8

BAB IIKAJIAN PUSTAKA

2.1Pengertian PenyaliranPenyaliran adalah suatu cara untuk mengeringkan atau mengeluarkan air yang terdapat atau menggenangi suatu daerah tertentu. Sedangkan penyaliran tambang adalah upaya mencegah atau mengeluarkan air yang memasuki daerah tambang yang dapat mengganggu aktifitas penambangan. Penanganan masalah air dalam tambang terbuka dapat dibedakan menjadi :2.1.1Mine DrainageMerupakan uapaya untuk mencegah masuk dan mengalirnya air ke lokasi penambangan. Hal ini umumnya dilakukan untuk penanganan air tanah dan air yang berasal dari sumber air permukaan. Beberapa metode penyaliran mine drainage, yaitu :1. Metode Siemens. Pada tiap jenjang dari kegiatan penambangan dibuat lubang bor kemudian ke dalam lubang bor dimaksukkan pipa dan disetiap bawah pipa tersebut diberi lubang-lubang. Bagian ujung ini masuk ke dalam lapisan akuifer, sehingga air tanah terkumpul pada bagian ini dan selanjutnya dipompa ke atas dan dibuang ke luar daerah penambangan.Gambar 2.1 Metode Siemens2. Metode Pemompaan Dalam (Deep Well Pump). Metode ini digunakan untuk material yang mempunyai permeabilitas rendah dan jenjang tinggi. Dalam metode ini dibuat lubang bor kemudian dimasukkan pompa ke dalam lubang bor dan pompa akan bekerja secara otomatis jika tercelup air. Kedalaman lubang bor 50 meter sampai 60 meter.

Gambar 2.2 Metode Deep Well Pump

3. Metode Elektro Osmosis. Pada metode ini digunakan batang anoda serta katoda. Bilamana elemen-elemen dialiri arus listrik maka air akan terurai, H+ pada katoda (disumur besar) dinetralisir menjadi air dan terkumpul pada sumur lalu dihisap dengan pompa.

Gambar 2.3 Metode Elektro Osmosis4. Small Pipe With Vacuum Pump. Cara ini diterapkan pada lapisan batuan yang inpermiabel (jumlah air sedikit) dengan membuat lubang bor. Kemudian dimasukkan pipa yang ujung bawahnya diberi lubang-lubang. Antara pipa isap dengan dinding lubang bor diberi kerikil-kerikil kasar (berfungsi sebagai penyaring kotoran) dengan diameter kerikil lebih besar dari diameter lubang. Di bagian atas antara pipa dan lubang bor di sumbat supaya saat ada isapan pompa, rongga antara pipa lubang bor kedap udara sehingga air akan terserap ke dalam lubang bor.

Gambar 2.4 Metode Pipe With Vacum Pump2.1.2Mine DewateringMerupakan upaya untuk mengeluarkan air yang telah masuk ke tempat penggalian, terutama untuk penanganan air hujan. Beberapa metode penyaliran mine dewatering adalah sebagai berikut :1. Sistem Kolam Terbuka. Sistem ini diterapkan untuk membuang air yang telah masuk ke daerah penambangan. Air dikumpulkan pada sumur (sump), kemudian dipompa keluar dan pemasangan jumlah pompa tergantung kedalaman penggalian.2. Cara Paritan. Penyaliran dengan cara paritan ini merupakan cara yang paling mudah, yaitu dengan pembuatan paritan (saluran) pada lokasi penambangan. Pembuatan parit ini bertujuan untuk menampung air limpasan yang menuju lokasi penambangan. Air limpasan akan masuk ke saluran-saluran yang kemudian di alirkan ke suatu kolam penampung atau dibuang langsung ke tempat pembuangan dengan memanfaatkan gaya gravitasi.3. Sistem Adit. Cara ini biasanya digunakan untuk pembuangan air pada tambang terbuka yang mempunyai banyak jenjang. Saluran horisontal yang dibuat dari tempat kerja menembus ke shaft yang dibuat di sisi bukit untuk pembuangan air yang masuk ke dalam tempat kerja. Pembuangan dengan sistem ini biasanya mahal, disebabkan oleh biaya pembuatan saluran horisontal tersebut dan shaft.

2.2Sirkulasi AirAir di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi yaitu penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (Outflow). Air menguap ke uadara dari permukaan tanah dan laut berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses kemudian jatuh sebagai hujan atau salju kepermukaan laut atau daratan. Air di bumi mengalami suatu perputaran melalui serangkaian peristiwa yang berlangsung secara terus-menerus dan membentuk suatu siklus yang dikenal dengan siklus hidrologi (Hydrological cycle). Perubahan bentuk air menjadi uap ini disebabkan oleh energy panas dari matahari. Uap air ini akan terkondensasi pada lapisan atmosfer bumi dan akan terjadi presipitasi. Presipitasi ini dapat berbentuk hujan jika perubahan suhu mencapai di bawah titik beku (freezing point). Air hujan akan memulai siklus baru dalam bentuk aliran di permukaan bumi (run off) maupun melalui media seperti vegetasi yang menahan butiran air (interseption). Beberapa bagian air akan mengalir ke daerah yang lebih rendah dan akhirnya menuju ke laut, sebagian lagi akan mengalami penguapan baik langsung (evaporation) dan melalui tumbuhan (transpiration) serta masuk ke dalam tanah melalui rongga antar butiran tanah (infiltration). Adanya pengaruh gaya gravitasi akan menarik air akibat kelebihan kelengasan tanah. Pada kedalaman dan zona tertentu, pori-pori tanah dan batuan akan mengalami kejenuhan. Batas atas zona jenuh air ini disebut muka air tanah. Air tanah ini akan mengalir sebagai aliran air tanah, dan akhirnya sampai ke permukaan sebagai mata air (spring) atau sebagai rembesan ke danau, waduk atau ke laut. Siklus hidrologi seperti ini akan terjadi sepanjang masa dan menyebabkan volume air di bumi relatif tetap. Siklus ini merupakan konsep dasar tentang keseimbangan air secara global di bumi.

Gambar 2.5 Siklus AirBerdasarkan hal-hal tersebut diatas maka berkembanglah ilmu hidrologi, yakni yang mempelajari sirkulasi air itu sendiri.2.2.1PresipitasiPresipitasi adalah peristiwa jatuhnya cairan atmosfer ke permukaan bumi. Presipitasi dapat terdiri dari beberapa bentuk, yaitu :1) Hujan yang merupakan bentuk presipitasi yang paling penting2) Embun yang merupakan hasil kondensasi di permukaan tanah atau tumbuhan.3) Salju dan esFaktor-faktor mempengaruhi terjadinya presipitasi adalah :a. Adanya uap air di atmosferb. Faktor meteorologist seperti suhu air, suhu udara, kelembaban, kecepatan angin, tekanan, dan sinar matahari.c. Lokasi daerah berhubungan dengan sistem sirkulasi secara umumd. Rintangan yang disebabkan oleh gunung dan lain-lain.2.2.2Evaporasi dan Transpirasi (Evaporation)Evaporasi adalah proses pertukaran molekul air di permukaan menjadi molekul uap air di atmosfer akibat panas, sedangkan transpirasi adalah proses penguapan pada tumbuh-tumbuhan melalui sel-sel stomata.Faktor-faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah :1) Radiasi matahari, karena proses perubahan air dari wujud cair menjadi gas memerlukan panas (penyinaran matahari secara langsung)2) Angin berfungsi membawa uap air dari satu tempat ke tempat lain.3) Kelembapan relative4) Suhu 5) Jenis tumbuhan, karena evapotranspirasi dibatasi oleh persediaan air yang dimiliki oleh tumbuh-tumbuhan serta ukuran stomata.6) Jenis tanah, karena kadar kelembaban tanah membatasi persediaan air yang diperlukan tumbuhan.2.2.3InfiltrasiCurah hujan yang mencapai permukaan tanah akan bergerak sebagai limpasan permukaan atau infiltrasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah :1) Faktor tanah, terutama yang berkaitan dengan sifat-sifat fisik tanah seperti ukuran butir dan struktur tanah.2) Vegetasi3) Kemiringan tanah, kelembaban tanah, dan suhu air.2.3Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sistem Penyaliran Tambang2.3.1Curah HujanCurah hujan adalah banyaknya air hujan yang jatuh ke bumi persatu satuan luas permukaan pada suatu jangka waktu tertentu . Curah hujan merupakan uap air atmosfer yang terkondensasi dan jatuh dalam bentuk tetesan air. Besar kecilnya curah hujan dapat dinyatakan sebagai volume air hujan yang jatuh pada suatu areal tertentu dalam jangka waktu relatif lama, oleh karena itu besarnya curah hujan dapat dinyatakan dalam mm, secara umum dinyatakan dalam tinggi air (mm). Curah hujan 10 mm berarti tinggi hujan yang jatuh pada areal seluas 1 m2 adalah 10 liter. Angka-angka curah hujan yang diperoleh sebelum diterapkan dalam rencana pengendalian air permukaan harus diolah terlebih dahulu. Data curah hujan yang akan dianalisis adalah Curah hujan harian maksimum dalam satu tahun selama 10 sampai 20 tahun.Persamaan Distribusi Probabilitas Gumbel tersebut adalah sebagai berikut:Xt = X + S x K (2.1) KeteranganXt = Hujan rencana atau debit dengan periode ulang tertentu T (mm/hari)X = Curah hujan rata-rata (mm)S = Standar deviasi dari data curah hujan(2.2)Dimana, n = jumlah sampelK = Faktor Frekuensi Gumbel : K = (Yt-Yn)/Sn....(2.3)Yt = Reduksi variat dari variabel yang diharapkan terjadi pada PUHYt = -ln ((-ln T-1))/T.(2.4)Yn = Nilai rata-rata dari reduksi variat, tergantung dari jumlah dataSn = Reduksi standart deviasi

Tabel 2.1Nilai Reduced standart deviation (Sn) dan Nilai Reduced Mean (Yn)nSnYnnSnYn

100.94970.4952601.1750.5521

151.0210.5128701.1850.5548

201.0630.5236801.1940.5567

251.0910.539901.2010.5586

301.1120.53621001.2060.56

351.1280.54032001.2360.5672

401.1410.54365001.2590.5724

451.1520.546310001.2690.5745

501.1610.5485

(Sumber : Kamiana I made Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air,2011)

Dari perumusan distribusi probabilitas Gumbel di atas, hanya harga curah hujan rata-rata dan standar deviasi nilai curah hujan yang diperoleh dari hasil pengolahan data. Sedangkan harga-harga selain itu diperoleh dari table tetapan, dalam hubungannya dengan jumlah data dan periode ulang hujan.2.3.2Periode Ulang HujanPeriode ulang hujan adalah periode (tahun) dimana suatu hujan dengan tinggi intensitas yang sama kemungkinan bisa terjadi lagi. Kemungkinan terjadinya adalah satu kali dalam batas periode (tahun) ulang yang ditetapkan. Penentuan periode ulang hujan dilakukan dengan menyesuaikan data dan keperluan pemakaian saluran yang berkaitan dengan umur tambang serta tetap memperhitungkan resiko hidrologi.Perhitungan periode ulang dapat dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :..(2.5)Keterangan : Pt = Resiko hidrologi (kemungkinan suatu kejadian akan terjadi minimal satu kali pada periode ulang tertentu).Tt = Periode ulangTL = Umur TambangPenetapan periode ulang hujan sebenarnya lebih ditekankan pada masalah kebijakan dan resiko yang perlu diambil sesuai dengan perencanaan. Menurut Kite, G.W. (1977), Acuan untuk menentukan PUH dapat dilihat pada table 2.2Tabel 2.2 Periode Ulang Hujan RencanaKeteranganPeriode ulang hujan

Daerah terbuka0,5

Sarana tambang2 dan 5

Lereng-lereng tambang dan penimbunan5 dan 10

Sumuran utama10 dan 25

Penyaliran keliling tambang25

Pemindahan aliran sungai100

(sumber : Wendi Tugas Akhir, 2011)

2.3.3Intensitas curah hujan ( I )Intensitas curah hujan adalah jumlah hujan per satuan waktu yang relative singkat, biasanya satuan yang digunakan adalah mm/jam. Intensitas curah hujan biasanya dinotasikan dengan huruf T. Keadaan curah hujan dan intensitas menurut Takeda dapat diklasifikasikan sebagai berikut :Tabel 2.3 Keadaan Curah Hujan dan Intensitas Curah HujanIntensitas Curah Hujan (mm)Kondisi

Keadaan Curah hujan1 jam24 jam

Hujan sangat ringan< 120>100Hujan seperti di tumpahkan

Intensitas curah hujan ditentukan berdasarkan rumus mononobe, karena daa yang tersedia di daerah penelitian hanya terdapat data curah hujan harian,Rumus mononobe :

Dimana :I = Intensitas curah hujan (mm/jam)Rt = Curah hujan maksimum (mm)t = Lama hujan (jam)

2.3.4Daerah Tangkapan HujanDaerah tangkapan hujan adalah luasnya permukaan, yang apabila terjadi hujan, maka air hujan tersebut akan mengalir ke daerah yang lebih rendah menuju ke titik pengaliran. Air yang jatuh ke permukaan, sebagian meresap ke dalam tanah, sebagian ditahan oleh tumbuhan dan sebagian lagi akan mengisi liku-liku permukaan bumi, kemudian mengalir ke tempat yang lebih rendah. Semua air yang mengalir dipermukaan belum tentu menjadi sumber air dari suatu system penyaliran. Kondisi ini tergantung dari daerah tangkapan hujan dan dipengaruhi oleh beberapa factor, antara lain kondisi topografi, kerapatan vegetasi serta keadaan geologi.Daerah tangkapan hujan merupakan suatu daerah yang dapat mengakibatkan air limpasan permukaan mengalir kesuatu tempat (daerah penambangan) yang lebih rendah. Penentuan luas daerah tangkapan hujan berdasarkan peta topografi daerah yang akan diteliti. Daerah tangkapan hujan ini dibatasi oleh pegunungan dan bukit-bukit yang diperkirakan akan mengumpulkan air hujan sementara. Setelah daerah tangkapan hujan ditentukan, maka diukur luasnya pada peta kontur,yaitu dengan menarik hubungan dari titik-titik yang tertinggi disekeliling tambang membentuk poligon tertutup, dengan melihat kemungkinan arah mengalirnya air. Hasil pembacaan dari planimeter, kemudian dikalikan luas daerah tangkapan hujan dalam m22.3.5Air LimpasanAir limpasan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir diatas permukaan tanah menuju sungai, danau atau laut. Aliran itu terjadi karena curah hujan yang mencapai permukaan bumi tidak dapat terinfiltrasi, baik yang disebabkan karena intensitas curah hujan atau factor lain misalnya kelerengan, bentuk dan kekompakan permukaan tanah serta vegetasi.1) Aspek-aspek yang berpengaruha. Curah hujan = Curah hujan, intensitas curah hujan dan frekuensi hujanb. Tanah = Jenis dan bentuk topografic. Tutupan = Kepadatan, jenis dan macam vegetasid. Luas daerah aliran2) Perkiraan debit air limpasanUntuk memperkirakan debit air limpasan maksimal digunakan rumus rasional, yaitu :Qt = 0,278 . C . It . A..(2.7)Keterangan :Qt = Debit air limpasan maksimum dengan periode ulang hujan tertentu (m3/detik)C = Koefisien limpasanIt = Intensitas curah hujan dengan periode ulang hujan tertentu (mm/jam)A = Luas daerah tangkapan hujan (km2)Pengaruh rumus ini, mengasumsikan bahwa hujan merata diseluruh daerah tangkapan hujan, dengan lama waktu (durasi) sama dengan waktu konsentrasi (tc).3) Koefisien limpasan (C)Koefisien limpasan merupakan bilangan yang menunjukkan perbandingan besarnya limpasan permukaan, dengan intensitas curah hujan yang terjadi pada tiap-tiap daerah tangkapan hujan.Dalam penentuan koefisien limpasan faktor-faktor yang harus diperhatikan adalah :a. Kerapatan vegetasiDaerah dengan vegetasi yang rapat, akan memberikan nilai C yang kecil, karena air hujan yang masuk tidak dapat langsung mengenai tanah, melainkan akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan, sedangkan tanah yang gundul akan member nilai C yang besar.b. Tata guna lahanLahan persawahan atau rawa-rawa akan memberikan nilai C yang kecil daripada daerah hutan atau perkebunan, karena pada daerah persawahan misalnya padi, air hujan yang jatuh akan tertahan pada petak-petak sawah, sebelum akhirnya menjadi limpasan permukaan.c. Kemiringan tanahDaerah dengan kemiringan yang kecil ( 15%Hutan0,6

Pemukiman0,7

Vegetasi ringan0,8

Tanah gundul, penambangan0,9

(sumber : Wendi Tugas akhir, 2011)

2.4Saluran PenyaliranSaluran penyaliran berfungsi untuk menampung dan mengalirkan air ke tempat pengumpulan (kolam penampungan atau saluran) atau tempat lain. Bentuk penampungan saluran, umumnya dipilih berdasarkan debit air, tipe material serta kemudahan dalam pembuatannya. Sumber air utama pada tambang terbuka adalah air hujan, walaupun kadang kontribusi air tanah juga tidak dapat diabaikan dalam menetukan debit air. Dalam merancang bentuk saluran penyaliran, beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain, dapat mengalirkan debit air yang direncanakan dan mudah dalam penggalian saluran serta tidak lepas dari penyesuaian dengan bentuk topografi dan jenis tanah. Bentuk dan dimensi saluran juga harus memperhitungkan efektifitas dan ekonomisnya.

2.5Sumuran (Sump)Sumuran tambang berfungsi sebagai tempat penampungan sementara air dan lumpur sebelum dipompa ke luar tambang. Sumuran tambang dibedakan menjadi dua macam, yaitu sumuran tambang permanen dan sementara. Sumuran tambang permanen adalah sumuran yang berfungsi selama penambangan berlangsung, dan umumnya tidak berpindah tempat. Dimeni sumuran tambang tergantung pada kuantitas (debit) air limpasan, kapasitas pompa, volume, waktu pemompaan, kondisi lapangan seperti kondisi penggalian terutama pada lantai tambang (floor) dan lapisan batubara serta jenis tanah atau batuan di bukaan tambang. Volume sumuran ditentukan dengan menggabungkan grafik intensitas hujan yang dihitung dengan teori Mononobe versus waktu, dan grafik debit pemompaan versus waktu.Setelah ukuran sumuran diketahui tahap berikutnya adalah menetukan lokasi sumuran di bukaan tambang (Pit). Pada prinsipnya sumuran diletakkan pada lantai tambang (floor) yang paling rendah, jauh dari aktifitas penggalian batubara, jenjang disekitarnya tidak mudah longsor, dekat dengan kolam pengendapan, mudah untuk dibersihkan.2.6PompaPompa berfungsi untuk mengeluarkan air dari tambang. Dalam industry pertambangan, pompa yang digunakan guna mengeluarkan air yang terdapat dalam sumur penampungan (sump) adalah jenis pompa sentrifugal karena fluida yang dialirkan adalah air yang bercampur dengan lumpur, dimana pompa tersebut bisa beroperasi dengan head yang tinggi. Pompa ini bekerja berdasarkan putaran impeller di dalam pompa. Air yang masuk akan diputar oleh impeller, akibat gaya sentrifugal yang terjadi air akan dilemparkan dengan kuat ke arah lubang pengeluaran pompa.

1