokasi Studi
3.1.1 Kondisi Topografi
Kabupaten Malang terletak pada
ketinggian 440 – 667 meter di atas
permukaan laut, Selain itu Kabupaten
Malang dilalui oleh Sungai Brantas pada
bagian utara dan selatan. Kabupaten Malang
relatif datar dengan kemiringan antara 0 –
15 %. Kecamatan Karangploso di bagian
barat, kemiringan antara 3 – 15 %.
3.1.2 Kondisi Klimatologi
Kecamatan
Karangploso
yang
terletak di kabupaten Malang memiliki iklim
tropis yang terbagi dalam dua musim yaitu
musim kemarau dan musim hujan. Iklim di
Kota Malang relatif sejuk dengan suhu ratarata 24,4° C pada bulan Desember,
temperatur rata-rata yang lebih rendah yaitu
23,6° C dengan kelembaban udara rata-rata
72 %.
3.2 Sistematika Penyusunan Tugas Akhir
Sistematika dari penyusunan tugas
akhir ini menunjukkan suatu alur kerangka
berpikir yang bertahap mulai dari tahap
pengelolaan data sampai dengan tahap studi
perencanaan.
Langkah-langkah dalam pengerjaan studi ini
adalah :
1. Pengumpulan data
a. Peta lokasi
b. Data perletakan lapangan
c. Data jenis tanaman rumput dan
kebutuhan air tanamannya
d. Data curah hujan diperoleh dari
Dinas Pengairan Kabupaten Malang
berupa data curah hujan harian dari
stasiun hujan desa Pendem
e. Data geologi eksisting untuk
menentukan koefisien permeabilitas
tanah diperoleh dari Laboratorium
Teknik Sipil Universitas Brawijaya
Malang.
2. Pengolahan Data
a. Menguji homogenitas data dengan
menggunakan
metode
RAPS
(Rescaled Adjusted Partial Sums),
setelah itu menguji abnormalitas data
menggunakan metode Inlier-Outlier.
b. Menghitung curah hujan rancangan
maksimum
menggunakan
Log
Pearson Type III, setelah itu
dilakukan uji distribusi frekuensi
dengan Uji Smirnov Kolmogorov dan
Uji Chi Square yang digunakan
untuk menghitung kebenaran suatu
hipotesa.
3. Perencanaan saluran drainase bawah
permukaan
a. Merencanakan struktur tanah dengan
menggunakan geotekstil
b. Menentukan koefisien permeabilitas
tanah eksisting yang diperoleh dari
laboratorium
Teknik
Sipil
Universitas
Brawijaya
untuk
digunakan sebagai lapisan tanah atas
dalam struktur lapisan tanah
menggunakan geotekstil.
c. Menghitung daya resap tanah dengan
perhitungan permeabilitas tanah
secara
vertikal,
kemudian
menghitung kecepatan rembesan.
d. Merencanakan dimensi pipa (saluran
bawah permukaan) dengan metode
Hooghoudt.
4. Menghitung dimensi saluran pembuang
5. Perencanaan dimensi bak tampungan
(water tank) dari data kebutuhan air tanaman
untuk menampung air yang dibutuhkan
untuk penyiraman
6. Menentukan kapasitas pompa yang
dibutuhkan untuk penyiramanan rumput.
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Hidrologi
4.1.1 Hujan Rerata Daerah
Pada studi ini, data curah hujan yang
digunakan diperoleh dari Dinas Pengairan
Kabupaten Malang berupa data curah hujan
harian dari stasiun hujan desa Pendem
selama 11 (sebelas) tahun pengamatan dari
tahun 2004 sampai dengan tahun 2014
dengan koordinat 7o91'78''LS / 112o59'03''.
Dari hasil analisis data, dapat dilihat
data terurut dari kecil ke besar pada Tabel 2.
Tabel 2 Data Curah Hujan Tahunan
Tahun
Hujan Maks (mm)
2011
2007
2009
2014
2012
2005
2006
2008
2010
2013
Jumlah
Rerata
53
75
80
80
81
88
96
110
110
125
898
89.8
Sumber : Dinas Pengairan Kabupaten Malang
4.1.2 Uji Homogenitas Data Hujan
Adapun
metode
yang
akan
digunakan
untuk
menghitung
uji
homogenitas
data
adalah
dengan
menggunakan metode RAPS (Rescaled
Adjusted Partial Sums)
Hasil perhitungan metode RAPS disajikan
dalam tabel 3 berikut :
Tabel 3 Hasil Perhitungan Uji Homogenitas
No
Tahun
R
Sk*
Dy2
Sk**
1
2005
88
-1.8
0.32
0.091
2
2006
96
6.2
3.844
0.312
3
2007
75
-15
21.90
0.746
4
2008
110
20.2
40.80
1.018
5
2009
80
-9.8
9.60
0.494
6
2010
110
20.2
40.80
1.018
No
Tahun
R
Sk*
Dy2
7
2011
53
-37
135.4
1.854
8
2012
81
-8.8
7.74
0.443
9
2013
125
35.2
123.9
1.773
10
2014
80
-9.8
9.604
0.494
Sk**
89.8
Rerata
394
Jumlah
Sumber: Hasil Perhitungan
Hasil dari analisa tersebut adalah sebagai
berikut:
- n
= 10 (jumlah data)
- [Sk**] maks = 1,773
- [Sk**] min
= 0,091
- Q
= | Sk** maks |
= 1,773
Dari hasil perhitungan di atas,
diperoleh nilai Q/√ = 0,586 < dari Q/√
tabel = 1,05dan nilai R/√ = 0,558 < R/√
tabel = 1,38. Karena data hujan yang diuji
masih berada dalam nilai batas maka data
yang ada bersifat homogen.
4.1.3 Abnormalitas Data (Inlier-Outlier)
Tabel 4 Hasil Perhitungan Uji Inlier-Outlier
No
Tahun
Hujan
Log x
Keterangan
(mm)
1
2005
88
1.944
2
2006
96
1.982
3
2007
75
1.875
4
2008
110
2.041
5
2009
80
1.903
6
2010
110
2.041
7
2011
53
1.724
8
2012
81
1.908
9
2013
125
2.097
10
2014
80
1.903
Stdev.
=
0.106
Mean
=
1.942
Kn
=
2.036
Sumber: Hasil Perhitungan
Nilai ambang
atas, Xh =
143,94
Nilai ambang
bawah, Xi =
53,20
Dari hasil perhitungan diperoleh nilai
standart deviasi sebesar 0,106 dan rata-rata
dari keseluruhan nilai log x sebesar 1,942
Untuk jumlah data (n) sebesar 10 diperoleh
nilai Kn sebesar 2,036.
Berikut perhitungan nilai batas ambang atas
dan bawah:
- Nilai batas ambang atas (XH)
(XH) = Exp . (Xrerata + (Kn . S))
= Exp . (1,942 + (2,036 x 0,106)
= 143,94
- Nilai batas ambang bawah (XL)
(XL) = Exp . (Xrerata – (Kn . S))
= Exp . (1,942 – (2,036 x 0,106)
= 53,20
Dalam perhitungan di atas diperoleh nilai
batas ambang atas (XH) sebesar 143,94 dan
nilai batas ambang bawah (XL) sebesar
53,20, karena data hujan yang diuji masih
berada dalam nilai batas ambang atas dan
nilai batas ambang bawah maka data hujan
yang ada dapat digunakan secara
keseluruhan.
4.1.4. Hujan Rancangan
Metode yang digunakan dalam studi
akhir ini adalah Log Pearson Tipe III dengan
pertimbangan bahwa cara ini lebih fleksibel
dan dapat dipakai untuk semua sebaran data
serta umum digunakan dalam perhitungan
maupun analisa curah hujan rancangan.
Tabel 5 Perhitungan Curah Hujan Rancangan
Curah Hujan
Rancangan
Tr
P (%)
K
(log)
(mm)
2
50
0.097 1.952 89.600
5
20
0.857 2.033 107.896
10
10
1.202 2.070 117,388
20
5
1.478 2.099 125.598
50
2
1.728 2.126 133.507
Sumber: Hasil Perhitungan
4.1.5. Uji Kesesuaian Distribusi
4.1.5.1 Uji Smirnov-Kolmogorov
Dari hasil perhitungan diperoleh nilai
Dmax sebesar 0,096. Untuk nilai a= 5% dan
n= 10 pada tabel diperoleh nilai kritis Dkritis
sebesar 0,388. Nilai Dmax lebih kecil dari
Dkritis sehingga distribusi dapat diterima
(memenuhi syarat distribusi).
4.1.5.2 Uji Chi Square
Dari hasil perhitungan di atas
diperoleh nilai X2hitungan sebesar 3,664.
Untuk nilai a= 5% pada tabel nilai X2tabel
sebesar 9,488. Nilai X2hitungan lebih kecil dari
X2tabel sehingga distribusi dapat diterima
(memenuhi syarat distribusi).
4.2 Sistem Drainase Bawah Permukaan
4.2.1 Perencanaan Struktur Tanah
Struktur lapisan tanah di bawah
rumput lapangan direncanakan sebagai
berikut :
1. Pasir urug dan pupuk kandang (4:1)
15 cm dan K = 0,007 cm/dtk
2. Pasir urug setebal 10 cm
K = 0,00095 cm/dtk
3. Pasir murni setebal 5 cm
K = 0,04 cm/dtk
4. Geotekstil setebal 0,2 cm
K = 0,16 cm/detik
5. Batu koral ø 3-10 mm setebal 5 cm
K = 1,5 cm/detik
6. Batu koral ø 10-20 mm tebal 50 cm
K = 4 cm/dtk
7. Tanah asli
K = 0,00067 cm/detik
Geotekstil yang digunakan adalah
Polypropylene non woven geotextile yang
diproduksi oleh PT. Teknindo Geosistem
Unggul.
Dari hasil perencanaan struktur tanah
menggunakan geotekstil, maka direncanakan
kedalaman pipa berada pada kedalaman 85,2
cm dari permukaan tanah.
Dengan perencanaan diatas diketahui
bahwa tanah yang digunakan terdiri dari
beberapa lapisan dan memiliki koefisien
permeabilitas yang berbeda-beda. Maka,
diperlukan perhitungan besarnya koefisien
permeabilitas equivalen (kveq) dengan arah
aliran
vertikal.
Berikut
perhitungan
konduktivitas hidrolik lapisan tanah di atas
level drainase (
):
(
(
)
)
(
(
)
(
)
)
(
)
(
(
)
)
( )
( )
dan, konduktivitas hidrolik di bawah level
drainase (
):
(
)
(
)
(
( )
(
)
(
)
)
Dari perhitungan diatas didapatkan
nilai
tanah sebesar 0,0047 cm/detik,
sehingga nilai
tanah di lapangan
sepakbola Akademi sepakbola ASIFA sesuai
dengan rekomendasi FIFA (Federation
International Football Associaton) yaitu
untuk koefisien Permeabilitas tanah sebesar
0,005 cm/detik.
4.3 Perencanaan Pipa Drainase Bawah
Permukaan
4.3.1 Perhitungan Diameter Pipa
Untuk menghitung diameter pipa,
digunakan debit limpasan permukaan
lapangan sehingga air limpasan hujan yang
menggenang dapat segera di buang melalui
sistem drainase bawah permukaan. Berikut
perhitungan debit limpasan permukaan :
1. Curah hujan rancangan 10 tahun =
117,388 mm/hari
2. Panjang limpasan = 37,5 m (data)
3. Kemiringan rata-rata = 0,005 (data)
4. Menghitung waktu konsentrasi dengan
rumus :
tc
=(
)
=(
)
= 0,0407 jam
5. Menghitung intensitas curah hujan dengan
menggunakan rumus :
I
=
( )
=
(
)
= 343,936 mm/jam
6. Perhitungan Debit limpasan lapangan,
dengan data yang digunakan :
Koefisien Pengaliran ( c )
= 0,08
Luas lapangan ( A )
= 0,825 ha
Q
= 0,00278 . C . I . A
= 0,00278 . 0,08 . 343,936 . 0,825
= 0,063 m3/detik
Sehingga, perhitungan diameter pipa
menjadi.
Diketahui data-data yang digunakan adalah :
 Koefisien hidrolis untuk lapisan di
atas saluran (ka) = 0,0047 cm/detik
 Koefisien hidrolis untuk lapisan di
bawah saluran (kb) = 0,00089 cm/det
 Jarak antar muka air tertinggi dengan
muka air di saluran (h) = 40,2 cm
 Tinggi antara air di pipa ke lapisan
kedap air (D) = 100 cm
 n
= 0,009 (HDPE Perforated
Corrugated Pipe)
 s
= 0,007
 Q
= 0,063 m3/detik
2
Luas = πr
P
=2πr
R
= A/P
=r
Q
= (1/n) x (r2/3) x s0,5 x A
0,063 = (1/0,009) x (r2/3) x 0,007 x πr2
0,063 = (1/0,009) x r2/3x(0,007)1/2 x πr2
r8/3
= 0,00216
= 0,10013 m
r
= 10,013 cm
d
= 20,025 cm ≈ 20 cm
4.3.2 Perhitungan Jarak Pipa
Pada studi ini, perencanaan jarak
pipa drainase dicari menggunakan rumus
hooghoudt. Jarak pipa dihitung dengan cara
coba-coba, langkah perhitungannya adalah
- mencari nilai d berdasarkan fungsi
(L, , D) pada tabel lampiran
- q menggunakan debit limpasan
permukaan di lapangan = 0,0000076
m3/detik
- Menghitung jarak pipa
Persamaan tersebut dapat diubah
menjadi :
- Coba 1
L = 5 m, dari tabel : d = 0,67 m
L2 = 3,97298 + 3,75572 x 0,67
L2 = 6,489
L = 2,6 m ≠ 5 m, sehingga L terlalu kecil
- Coba 2
L = 2,5 m, dari tabel : d = 0,60 m
L2 = 3,97298 + 3,75572 x 0,60
L2 = 6,22
L = 2,495 m 2,5 m
Dari langkah diatas nilai L harus
sama atau mendekati, jika belum sama atau
mendekati maka harus dicari lagi dengan
cara coba-coba.
- Mengoreksi
nilai
d
dengan
menggunakan tabel nilai d ekuivalen
(terlampir)
∆=
10,7
λ=
Dari tabel untuk ∆ = 10,7 dan
26,7 didapat δ = 6,3
δ
=
=
= ro x δ
= 0,094 x 6,3
= 0,59 m ≈ 0,60 m
Maka, dengan d = 0,60 m yang
didapat dari tabel hooghoudt nilainya
d
mendekati d koreksi, sehingga diambil drain
spacing L = 2,5 m.
4.3.3 Perhitungan Diameter Pipa Saluran
Pengumpul (Collector Drain)
Di saluran ini, air drainase berasal
dari sistem drainase bawah permukaan yang
dialirkan melalui tiap-tiap pipa resapan
(Interceptor Drain) menuju ke saluran
collector drain pada pinggir lapangan.
Saluran pipa collector di sisi lapangan ini
merupakan saluran tertutup berbahan buis
beton berbentuk lingkaran.
Perhitungan
diameter
saluran
collector drain sebagai berikut :
Data yang digunakan adalah :
Q
= 0,0158 m3/dtk
s
= 0,001
n
= 0,010
Langkah-langkah
perhitungannya
adalah :
Q
=VxA
= 1/n . R2/3 . S1/2 . A
0,0158 = (1/0,010) . r2/3 . (0,001)1/2 . πr2
0,0158 = 8,275 r8/3
0,0019 = r8/3
r
= 0,096 m
= 9,552 cm
d
= 19,10 cm ≈ 20 cm
Dari perhitungan diameter saluran
collector yang berada di sisi lapangan
sebelah timur didapatkan diameter 19,10
cm, karena diasumsi air hanya memenuhi
0,5 dari diameter pipa maka akan digunakan
buis beton dengan diameter 40 cm.
4.3.4
Perhitungan
Dimensi
Bak
Penampung Saluran Collector Drain
Terdapat dua bak penampung yang
menyesuaikan
dengan
letak
saluran
Collector Drain area barat dan timur
sebelum disalurkan menuju water tank.
Debit total yang diterima bak
penampung timur dari saluran collector
drain = 0,0315 m3/detik
Dari debit total bak penampung di
atas,
direncanakan
kapasitas
bak
penampung, yaitu: panjang (p) = 1 m, lebar
(b) = 1 m, dan tinggi (h) = 1 m
Hasil tersebut menunjukkan bahwa
kapasitas bak penampung lebih besar
daripada debit yang masuk. Sehingga
dimensi yang direncanakan untuk kedua bak
penampung dapat digunakan.
4.4 Perhitungan Debit Limpasan
Debit limpasan yang terjadi di area
sekitar lapangan berasal dari air hujan yang
harus dibuang secepatnya melalui sistem
drainase bawah permukaan, namun untuk
mengantisipasi bilamana sistem drainase
bawah permukaan mengalami penyumbatan
dan tidak dapat membuang air limpasan
permukaan maka diperlukan saluran terbuka
untuk menerima limpasan dari lapangan,
trek atletik dan juga area hijau di sekeliling
lapangan.
4.4.1 Debit Limpasan Area Barat & Timur
 Debit limpasan dari lapangan sepak
bola = 0,0267 m3/detik
 Debit limpasan dari trek atletik 0,023
m3/detik
Maka, untuk mengantisipasi debit limpasan
diatas direncanakan saluran terbuka
berbentuk segi empat dengan
 b ≈ h = 30 cm
 W
= 40 cm
4.4.2 Debit Limpasan Area Utara &
Selatan
 Debit limpasan dari lapangan sepak
bola = 0,01279 m3/detik
 Debit limpasan dari trek atletik
0,0172 m3/detik
Maka, untuk mengantisipasi debit limpasan
diatas direncanakan saluran terbuka
berbentuk segi empat dengan
 b ≈ h = 25 cm
 W
= 33 cm
4.4.3 Debit Limpasan Saluran Collector
Drain Barat dan Timur
Saluran collector drain untuk
menyalurkan debit dari Interceptor Drain
dan Interceptor Drain menuju Conveyor
Drain. Dari hasil perhitungan saluran
Interceptor Drain dapat diketahui debit
0,0497 m3/dtk dan saluran Interceptor Drain
diperoleh debit 0,030 m3/dtk. Maka total
debit sebesar 0,079 m3/dtk. Dari hasil
perhitungan diperoleh diameter sebesar 25
cm dengan kemiringan saluran 0,007.
4.4.4 Evaluasi Saluran Conveyor Drain
4.4.4.1 Saluran Conveyor Drain Eksisting
Barat
Debit limpasan yang direncanakan
merupakan debit kumulatif dari debit
limpasan lahan hijau, saluran collector trek
atletik dan buangan kelebihan air dari
watertank. Total debit limpasan area barat
sebesar 0,167 m3/dtk, area timur sebesar
0,161 m3/dtk,, area utara sebesar 0,252
m3/dtk, dan area selatan sebesar 0,904
m3/dtk.
Dari hasil evaluasi saluran Conveyor
Drain eksisting barat dapat menampung
debit sebesar 0,745 m3/dtk, timur sebesar
3,574 m3/dtk, utara sebesar 1,292 m3/dtk,
dan selatan sebesar 2,260 m3/dtk.
Berdasarkan hasil evaluasi di atas
maka tidak memerlukan perencanaan ulang
pada saluran conveyor drain.
4.5. Perencanaan Dimensi Tampungan
(Water tank)
Fungsi dari water tank adalah untuk
menampung air pada waktu hujan dan
menggunakannya lagi bila diperlukan
kembali pada musim kering atau berfungsi
sebagai tempat penyimpanan cadangan air.
Berdasarkan kebutuhan air tanaman
rumput Zoysia Matrella yang telah dikalikan
dengan luas lapangan didapatkan kebutuhan
sebesar 22,4 m3/hari.
Dari hasil perhitungan maka
direncanakan dimensi tampungan (water
tank): lebar (b) = 3 m, panjang (l) = 2,5 m,
dan tinggi (h) = 4 m.
4.6. Perencanaan Pompa Air
Pada sistem penyiraman rumput, air
yang digunakan berasal dari air hujan yang
meresap di area lapangan dan ditampung
pada sebuah bak penampung lalu dipompa
menuju lapangan.
Pompa yang digunakan pada studi
ini adalah pompa sentrifugal yang memiliki
kapasitas sebersar 15,125 m3/jam dan
memerlukan daya sebesar 375 watt.
4.7. Rencana Anggaran Biaya
Rencana anggaran biaya yang
dibutuhkan dalam perencanaan sistem
drainase bawah permukaan (sub surface)
sebesar Rp 4.007.026.000,- dengan rincian
sebagai berikut:
a. Pekerjaan penggantian lapisan tanah
lapangan
sepakbola
sebesar
Rp
3.862.391.250,b. Pekerjaan pemasangan collector drain B
sebesar Rp 31.671.200,c. Pekerjaan pembuatan bak penampung
menuju watertank sebesar Rp. 4.158.700,d. Pekerjaan pembuatan saluran terusan
collector drain B sebesar Rp. 11.359.500,e. Pekerjaan pembuatan interceptor drain
sebesar Rp. 52.899.775,f. Pekerjaan pemasangan collector drain A
sebesar Rp. 14.815.700,g. Pekerjaan pembuatan bak penampung
interceptor drain A sebesar Rp 2.209.873,h. Pekerjaan pembuatan watertank sebesar
Rp. 27.519.828,5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perencanaan,
dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Perencanaan sistem drainase bawah
permukaan direncanakan di bawah
struktur
lapisan
tanah.
Dengan
menggunakan pipa HDPE berdiameter
20 cm yang diletakkan pada elevasi
+660,298. Dengan panjang pipa
maksimum 37,5 meter, aliran dari pipa
akan masuk ke saluran collector drain B
yang direncanakan memiliki diameter
40 cm dan selanjutnya menuju water
tank yang nantinya air yang tertampung
akan
digunakan
kembali
untuk
penyiraman rumput lapangan sepak
bola. Perencanaan struktur tanah sangat
penting
untuk
memaksimalkan
kemampuan tanah meresapkan air, dari
perhitungan
didapatkan
Koefisien
permeabilitas tanah sebesar 0,0047
cm/detik. Hasil ini hampir sesuai
dengan standar FIFA yang memberikan
rekomendasi untuk nilai K sebesar
0,005 cm/detik. Berikut Perencanaan
struktur tanah pada lapangan sepak bola
ASIFA:
a. Rumput (lapangan sepak bola)
b. Pasir urug dan pupuk kandang (4:1)
dengan tebal 15 cm
c. Pasir urug dengan tebal 10 cm
d. Pasir murni dengan tebal 5 cm
e. Polypropylene Nonwoven Geotextile
dengan tebal 2 mm
f. Batu koral ø 3 – 10 mm dengan tebal
5 cm.
g. Batu koral ø 10 – 20 mm dengan
tebal 25 cm.
h. Pipa ø 20 cm (HDPE Perforated
Corrugated Pipe)
i. Batu koral ø 10 – 20 mm dengan
tebal 25 cm.
j. Tanah dasar lokasi.
2. Watertank direncanakan berjumlah 1
pasang dengan kapasitas tampungan
watertank sebesar 11 m3 per tampungan
dan ditempatkan berada pada kedua sisi
lapangan.
Maka,
didapatkan
perencanaan dimensi watertank dengan
panjang = 3 m, lebar = 2,5 m dan tinggi
= 4 m.
3. Pompa
yang
digunakan
untuk
mengalirkan air dari watertank menuju
pinggir lapangan menggunakan pompa
dengan daya pompa 375 watt dan
kapasitas pompa 15,125 m3/jam. Waktu
yang dibutuhkan untuk tiap kali
penyiraman 60 menit.
4. Rencana anggaran biaya yang dibutuhkan
dalam perencanaan sistem drainase
bawah permukaan (sub surface) sebesar
Rp 4.007.026.000,-.
DAFTAR PUSTAKA
Chow, Van Te. 1992. Hidrolika Saluran
Terbuka, Jakarta : Erlangga.
H.B. Sutopo. 2004. Metodologi Penelitian
Kualitatif. Surakarta : UNS Press.
Hardiyatmo, Hary C. 2014. Geosintetik
Untuk
Rekayasa
Jalan
Raya.
Yogyakarta: Gadjah Mada University
Press.
Harto, Sri. 1993. Analisa Hidrologi. Jakarta:
Universitas Gunadarma.
Koerner, Robert M. 1989. Hidrologi Untuk
Perencanaan
Bangunan
Air
,
Bandung: Idea Dharma Bandung.
M. Das, Braja. 1998. Mekanika Tanah
(Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis)
Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Montarcih, Lily. 2010. Hidrologi Praktis.
Bandung: Lubuk Agung
Prodjopangarso, Hardjoso. 1987. Drainasi.
Yogyakarta : Laboratorium P4S
Fakultas Teknik Universitas Gajah
Mada.
Shahin, M.M.A. 1976. Statistical Analysis
Hydrology Vol. 2 Edition. Delph
Nederland.
Sosrodarsono, Soeyono. 1985. Hidrologi
Untuk Pengairan. Jakarta : Pradnya
Paramita.
Sri Harto Br. 2010. Hidrologi, Teori,
Masalah, dan Penyelesaian. Jakarta:
Gramedia.
Subarkah. Imam, 1980 : Hidrologi Untuk
Perencanaan Bangunan Air, Idea
Dharma, Bandung.
Suripin, 2004. Sistem Drainase Perkotaan
yang Berkelanjutan. Yogyakarta:
ANDI Offset.
Susanto, N.A. 2010. Aplikasi Hidrologi.
Jakarta: Gramedia.
LAMPIRAN
Conveyor Drain Timur
b = 0,65 m
h = 0,35 m
Elevasi Muka Tanah = +660,552
Elevasi Dasar Saluran = +660,202
Conveyor Drain Utara
b = 0,4 m
h = 0,55 m
Elevasi Muka Tanah = + 660,205
Elevasi Dasar Saluran = + 659,655
Collector Drain B Timur
buis beton Ø 0,40 m
Elevasi Muka Tanah = +660,813
Elevasi Dasar Saluran = +659,895
KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI
DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
Interceptor Drain A Timur
b = 0,30 m
h = 0,40 m
Elevasi Muka Tanah = +660,788
Elevasi Dasar Saluran = +660,388
DIRENCANAKAN OLEH :
Collector Drain A Timur
pipa pvc 0,25 m
Elevasi Muka Tanah = +660,788
Elevasi Dasar Saluran = +659,888
Muhammad Arby
105060407111021
DIPERIKSA
DOSEN PEMBIMBING I :
Interceptor Drain A Selatan
b = 0,25 m
h = 0,30 m
Elevasi Muka Tanah = +660,788
Elevasi Dasar Saluran = +660,458
Interceptor Drain A Utara
b = 0,25 m
h = 0,30 m
Elevasi Muka Tanah = +660,788
Elevasi Dasar Saluran = +660,458
Dr. Ir. Ussy Andawayanti, MS
NIP. 19610131 198609 2 001
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45
PIPA HDPE
Ø 0,20 m
Elevasi Muka Tanah = +661,000
Elevasi Dasar Saluran = +660,298
DIPERIKSA
DOSEN PEMBIMBING II :
Dr. Eng. Andre Primantyo H., ST., MT
NIP. 19710312 2001 1 002
Conveyor Drain Selatan
b = 0,3 m
h = 0,5 m
Elevasi Muka Tanah = +660,412
Elevasi Dasar Saluran = +659,912
Collector Drain B Barat
Pipa PVC Ø 0,25 m
Elevasi Muka Tanah = +659,313
Elevasi Dasar Saluran = +659,063
Collector Drain B Barat
buis beton Ø 0,40 m
Elevasi Muka Tanah = +660,813
Elevasi Dasar Saluran = +659,896
Watertank
Elevasi Muka Tanah = +660,641
Elevasi Dasar Saluran = +657,791
Interceptor Drain A Barat
b = 0,30 m
h = 0,40 m
Elevasi Muka Tanah = +660,788
Elevasi Dasar Saluran = +660,388
JUDUL GAMBAR
SKALA
DETAIL DRAINASE
LAPANGAN
SEPAKBOLA ASIFA
1 : 700
LOKASI:
Lapangan Sepakbola ASIFA
Pusat Pendidikan Artileri Pertahanan Udara
(PUSDIK ARHANUD)
LEGENDA:
Conveyor Drain Barat
b = 0,47 m
h = 0,85 m
Elevasi Muka Tanah = +660,587
Elevasi Dasar Saluran = +659,737
: ARAH ALIRAN
: SALURAN DRAINASE
BAWAH PERMUKAAN
(PIPA HDPE)
: SALURAN DRAINASE