OPTIMALISASI BANGUNAN AIR PADA KAWASAN KAMPUS UNTUK MEWUJUDKAN KOTA RAMAH AIR DAN TANGGUH BENCANA SEBAGAI ANTISIPASI PERUBAHAN IKLIM

OPTIMALISASI BANGUNAN AIR PADA KAWASAN KAMPUS UNTUK MEWUJUDKAN KOTA RAMAH AIR DAN TANGGUH BENCANA SEBAGAI ANTISIPASI PERUBAHAN IKLIM COVER Disusun Oleh: Ferdiansya 17/416001/SV/13739 Septyan Andi Pratama 17/416011/SV/13749 Florentino Yoga Asmara 17/410621/SV/12548 UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2020 ii SURAT PERNYATAAN ORISINILITAS KARYA iii KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Paper dengan judul Optimalisasi Bangunan Air Pada Kawasan Kampus Untuk Mewujudkan Kota Ramah Air Dan Tangguh Bencana Sebagai Antisipasi Perubahan Iklim. Dalam hal ini penyusun menyadari tanpa adanya bimbingan, pengarahan dan bantuan dari semua pihak tentunya paper ini tidak akan terselesaikan. Penyusun menyampaikan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Sindu Nuranto, M.S., CWS. selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. 2. Bapak Muhammad Sulaiman, S.T., M.T., D.Eng. selaku Dosen Pembimbing Tim Gamar Amara, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. Tidak ada yang sempurna di dunia ini, karena kesempurnaan hanya milikNya, maka apabila ada kesalahan dalam penulisan paper ini, penyusun memohon maaf sebesar-besarnya kepada semua pembaca. Untuk itu penyusun memohon saran dan kritik yang membangun guna memperbaiki dan melengkapi penyusunan laporan ini. Yogyakarta, 10 November 2020 Gamar Amara iv DAFTAR ISI COVER ............................................................................................................. i SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ......................................... ii KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii DAFTAR ISI.................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR........................................................................................ vi DAFTAR TABEL ........................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN................................................................................... viii ABSTRAK....................................................................................................... ix ABSTRACT ....................................................................................................... x BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah................................................................................ 2 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................. 2 1.4 Batasan Masalah .................................................................................. 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 3 2.1 Kebutuhan Air ..................................................................................... 3 2.2 Pengelolaan Air Hujan ......................................................................... 3 2.2.1 Sustainable Urban Drainage System ............................................. 3 2.2.2 TRAP ........................................................................................... 3 2.2.3 Low Impact Development .............................................................. 4 2.3 Ketersediaan Air .................................................................................. 4 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 5 3.1 Objek Penelitian .................................................................................. 5 3.2 Waktu dan Tempat Penelitian............................................................... 5 v 3.3 Prosedur Penelitian .............................................................................. 5 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................... 6 4.1 Kebutuhan Air (Outflow) ..................................................................... 6 4.2 Ketersediaan Air (Inflow) ..................................................................... 6 4.3 Rancangan Bangunan Air di Kawasan UGM ........................................ 8 4.4 Diskusi ................................................................................................ 9 4.4.1 Menurunkan Limpasan Permukaan................................................ 9 4.4.2 Penyediaan Air Bersih .................................................................. 9 4.4.3 Tercapainya SDGs 2030................................................................ 9 BAB V PENUTUP ..................................................................................... 10 5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 10 5.2 Saran ................................................................................................. 10 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 11 LAMPIRAN.................................................................................................... 12 vi DAFTAR GAMBAR Gambar 4.1 Penempatan bangunan air di Kawasan Universitas Gadjah Mada ...... 8 vii DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Kebutuhan penggunaan air di Kawasan Universitas Gadjah Mada ........ 6 Tabel 4.2 Hasil Analisis Frekuensi Hujan ........................................................... 6 Tabel 4.3 Hasil Analisis Intensitas Hujan ........................................................... 7 Tabel 4.4 Hasil Analisis Debit Hujan Rancangan Kala Ulang 25 Tahun............... 7 Tabel 4.5 Jenis bangunan air yang digunakan di Kawasan Universitas Gadjah Mada ......................................................................................................................... 8 viii DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Desain Kawasan Lembah UGM untuk Konservasi air dan Pengolahan SPAM Kampus ............................................................................................... 12 Lampiran 2. Pemakaian air dingin minimum sesuai penggunaan gedung ........... 13 Lampiran 3. Bagan Alir Penelitian ................................................................... 14 Lampiran 4. Rekapitulasi Perhitungan Hujan Kawasan/Rerata dengan Metode Aljabar ............................................................................................................ 15 Lampiran 5. Hasil Analisis Frekuensi Hujan Metode Gumbel ........................... 16 Lampiran 6. Hasil Analisis Frekuensi Hujan Metode Distribusi Normal ............ 16 Lampiran 7. Hasil Analisis Frekuensi Hujan Metode Log Normal ..................... 17 Lampiran 8. Hasil Analisis Frekuensi Hujan Metode Log Pearson Type III ....... 18 Lampiran 9. Rekapitulasi Analisis Frekuensi .................................................... 19 Lampiran 10. Hasil Analisis Intensitas Hujan Metode Mononobe ...................... 19 Lampiran 11. Nilai Intensitas Hujan pada waktu konsentrasi 19 menit ............... 20 Lampiran 12. Kurva Intensitas Hujan IDF ........................................................ 20 Lampiran 13. Debit Air Hujan Rancangan 25 Tahunan (Q25) ........................... 21 Lampiran 14. Nilai runoff coefficient (C) .......................................................... 22 Lampiran 15. Perhitungan Reduksi Limpasan melalui Debit Rancangan yang dapat dipanen dengan alat pemanen air hujan............................................................. 23 Lampiran 16. Komposisi luasan atap dihitung menggunakan google earth......... 23 ix OPTIMALISASI BANGUNAN AIR PADA KAWASAN KAMPUS UNTUK MEWUJUDKAN KOTA RAMAH AIR DAN TANGGUH BENCANA SEBAGAI ANTISIPASI PERUBAHAN IKLIM Ferdiansya1, Septyan Andi Pratama1, Florentino Yoga Asmara1 1Jl. Yacaranda Sekip Unit IV, Bulaksumur, Blimbing Sari, Caturtunggal, Kec. Depok, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta Email: [email protected] ABSTRAK Perubahan iklim yang disebabkan oleh terjadinya pemanasan global mengakibatkan terjadinya beberapa fenomena alam seperti cuaca ekstrem dan musim kering yang berkepanjangan. Cuaca ekstrem yang dapat terjadi seperti banjir, kekeringan, gagal panen, dan genangan di daerah perkotaan. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya untuk meminimalisir dampak yang akan ditimbulkan dari kejadian tersebut. Kampus sebagai sarana pembelajaran memiliki peran dalam menghasilkan ilmu dan teknologi yang memiliki manfaat bagi masyrakat di sekitarnya. Area kampus yang masih belum termanfaatkan secara optimal dapat dimanfaatkan sebagai ruang terbuka hijau. Ruang terbuka hijau di area kampus sebaiknya di desain dengan mengusung konsep “TRAP” (Tampung, Resapkan, Alirkan dan Pelihara). Penggunaan konsep TRAP sebagai sistem eko-drainase pada area kampus diwujudkan dengan adanya bangunan air seperti embung, sumur resapan, drainase konservasif, dan pemeliharaan yang bersifat partisipasif. Dengan adanya penggunaan konsep TRAP kampus dapat mengkonservasi air yang mana dapat menjadi bahan baku untuk pemenuhan air bersih dan air minum pada wilayah kampus tersebut. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari penggunaan konsep TRAP dalam kesiapsiagaan menghadapi perubahan iklim yang terjadi serta manfaat dari adanya bangunan air yang ada untuk menunjang aktivitas civitas akademika dan masyarakat sekitar. Dengan adanya penelitian ini diharapakan dapat menjadi acuan bagi seluruh kampus yang ada di Indonesia untuk berperan aktif dalam melakukan upaya mitigasi terhadap bencana yang mungkin terjadi serta menciptakan lingkungan yang tangguh dan berkelanjutan. Sistem ini sebagai upaya percepatan tecapainya SDGs 2030. Kata Kunci: Air, berkelanjutan, Cuaca Ekstrem,TRAP 6 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Kebutuhan Air (Outflow) Kebutuhan air bersih di Kampus Universitas Gadjah Mada (UGM) dihitung berdasarkan kebutuhan air menggunakan Standar Nasional Indonesia terlampir dan juga data jumlah civitas Akademika UGM yang bersumber dari Data Direktorat Akademik dan SDM UGM yang berkisar 61.500 orang. Berikut merupakan data penggunaan Air Bersih di Kampus Universitas Gadjah Mada. Tabel 4.1 Kebutuhan penggunaan air di Kawasan Universitas Gadjah Mada No Jumlah Civitas (orang) Penggunaan air (liter/orang/hari) Target Pelayanan (%) Jumlah Kebutuhan air (liter/hari) Jumlah Kebutuhan air (liter/detik) 1 61.500 80 100 4.920.000 56,94 4.2 Ketersediaan Air (Inflow) Untuk ketersediaan air di kampus Universitas Gadja Mada (UGM) dihitung berdasarkan debit hujan yang terjadi di kampus UGM. Data curah hujan diperoleh dari 3 stasiun hujan terdekat yaitu stasiun hujan Gemawang, Nyemangan, dan Santan pada pembacaan tahun 2005-2019. Dari data tersebut selanjutnya ditentukan hujan rata-rata menggunakan metode aljabar dengan hasil terdapat pada lampiran. Nilai hujan rata-rata kemudian dilakukan analisis frekuensi dengan 4 metode yaitu metode Gumbel, Distribusi Normal, Log Normal dan Log Pearson Type III dengan kala ulang masing-masing 2, 5, 10, 25 dan 100 tahun. Berikut merupakan rekap perhitungan analisis frekuensi (detail perhitungan frekuensi terdapat pada Lampiran) Tabel 4.2 Hasil Analisis Frekuensi Hujan Kala Ulang Metode Gumbel Normal Log Normal Log Pearson 2 98 107.2033 97.14556596 87.3516626 5 167 159.223 137.1887326 128.5881144 10 213 186.4714 164.3747534 168.8879748 25 270 208.7655 190.5794311 239.1776551 50 313 234.1561 225.5481592 309.4421761 100 355 251.496 253.0488924 398.8822314 BAB IV 7 Selanjutnya dilakukan perhitungan Intensitas Hujan dengan menggunakan persamaan Mononobe dengan menggunakan nilai frekuensi yang telah didapat. Hasil uji frekuensi yang digunakan untuk perhitungan intensitas hujan yaitu dengan metode Log Pearson Type III (detail perhitungan uji frekuensi terdapat pada Lampiran). Berikut merupakan Intensitas Hujan yang terjadi pada masing-masing kala ulang dengan waktu konsentrasi. (detail perhitungan terdapat pada Lampiran). Tabel 4.3 Hasil Analisis Intensitas Hujan Kala Ulang Intensitas Hujan (mm/jam) 2 64.288 5 94.636 10 124.296 25 176.026 50 227.738 100 293.563 Setelah mengetahui intensitas hujan, koefisien limpasan, dan luasan kampus UGM maka dapat ditentukan debit hujan yang terjadi dengan menggunakan metode Rasional. Debit hujan rancangan menggunakan kala ulang 25 tahunan didapatkan hasil sebagai berikut: Tabel 4.4 Hasil Analisis Debit Hujan Rancangan Kala Ulang 25 Tahun No Wilayah C I (25 Tahun) A Q25 Tahun 1 Sub DTA 1 0.0278 0.6 176.026294 3.376E-01 0.99 m3/s 2 Sub DTA 2 3.410E-01 1.00 3 Sub DTA 3 1.760E-01 0.52 4 Sub DTA 4 3.500E-01 1.03 5 Sub DTA 5 2.134E-01 0.63 6 Sub DTA 6 2.581E-01 0.76 7 Sub DTA 7 1.144E-01 0.34 Total Debit (Q25) di Kampus UGM 5.26 m3/s Dari tabel didapatkan debit air hujan rancangan 25 tahunan yang terjadi di kampus UGM sebesar 5.26 m3/s ≈ 526.000 L/s 8 4.3 Rancangan Bangunan Air di Kawasan UGM Bangunan air yang akan di rencanakan pada penelitian kali ini menggunakan prinsip Tampung, Resapkan, Alirkan dan Pelihara (TRAP/SUDS) berbasis Low Impact Development. Jenis teknologi yang digunakan antara lain Pemanen Air Hujan (PAH), Sumur Resapan (SR), Aspal Porus (AP), dan bangunan air yang telah ada sebelumnya seperti Embung (E) dan juga Kolam Retensi (KR). Penentuan penempatan bangunan air yang akan digunakan pada masing-masing SUB DTA dengan mempertimbangkan ketersediaan lahannya. Berikut merupakan gambaran penempatan bangunan air yang akan digunakan pada masing-masing SUB DTA. Gambar 4.1 Penempatan bangunan air di Kawasan Universitas Gadjah Mada Tabel 4.5 Jenis bangunan air yang digunakan di Kawasan Universitas Gadjah Mada No Wilayah Jenis Bangunan Air 1 SUB DTA 1 PAH, SR, E 2 SUB DTA 2 PAH, SR 3 SUB DTA 3 PAH, SR 4 SUB DTA 4 PAH, SR, AP 5 SUB DTA 5 PAH, SR 6 SUB DTA 6 SR, AP, KR 7 SUB DTA 7 SR, AP, KR 9 4.4 Diskusi 4.4.1 Menurunkan Limpasan Permukaan Dengan bangunan air yang direncanakan untuk di tampung sebanyakbanyaknya melalui PAH dapat mengurangi limpasan dan mereduksi debit hujan rancangan sebesar 77% dengan penempatan PAH pada sub DTA 1, 2, 3, 4, 5. Lalu selanjutnya air sisa limpasan akan masuk ke sumur resapan pada semua sub DTA, embung dan kolam retensi pada sub DTA 1, 6, 7 juga Aspal Porus pada Sub DTA 4. Sehingga beban air yang diterima saluran drainase tidak terlalu berat dan mencegah terjadinya banjir. (detail perhitungan reduksi limpasan pada Lampiran) 4.4.2 Penyediaan Air Bersih Air yang ditampung dapat digunakan sebagai sumber air bersih untuk keperluan sehari-hari civitas akademika UGM serta air sebagai sumber penyediaan air baku untuk Sistem Pengengelolaan Air Minum (SPAM) Kampus sehingga kampus mandiri dari segi air bersih dan juga air minum dalam kegiatan sehari-hari, juga mendorong pengurangan penggunaan air kemasan yang mana menimbulkan sampah plastik. Serta mengantisipasi kekeringan ketika musim kemarau terjadi. 4.4.3 Tercapainya SDGs 2030 Optimalisasi bangunan air kampus yang direncanakan pada penelitian kali ini mendukung percepatan tercapainya Suistanable Development Goals 2030 melalui 7 dari 17 point yang ada yaitu Good Health And Well Being (3), Quality Education (4), Clean and Water Sanitation (6), Industry,Inovation and Infrastructure (9), Suistainable Cities and Coummunities (11), Climate action (13), Partnerships For The Goals (17) 10 BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Curah hujan diperoleh dari 3 stasiun hujan terdekat yaitu stasiun hujan Gemawang, Nyemangan, dan Santan pada pembacaan tahun 2005-2019 dengan kisaran curah hujan tahunan 62 mm - 311 mm dan rata-rata 107 mm. 2. Intensitas hujan yang digunakan yaitu 176.026 mm/jam dengan spesifikasi kala ulang 25 tahun dan konsentrasi waktu 19 menit. Sehingga potensi debit air hujan rancangan 25 tahunan (Q25) didapatkan sebesar 5.26 m3/s ≈ 526.000 L/s. 3. Mereduksi Limpasan hujan rancangan Q25 sebesar 77%. 4. Kebutuhan air bersih di Kampus Universitas Gadjah Mada dengan jumlah civitas akademik 61.500 orang dan tingkat pelayanan sebesar 100 % didapatkan kebutuhan air sebesar 56,94 liter/detik. 5. Jenis bangunan air dengan konsep SUDS/TRAP berbasis LID yang digunakan pada penelitian ini antara lain Pemanen Air Hujan (PAH), Sumur Resapan (SR), Aspal Porus (AP), dan bangunan air yang telah ada sebelumnya seperti Embung (E) dan juga Kolam Retensi (KR). 6. Mendukung tercpainya SDGs 2030 melalui 7 dari 17 point yang ada serta sebagai representative kota ramah air 5.2 Saran 1. Perlu pendetailan data atap berdasarkan Drawing Engineering Desain agar diperoleh luasan atap yang ideal. 2. Jika ingin mereduksi limpasan lebih besar lagi maka pada semua sub DTA perlu dipasang Alat Pemanen Air Hujan 3. Perlu dilakukan analisis hidraulika terkait penempatan PAH, SR, AP. 4. Perlu dilakukan analisis mengunakan bantuan software yang relevan dengan topik penelitian seperti EPA SWMM dan lainnya. BAB V 11 DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2005, Stromwater Management To Rainwater Management, Columbia, diakses 11 November 2020, Columbia: Water Balance Model For British Columbia. CNN Indonesia, 2020, Mengenal Fenomena La Nina dan El Nino yang Pengaruhi Cuaca RI, cnnindonesia.com, diakses 11 November 2020, <https://www. cnnindonesia.com/teknologi/20201019154835-199-560156/mengenal-feno mena-la-nina-dan-el-nino-yang-pengaruhi-cuaca-ri>. Sulaiman, M., 2018, Penerapan SUDS di Kawasan Kampus UGM Mendukung SDGs, Yogyakarta, diakses 12 November 2020. Suripin, 2018, Sustainable Urban Drainage System (SUDS) guna mendukung Sustainable Development Goals (SDGs), Universitas Diponegoro, diakses 13 November 2020. 12 LAMPIRAN Lampiran 1. Desain Kawasan Lembah UGM untuk Konservasi air dan Pengolahan SPAM Kampus 13 Lampiran 2. Pemakaian air dingin minimum sesuai penggunaan gedung 14 Lampiran 3. Bagan Alir Penelitian 15 Lampiran 4. Rekapitulasi Perhitungan Hujan Kawasan/Rerata dengan Metode Aljabar Keterangan: (i) Dimana: = Curah hujan rerata metode aljabar (mm) n = Jumlah stasiun pengukuran hujan p1…pn = Besar curah hujan pada masing-masing stasiun (mm) TAHUN Hujan rerata Urutan (MinMax) Metode Aljabar (mm) 2005 103 62 2006 107 62 2007 81 70 2008 62 71 2009 70.75 73 2010 70.00 81 2011 97.00 85 2012 61.50 96 2013 73.15 97 2014 85.00 103 2015 96.45 107 2016 125.35 111 2017 311.20 125 2018 110.90 155 2019 154.57 311 22 Lampiran 14. Nilai runoff coefficient (C) 23 Lampiran 15. Perhitungan Reduksi Limpasan melalui Debit Rancangan yang dapat dipanen dengan alat pemanen air hujan No Wilayah C I (25 Tahun) A Q25 Tahun 1 Sub DTA 1 0.6 176.026294 1.351E-01 0.40 m3/s 2 Sub DTA 2 1.023E-01 0.30 3 Sub DTA 3 7.041E-02 0.21 4 Sub DTA 4 6.999E-02 0.21 5 Sub DTA 5 4.269E-02 0.13 6 Sub DTA 6 0.000E+00 - 7 Sub DTA 7 0.000E+00 - Total Debit Yang Dapat Dipanene 1.23 m3/s Keterangan: Untuk debit yang dipanen dipilih hanya pada sub DTA 1, 2, 3, 4 dan 5 dengan pertimbangan ketersediaan atap yang banyak pada Sub DTA tersebut. Untuk Sub DTA 6 dan 7 tidak dipilih karena sebagian besar daerah tersebut merupakan kawasan terbuka dan telah ada kolam retensi dan juga aliran sungai belik di Wisdom Park UGM. Lampiran 16. Komposisi luasan atap dihitung menggunakan google earth No Wilayah A (awal) Persentase atap A (atap) 1 Sub DTA 1 3.376E-01 40% 1.351E-01 2 Sub DTA 2 3.410E-01 30% 1.023E-01 3 Sub DTA 3 1.760E-01 40% 7.041E-02 4 Sub DTA 4 3.500E-01 20% 6.999E-02 5 Sub DTA 5 2.134E-01 20% 4.269E-02 6 Sub DTA 6 2.581E-01 - 0.000E+00 7 Sub DTA 7 1.144E-01 - 0.000E+00