BAB IIIDASAR TEORIIII.2. Pengertian DrainasePengertian drainase adalah suatu usaha untuk mencegah, mengeringkan, danmengeluarkanair yangmasukataumenggenangi suatudaerahtertentu. Drainase diperlukan sebagai penunjang kelancaran dalam kegiatan penambangan. Sistemdrainase yang ada dilokasi tambang bawah tanah (UndergroundMining)dilaksanakankarenaakumulasi airdi dalamtambang yang harus dikeluarkan.Tujuan drainase tambang adalah :1. Mencegah terjadinya korosi pada peralatan tambang.2. Mencegah terjadinya akumulasi (genangan) air di dalam tambang.3. Menciptakan kondisi kerja yang aman dan nyaman di dalam tambang.Secara hidrologi air dibawah permukaan tanah dapat dibedakan menjadi air padadaerahtakjenuhdanair padadaerahjenuh. Daerahtidak jenuh air umumnya terdapat pada bagian teratas dari lapisan tanah dan dicirikan oleh gabungan tiga fasa, yaitu :1. Fasa padat (material atau butiran padatan).2. Fasa cair ( air adsorbsi, air kapiler dan air infiltrasi).3. Fasa gas.Daerah ini dipisahkan dari daerah jenuh air oleh jaringan kapiler. Daerah jenuh merupakan bagian dibawah zona tak jenuh. Air yang terdapat pada zona atau daerah jenuh inilah yang disebut Ground Water.III.3. Sistem Drainase Tambang Terbuka.III-1III-2Air permukaan mengakibatkan erosi lereng pit, jalan angkut, pengendapan dan pelunakan jalan angkut. Metode dasar pembuangan air meliputi parit-parit pembuanganair padapermukaandanpadabagiandasar tambang, saluran horizontal, saluran vertikal atau metode kombinasi. Beberapa contoh metode drainase .1. Metode SiemensPada setiap jenjang dari kegiatan penambangan dipasang secara vertikal pipa ukuran8, disetiap ujung bawah pipa tersebut diberi lubang-lubang. Bagianujungini masukkedalamlapisanakuifer, sehinggaair tanah terkumpul pada bagian ini dan selanjutnya dipompa keatas dan dibuang keluar daerah penambangan. 2. Metode Elektro OsmosisBilamana lapisan tanah terdiri dari lempung, maka pekerjaan pemompaansangat sulit dilakukan, makadipakai caraelektroosmosis. Padametodeini digunakanbatanganodasertakatoda. Bilaelemenini dialiri listrik maka air pori yang terkandung dalam batuan akan mengalir menuju katoda yang kemudian terkumpul dan dipompa keluar.3. Metode Pemotongan Air TanahMetodeinibiasanyadigunakan untuk mengamatikondisi air tanah,dimana lapisan tanah yang digali sampai sebatas akuifer. Dengan terpotongnyaaliran airtanahini maka daerahhilirakan menjadi kering. Lubanggalian ditimbunkembali denganmaterial yangkedapair atau dengan cara disemen.III.4. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sistem Drainase Tambang.Beberapafaktoryang memengaruhi Perencanaandrainasetambangdan yang perlu diperhatikan antara lain daerah tangkapan hujan, curah hujan, debit limpasan, dan dimensi drainase.III.4.1. Daerah Tangkapan Hujan (Catchment Area)III-3Catchment areaadalah merupakan suatu area atau daerah tangkapanhujandimanabataswilayahtangkapannyaditentukandari titik-titik elevasi tertinggi sehingga akhirnya merupakan suatu poligon tertutup yang mana polanya disesuaikan dengan kondisi topografi, dengan mengikuti kecenderungan arah gerak air (E.M Wilson). Penentuan daerah tangkapan hujan didasarkan pada peta topografi daerah yang akan diteliti, daerah tangkapan hujan dibatasi oleh punggungan bukit. Setelah ditentukan maka diukur luasnya. Hujan yang terjadi dipermukaan bumi merupakan hasil dari suatu daur air. Daur air di muka bumi secara garis besar terdiri dari penguapan, presipitasi dan pengaliran. Air yang menguap terutama air laut, akan naik ke atmosfir berubah menjadi awan dan setelah mengalami berbagai proses kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan bumi.Airyangjatuhkepermukaanbumi sebagianmeresapkedalam tanah(infiltrasi) dan sebagian ditahan oleh tumbuhan (intersepsi) dan sebagianlagiakan mengisi cekungan dan lekukan dipermukaan bumi dan mengalir ke tempat yanglebih rendah. Disamping ituada sebagian airhujanyang jatuh akan menguaplagi (evaporasi) danada pula yangterserap oleh tumbuhan (transpirasi).Air hujan yang akan mempengaruhi secara langsung sistem drainase adalah air hujan yang mengalir pada permukaan tanah (run off) ditambah sejumlah air yang keluar dari proses infiltrasi air tanah.Semua air yang mengalir ini tidak akan menjadi sumber dari suatu sistem drainase. Kondisi ini tegantung dari daerah tangkapan hujannya dandipengaruhi olehbeberapafaktor, antaralainkondisi topografi, rapat tidaknya vegetasi serta keadaan geologi.III-4DAUR HIDROLOGIAwan KondensasiPresipitasiIntersepsi Uap airInfiltrasi Limpasan permukaanEvapotranspirasiAliran air tanah Perembesan air tanahSumber : tugas akhir bratanata wibowo (2008)GAMBAR III.1 DAUR HIDROLOGIPenentuan luas daerah tangkapan hujan berdasarkan pada peta daerah yang akan diteliti. Setelah tuga tersbut ditentukan, maka pengukuranluasnyamenggunakanplanimeterdenganmemperhatikan daerah aliran air limpasan yang mengalir sesuai dengan kontur masing-masingdaerah. Hasil dari pembacaanplanimeterkemudiandikalikan dengan skala yang digunakandalampeta sehingga didapatkan luas tangkapan hujan dalam m2.III.4.2. Curah HujanCurahhujanadalahbanyaknyaair hujanyangjatuhkebumi persatu satuan luas permukaan pada suatu jangka waktu tertentu . Curah hujan merupakan salah satu faktor penting dalam suatu sistem drainase, karena besar kecilnya curah hujan akan mempengaruhi besar kecilnya air limpasan(Sayoga ,R). Besar kecilnya curah hujan dapat dinyatakan III-5sebagai volumeairhujanyangjatuhpadasuatuareal tertentudalam jangka waktu relatif lama, oleh karena itu besarnya curah hujan dapat dinyatakan dalam m3/satuan luas, secara umum dinyatakan dalam tinggi air (mm). Curah hujan 10 mm berarti tinggi hujan yang jatuh pada areal seluas1 m2adalah 10 liter.Angka-angka curah hujan yang diperoleh sebelumditerapkandalam rencanapengendalianairpermukaanharus diolahterlebihdahulu. Datacurahhujanyangakandianalisisadalah Curah hujan harian maksimum dalam satu tahun selama 10 sampai 20 tahun, dinyatakan dalammm/24 jam. Analisis data curah hujan meliputi:1. Periode Ulang Hujan (PUH)Periode ulang hujan adalah hujan maksimum yang diharapkan terjadi pada setiap n tahun (Soewarno). Jika suatu data curah hujan mencapai harga tertentu (x) yang diperkirakan terjadi satukali dalamntahun, makantahundapat dianggapsebagai periodeulangdari x.Perhitungan periode ulangdapat dilakukan dengan beberapa metode, tetapi metode yang paling banyak dipakai di IndonesiaadalahMetodeExtreemGumbelataulebih lazim disebut Metode Gumbel.Rumus metode Gumbeladalah :( ) Yn YrnxX Xr + 14)Keterangan :Xr= Hujan Harian rencana maksimum (mm/24 jam) dengan ..thX= Curah hujan rata ratax= Standar deviasi= 2 / 121) (1]1

nXi14)III-6n = Expected standar deviasiYr = Variasi reduksi untuk PUH tahunYn = Expected meanNilaicurahhujanmaksimumrata-rata (x) dapat dihitung dengan rumus :x = nXi

14)Dimana :Xi = Curah hujan maksimum pada tahun xN = Lama tahun pengamatanHubungan periode ulang dengan reduksi variansi dari variabel Y ditunjukkan pada Tabel III.1TABEL III.1HUBUNGAN PERIODE ULANG DENGAN REDUKSI VARIANSI DARI VARIABEL REDUKSIPeriode Ulang (T)Reduksi Variansi (Yr)251020501000,30651,49992,25042,97023,90194,6001Sumber : Soemarto. C. D. Hidrologi TeknikTABEL III.2HUBUNGAN ANTARA EXPECTED STANDAR DEVIASI (n) DAN EXPECTED MEAN ( Yn) DENGAN JUMLAH DATAn Yn n8,0000 0,4843 0,90439,0000 0,4902 0,9288III-710,0000 0,4952 0,949611,0000 0,4996 0,969712,0000 0,5053 0,983313,0000 0,5070 0,997114,0000 0,5100 1,009515,0000 0,5128 1,020616,0000 0,5175 1,0316Sumber : Soemarto. C. D. Hidrologi Teknik2. Intensitas Curah HujanIntensitascurah hujan adalah besarnya air hujan yang jatuh kepermukaan bumi pada satuan luas (Kensaku Takeda dan Suyono .S). Dengan demikian apabila diketahui curah hujan 1 mm berarti curahhujantersebut adalahsamadengan1liter/m2.Jadi curah hujanmerupakanjumlahair hujanyangjatuhpadasatusatuan luas. Satuan curah hujan dinyatakan dalam mm sedangkan derajat curahhujan dinyatakan dalam curah hujan per-satuan waktu dan disebut juga denganintensitashujan.Keadaan curah hujandapat didefinisikan dalam tabel sebagai berikut :TABEL III.3KEADAAN DAN INTENSITAS CURAH HUJANDerajat HujanIntensitas Curah Hujan (mm/menit)KondisiHujan sangat lemah 0,02Tanah agak basah atau dibasahi sedikitHujan lemah 0,02 0,05Tanah menjadi basah semuanyaHujan normal 0,05 0,025Bunyi curah hujan terdengarIII-8Hujan deras 0,25 1,00Air tergenang diseluruh permukaan tanah dan terdengar bunyi dari genanganHujan sangat deras > 1,00Hujan seperti ditumpahkan, seluruh drainase meluapSumber : Sayoga,Pengantar Pengaliran tambangBesarnya intensitas hujan yang mungkin terjadi dalam kurun waktu tertentu dihitung berdasarkan persamaan mononobe. Rumus menyatakan bahwa nilai tingkat intensitas curah hujan yang diperbolehkanyaitu curahhujan perbandingan rata-rata perhari terhadap lamanyahujanrata-rataperhari.hujandapatdihitung dengan rumus mononobe :3 / 2242424

,_

tRIDimana :I = Intensitas curah hujan (mm/jam)Rt = Curah hujan rencanat = Lama hujan (menit)III.4.3. Debit Limpasan (Run Off)Limpasan adalah semua air yang bergerak dari daerah pengaliran ke suatu aliran permukaan (surface stream) tidak memandang rutenya, apakahlewat rutepermukaanataulewat dibawahpermukaantanah (surfaceatau sub surface )( C.D, Soemarto ).Debitlimpasandapat dihitung dengan persamaan rasional berikut :III-9Q = 0.278 x C x I x A 14)dimana :Q = Debit limpasan (m3/detik)C = Koefisien limpasan (Tabel III.4)I= Intensitas curah hujan (m/jam)A= Luas catchment area (km2)TABEL III.4KOEFISIEN LIMPASAN PADA BERBAGAI KONDISINO KEMIRINGAN TATAGUNA LAHAN NILAI C1Datar, 15%a. hutan dan kebunb. pemukiman dan taman c. alang-alang, sedikit tanaman d. tanah gundul,jalan aspal, areal penggalian & penimbunan tambang0,60,70,80,9-1Sumber : Bambang S, Perencanaan Drainase Tambang TerbukaPerhitungan Head Pompa.Head III-10Head merupakan besaran energi yang terdapat di dalam persamaan neraca energi dari system aliran fluida. Persamaan ini dikenal sebagai persamaan Bernoulli. Satuan dari setiap head dalam persamaan ini adalah energi per satuan berat dari fluida, misalnya ft-lb/lb atau cm-gr/gr. Secara umum satuan yang biasa dipakai dalah satuan panjang dari kolom fluida, ft atau cm.UntukmenghitungHead total dari suatu rangkaian pompa, dapat digunakan rumus sebagai berikut :Keterangan :Hs ( Static Head )Adalah energi yang diakibatkan karena adanya perbedaan tinggi antara permukaan fluida dengan pusat pompa.Static head terdiri dari 2 jenis yaitu :1. Static Suction Lift ( SL )Adalah jarak pusat pompa dengan permukaan fluida yang akan dihisap, dimana posisi pompa lebih tinggi daripada permukaan fluida.2. Static Suction Head ( SH )Adalah jarak pusat pompa dengan permukaan fluida yang akan dialirkan, dimana posisi pompa lebih rendah daripada permukaan fluida.Head total=Hs+Hf+Hd+HvIII-11Hd ( Static Discharge Head )Adalah jarak antara pusat pompa dengan permukaan fluida yang keluar dari ujung pipa penyaluran setelah sebelumnya melewati pompa.Hf ( Friction Head )Adalah energi yang hilang pada aliran fluidakarena adanya gaya gesekan antara fluida dengan pipa.Fiction Head terdiri dari :2. Friction Head pada Suction Line, yaitu gaya gesek yang terjadi sebelum fluida sampai ke pompa.3. Friction Head pada Discharge Line, yaitu gaya gesek yang terjadi setelah fluida melewati pompa.Cara menghitung Hf adalah sebagai berikut :Keterangan : f L V2Hf = f --------D2gIII-12Adalah koefisien gesekan Darcy Weisbach, harga f dapat dihitung dengan beberapa macam cara antara lain :a. Dari table yang dikeluarkan oleh pembuat pipa ( ini adalah cara yang paling mudah )b. Dengan menggunakan diagram Moodyc. Dengan memakai rumus Empiris1. Colebrook( 1938 )2. Persamaan Wood( Desember 1966 )

a = 0,94 ( E / D)0,225 + 0,53 ( E / D ), E / D adalah kekasaran nisbi b = 88 ( E / D )0,44 c = 1,62( E / D )0,134 3. Persamaan Jain ( 1975 )Ef=f(Re,--- )D 1E / D2,51---- = - 0,86 ln (----- + -------)f3,7 Re ff = a + b.Re-cIII-13

Koefisien gesekan f merupakan fungsi dari bilangan Reynold dan kekasaran nisbi. Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut :Re = Bilangan ReynoldsV=Kecepatan aliran fluida D=Diameter pipa= ( rho ), rapat massa zat cair= ( mu ), kekentalan zat cair= ( nu ), kentalan kinematik LAdalah panjang pipa untuk penyaluran pipa yang digunakan( m ) DAdalah diameter pipa yang digunakan( m ) V 1f = ----------------------------------- E / D 5, 74 { 2 log ( ------ + -------) }2 3 ,70 Re 0,9 V DVDRe = ------=------- ( = ------ ) III-14Adalah kecepatan aliran fluida ( m / s ) atau ( ft / s ) gAdalah specific gravity ( 9,81 m / s2 )Hv ( Velocity head )Adalah energi yang diakibatkan oleh adanya kecepatan alir fluida dan dapat diekuivalenkan dengan jarak fluida dimana kecepatannya turun menjadi nol.Rumus perhitungan Hv ini adalah :Gambar Total head dari suatu sistem fluidaPerhitungan Input Power V2Hv = ----- 2 gIII-15Rumus yang dipakai untuk menghitung Input Power adalah sebagai berikut :P, adalah Power atau daya pompa yang digunakan, P dapat dihitung dengan menggunakan rumus :Dengan Q = V.A Ip ( Input Power ), adalah kekuatan motor penggerak pompa. P, adalah daya pompa yang digunakan ( watt ) , adalah efesiensi pompa yang digunakan , adalah massa jenis zat cair ( kg / m3 ) g, percepatan gravitasi ( m / s2 ) Q, debit pompa (m3 / s ) Htot, adalah Head total pompa PIp = ------ P = .g.Q.Htot