BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

1.2 TUJUAN

1.3 RUANG LINGKUP DAN BATASAN MASALAH

1.4 MANFAAT PENELITIAN

1

BAB II

TINJAUAN PUSTKA

2.1. SIKLUS HIDROLOGI

Siklus Hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari

atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi,

evaporasi dan transpirasi.

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.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi

kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman

sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak

secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

1. Evaporasi/ transpirasi – air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di

tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan

kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan

menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam

bentuk hujan, salju, es.

2

2. Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah – Air bergerak ke dalam tanah melalui

celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air

dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal

atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki

kembali sistem air permukaan.

3. Air Permukaan – Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran

utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah,

maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat

dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama

lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan

disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau,

waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir

membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi

dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah

Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang

berubah adalah wujud dan tempatnya.

2.2 AIR PERMUKAAN

Air permukaan adalah air yang terkumpul di atas tanah atau di mata air,

sungai danau, lahan basah, atau laut. Air permukaan berhubungan dengan air

bawah tanah atau air atmosfer.

Air permukaan secara alami terisi melalui presipitasi dan secara alami

berkurang melalui penguapan dan rembesan ke bawah permukaan sehingga

menjadi air bawah tanah. Meskipun ada sumber lainnya untuk air bawah tanah,

yakni air jebak dan air magma, presipitasi merupakan faktor utama dan air bawah

tanah yang berasal dari proses ini disebut air meteor.

Besarnya debit air limpasan (Run off) ditentukan dengan menggunakan

rumus rasional :

Q = 0.278 x C x I x ADimana :

Q = Debit Air Limpasan Maksimum (m3/detik)

3

C = Koefisien Limpasan

I = Intensitas Curah Hujan

A = Luas Daerah Tangkapan Hujan (km2)

2.3 ANALISA CURAH HUJAN

Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Curah hujan 1 (satu) milimeter artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter. Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negatif terhadap tanaman.

Hujan merupakan satu bentuk presipitasi yang berwujud cairan. Presipitasi sendiri dapat berwujud padat (misalnya salju dan hujan es) atau aerosol (seperti embun dan kabut). Hujan terbentuk apabila titik air yang terpisah jatuh ke bumi dari awan. Tidak semua air hujan sampai ke permukaan bumi karena sebagian menguap ketika jatuh melalui udara kering. Hujan jenis ini disebut sebagai virga.

Hujan memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi. Lembaban dari laut menguap, berubah menjadi awan, terkumpul menjadi awan mendung, lalu turun kembali ke bumi, dan akhirnya kembali ke laut melalui sungai dan anak sungai untuk mengulangi daur ulang itu semula. Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air hujan terkonsentrasi. Besarnya intensitas curah hujan

4

berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya.

Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas, jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan ditumpahkan dari langit. Adapun jenis-jenis hujan berdasarkan besarnya curah hujan (definisi BMKG), diantaranya yaitu hujan kecil antara 0 – 21 mm per hari, hujan sedang antara 21 – 50 mm per hari dan hujan besar atau lebat di atas 50 mm per hari.a. Curah Hujan Rencana

Curah hujan rencana merupakan suatu kriteria utama dalam perencanaan

sistem penyaliran untuk air permukaan pada suatu tambang. Salah satu metode

dalam analisa frekuensi yang sering digunakan dalam menganalisa data curah

hujan adalah metode distribusi ekstrim, atau juga dikenal dengan metode

distribusi Gumbel:

XT =X+(YT−YmSm ) S

Dimana :

XT = Perkiraan nilai curah hujan rencana (mm)

X = Curah hujan rata-rata (mm)

S = Simpangan baku (standar deviation)

YT = Standar deviasi dari reduksi variate (standar deviation of the reduced

variate), nilainya tergantung dari jumlah data

Ym = Nilai reduksi variat (reduced mean) dari variable yang diharapkan

terjadi pada periode ulang tertentu

Sm = Koreksi rata-rata (reduced mean)

5

b. Intensitas Curah Hujan

Perhitungan intensitas curah hujan dilakukan dengan menggunakan rumus

Mononobe:

I=R 2424 (24

tc )2 /3

Dimana :

R24 = Curah hujan rencana perhari (24 jam)

Tc = Waktu konsentrasi (jam)

c. Daerah Tangkapan Hujan (Attacment Area)

Daerah tangkapan hujan adalah luas permukaan yang apabila terjadi

hujan, maka air hujan tersebut akan mengalir ke daerah yang lebih rendah

menuju ke titik pengaliran. Luas daerah tangkapan hujan ditentukan dengan

menggunakan perhitungan panjang x lebar x skala peta.

2.4 TAHAPAN PERENCANAAN SISTEM PENYALIRAN TAMBANG

Rencana sistem penyaliran tambang ini dititik beratkan pada metode atau

teknik penanggulangan air pada tambang terbuka

a. Analisis Perencanaan Sump

Sump berfungsi sebagai tempat penampungan air sebelum dipompa

keluar tambang. Dimensi sump tergantung dari jumlah air yang masuk serta

keluar dari sump. Sump yang dibuat disesuaikan dengan keadaan kemajuan

medan kerja (front) penambangan. Optimalisasi antara input (masukan) dan

output (keluaran), maka dapat ditentukan volume dari sump.

V= (Luas Atas+LuasBawah ) x p x 12

t

Sump ditempatkan pada elevasi terendah atau floor penambangan, jauh

dari aktifitas penggalian batubara sehingga tidak akan menggangu

produksi penambangan.

b. Analisis Perencanaan Pompa dan Pipa

Analisis pemompaan dan pemipaan dilakukan untuk mengetahui

6

jumlah pompa dan pipa yang akan digunakan.

Head (julang) pemompaan dan pemipaan

Head (julang) adalah energi yang diperlukan untuk mengalirkan

sejumlah air pada kondisi tertentu. Semakin besar debit air yang dipompa,

maka head pompa juga akan semakin besar. Head total pompa

ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa

tersebut.

Durasi Pemompaan

Durasi pemompaan maksimal yang digunakan adalah 21 jam/hari, dengan

pertimbangan akan disediakan 3 jam sebagai waktu maintenance

terhadap pompa.

Jumlah Pompa dan Pipa

Jumlah pompa disesuaikan dengan debit yang akan masuk ke dalam

sump. Jenis pompa yang digunakan adalah MF 390 dengan

menggunakan pipa polyethylene berdiameter 10 inch dengan panjang

12m.

7

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 HASIL

3.1.1 HASIL PERHITUNGAN CURAH HUJAN

Analisis data curah hujan dilakukan dengan menggunakan metode

distribusi Gumbel, meliputi sebagai berikut:

Tabel 3.1 Data Curah Hujan

8

BULANJAN FEB MAR APR MEI JUN JUL AGSTAHUN

2007 229 73 76 129 249 214 80 382008 214 94 389 228 130 123 253 1472009 148 147 169 137 228 101 45 102010 100 45 38 153 378 263 172 2772011 60 322 302 110 113 204 27 6

JUMLAH 751 681 974 757 1098 905 577 478

1. Standar Deviasi

Tabel 3.2 Perhitungan Standar Deviasi

NO Xi (Xi-Xr) (Xi-Xr)21 229 74.5 5550.252 73 73 53293 76 76 57764 129 129 166415 249 249 620016 214 214 457967 80 80 64008 38 38 14449 129 129 16641

10 46 46 211611 118 118 1392412 400 400 16000013 214 214 45796

9

SEPT OKT NOV DES JUMLAH129 46 118 400 178166 188 206 251 228929 34 142 55 1245302 250 84 250 231244 180 91 184 1643570 698 641 1140 9270

14 94 94 883615 389 389 15132116 228 228 5198417 130 130 1690018 123 123 1512919 253 253 6400920 147 147 2160921 66 66 435622 188 188 3534423 206 206 4243624 251 251 6300125 148 148 2190426 147 147 2160927 169 169 2856128 137 137 1876929 228 228 5198430 101 101 1020131 45 45 202532 10 10 10033 29 29 84134 34 34 115635 142 142 2016436 55 55 302537 100 100 1000038 45 45 202539 38 38 144440 153 153 2340941 378 378 14288442 263 263 6916943 172 172 2958444 277 277 7672945 302 302 9120446 250 250 6250047 84 84 705648 250 250 6250049 60 60 360050 322 322 10368451 302 302 9120452 110 110 1210053 113 113 1276954 204 204 4161655 27 27 72956 6 6 3657 44 44 1936

10

58 180 180 3240059 91 91 828160 184 184 33856Xr 154.5    

Jumlah     1963393.25S     23.35352252

2. Reduce Variasi (YT)

Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Reduce Variasi

PERIODE YT1 -2 0.3665129213 0.9027204564 1.2458993245 1.499939987

YT=-ln{-ln[(T-1)/T]}

3. Reduce Mean (Ym)

Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Reduce Mean

URUTAN DATA n m 1.00 Ym Ym2

1 60.00 1.00 1.00 4.10 16.83

2 60.00 2.00 1.00 3.40 11.57

3 60.00 3.00 1.00 2.99 8.92

4 60.00 4.00 1.00 2.69 7.24

5 60.00 5.00 1.00 2.46 6.05

6 60.00 6.00 1.00 2.27 5.14

7 60.00 7.00 1.00 2.10 4.43

8 60.00 8.00 1.00 1.96 3.85

9 60.00 9.00 1.00 1.83 3.37

10 60.00 10.00 1.00 1.72 2.96

11 60.00 11.00 1.00 1.62 2.61

11

12 60.00 12.00 1.00 1.52 2.31

13 60.00 13.00 1.00 1.43 2.04

14 60.00 14.00 1.00 1.34 1.81

15 60.00 15.00 1.00 1.27 1.60

16 60.00 16.00 1.00 1.19 1.42

17 60.00 17.00 1.00 1.12 1.25

18 60.00 18.00 1.00 1.05 1.10

19 60.00 19.00 1.00 0.99 0.97

20 60.00 20.00 1.00 0.92 0.85

21 60.00 21.00 1.00 0.86 0.74

22 60.00 22.00 1.00 0.80 0.65

23 60.00 23.00 1.00 0.75 0.56

24 60.00 24.00 1.00 0.69 0.48

25 60.00 25.00 1.00 0.64 0.41

26 60.00 26.00 1.00 0.59 0.35

27 60.00 27.00 1.00 0.54 0.29

28 60.00 28.00 1.00 0.49 0.24

29 60.00 29.00 1.00 0.44 0.19

30 60.00 30.00 1.00 0.39 0.15

31 60.00 31.00 1.00 0.34 0.12

32 60.00 32.00 1.00 0.30 0.09

33 60.00 33.00 1.00 0.25 0.06

34 60.00 34.00 1.00 0.20 0.04

35 60.00 35.00 1.00 0.16 0.03

36 60.00 36.00 1.00 0.11 0.01

37 60.00 37.00 1.00 0.07 0.00

38 60.00 38.00 1.00 0.02 0.00

39 60.00 39.00 1.00 -0.02 0.00

40 60.00 40.00 1.00 -0.06 0.00

41 60.00 41.00 1.00 -0.11 0.01

42 60.00 42.00 1.00 -0.15 0.02

43 60.00 43.00 1.00 -0.20 0.04

44 60.00 44.00 1.00 -0.25 0.06

12

45 60.00 45.00 1.00 -0.29 0.08

46 60.00 46.00 1.00 -0.34 0.11

47 60.00 47.00 1.00 -0.39 0.15

48 60.00 48.00 1.00 -0.44 0.19

49 60.00 49.00 1.00 -0.49 0.24

50 60.00 50.00 1.00 -0.54 0.29

51 60.00 51.00 1.00 -0.59 0.35

52 60.00 52.00 1.00 -0.65 0.42

53 60.00 53.00 1.00 -0.71 0.50

54 60.00 54.00 1.00 -0.77 0.60

55 60.00 55.00 1.00 -0.84 0.7156 60.00 56.00 1.00 -0.92 0.84

57 60.00 57.00 1.00 -1.00 1.00

58 60.00 58.00 1.00 -1.10 1.22

59 60.00 59.00 1.00 -1.23 1.51

60 60.00 60.00 1.00 -1.41 2.00

Rata-Rata       0.55 101.08

Sm         0.17

Ym = -ln{-ln[(n+1m)/(n+1)]}

4. Curah Hujan Periode Ulang (XT)

Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Curah Hujan Periode Ulang

X YT (5Th) Ym Sm S154.5 1.499939987 0.55 0.17 23.3535225

XT/ Bln (mm/Bln) XT/Hari (mm/hari)

284.9967345 9.499891149

3.1.2 HASIL PERHITUNGAN WAKTU KONSENTRASI (Tc)

Diketahui L = 730.91m

13

S = 1.4%

Tc = 0.0195 L0.77 S0.385

= 0.0195 (730.91) 0.77 (1.4%)0.385

= 3. 56 Menit / 0.06 Jam

3.1.3 HASIL PERHITUNGAN INTENSITAS HUJAN (I)

I= R24 ( 24

tc )2/3

I = (9.499/24)(24/0.06)2/3

= 21.48 jam/mm

3.1.4 HASIL PERHITUNGAN DEBIT (Q)

Q = 0.278 C I A

= 0.278 (0.47) (0.47) (21.48) (0.381km2)

= 1.07m3/s

= 1.07 m3/s x 60 menit = 64.15 m3/jam

3.1.5 HASIL PERHITUNGAN VOLUME SUMP (V)

V = Q x Tc

= 64.15 m3/jam x 21.48 Jam/mm

= 1378.12 m3

3.1.6 HASIL PERHITUNGAN DIMENSI SUMP

Direncanakan dimensi :

Luas Atas = 20 m

Luas Bawah = 15 m

Panjang = 20 m

Tinggi = 10 m

V = (Luas Atas+Luas Bawah) x Panjang x ½ Tinggi

= (20m + 15m) x 20m x ½ 10m

= 1520m3

14

Gambar 3.1 Rencana Dimensi Sump

3.1.7 KOLAM

PENGENDAPAN

A = V/d

= 1520m3/ 5m

= 304m2

P = A/L

= 304m2/15m

= 30.4m = 31m

L = P/n (jumlah kolam pengendapan)

= 30.4m /3

= 10.13 m = 10

Gambar 3.2 Rencana Kolam Pengendapan

15

3.1.8 HASIL PERHITUNGAN KECEPATAN PENGENDAPAN

Diketahui Ys = Lempung 2.68

Yw = 0.9982 (20oC)

M = 0.0010 (20oC)

d = 0.004

v = ((Ys – Yw) / (18 M))(d2)

= ((2.68 – 0.9982) / (18 x 0.0010))(0.004)2

= 0.001

3.1.9 HASIL PEMILIHAN POMPA DAN PIPA

Air yang terkumpul di sump akan dipompakan ke kolam pengendapan

dalam waktu 1.63m/s. Pompa Multiflo 390 dengan RPM Maximal adalah 1120.

16

Kemampuan head total 130 dengan tingkat efisiensi 70% dapat memompakan air

100 liter air per menit.

Gambar 3.3 Pompa Multiflo 390

Pipa yang digunakan adalah Polyethylene yang mempunyai panjang 12m dengan

diameter 8inch. Jumlah pipa yang digunakan adalah 42 batang.

Gambar 3.4 Pipa Polyethylene

17

3.2 PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini pengolahan data curah hujan dilakukan untuk

mendapatkan besarnya nilai curah hujan dan intensitas curah hujan dalam satu

jam. Hujan rencana ini ditentukan dari hasil analisis frekuensi data curah hujan

yang tersedia dengan menggunakan metode partial duration series, yaitu dengan

mengambil/mencatat curah hujan maksimum periode 2007–2011 dengan

mengabaikan waktu kejadian hujan (Tabel 3.1). Berdasarkan data curah hujan,

diperoleh data curah hujan rata– rata 9.499891149mm/hari.

Waktu yang dibutuhkan air permukaan mengalir ke daerah penambangan

dari daerah tangkapan hujan/ daerah yang berada lebih tinggi adalah 3.56 Menit/

0.06 Jam dan intensitas hujan 21.48 jam/mm dengan debit 64.15 m3/jam.

Dari hasil tersebut air yang akan masuk kedalam sump/ kolam

penampungan adalah 1378.12 m3 dengan jumlah air ini maka dimesi sump yang

dibuat untuk menampung air adalah sebesar 1520m3 dibuat lebih besar agar dapat

menampung air lebih banyak bila terjadi kenaikan debit air.

Air dari sump akan dipompakan ke kolah pengendapan dengan

menggunakan pompa Multiflo 390 dengan RPM Maximal adalah 1120.

Kemampuan head total 130 dengan tingkat efisiensi 70% dapat memompakan air

100 liter air per menit dan pipa Polyethylene yang mempunyai panjang 12m

dengan diameter 8inch. Jumlah pipa yang digunakan adalah 42 batang

disesuaikan dengan jarak sump ke kolam pengendapan..

18

BAB IV

PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

4.2 SARAN

19