BAB V
STUDI HIDROGEOLOGI DAN
RANCANGAN SISTEM PENYALIRAN TAMBANG
Sistem penambangan yang diterapkan untuk penambangan di Desa
Pengkol adalah dengan sistem tambang terbuka metode side hill. Sistem tambang
terbuka yang digunakan mengakibatkan selama kegiatan penambangan akan
menghadapi kendala air terutama air hujan (run off). Oleh karena itu, perlu dibuat
rancangan penyaliran air tambang untuk mengatasi masalah air yang berasal dari
air hujan.
Upaya penyaliran air dilakukan dengan membuat saluran terbuka di sekitar
quarry kemudian akan dialirkan menuju ke kolam pengendapan. Penempatan
paritan tidak terlalu dekat dengan daerah kerja maupun batas kemajuan
penambangan agar tidak mengganggu penambangan. Salah satu ciri utama
tambang terbuka adalah adanya pengaruh iklim pada kegiatan penambangan.
Elemen-elemen iklim tersebut antara lain hujan, panas/temperatur, tekanan udara
dan lain-lain yang dapat mempengaruhi kondisi tempat kerja, yang selanjutnya
mempengaruhi produktivitas tambang. Oleh karena itu perlu dilakukan adanya
kajian hidrogeologi. Agar dalam melakukan kajian hidrogeologi dapat berjalan
lancar dan tepat sasaran, diperlukan kerangka kajian. Kerangka kajian ini sebagai
acuan pelaksanaan kajian di lapangan, terutama cakupan materi, data-data yang
harus diambil, urutan dan kaitan masing-masing aspek kajian serta hasil yang
diperoleh. Secara ringkas kerangka kajian mencakup:
1. Kajian hidrologi.
2. Kajian hidrogeologi.
3. Pengendalian air tambang.
4. Perhitungan dimensi saluran terbuka.
5. Rancangan kolam pengendapan.
V-1
KAJIAN HIDROGEOLOGI
MATERI KAJIAN
KAJIAN HIDROLOGIKondisi Morfologi daerahKondisi Hidrologi derahAnalisis data curah hujan
KAJIAN HIDROGEOLOGIKondisi GeologiKondisi air tanahKondisi kualitas air tanah
PENGENDALIAN AIR TAMBANG
Rencana kemajuan tambangSumber dan jumlah air tambang
DATA MASUKAN
DATA MASUKAN
Perhitungan dimensi sumuran pengumpul air tambang ( sump)Perhitungan dimensi saluran Perhitungan dimensi kolam pengendapan
DIMENSI SALURAN TERBUKARANCANGAN KOLAM PENGENDAPAN
Sumber : Perencanaan Tambang 2, hal 71
Gambar 5.1Kerangka Kajian Hidrogeologi Daerah Desa Pengkol, Kecamatan Nglipar,
Kabupaten Gunungkidul
V-2
5.1. Kajian Hidrologi
Siklus hidrologi secara alamiah dapat ditunjukkan seperti terlihat pada
gambar 5.2, yaitu menunjukkan gerakan air di permukaan bumi. Selama
berlangsungnya siklus hidrologi, yaitu perjalanan air dari permukaan laut ke
atmosfir kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut yang tidak
pernah habis, air akan tertahan (sementara) di sungai, danau/waduk, dalam tanah
sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk lain.
Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses
siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi,
kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es
dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.
Sumber :
Gambar 5.2Siklus Hidrologi
Pada umumnya proses yang berkaitan dengan daur air mempunyai sifat
periodik terhadap ruang dan waktu dan tergantung pada pergerakan bumi terhadap
matahari serta rotasi bumi pada porosnya. Desa Pengkol, Kecamatan Nglipar,
Kabupaten Gunungkidul memiliki iklim tropis yang ditandai dengan adanya
pergantian dua musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau.
Upaya penyaliran air menuju sumuran akan mencegah genangan air di
daerah penggalian atau front kerja. Air yang berada pada front kerja akan
mengganggu kegiatan penambangan batunapal yang direncanakan. Gangguan ini
dapat berupa kurangnya kekuatan material karena adanya air di front kerja atau
dapat menyebabkan kondisi kerja yang tidak aman.
V-3
5.1.1. Kondisi Hidrologi Daerah Nglipar
Daerah Nglipar beriklim tropis dengan dua musim yaitu musim kemarau
dan musim penghujan. Suhu / temperatur daerah rata – rata 23-330 C. Hari
hujan maksimum terpadat bulan Desember tahun 2005 dan bulan Maret
tahun 2011 sebanyak 23 hari. Curah hujan maksimum terjadi pada bulan
Desember tahun 2007 sebesar 596 mm / hari.
5.1.2. Analisis Hujan
a) Daerah tangkapan hujan.
Daerah tangkapan hujan merupakan batas luasan dimana aliran air akan
mengalir dan menuju pada daerah terendah, dalam hal ini bisa berbentuk
paritan (saluran) maupun sumuran (sump).
b) Penentuan hujan rencana.
Hujan rencana adalah hujan maksimum yang mungkin terjadi selama umur
sarana penyaliran tersebut. Analisis curah hujan dilakukan untuk
mendapatkan curah hujan pada periode ulang hujan tertentu dan intensitas
hujan jangka pendek, dalam hal ini intensitas hujan satu jam.
1. Penentuan harga rata-rata tinggi hujan maksimum.
x= Xin
Keterangan :
x = Rata-rata tinggi hujan maksimum (mm/24 jam).
Xi = Jumlah hujan maksimum n data (mm/24 jam).
n = Jumlah data.
2. Penentuan curah hujan rencana dengan menggunakan “Distribusi
Gumbell”, yaitu penentuan curah hujan rencana dengan menggunakan
cara partial (partial series anality). Cara ini dilakukan dengan
menentukan ambang batas curah hujan harian maksimum.
Perhitungannya dapat dilakukan dengan persamaan berikut :
Xr=x+ δxδn
(Yr – Y n' )
Keterangan :
Xr = Hujan harian rencana maksimum (mm/24 jam).
V-4
x = Curah hujan rata-rata.𝛅x = Standar deviasi.𝛅n = Expected standar deviasi.
Yr = Variasi reduksi periode ulang hujan.
Yn' = Expected mean
c) Periode ulang.
Curah hujan akan menunjukkan suatu kecendrungan pengulangan. Hal ini
terlihat data yang analisis mencakup suatu jangka panjang. Sehubungan
dengan hal tersebut dalam analisis curah hujan dikenal istilah periode
kemungkinan ulang (return period), yang berarti
kemungkinan/probabilitas periode terulangnya suatu tingkatan curah hujan
tertentu. Dalam perancangan bangunan air atau dalam hal ini sarana
penyaliran tambang salah satu kriteria perancangan adalah hujan rencana,
yaitu curah hujan dengan periode ulang tertentu atau kemungkinan akan
terjadi sekali dalam suatu jangka waktu tertentu.
Perhitungannya dapat dilakukan dengan persamaan berikut :
Rh= 1−¿ %Keterangan :
Rh = Resiko Hidrologi (%).
Tr = Periode Ulang Hujan (tahun).n = Umur Tambang (tahun).
d) Penentuan intensitas curah hujan
Intensitas curah hujan adalah jumlah hujan per satuan waktu dalam waktu
relatif singkat. Intensitas hujan diperlukan untuk menentukan besarnya
debit atau kapasitas pompa dengan asumsi bahwa dalam satu hari terdapat
satu jam hujan.
Perhitungannya dapat dilakukan dengan persamaan berikut :
I= R24
24¿ mm/jam
Keterangan :
I = Intensitas curah hujan (mm/jam).
V-5
t = Lama waktu hujan atau waktu konstan (jam).
R24 = Curah hujan maksimum (mm).
5.1.3. Air Limpasan
Air limpasan (surface run off) adalah bagian curah hujan yang mengalir
dalam bentuk lapisan tipis diatas permukaan tanah akan masuk ke parit-parit dan
selokan-selokan yang kemudian bergabung menjadi anak sungai dan akhirnya
menjadi aliran sungai menuju danau maupun laut (Asdak, 1995). Aliran tersebut
terjadi karena air hujan yang mencapai permukaan tanah tidak terinfiltrasi akibat
intensitas hujan melampaui kapasitas infiltrasi atau faktor lain, seperti kemiringan
lereng, bentuk dan kekompakan permukaan tanah serta vegetasi (Arsyad, 1989).
Disamping itu, air hujan yang telah masuk kedalam tanah kemudian keluar lagi
kepermukaan tanah dan mengalir kebagian yang lebih rendah (Sri Harto, 1985).
Di daerah pegunungan (bagian hulu DAS) limpasan permukaan dapat masuk ke
sungai lebih cepat yang dapat menyebabkan debit sungai meningkat. Apabila
debit sungai lebih besar dari kapasitas sungai untuk mengalirkan debit maka akan
terjadi luapan pada tebing sungai sehingga terjadi banjir.
- Berdasarkan kondisi topografi areal penambangan batu napal diperoleh grade
11 % dengan kondisi topografi digunakan untuk tempat tinggal dan tanam-
tanaman maka koefisien limpasan yang digunakan adalah 0,5 ( Tabel 5.1 ).
Tabel 5.1.
Nilai Koefisien Air Limpasan (C) Daerah Pengamatan
No. Keadaan Topografi Kondisi daerah air limpasan C
1. Datar (< 3 %)
- sawah dan rawa-rawa
- hujan tropikdan perkebunan
- tempat tinggal dan tanam-
tanaman
0,2
0,3
0,4
V-6
2.
Curam (3-15%)
- hutan dan perkebunan
- tempat tinggal dan tanam-
tanaman
- semak –semak
- tanah gundul,
daerah penimbunan
0,4
0,5
0,6
0,7
No. Keadaan Topografi Kondisi daerah air limpasan C
3. Curam sekali (>15%)
- hutan
- tempat tinggal dan tanam-
tanaman
- semak-semak agak jarang
- tanah gundul dan daerah
tambang.
0,6
0,7
0,8
0,9 - 1,0
Sumber : Open Channel Hydraulic oleh Van Te Chow
5.1.4. Debit Air Limpasan
Metode yang dianggap tepat untuk menghitung debit air limpasan puncak
(peak run off ) adalah metode rasional (US Soil Conservation Service, 1973 dalam
Asdak, 1995). Metode rasional berasumsi bahwa intensitas curah hujan merata di
seluruh DAS (daerah aliran sungai) dengan lama hujan (durasi) sama dengan
waktu konsentrasi. Waktu konsentrasi adalah waktu perjalanan yang diperlukan
oleh air dari tempat yang paling jauh (hulu DAS) sampai ke titik pengamatan
aliran air larian.
Suatu DAS dianggap kecil apabila distribusi hujan dapat dianggap
seragam dalam ruang dan waktu, dan biasanya durasi hujan melebihi waktu
kosentrasi. Beberapa ahli memandang bahwa luas DAS kurang dari 2,5 km2 dapat
dianggap sebagai DAS kecil (Ponce,1989).
Pemakaian metode rasional sangat sederhana dan sering digunakan dalam
perencanaan drainase perkotaan dan pertambangan. Beberapa parameter hidrologi
yang diperhitungkan adalah intensitas hujan, durasi hujan, frekuensi hujan, luas
DAS, abstraksi (kehilangan air akibat evaporasi, intersepsi, infiltrasi, tampungan
V-7
permukaan) dan konsentrasi aliran air. Metode rasional didasarkan pada
persamaan berikut :
Qp = 0,278 C I A m3/detik
Dengan :
Qp : debit puncak (m3/detik).
C : koefisien air limpasan.
I : intensitas hujan, (mm/jam).
A : luas daerah tangkapan hujan (km2).
5.2. Morfologi
Berdasarkan bentuk, ketinggian dan sudut lereng morfologi daerah
perencanaan merupakan satuan perbukitan dengan ketinggian 40 - 50 m yang
terdiri dari batu napal pada peta topografi ditandai dengan garis kontur rapat yang
menunjukkan morfologi perbukitan.
5.3. Kajian Hidrogeologi
5.3.1. Kondisi Geologi.
Berdasarkan peta geologi dan hidrogeologi daerah penyelidikan
merupakan wilayah dengan kandungan air tanah yang cukup besar. Hal ini
dikarenakan daerah tersebut mempunyai lapisan batuan yang berporositas tinggi.
5.3.2. Akuifer.
Akuifer adalah lapisan batuan/tanah yang permeabel yang dapat
menyimpan dan meloloskan air dalam jumlah yang berarti (memadahi).
Air tanah ditemukan pada formasi geologi permiabel yang dikenal sebagai
akuifer yang memungkinkan jumlah air berkapasitas besar bergerak melaluinya
pada kondisi lapangan yang biasa.
Jenis akuifer secara umum ada empat macam, yaitu:
1. Akuifer Bebas.
Akuifer bebas adalah lapisan permeabel yang terisi oleh air atau jenuh air
dimana tedapat lapisan impermeabel di bawahnya.
2. Akuifer Setengah Bebas.
Akuifer setengah bebas adalah lapisan semi-permeabel yang berada diatas
akuifer yang memiliki permeabilitas yang cukup besar sehingga lapisan horisontal
pada lapisan tersebut tidak dapat diabaikan.
V-8
3. Akuifer Tertekan.
Akuifer tertekan adalah lapisan permeabel yang sepenuhnya jenuh oleh air
dan dibatasi oleh lapisan – lapisan impermeabel baik dibagian atas akuifer
maupun berada dalam kondisi tertekan yang lebih tinggi sehingga jika terdapat
sumur yang menembus akuifer tersebut akan lebih tinggi dari atas akuifer.
4. Akuifer setengah tertekan.
Akuifer setengah tertekan adalah lapisan yang jenuh air dan pada bagian
atasnya dibatasi lapisan semipermeabel dan bawahnya lapisan impermeabel.
Beberapa parameter akuifer:
a. Koefisien penyimpanan (S).
Koefisien simpanan diberi batas sebagai volume air yang akan dilepaskan
(diambil) oleh akuifer kedalam simpanan persatuan luas permukaan akuifer dan
persatuan perubahan tinggi.
b. Permeabilitas (K).
Merupakan suatu ukuran kemudahan alir mengalir melalui suatu media
porous.
Koefisien kelulusan dihitung dengan rumus Todd:
K ¿ V
dHdL
m/jam
Keterangan:
K = Koefisien kelulusan (m/jam).
V = Kecepatan aliran (m/jam).
dH/dL = Gradient hidrolik (m/jam).
5.4. Analisis Data klimatologi
5.4.1. Jenis-Jenis Hujan.
Berdasarkan pergerakan udara lembab penyebab terjadinya hujan, terdapat tiga
jenis-jenis hujan,yaitu:
1. Hujan Konveksi.
Hujan konveksi merupakan hujan yang diakibatkan oleh naiknya udara panas
kedaerah udara dingin. Udara panas tersebut mendingin dan terjadi kondensasi.
Ciri hujan konveksi, adalah :
V-9
a. Berjangka waktu pendek.
b. Daerah hujannya terbatas.
c. Intensitas hujan bervariasi.
d. Ditemui didaerah katulistiwa.
2. Hujan Siklon.
yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang naik disertai angin berputar.
3. Hujan Orografis.
Hujan orografis sering terjadi didaerah pegunungan. Hujan ini disebabkan oleh
naiknya masa udara lembab karena pegunungan-pegunungan.
5.4.2. Perhitungan Curah hujan rencana.
Curah hujan rencana adalah curah hujan yang dijadikan sebagai acuan
perencanaan tambang. Curah hujan rencana penting dalam perencanaan, karena
berguna dalam menentukan debit air yang akan masuk front penambangan.
1. Data dari lapangan.
Tabel 5.2.Data Curah Hujan
Kecamatan Nglipar, Kabupaten Gunungkidul, Yogyakarta Tahun 2004-2012
Sumber : Dinas Pertanian dan Perkebunan Daerah Gunungkidul
2. Periode ulang hujan yang digunakan dalam perencanaan adalah 4 tahun
sehingga curah hujan rencana harian sebesar 86,62 mm/hari.
5.4.3. Perhitungan Intensitas Hujan Rencana.
Intensitas hujan merupakan curah hujan jangka pendek yang menunjukkan
tingkat kederasan hujan. Sedangkan Intensitas curah hujan rencana didefinisikan
sebagai jumlah hujan per satuan waktu dalam waktu relatif singkat. Intensitas
V-10
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des
2004 183,6 201,1 218,8 21 17,4 0 54,2 0 6 23 74 199,1
2005 234,1 142 204 207 5 56 73 0 10 113 57,8 357,2
2006 295 262 307 209 85 0 0 0 0 0 105,8 399,2
2007 189 571 323 123 30 11 10 0 0 14 216 596
2008 157 154 145 52 15 0 0 0 0 170 180 93,5
2009 280,2 202 223 177 188 9 2 0 0 0 145 189
2010 166 164 163 90 148 15 44 104 355 125 195 270
2011 427 351 262 263 155 0 0 0 0 77,5 229 286
2012 271 369 283 24 3 0 0 0 0 103 266 457
Total 2288.9 2514.1 2200.8 1241 764.4 119 183.2 104 397 667.5 1691.6 2891
15,062.5
TAHUN
CURAH HUJAN (mm/hari)
Total Curah Hujan 2004 – 2012
hujan rencana digunakan dalam menentukan debit air lintasan guna penentuan
dimensi suatu penampang saluran terbuka.
Penentuan intensitas hujan rencana dilakukan menggunakan rumus
Mononobe.
I = R24
24 ( 24t )
2 /3
mm/jam
Keterangan:
I = Intensitas hujan untuk waktu t (mm/jam).
R24 = Curah hujan 24 jam/harian (mm).
Tabel 5.3.Keadaan dan Intensitas Curah Hujan
Klasifikasi Curah Hujan
Curah Hujan ( mm )1 jam 24 jam
Hujan Sangat Ringan
Hujan Ringan
Hujan Normal
Hujan Lebat
Hujan Sangat Lebat
< 1
1 – 5
5 – 10
10 – 20
>20
< 5
5 – 20
20 – 50
50 – 100
> 100
Sumber : Diktat kuliah sistem penyaliran tambang ITB 1999
1. Data dari Lapangan
Dari perhitungan data yang didapat di lapangan maka curah hujan rencana
harian rata-rata sebesar 86,62 mm/hari.
2. Perhitungan Intensitas Hujan Rencana
Curah hujan rencana harian rata-rata ( R24 ) = 86,62 mm/hari
Intensitas hujan rencana ( I ) = R24
24 ( 24t )
2 /3
= 86,62/24 ( 24/1 )2/3
= 29,98 mm/jam
5.4.4. Resiko Hidrologi
Resiko hidrologi adalah kemungkinan suatu kejadian akan terjadi minimal
satu kali pada periode ulang tertentu.
V-11
P=1−(1− 1Tr )
Tl
Keterangan :
Pr = Resiko Hidrologi,
Tr = Periode Ulang ,
Tl = Umur tambang.
1. Data Lapangan
Dari data yang didapat dari hasil perencanaan penambangan diketahui bahwa
umur tambang adalah 8 tahun dan periode ulang hujan digunakan 4 tahun.
2. Hasil Perhitungan
Umur tambang (Tl ) = 8 tahun
Periode Ulang Hujan ( Tr ) = 4 tahun
Resiko Hidrologi ( Pr ) = 1−(1− 1Tr )
Tl
= 1−(1−14 )
8
= 89,98%
5.4.5. Periode Ulang Hujan
Merupakan periode atau waktu dimana hujan dengan intensitas yang sama
akan berulang dalam jangka waktu tertentu. Penerapan periode ulang hujan
sebenarnya lebih ditekankan pada masalah kebijaksanaan dalam perencanaan
tambang. Penentuan periode ulang hujan ini berhubungfan dengan faktor resiko
dalam perencanaan tambang. Setelah periode ulang hujan ditetapkan maka dapat
dibaca nilai extrem dari hujan harian berdasarkan dari garis regresi yang telah
dibuat. Penetapan periode ulang hujan ini dapat digunakan untuk rancangan
intensitas curah hujan. Jika angka tersebut dikorelasikan dengan durasi akan dapat
dihitung intensitas hujan. Cara menghitung nilai hjan maksimum menggunakan
persamaan Gumbles.
Untuk bangunan dan rancangan sarana prasarana tambang direncanakan
menggunakan periode ulang hujan antara 3-5 tahun dan dapat dilihat pada tabel di
bawah ini :
Tabel 5.4.Periode Ulang Hujan untuk Sarana Penyaliran
Pada Daerah Tambang
V-12
Keterangan Periode Ulang Hujan ( tahun )
Daerah Terbuka
Sarana Tambang
Lereng Tambang & Penimbunan
Sumuran Utama
Penyaliran Keliling Tambang
Pemindahan Aliran Sungai
0,5
2-5
5-10
10-15
25
100
Sumber : Diktat kuliah sistem penyaliran tambang ITB 1999
5.4.6. Reduced Mean
Nilai reduced mean dapat diterapkan menggunakan rumus sebagai berikut :
Yn=−ln [−ln {( n+1−m )n+1 }]
Keterangan :
n = jumlah sampel,
m = urutan sampel ( m = 1,2,3..... ).
Perhitungan reduced meanadalah :
Yn=−ln [−ln {( 9+1−1 )9+1 }] = 1.340
Yn=−ln [−ln {( 9+1−2 )9+1 }] = 1.014
Yn=−ln [−ln {( 9+1−3 )9+1 }] = 0.810
Yn=−ln [−ln {( 9+1−4 )9+1 }] = 0.654
Yn=−ln [−ln {( 9+1−5 )9+1 }] = 0.521
Yn=−ln [−ln {( 9+1−6 )9+1 }] = 0.400
Yn=−ln [−ln {( 9+1−7 )9+1 }] = 0.282
V-13
Yn=−ln [−ln {( 8+1−8 )8+1 }] = 0.156
Yn=−ln [−ln {( 9+1−9 )9+1 }] = 0
Reduced mean rata-rata ( Yn rata-rata)
1.340+1.014+0.810+0.654+0.521+0.400+0.282+0.156+09
= 0.575
5.5. Sistem Penyaliran Tambang
Sistem penyaliran tambang adalah suatu usaha atau kegiatan yang dilakukan
untuk meminimalkan masuknya air atau mengarahkan keluar air yang telah masuk
ke front penambangan. Kegiatan ini dimaksudkan untuk mencegah terganggunya
aktivitas penambangan akibat adanya air dengan jumlah berlebihan pada saat
musim hujan.
Air yang menggenangi suatu daerah penambangan harus segera dialihkan
keluar dari daerah tersebut melalui saluran penyaliran menuju keluar daerah
penambangan. Ada beberapa bentuk saluran penyaliran yaitu : bentuk trapezium,
bentuk persegi panjang, bentuk segitiga dan bentuk setengah lingkaran.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan bentuk penyaliran antara lain :
a. Jumlah debit air yang masuk
b. Gradien dari saluran
c. Koefisien kekerasan
d. Kemiringan dari sisi saluran
Koefisien kekerasan dapat dilihat dengan menggunakan manning dan
selanjutnya dapat direncanakan dimensi saluran penyaliran. Hal penting dalam
penentuan dimensi dan bentuk saluran penyaliran adalaah debit harus sesuai
rencana dan tidak terjadi pengendapan. Untuk menentukan jumlah debit air yang
mengalir pada saluran digunakan rumus manning, yaitu :
Q=A ( 1n )R
23 S
12
Keterangan : A = Luas penampang basah saluran terbuka(m2 ),
Q = Debit aliran (m3/ dt),
V-14
n = koefisien kekasaran dinding saluran,
R = jari – jari hidrolik ( A/P ).
Untuk mencari ukuran dari penampang saluran supaya dapat mengalirkan
dengan debit besar digunakan rumus Manning :
A R23=n .Q
√sKeterangan :
A R23 = Faktor penampang,
Q = Debit aliran yang dialirkan (m3/menit),
S = Kemiringan saluran (%),
n = Nilai kekasaran saluran Manning tergantung pada keadaan saluran.
5.5.1. Saluran Terbuka ( Open Channel )
Saluran terbuka merupakan salah satu komponen utama dari sistem
penyaliran tambang. Komponen ini fungsi utamanya adalah menampung dan
mengalirkan air tambang dari bukaan tambang menuju lokasi yang ditentukan.
Cara ini cukup banyak digunakan karena mudah dan relatif murah, serta cukup
efisien untuk mencegah masuknya air yang berasal dari sekitar daerah bukaan
tambang.
Salah satu aspek penting yang dapat mempengaruhi efisiensi tidaknya
peran saluran terbuka dalam mendukung kegiatan penambangan adalah bentuk
penampangnya. Berikut ini, beberapa bentuk penampang saluran terbuka yang
bisa digunakan pada kegiatan penambangan .
Pemilihan bentuk penampang saluran didasarkan pada debit air, jenis
tanah/ batuan, dimana saluran terbuka akan dibuat dan cara pembuatannya.
Bentuk penampang segitiga maupun persegi umunya untuk debit air kecil.
1. Debit Air Tambang
Salah satu tahapan penting dalam merancang saluran terbuka adalah
perhitungan dimensi saluiran terbuka, karena ketepatan penentuan dimensi
saluiran terbuka akan sangat berpengaruh terhadap peran saluran terbuka dalam
sistem penyaliran tambang, terutama menyangkut debit air yang mampu dialirkan
persatuan waktunya. Berikut ini adalah langkah-langkah yang harus dilalui dalam
menentukan dimensi saluran terbuka. Debit air tambang yang akan dialirkan pada
V-15
saluran terbuka tersebut, secara teoritis air tambang pada tambang terdiri : air
hujan (curah hujan), air limpasan dan air tanah.
a. Debit Curah hujan dihitung dengan rumus
Q=IxA
Keterangan :
Q = Debit curah hujan (m3/dt)
I = Intensitas hujan ( m/detik)
A = Luas Pit tambang.
b. Debit air limpasan maksimum dihitung dengan rumus rasional, yaitu :
Q=0,278.C . I . A
Keterangan :
Q = debit air limpasan maksimum ( m3/dtk ),
C = koefisien limpasan,
I = Intensitas hujan rencana ( mm/jam ), dihitung menggunakan mononobe,
A = Luas daerah tangkapan hujan ( km2 ).
Dengan menggunakan curah hujan rencana hasil analisis statistik dan
curah hujan harian maksimum maka didapatkan debit air limpasan seperti pad a
tabel di bawah ini :
Tabel 5.6Perhitungan Debit Air Limpasan
DTHArea limpasan
( Km2)Intensitas hujan
( mm/jam) Koef limpasan
Debit air limpasan (m3/detik)
I0.090 29.98 0.5 0.375
Luas daerah tangkapan hujan ditentukan pada peta topografidengan
mempertimbangkan puncak-puncak gunung atau bukit serta keberadaan alur
sungai disekitar bukaan tambang (pit).
c. Debit air tanah dapat dihitung dengan rumus
Q = V . A
dimana V = K . i
Q = K . i . A sedangkan A = W . b
V-16
Keterangan :
K = Harga permeabilitas (m/dt)
W = Lebar akuifer (m)
V = Kecepatan aliran (m/dt)
i = Landaian hidrolika
A = Luas akuifer (m2)
b = Tebal/panjang akuifer (m)
1. Nilai Koefisien Limpasan (C)
Koefisien air limpasan (C) adalah angka yang menunjukan perbandingan
antara jumlah air hujan yang mengalir diatas permukaan tanah (air limpasan)
dengan curah hujan. Dalam penentuan koefisien limpasan mempertimbangkan
kemiringan lahan dan kondisi daerah pengaliran.Penentuan koefisien limpasan
dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 5.7Beberapa Harga Koefisien Limpasan
KEMIRINGANKONDISI DAERAH
PENAGALIRANKOEF. LIMPASAN
< 3 %
Sawah, Rawa 0,2
Hutan, Perkebunan 0,3
Perumahan dengan kebun 0,4
3 % - 15 %
Hutan, Perkebunan 0,4
Perumahan 0,5
Tumbuhan yang jarang 0,6
Daerah Penimbunan,
Tanpa tumbuhan0,7
Hutan 0,6
>15 %
Perumahan, Kebun 0,7
Tumbuhan yang jarang 0,8
Daerah Tambang, tanpa tumbuhan
0,9
V-17
Sumber : Diktat Kuliah Sistem Penyaliran Tambang ITB 1999
2. Perhitungan Dimensi Saluran Terbuka
Setelah debit air tambang diketahui, langkah berikutnya adalah penentuan
dimensi saluran terbuka menggunakan rumus manning, yaitu :
Q=A ( 1n )R
23 S
12
Keterangan :
A = Luas penampang basah saluran terbuka (m2),
Q = Debit aliran (m3/ dt),
n = koefisien kekasaran dinding saluran,
R = jari – jari hidrolik (A/P).
Di samping debit air tambang, parameter lain yang harus ditentukan terlebih
dahulu adalah nilai koefisien kekerasan dinding saluran dan kemiringan rata-rata
dasar saluran (n), serta luas penampang basah ( A ).
Gambar 5.3.Penampang Saluran Terbuka
A = b . h + m . h2
R = 0,5 h
B = b + (2m . h)
b/h = 2 {(1 + m2)0,5 – m}
a = h/sin α
V-18
Untuk dimensi saluran penyaliran berbentuk trapesium dengan luas
penampang optimum dan mempunyai sudut kemiringan dinding saluran sebesar
600, maka :
m = Cotg α
= Cotg 600
= 0,58
Sehingga harga b/d adalah :
b = 2 {(1 + m2)0,5 – m}h
= 1,15 h
A = b . h + m . h
= 1,15 . h2 + 0,58 . h2
= 1,73 h2
V-19
3. Sumuran atau Sump
Sumuran berfungsi sebagai penampang air sebelum dipompa keluar
tambang dengan demikian dimensi saluran ini sangat tergantung dengan jumlah
air yang masuk serta keluar dari sumuran.
Jumlah air yang masuk kedalam sumuran merupakan jumlah air yang
dalirkan oleh saluran-saluran, jumlah limpasan permukaan yang langsung
mengalir ke sumuran dari curah hujan yang jatuh disumuran.
Sedangkan jumlah air yang keluar dianggap sebagai kapasitas pompa,
karena penguapan dianggap tidak terlalu berarti. Dengan adanya optimasi antara
masukan dan keluaran maka dapat ditentukan dimensi sumuran.
4. Rancangan kolam Pengendapan
Dalam merancang kolam pengendapan terdapat beberapa faktor yang
harus dipertimbangkan, antara lain ukuran dan bentuk butiran padatan, kecepatan
aliaran, persen padatan, dsb. Hal ini perlu dilakukan agar kolam pengendapan
hasil rancangan dapat digunakan secara optimal.
A. Ukuran Partikel
Luas kolam pengendapan secara analitis dapat dihitung berdasarkan
parameter dan asumsi sebagai berikut:
a. Hukum Stope berlaku bila persen padatan kurang dari 40% dan untuk persen
padatan lebih dari 40% berlaku hukum newton
b. Diameter partikel padatan tidak lebih dari 9 x 10-6m, karena jika lebih besar
akan diperoleh ukuran luas kolam yang tidak memadai.
c. Kekentalan air 1,31 x 10-6 kg/ms (Rijn,L.C.Fan,Tahun 1985)
d. Partikel padatan dalam lumpur dari material yang sejenis
e. Batasan ukuran partikel yang diperbolehkan keluar dari kolam pengendapan
diketahui.
f. Kecepatan pengendapan partikel.
g. Perbandingan cairan dan padatan telah ditentukan.
B. Bentuk Kolam Pengendapan
Bentuk kolam pengendapan umumnya hanya digambarkan secara
sederhana, berupa kolam berbentuk empat persegipanjang. Sebenarnya bentuk
kolam pengendapan bermacam-macam tergantung dari kondisi lapangan dan
V-20
keperluannya. Meskipun bentuknya bermacam – macam, setiap kolam
pengendapan akan selalu mempunyai empat zona penting yang terbentuk karena
proses pengendapan material padatan. Empat zona tersebut adalah sebagai
berikut:
1. Zona masukan, tempat dimana air lumpur masuk kedalam kolam
pengendapan dengan asumsi campuran alir dan padatan terdistribusi secara
seragam. Zona ini panjangnya setengah sampai satu kali panjang
pengendapan kolam. (Huisman L.,1977)
2. Zona pengendapan, tempat dimana zona partikel padatan akan mengendap.
Panjang zona pengendapan adalah panjang kolam pengendap dikurangi
panjang zona masuk dan keluar.
3. Zona endapan lumpur, tempat dimana partikel padatan dalam cairan
mengalami pengendapan dan terkumpul didasar kolam pengendapan.
(Huisman L.,1977)
4. Zona keluaran, tempat keluarnya buangan cairan yang jernih panjang zona ini
kira – kira sama dengan kedalaman kolam pengendapan yang diukur dari
ujung lubang pengendapan. (Huisman L.,1977)
Kolam pengendapan yang dibuat agar dapat berfungsi lebih efektif, harus
memenuhi beberapa persyaratan teknis, seperti:
Gambar 5.5.Sketsa Kolam Pengendapan
V-21
a. Sebaiknya bentuk kolam pengendapan dibuat berkelok – kelok (zigzag), lihat
Gambar 5.5. agar kecepatan aliran lumpur relatif rendah, sehingga partikel
padatan cepat mengendap.
b. Geometri kolam pengendapan harus disesuaikan dengan ukuran Back hoe
yang biasanya dipakai untuk melakukan perawatan kolam pengendapan,
seperti mengeruk lumpur dalam kolam, memperbaiki tanggul kolam, dsb.
V-22