Drainase Bawah Permukaan (Sub Surface Drainage) Pendahuluan.
Drainase bawah permukaan merupakan proses drainase air dipermukaan melalui lapisan tanah menuju sarana drainase dikedalaman tanah tertentu. Dalam hal ini terjadi infiltrasi melalui pori pori tanah, dengan demikian tidak semmua jenis tanah dapat direncanakan dengan cara ini. Sehingga persyaratan yang harus dipenuhi adalah nilai infiltrasi tanah harus lebih besar 3 cm/jam. Sistem drainase ini banyak dipergunakan untuk daerah pertanian, jalan raya dll. Sistem drainase ini akan dipasang pipa-pipa bawah tanah dengan kedalaman tertentu, atau konstruksi pasangan batu kosong dibawah permukaan tanah. Pipa-pipa tersebut dapat berupa pipa dari da ri tanah liat, pipa beton, pipa PVC, pipa besi yang diberi lubang-lubang kecil bagian bawahnya kurang lebih ¼ kelilingnya. Pada saat ini pipa-pipa tersebut di at as dapat diganti lapisan geotekstile. Sistem drainase bawah permukaan akan dipakai atau tidak tergantung kedalaman air tanah. Dengan cara pembuatan lubang bor kecil seperti membuat sumur pantek (bor) akan diketahui kedalaman air tanah disuatu daerah. Tabel 4.2.Ancer-ancer kedalaman muka air tanah. Bahan pondasi bawah
Dalam permukaan air
-
Pasir non plastis
1,0 m
-
Lempung berpasir PI =20%
3,50 m
-
Lempung beratPI =40%
7,0 m
Bila kedalaman air kurang dari angka-angka tersebut diatas maka kelembaban akan mendominasi lapisan tanah sehingga perlu untuk di drainase. C.2. Macam-macam drainse bawah permukaan:
a. Agricultural drain, saluran drainase dibawah tanah berupa pipa-pipa sebagai sarana drainse di daerah pertanian (land drainage). b. French drain: saluran perancis. Berupa pipa tanah liat atau pipa besi yang diberi lubanglubang kecil dibagian bawah kurang lebih ¼ kelilingya dan diberi lapis saringan. Bahan saringan berupa lapisan ijuk dan kerikil. c. Saluran batu kosong. Berupa galian saluran dibawah tanah, diisi batu (pasangan batu kosong), kemudian ditutup lagi dengan tanah, sebagai saluran peresapan.
d. Drainage blankets (drainase lapisan). Suatu lapisan bahan yang porous dapat dipakai sebagai sarana drainase sekaligus sebagai pondasi jalan. Untuk drainase jalan dibuat pada jarak + 20 m. e. Saluran pembebas horisontal (horizontal relief drain)
Bidang galian Pipa drainase
Gb. 4.1. Pipa pada bidang galian Saluran pembebas horizontal berupa pipa-pipa kecil yang dipancangkan pada bidang galian. Pipa kecil tersebut akan mengalirkan air tanah keluar, sehingga tekanan hidrostatisnya mengecil dan talud tidak akan lon gsor.
Faktor yang mempengaruhi drainase bawah permukaan.
Gb. 4.2. pipa bawah permukaan. m.a
m.t
S
H
Pipa drain
0 5A
0 5A
Pemasangan pipa pada kedalaman = H m; Tg
= H / 0,5 A = 2 H / A
jarak pipa = A m.
= arc tg 2H / A
a. Daya resap tanah: q1 = p.v
…….
(4.1)
dengan: q1=
daya resap tanah (cm/etmal)
p = porositas tanah
(%)
v = kecepatan resapan (cm/etmal) b. Kapasitas aliran Untuk menuju pipa aliran terjauh menempuh jarak = S. Dengan kecepatan V sin α. dengan waktu tempuh t = S / V Sin
. = H / V Sin
2
.
Volume air tanah = I, sedalam H dan jarak pipa A, sepanjang L=1m. (tegak lurus gambar). I = Volume = H.A.1. p. 0,8 Kapasitas aliran : q2 = I / t
……….
(4.2)
Untuk luasan 1 m2 L=1m, A=1m, I=0,8 p.H 2
Sehingga q2 = 0,8 pv.sin α dengan q2= kapasitas aliran (mm/etmal) debit untuk sepanjang pipa L m, Q = q2.L
.......... (4.3)
Dari varibel harga, H dan A akan diketahui: Semakin dalam H, semakin besar/ dalam pekerjaan tanahnya; pada har ga A tertentu, α naik sehingga kapasitas aliran membesar. Kenaikan kapasitas aliran juga dapat dilakukan dengan menambah banyaknya pipa pada kedalaman tertentu, karena A semakin kecil, dengan H tetap maka α membesar dan kapasita aliran= q2 naik.
Lengkung Somasi.
Lengkung somasi merupakan gambaran gerakan air di dalam tanah yang memberi hubungan kedalaman tanah (sumbu vertikal) daln lama waktu resapan sebagai sumbu horisontal (H.A. Halim Hasmar).
Dibawah ini dibuat contoh garis lengkung somasi.
Laju hujan
genangan
Kembali kondisi awal
H Muka tanah kering
I
T1
T2
T3
waktu (etmal)
Gb. 4.3. Lengkung Somasi
Garis lengkung somasi ini menggunakan asumsi: -
Keadaan awal permukaan tanah kering
-
Tidak ada run off.
Keterangan: pada saat terjadi hujan akan terjadi genangan dan mulai ada peresapan air kedalam tanah. T1= H / V : waktu yang diperlukan air meresap sedalam H dari permukaan tanah sampai pipa drain. T2= waktu dari air di pipa drain sampai kondisi permukaan kering genangannya. T3= waktu dari genangan dipermukaan kering sampai kekondisi semula (awal).
Demensi pipa bawah permukaan.
Debit aliran rencana = Q = q2.L , disini besaran debit diperhitungkan sesuai dengan panjang pipa yang direncanakan. Aliran di dalam pipa disyaratkan tidak boleh pipa terisi penuh, pada umumnya direncanakan air dalam pipa = 2/3 D. (D: diameter pipa). Dengan demikian aliran didalam pipa tidak bertekanan atau tekanannya sama dengan tekanan udara di luar (1 atmosfer). Untuk itu perhitungan debit dan kecepatan aliran sesuai aliran pada saluran terbuka, bukan seperti aliran pada pipa. Demensi/ diameter pipa didapat dengan coba banding
(trial and error) agar dengan kemiringan yang ada akan
diperoleh besar debit yang direncanakan. Contoh perhitungan demensi pipa. Data pemasangan pipa drainase bawah permukaan adalah sebagai berikut: Kedalaman pipa: H = 3,0 m. Jarak antara pipa = 7,0 m. Porositas tanah p= 40%. Kecepatan resapan : v= 400 mm/etm. Bahan pipa beton n= 0,014. Kemiringan pipa= 0,0005. Hitung: a. Daya resap tanah b. Kapasitas aliran c. Debit rencana. Pipa sepanjang 60 m. d. Demensi pipa drain. Jawab: a. q1 = p.V = 40%.400 mm/etm q1 = 160 mm/etm b. kapasitas aliran 2
q2= 0,80.PV.sin α ½ A = 7/2 = 3,50 Tg α = 3/3,5 = 0,875 o
α = 40 42’ 2
o
q2 = 0,8.40%.400.sin 40 42’ q2 = 54,41 mm/etm=0,05441 m/etm c. debit rencana Qr = q2.A. L = 0,05441.7. 60
3
-3
3
Qr = 22,852 m /etm = 0,26. 10 m / dt d. demensi pipa Dicoba D = 0,5 m Isi aliran 2/3 D = 0,333 m A= P= R= V=
278,6 360 278,6 360 A P 1 n
2
. (π.0,25 ) + 0,08.0,075 = 0,139
. π.0,5 = 0,9
= 0,139/0,9 = 0,1554 2/3 1/2
.R .I
V = 1/0,014.(0,1554)
2/3
.(0,0005)
1/2
V = 0,46 m/dt Q = V.A = 0,46. 0,139 = 0,064. 3
Q = 0,064 > Qr = 0,00026 m /dt 3
D = 0,50 m Q = 0,064 < 0,00026 m /dt Dicoba D = 0,20m 3
Setelah dihitung: Q = 0,005 > 0,00026 m /dt Jadi boleh dipakai pipa dengan D = 0,20 m. Sumber : Sunardi 2011
( terlalu besar)
