Kondisi Saluran dan Bendung Eksisting Desa Sungai Buntu
Desa Sungai Buntu merupakan bagian dari Kabupaten Karawang dengan mata pencaharian masyarakatnya berasal dari hasil pertanian maupun laut. Untuk pemanfaatan irigasi pertanian, warga Desa Sungai Buntumenggunakan aliran air dari Sungai Cisoga untuk dibendung. Hanya saja, bendung yang ada masih berupa bendung sederhana yang terbuat dari karung berisi pasir urug yang ditahan oleh bambu. Oleh karena itu, bendung yang ada belum bisa memenuhi kebutuhan masyarakat Desa Sungai Buntu. Masyarakat sekitar menginginkan konstruksi bendung yang mampu mengatur aliran air yang masuk. Ketika terjadi pasang, air laut yang masuk dapat ditahan, sedangkan saat kondisi surut air dari sungai dapat ditampung untuk dijadikan suplai air irigasi. Hasil pengukuran terhadap bendung eksisting ditampilkan pada Tabel 1.
Gambar 10 Nilai hasil pengukuran Gambar 9
A
a
b
c
d
Tabel 1 Hasil pengukuran bendung eksisting
Parameter Nilai
Lebar saluran 19,2 m Tinggi Muka Air Hulu 0,9 cm Tinggi Muka Air Hilir 0,4 cm
Gambar 11 Pengukuran bendung eksisting
Gambar 12 . Kodisi bendung buatan warga
Kondisi bendung eksisting yang kurang baik menyebabkan perlu dibuatnya bendung baru yang dilengkapi dengan pintu air. Dengan adanya pintu air, aliran air yang keluar dan masuk dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Hasil pengukuran di lapangan, didapatkan data mengenai profil yang ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Pengukuran Profil Saluran Pada Kondisi Fase Arus Pasang Laut Pukul 15.23 WIB, 17 Mei 2013
Data Nilai
Lebar saluran 11,3 m Tinggi muka air ke tepian 0,8 m Kedalaman saluran 0,95 m Kecepatan aliran 0,125 m/dtk Debit 2,47 m3/dtk
Pada tahap ini, dilakukan analisis perubahan ketinggian muka air dan Pengukuran kecepatan aliran dilakukan dengan menggunakan metode pelampung, sehingga yang didapatkan adalah nilai kecepatan permukaan aliran. Untuk hasil pengukuran kecepatan air perlu dikalikan dengan faktor 0,6, agar kecepatan permukaan dapat diasumsikan sebagai kecepatan aliran yang diasumsikan kecepatan yang diukur dari tengah aliran. Pengukuran tinggi muka air dan kecepatan aliran dilakukan selama 2 x 24 jam dengan interval pengukuran satu jam sekali dimulai dari pukul 08.00 WIB, Sabtu 11 Agustus 2013. Hingga pukul 08.00 WIB, Senin 13 Agustus. Data hasil pengukuran dapat dilihat di Lampiran 1.
Gambar 14 Hasil pengukuran ketinggian air dan kecepatan permukaan aliran Berdasarkan hasil pengamatan dilapangan selama waktu pengukuran, arah kecepatan aliran hanya mengarah ke arah hilir. Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat apabila ada peningkatan tinggi muka air maka kecepatan akan menurun. Hal ini disebabkan dari adanya pengaruh gelombang pasang sehingga menahan kecepatan aliran yang bergererak dari hulu. Perubahan tinggi muka air tertinggi berada pada kisaran 170 cm dari dasar aliran dan yang terendah adalah 70 cm. dari dasar aliran. Diketahui kedalaman dari aliran adalah 1,75 m: tinggi maksimum akibat pasang adalah sama dengan kedalaman dari saluran itu sendiri.
Berdasarkan data diatas dapat ditentukan letak pintu dan dimensi pintu. Penentuan posisi pintu ditentukan dari selisih tinggi muka air tertinggi dan terendah, garis hijau pada grafik di atas merupakan ketinggian maksimum dan garis ungu merupakan tinggi muka air minimum, berdasarkan data tersebut dapat dilihat selisih tinggi muka air terendah dan tertinggi adalah 100 cm, maka dimensi pintu yang dibutuhkan adalah lubang pintu 100 cm x 100 cm dengan dimensi keseluruhun 120 cm x 120 cm. Berdasarkan analisis, jumlah pintu yang digunakan adalah 2, dengan tinggi muka air 0.52 m yang berarti sesuai dengan kriteria yaitu kurang dari 1 m. Perhitungan jumlah pintu dapat dilihat di Lampiran 3.
Analisis Gaya Saat Pintu Tertutup
Asumsi yang digunakan pada model pintu saat tertutup adalah air dianggap tidak bergerak, dimana tinggi muka air lebih rendah pada bagian hulu dibandingkan dari pada bagian hilir. Saat pintu tertutup, terdapat dua bagian utama yang bereaksi yaitu titik A dan B dimana titik A merupakan engsel pintu dan titik B adalah bagian yang dapat membuka dari pintu. Pintu tertutup apabila air pada bagan hilir atau air dari laut mencoba untuk masuk. Tekanan hidrostatis dari air laut yang lebih tinggi dibandingkan tekanan hidrostatis air dari hulu
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 10 20 30 40 50 K ec epa ta n (m /s ) T ing g i m uk a a ir (m /s ) Debit (m3/s) H v
Muka air banjir
mengakibatkan resultan gaya ke arah hulu. Resultan arah gaya ke arah hulu inilah yang menyebabkan pintu tertutup.
Berdasarkan hasil analisis gaya pada pintu air, pintu air menghasilkan reaksi akibat resultan gaya hidrostatik yang diberikan oleh saluran dan gaya akibat beban pintu itu sendiri. Gaya reaksi yang dihasilkan adalah HA, HB dan VA.Untuk mendapatkan nilai maksimum dari reaksi tersebut digunakan asumsi bahwa tinggi muka air laut (h2) 1,75 m. Pintu air mulai terkena air dari kedalaman 75 cm hingga 175 cm Asumsi berikutnya adalah tinggi muka air pada bagian hulu dianggap 0. Asumsi terbut didasarkan pada kondisi musim kemarau dimana air laut pada saat pasang akan memasuki saluran irigasi akibat tidak adanya air dari hulu. Kondisi ini mengakibatkan kerusakan pada lahan pertanian di sekitarnya. Berdasarkan asumsi tersebut didapatkan nilai resultan yang bekerja adalah 4.900 N reaksi yang terjadi adalah HA sebesar 1.633,33N , HB sebesar 3.266,67 N. dan VA sebesar 900 N dan 3.500 N. berat dari pintu terbagi menjadi dua yaitu saat pintu tidak terisi air dan pintu terisi air. Guna dari pengisian air pada pintu adalah mengubah berat jenis pintu (bagian daun) sehingga dapat mengatur bukaan pintu.
Analisis Gaya Saat Pintu Terbuka
Asumsi yang digunakan pada saat pintu terbuka adalah aliran air tidak mengakibatkan gaya gesek pada pintu air. Saat pintu air terbuka aliran menjadi bergerak dari arah hulu ke hilir. Akibat perubahan luasan penampang yang dilewati aliran terjadi perbedaan kecepatan sebelum dan sesudah melewati pintu air. Dalam perhitungan ini diasumsikan kecepatan aliran sesudah melewati pintu sebanding dengan debit sebelum aliran masuk kedalam pintu dan berbanding terbalik dengan luasan lubang tiga pintu. Akibat adanya perubahan luasan penampang yang diakibatkan daun pintu terhadap gerakan aliran terjadi perbedaan tinggi muka aliran. Asumsi yang digunakan utuk tinggi muka air adalah tinggi muka air setelah melewati pintu adalah 0,02 m lebih rendah dari tinggi muka air sebelum melewati pintu air untuk pintu yang tidak terisi air dan 0,08 m untuk pintu yang terisi air
Resultan gaya horisontal yang diberikan oleh air sama dengan massa air yang melewati pintu dikalikan dengan perbedaan kecepatan aliran. Akibat posisi dari daun pintu yang miring (membentuk sudut dengan garis khayal awal saat pintu tertutup) maka terjadi perubahan kedalaman. Perubahan dari kedalaman ini mengakibatkan titik tangkap gaya pintu berubah sehingga besar gaya pada titik engsel berubah. Selain perubahan dari titik tangkap air, komponen gaya reaksi juga bertambah. Resultan gaya vertikal yang sebelumnya hanya dipengaruhi oleh aliran;karena adanya komponen gaya aliran yang tegak lurus dengan dasar aliran maka resultan gaya vertikal yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh gaya aliran.
Perhitungan reaksi gaya yang difokuskan pada tiga sudut istimewa yaitu 30o, 45o dan 60o. Jenis daun pintu yang digunakan ada dua yaitu saat pintu tidak terisi air sehingga berat pintu itu sendiri hanya 9 kg dan saat pintu terisi penuh sehingga berat pintu bertambah menjadi 35 kg. Data yang digunakan data yang didapatkan di lapangan yaitu kedalaman aliran yang diukur saat observasi lapang yaitu 0,95 m. untuk kedalaman maksimum di asumsikan didapatkan dari kedalaman saat pengukuran ditambahkan dengan 0,8 m yaitu tinggi muka air ke
tepian. Perubahan debit diasumsikan dari perubahan tinggi muka air. Perubahan tinggi muka air dibuat dengan selang 0,2 m
Gambar 15 Hubungan debit dan gaya horizontal pada beberapa bukaan sudut pintu klep Air PA-FG1
Berdasarkan grafik diatas untuk pintu dengan beda head 0.02 m pintu tidak terisi air) memiliki nilai HA positif untuk semua sudut istimewa yang berarti arah gaya HA menuju ke hilir. Hal ini disebabkan oleh resultan gaya yang dihasilkan dari hulu lebih besar dibandingkan dari hilir. Semakin besar bukaan sudut maka semakin besar gaya HA. Untuk pintu yang memiliki kemampuan bergerak dengan perbedaan head 0,08 m nilai dari HA adalah negatif. Hal ini disebabkan resultan gaya dari hilir lebih besar dibadingkan dari hulu. Untuk pintu air dengan beda head 0,08 m, bukaan sudut 45o dan 60o memiliki perbedaan dengan kondisi pintu lain dimana gaya yang terjadi berbanding terbalik dengan debit. Hal ini bisa terjadi karena komponen gaya horizontal beralih ke komponen verikal.
Gambar 16 Hubungan debit dan gaya vertikal pada beberapa bukaan sudut pintu klep air PA-FG1
-350 -300 -250 -200 -150 -100-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 HA (N e wt o n ) Debit (m3/s) 30 derajat beda head 0.02 m 45 derajat beda head 0.02 m 60 derajat beda head 0.02 m 30 derajat beda head 0.08 m 45 derajat beda head 0.08 m 6o derajat beda head 0.08 m -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 VA (N ew ton) Debit (m3/s)
30 derajat (massa pintu 9 kg) 45 derajat (massa pintu 9 kg) 60 derajat (massa pintu 9 kg) 30 derajat (massa pintu 35 kg) 45 derajat (massa pintu 35 kg) 60 derajat (massa pintu 35 kg)
Berdasarkan Gambar 16 gradien perubahan gaya vertikal pada beban pintu yang lebih berat lebih tinggi dibandingkan beban pintu yang yang lebih ringan. Hal ini disebabkan berat pintu merupkan komponen utama dari gaya vertikal pintu itu sendiri. Perbandingan lainnya yang terjadi adalah gaya dari pintu yang bermassa 9 kg dan 35 kg sama memiliki gaya yang terbesar pada bukaan sudut terbesar juga atau dapat dikatakan gaya yang dihasilkan berbanding lurus dengan sudut bukaan pintu. Hasil pehitungan persamaan 25 dan 26 tersaji di Lampiran 2.
Rancangan Anggaran Biaya
Lebar saluran adalah 11 meter, total lebar bangunan pintu air adalah 15 meter. Panjang sayap yang digunakan adalah 8 meter pada sisi kiri dan kanan pintu air. Pintu yang digunakan berjumlah dua. Dengan dimensi bukaan 100 cm x 100 cm, pemilihan dimensi pintu didasarkan pada selisih level muka air tertinggi dan terendah yaitu +78 cm dan +178 cm.sebelum membangun bendung atau pintu air dibangun terlebih dahulu Cover Dam, yaitu bendung yang menahan air sehingga tempat pembangunan dapat kering sementara ketika pekerjaan sedang berlangsung. Bangunan pintu air menggunakan pondasi menerus dengan kedalaman 0,3 meter. Bangunan pintu air menggunakan lapisan anti rembes melintang sepanjang 15 meter dengan ketebalan 0.25 m dan kedalaman 1,5 m. Penulangan secara keseluruhan menggunakan tulangan 10 mm. penulangan hanya dilakukan di rak pintu, lantai dan jembatan. Detail gambar perencanaan dapat dilihat di Lampiran 6 hingga Lampiran 19. Perhitungan Volume pekerjaan tersaji di Lampiran 4 dn Lampiran 5. Rencana anggaran biaya yang digunakan untuk membangun menggunakan 2 pintu air adalah Rp194.867.400 dan untuk 3 pintu air adalah Rp302.410.900