SUYANTO,IRJURUSAN TEKNIK SIPIL FTUNS

2008

SISTEM DRAINASE

Diskripsi Singkat : Mata kuliah ini akan membahas tentang identifikasi permasalahan, pengembangan, perencanaan, manajemen dan pengelolaan sistem drainase

Silabi singkatPengertian sistem drainase, fungsi, jenis, dan klasifikasinya. Komponen-komponen sistem drainase. Dasar-dasar perencanaan sistem drainase (aspek teknik,lingkungan, ekonomi dan finansial) Pola pengembangan, pengelolaan, dan manajemen sistem drainase perkotaan.

Tujuan Instruksional UmumSetelah menyelesaikan mata kuliah ini peserta didik akan dapat mengidentifikasi permasalahan sistem drainase, perencanaan, serta operasi dan pemeliharaan.

SISTEM DRAINASE

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP)

No.

Pokok Bahasan Dosen Pengampu

1.

Pendahuluan: Pengertian sistem drainase: keterkaitan antara sistem drainase dan infrastruktur lain; definisi; fungsi; klasifikasi sistem drainase: berdasar sumber air buangan, fungsi jaringa, letak bangunan; komponen-komponen sistem drainase.

2.

Identifikasi permasalahan drainase: Penyebab banjir : siklus hidrologi, tata guna lahan dan limpasan permukaan, fungsi penutup lahan, dampak pembangunan terhadap debit limpasan, rob-dan amblesan tanah, serta banjir kiriman.

3.

Perencanaan Sistem Drainase : Siklus perencanaan sistem drainase; Langkah-langkah perencanaan sistem drainase, aspek-aspek perencanaan : teknis, ekonomi-finasial, lingkungan.

4.Sistem drainase perkotaan yang berkelanjutan.: Pembiayaan sistem drainase

5.

Hidrologi perkotaan; Stasiun pengukur hujan, data hujan, analisis data hujan : hujan harian, hujan jangka pendek, hyujan DAS, periode ulang hujan, lengkung-intensitas-durasi hujan, lengkung masaa hujan. Prakiraan debit rencana, metode rasional.

6.

Aspek-aspek hidraulika: aliran pada saluran terbuka, jenis dan sifat aliran, bentuk-bentuk penampang melintang saluran, kemiringan dasar saluran, penampang yang ekonomis, profil muka air, air balik, penelusuran banjir (flood routing).

7.Manajemen sistem drainase perkotaan : organisasi pengelola, kinerja sistem drainase, operasi dan pemeliharaan,

8.

Perencanaan dimensi sistem drainase: dimensi saluran, gorong-gorong, kolam tando (polder), perhitungan kapasitas pompa, analisa air balik (back water).

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP)

Daftar Pustaka : 1.Hindarko, S. (2000). Drainase Perkotaan. Ed. 2. Penerbit ES-HA2.Linsley, R.K., Kohler, M.A., dan Paulus, J.L.H. (1982). Hydrology for Engineering. Mc.Graw Hill, Inc.3.Loebis, J. (1984). Banjir Rencana untuk Bangunan Air. Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.4.Suripin (2004). Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. ANDI Offset Yogyakarta.5.Wilson, E.M. (1993). Hidrologi Teknik. Terjemahan oleh Asnawi Marjuki. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Tugas :

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP)

Kualitas manajemen suatu kota dapat dilihat dari kualitas sistem drainase yang ada. Sistem drainase yang baik dapat membebaskan kota dari genangan air. Genangan air menyebabkan lingkungan menjadi kotor dan jorok, menjadi sarang nyamuk, dan sumber penyakit lainnya, sehingga dapat menurunkan kualitas lingkungan, dan kesehatan masyarakat

MOTTO

Sistem Pengelolaan Sumberdaya Air Perkotaan Terpadu (Integrated Urban Water Management System)

Distribution

Use Collection

T

Wells

Effluent

Combined sewer

outflow

Wastewater

Drainage

Treated water

Raw water

Reservoir

Land

Sludge treatment

T

DrainageUrban service boundary

Air hujan sebagai sumber utama beban drainase, sekaligus sebagai sumber utama air tawar (air baku)

Perlu perencanaan yang komprehensif

dan terpadu sehingga fungsi

drainase & pengtendalian banjir berjalan efektif, dan persediaan air baku terjamin sepanjang

masa.

KETERKAITAN ANTAR INFRASTRUKTUR SANITASI

Sistem Air Bersih

Sistem Air Limbah

Sistem Drainase

Persampahan

Keterkaitan antar komponen sistem sanitasi

DRAINASE AIR BERSIH AIR LIMBAH PERSAMPAHAN

DRAINASE Perbaikan sistem drainase akan memperlancar sistem dan menghilangkan genangan sehingga mengurangi resapan dan pengisian air tanah dengan air tercemar.

Penggelontoran saluran yang menerima gabungan air limbah & air hujan akan mengurangi tingkat cemaran pada saluran gabungan, khususnya pada musim kemarau

Apabila saluran drainase tertutup, saluran tidak akan menjadi lokasi pembuangan sampah . Saluran terbuka harus diperhitungkan agar mampu menghanyutkan sampah

AIR BERSIH

Apabila drainase merupakan sistem gabungan, maka peningkatan kebutuhan air bersih akan menambhan beban sistem drainase

Makin banyak konsumsi air bersih, makin banyak air limbah. Masalah akan timbul apabila:

•Kepadatan penduduk tinggi

•Resapan air kecil•Daerah datar

tidak ada

AIR LIMBAH

Pembuangan limbah pada sistem drainse campuran akan meningkatkan polusi pada sistem drainase

Pengumpulan dan pengolahan air limbah melindungi air permukaan & air tanah dari pencemaran. Sebaliknya pembuangan air limbah tanpa pengolahan akan menimbulkan pencemaran

Air limbah mempertinggi kelembaban sampah

PERSAMPAH-AN

Pembuangan sampah ke sistem drainase dapat menyumbat saluran, saringan pompa, dan mempercepat penurunan kapasitas saluran, sehingga menyebabkan genangan dan banjir; menyulitkan operasi pintu, dan meningkatkan polusi air.

"Sanitary landfill" harus ditempatkan sedemikian rupa agar tak terjadi peresapan yang akan mengotori sumber air

Menejemen sampah yang kurang baik dapat menyumbat saluran limbah, dan menyebabkan gangguan kesehatan lingkungan.

Sistem Drainase

Definisi : To drain = mengeringkan atau mengalirkan air Drainase perkotaan adalah Suatu sistem yang

berfungsi untuk membuang kelebihan air dari suatu kawasan perkotaan dengan batasan tertentu sehingga daya guna lahan menjadi optimal

KOMPONEN SISTEM DRAINASE1. saluran penerima (interceptor drain), 2. saluran pengumpul (collector drain), 3. saluran pembawa (conveyor drain), 4. saluran induk (main drain), dan 5. badan air penerima (receiving waters).

Di sepanjang sistem sering dijumpai bangunan lainnya, seperti gorong-gorong, siphon, jembatan air (aquaduct), pelimpah, pintu-pintu air, bangunan terjun, kolam tando, dan stasiun pompa. Pada sistem yang lengkap, sebelum masuk ke badan air penerima, air diolah dahulu di instalasi pengolah air limbah (IPAL), khususnya untuk sistem tercampur.

Hanya air yang telah memenuhi baku mutu tertentu yang dimasukkan ke badan air penerima, sehingga tidak merusak lingkungan.

Mencegah terjadinya genangan pada lahan dan/atau harta benda

Memperbaiki lingkungan hidup Konservasi air

TUJUAN

Permasalahan drainase perkotaan

Pertumbuhan penduduk

Kebutuhan tempat tinggal/Rumah

Perubahan tataguna lahan

Lahan untuk usaha, pertanian, perkebunan,

dll.

Manajemen sampah tidak baik

Produksi sampah

Debit banjir meningkat

Kebutuhan air bersih

Pengambilan air tanah berlebihan

Sedimentasi saluran

Saluran meluap, banjir

Pasang surut

Penurunan kapasitas saluran

Pembuangan sampah ke saluran

Erosi lahan meningkat

Amblesan tanah Genangan lokal

Limpasan permukaan meningkat

Pengisian air tanah menurun

Penurunan air tanah

SAMPAH

POTRET PERMASALAHAN DRAINASE

Masyarakat masih menganggap bahwa badan air merupakan tempat pembuangan sampah. Sampah dibaung sembarangan, berserakan di jalan, dan akhirnya disapu air hujan masuk ke saluran. Air menjadi kotor, jorok, dan saluran menjadi penuh sampah, mampet dan meluber pada musim hujan.

Seluruh anggota masyarakat, disadari atau tidak, sedikit atau banyak, ikut berperan dalam penumpukan sampah di saluran.Maka pembersihannya juga perlu peran serta seluruh lapisan masyarakat

Bangunan LiarPenyerobotan lahan umum, bantaran sungai, saluran drainase jalan raya, dll, untuk bangunan: rumah-gubug liar untuk tempat tinggal maupun kiosk jualan, mengakibatkan penampang sungai/saluran berkurang, pemeliharaan sulit. Ancaman luapan air banjir selalu mengintai.

Alih fungsi lahan: penebangan hutan yang serampangan, dan

bekas penambangan yang dibiarkan terbuka merupakan

sumber bencana banjir dan kekeringan

Pembuangan limbah ke badan air tanpa melalui IPALmenyebabkan pencemaran dan sedimentasi

sungai / saluran

Genangan rob

Kawasan pantai sangat rawan terhadap genangan pasang surut (rob) terutama daerah yang elevasinya rendah.

Pada banyak kasus hal ini terjadi akibat proses penurunan tanah (land subsidence).

Pengambilan air tanah dalam yang berlebiah sering sebagai penyebab utama terjadinya penurunan tanah.

Posisi air di sungai/saluran berada di atas perkampungan, sistem drainase yang memungkinkan hanya dengan sistem pompa

KENAPA TERJADI GENANGAN SAMPAI BANJIR

Peresapan

Infiltrasi

Airtanah(Bebas)

Airtanah(Bertekan)

Mata Air

Lapisan Kedap Air

Dataran Banjir

Lereng Tidak Stabil

Muka Airtanah(Bebas)

Evaporasi

Evapotranspirasi

Hujan

SIKLUS HIDROLOGISIKLUS HIDROLOGI

Eksploitasi sumberdaya lahan yang berlebihan:• Perubahan guna lahan : lahan terbuka / hutan,

sawah pemukiman, kawasan industri, dll. tanpa kompensasi pengganti resapan akan mengakibatkan kenaikan debit puncak sampai 25 kali.

Misal:

Debit Puncak = 10 m3/dt

Resapan = 5 m3/dt

Resapan

Debit Puncak = 75 m3/dt

Resapan = 0,5 m3/dt

Akibat perubahan guna lahan

bisa menjadi

Fungsi tanaman penutup lahan

Intersepsi (menangkap & menyimpan sementara) f(A)

Evapotranspirasi f(t, A) Memperlambat aliran f(n) Meningkatkan infiltrasi f (t, I)

Meningkatkan limpasan permukaan

PERUBAHAN GUNA LAHAN VS PERUBAHAN DISTRIBUSI AIR HUJAN

P

R

RO

E

P

R

RO

E

Perubahan hidrograf banjir

Limpasan 55%

Daerah pedesaan masih mempunyai cukup simpanan dan retensi

0

10

20

0 30 60

waktu (menit)

debit (

m3 /d

t)

Limpasan 74%

Daerah pengembangan, kapasitas simpanan menurun, limpasan meningkat.Penduduk dan fasilitas meningkat

0

10

20

0 30 60

waktu (menit)

debit (

m3 /d

t)

Penduduk dan fasilitas meningkat bahkan sampai di daerah rawan banjir.Kapasitas simpanan menurun terus, limpasan meningkat pesat.Terjadi tanah longsor dan banjir

Limpasan 89%

0

10

20

0 30 60

waktu (menit)

debit (

m3 /dt

)

Hujan 100 mmDPS 100 ha

Vol. air hujan 100.000 m3

C = 0,25

Tc = 2 jam

Tb = 8 jam

C = 0,75

Tc = 1 jam

Tb = 4 jam

Vol = 25.000 m3

Qp = 1,74 m3/dt

Tb

Qp

Vol = 75.000 m3

Qp = 10,42 m3/dt

Tb

Qp

hu

jan

Transpirasi

Infiltrasi besar

penyimpanan

Eva

po

rasi

Eva

po

rasi

Eva

po

rasi

• Limpasan kecil dg kecepatan lambat

• Penyimpanan ada/besar

• Infiltrasi besar & lama

• transpirasi besar

Humus penyimpan

air

Intersepsi

Delay

hu

jan

Infiltrasi kecil

Eva

po

rasi

• Limpasan besar dg kecepatan tinggi

• Penyimpanan kecil/tidak ada

• Infiltrasi kecil dan singkat

• transpirasi kecil

EROSI DAN SEDIMENTASI

Salah satu penyebab terjadinya genangan adalah ketidak mampuan saluran drainase mnampung debit, karena kapasitas saluran menurun.Penurunan kapasitas saluran disebabkan oleh sedimentasi, dan bangunan liar.Sumber sedimentasi adalah hasil erosi lahan dan sampah.Erosi lahan meningkat akibat adanya pembukaan lahan, pengeprasan bukit.

PERTUMBUHAN

PENDUDUK

KEBUTUHAN LAHAN:

PERUBAHAN GUNA LAHAN

KEBUTUHAN AIR/ AIR BERSIH MENINGKAT

SUPLAI PDAM TIDAK

MENCUKUPI

EKSPLOITASI AIRTANAH

BERLEBIHAN

DEFISIT AIR TANAH

RESAPAN AIR MENURUN

DEB

IT

LIM

PA

SA

N

MEN

ING

KA

T

BANJIR & ROB

PENURUNAN MUKA TANAH

LAND SUBSIDENCE

Partisipasi masyarakat

Setiap orang, baik disadari atau tidak, mempunyai andil dalam penciptaan kondisi sistem drainase yang ada saat ini, antara lain dalam bentuk:

Membuang sampah yang tidak pada tempatnya.

Membangun/mengembangkan rumah tanpa memberiakn kompensasi fungsi lahan.

Meninggikan lantai rumah tanpa memperhatikan kondisi sekitarnya.

Mengambil air tanah berlebihan.

Mengabaikan perawatan drainase lingkungan (receptor drain)

Membuat bangunan di atas saluran drainase, sungai, dll.

Kepedulian terhadap kondisi lingkungan lemah.

• Peresapan air berkurang• Muka air tanah turun, • Mata Air kering• Terjadi intrusi air laut

• Banjir bandang• Masalah banjir meluas

• Erosi tinggi• Longsor

Pada musim kemarau air sungai nyaris kering

PENGELOLAAN DAS(TIDAK TERKENDALI)PENGELOLAAN DAS(TIDAK TERKENDALI)

PENYEBAB BANJIR ADALAH

Controllable Causals:Perubahan tata guna lahan : kualitas penutupan lahanPartisipasi masyarakat: pembuangan sampah, bangunan liar, kerusakan bangunan drainaseErosi dan sedimentasi Penurunan tanah, robIlmu Pengetahuan & teknologi

Uncontrollable Causals:FisiografiGeologi & Jenis tanahCurah hujanKlimatologi (angin, kelembaban, dll)

DIPERLUKAN SISTEM DRAINASE

Konsep sistem drainase

SISTEM DRAINASE

Kapasitas cenderung menurun:

• sedimentasi, sampah

• bangunan liar

• Q = A V

• Q = kapasitas saluran, m3/detik

• A = luas penampang saluran, m2

• V = kecepatan aliran, m/detik

Debit banjir cenderung meningkat:

• meningkatnya lahan terbangun

• Q = 0,002778 C I A

• Q = debit banjir, m3/detik

• C = koefisien limpasan

• I = Intensitas hujan, mm/jam

• A = luas daerah tangkapan air, ha

Men

uru

nkan

b

eban

d

rainase

Men

ing

katk

an

kap

asit

as s

alu

ran

sa

ng

at b

erat

BEBAN = DEBIT

BANJIR

KLASIFIKASI SISTEM DRAINASE

Berdasar sejarah terbentuknyaDrainase alamiah (natural drainage)Drainase buatan (artificial drainage)

Berdasar letak bangunanDrainase permukaan tanah (surface drainage)Drainase bawah permukaan (subsurface drainage)

Berdasar fungsiSistem terpisah(separate system)Sisterm campuran (combined system)

Berdasar KonstruksiSaluran terbukaSaluran terttutup

DRAINASE BERDASAR SEJARAHNYA

Drainase alamiah (natural drainage)Terbentuk secara alamiah, tidak terdapat bangunan-bangunan penunjang, sperti pelimpah, gorong-gorong, dll.

Saluran terbentuk oleh gerusan air yang bergerak karena gravitasi yang lambat laun membentuk jalan air yang

permanen seperti sungai. Drainase buatan (artificial drainage)

Drainase yang dibuat dengan maksud dan tujuan tertentu sehingga memerlukan bangunan-bangunan khusus seperti selokan pasangan batu/beton, gorong-gorong, pompa, dll.

KLASIFIKASI BERDASAR LETAK BANGUNAN

SURFACE DRAINAGE SUBSURFACE DRAINAGE Biaya awal kecil Biaya awal besar Memerlukan lahan khusus Tidak memerlukan lahan khusus Kapasitas drainase besar Kapasitas terbatas Berpotensi ditumbuhi

rumput/tumbuhan liar Tahan terhadap pertumbuhan

rumput/tumbuhan liar Terjadinya erosi Tahan terhadap erosi Inspeksi mudah dilakukan Inspeksi sulit dilakukan Perbaikan mudah dan murah Perbaikan sulit & mahal mahal Memelukan jembatan Tidak memelukan jembatan Biaya pemeliharaan tinggi

dan kontinue Biaya pemeliharaan murah dan

jarang

Sistem terpisah (separated system)

Sistem yang melayani air hujan dan air limbah terpisah, dipakai jika:

Periode musim hujan dan kemarau yang terlalu lama Kontinuitas yang jauh berbeda antara air hujan dan air limbah Air limbah memerlukan IPAL sedang air hujan tidak.Keuntungan: Sistem mempunyai dimensi yang kecil sehingga pelaksanaan

mudah Diperlukan IPAL yang kecil, karena tidak ada tambahan air hujan Dapat direncanakan pembilasan tersendiri untuk air limbah. Mengurangi bahaya bagi kesehatan masyarakat.Kerugian: Perlu dua sistem sehingga perlu lahan yang luas.

Sistem tercampur (combined system)

Sistem yang melayani air hujan dan air limbah sekaligus, dipakai jika:

Kejadian & tinggi hujan yang hampir merata sepanjang tahun. Kuasntitas air hujan dan air limbah kecil sehingga dapat disatukan Kunatitas air hujan dan limbah tidak jauh berbeda.Keuntungan: Hanya diperlukan satu sistem sehingga pembangunan awalnya

lebih murah. Terjadi pengenceran air buangan oleh air hujan sehingga

konsentrasi air limbahn menurun.Kerugian: Diperlukan IPAL yang lebih besar, sehingga perlu lahan yang luan

untuk instalasi.

PERBANDINGAN ANTARA SISTEM DRAINASE TERPISAH & TERCAMPUR

TERPISAH TERCAMPUR Perlu dua sistem Hanya diperlukan satu sistem Biaya awal kecil (sistem tertutup) Biaya awal besar

Pelaksanaan mudah (konstruksi kecil)

Pelaksanaan sulit, khususnya untuk kawasan padat

Cocok untuk wlayah dengan hujan tidak merata sepanjang tahun

Cocok untuk daerah dengan hujan merata sepanjang tahun

Perlu IPAL kecil Perlu IPAL besar Jika terjadi overflow limbah,

pencemaran lebih berat Berpotensi terjadi

pencemaran Operasional lebih murah Operasional mahal

DRAINASE BERDASAR KONSTRUKSI

Saluran terbukaCocok untuk drainase air hujan dengan daerah tangkapan yang luas, atau drainase non-hujan yang tidak membayakan kesehatan masyarakat.

Saluran tertutupSering dipakai untuk saluran air limbah sebelum masuk ke IPAL (Instalasi Pengolah Air Limbah) dimana air dapat mengganggu kesehatan masyarakat, atauUntuk saluran yang berada di tengah kota yang padat, karena keterbatasan lahan.

Lama:Pematusan ; membuang air secepat-cepatnya ke badan air yang lebih besar

Mengabaikan konsep konservasi

harus segera ditinggalkan

baru:

konservasi ; menahan air sebanyak-banyakanya di hulu dan melepaskannya pelan-pelan

FILOSOFI / PARADIGMA

PERENCANAAN SISTEM DRAINASE

ASPEK TEKNIS (TOPOGRAFI, HIDROLOGI DAN HIDROLIKA)

ASPEK LINGKUNGAN (SISTEM DRAINASE YANG BERKELANJUTAN)

ASPEK EKONOMI DAN FINANSIAL PARTISIPASI MASYARAKAT CONTOH KASUS (GENANGAN DAN

BANJIR KOTA SOLO)