Dari survey dan studi penentuan lokasi diperoleh 3 alternatif lokasi yang memungkinkan untuk bendung karet (lihat gambar 5.1). Perbandingan keuntungan dan kerugian dari ketiga alternatif lokasi tersebut adalah seperti diuraikan pada Tabel 5.1 berikut :
Tabel 5.1 Perbandingan Alternatif Lokasi Bendung Karet Sungai Pappa
Alternatif-1
Posisi 1.7 km dari muara
Alternatif-2
Posisi 10.2 km dari muara
Alternatif-3
Posisi 12.6 km dari muara Luas catchment areanya
paling besar, yaitu : 408 km2, sehingga ketersediaan airnya lebih terjamin
Luas catchment areanya 306 km2, sehingga ketersediaan airnya lebih sedikit
Luas catchment areanya 269 km2 Ketersediaan air dari sungai paling kecil.
Dapat menahan intrusi air laut sepanjang 12 km ke hulu.
Hanya dapat menahan intrusi air laut sepanjang 2 km ke hulu
Tidak dapat menahan intrusi air laut, karena lokasi ini sudah tidak terpengaruh oleh pasang air laut
Volume tampungan di palung sungai paling besar, yaitu sekitar 2.2 juta m3, sehingga daerah yang bisa dilayani air bakunya lebih luas
Volume tampungan di palung sungai lebih kecil, yaitu sekitar 0.5 juta m3.
Volume tampungan di palung 0.2 juta m3, di waduk tunggu 0.9 juta m3, total 1.1 juta m3.
Lebar bendung 165 m Lebar bendung 65 m Lebar bendung 65 m Dasar pondasi berupa tanah
lunak, sehingga perlu pondasi dalam dengan tiang pancang
Dasar pondasi berupa batuan keras, dan cukup dengan pondasi dangkal
Dasar pondasi berupa batuan keras, dan cukup dengan pondasi dangkal
Pelaksanaan konstruksi lebih sulit
Pelaksanaan konstruksi lebih mudah
Pelaksanaan konstruksi lebih sulit. Pembangunan bendung karet tergantung pada jadi tidaknya dibangun waduk tunggu
Berdasarkan perbandingan teknis tersebut, selanjutnya ditetapkan lokasi Alternatif-2 yang dipilih untuk sebagai lokasi bendung karet Sungai Pappa, dengan pertimbangan-pertimbangan : bendung tidak terlalu lebar, lokasi berada tanah pondasi batuan yang lebih stabil, serta pelaksanaan konstruksi nantinya lebih mudah. Sedangkan tampungan air di palung yang hanya 0.5 juta m3 diperkirakan sudah mencukupi untuk memenuhi kebutuhan air baku. Disamping itu bendung direncanakan bendung karet memanfaatkan ketersediaan air dari aliran dasar di sungai.
5.2. Perencanaan Tipe Bendung Karet
Ditinjau dari komponen pengisi bendung karet pada saat dikembangkan, terdapat dua tipe bendung karet, yaitu :
1. Bendung Karet isi air 2. Bendung karet isi udara
5.3. Perencanaan Tata Letak Bendung Karet
Posisi pada Alternatif ke 2, berada 10.2 km dari muara sungai, sekitar 1.5 km di sebelah hulu jembatan jalan poros Takalar-Jeneponto. Pada lokasi ini saat ini telah ada bendung sementara yang dibangun swadaya masyarakat. Lokasi as bendung ditempatkan sejauh 50 m ke hulu dari as bendung swadaya masyarakat yang ada. Mengingat bendung tersebut saat ini masih difungsikan oleh masyarakat, dan dari hasil pertemuan konsultasi masyarakat disepakati lokasi tersebut, sehingga tidak akan mengganggu bangunan pada saat dilaksanakan pengeboran untuk penyelidikan geologi teknik. Namun karena bendung ini dari pasangan batu kali, dan hanya disediakan beberapa lubang untuk pengaliran pada saat banjir, sehingga mercu yang ada akan menambah ketinggian muka air banjir di lokasi ini pada saat terjadi banjir. Maka direkomendasikan bendung swadaya ini untuk dibongkar pada saat pembangunan bendung karet nantinya. 5.4. Perencanaan Dimensi Bendung Karet
Perencanaan bendung karet mengikuti kriteria Pedoman Perencanaan Bendung Karet Isi Udara (PdT-09-2004-A). Perencanaan dimensi pokok bendung karet Sungai Pappa seperti disajikan pada Tabel 5.2 berikut.
Tabel 5.2. Perencanaan Dimensi Bendung Karet Sungai Pappa
No. Uraian Dimensi Keterangan
1. Panjang bentang bersih bendung pada mercu atas, L
66.00 m Diambil sama dengan lebar rata-rata sungai di sekitar lokasi bendung (1 km ke hulu dan 1 km ke hilir)
2. Panjang mercu bagian bawah 2 x 28.35 m
3. Jumlah panel bendung 2 bh Dibuat 2 panel untuk kemudahan pengangkutan bahan ke lokasi, untuk pengaturan muka air hulu, dan untuk kemudahan pada saat perbaikan/ penggantian
4. Tebal pilar pembagi 1.00 m Bentuk trapesium, tebal atas 1.00 m, kemiringan lereng 1:0.5
5. Panjang panel bendung 2x25.00 m Panjang bagian bawah tubuh bendung karet kondisi mengembang
6. Elevasi lantai muka -0.50 m Elevasi minimum dasar sungai di lokasi bendung - 0.75 m, diambil 0.25 m diatasnya
7. Ketebalan pondasi bendung 1.20 m Dari bahan beton bertulang
8. Panjang lantai muka 10.00 m Direncanakan agar cukup untuk landasan bagi penggelaran lembaran karet bendung.
9. Elevasi mercu bendung +2.00 m Elevasi pasang tertinggi di lokasi ini + 0.90 m, elevasi muka air rencana pengambilan +1.85m (elevasi tebing sungai rata-rata +2.90m, tinggi pemompaan rata-rata 1.05m)
10. Tinggi tubuh bendung, H 2.50 m
11. Tinggi aliran maksimum, 0.24H 0.60 m Tinggi aliran yang diijinkan sebelum bendung karet mengempis, maksimum 0.3 H = 0.75m. Diambil 0.24 H = 0.60 m. (dalam praktek muka air pengempisan tidak lebih dari 0.60 m)
+4.50 5.00 +2.00 0.80 0.80 3.10 3.10 1.00 1.65 +4.50 1.65 5.00 28.35 71.00 35.00 28.35 35.00 +2.00 +2.60 +2.60
5.5. Hidrolis Bendung Karet 5.5.1. Dimensi Hidrolis
Ringkasan dimensi hidrolis bendung karet S.Pappa sebagaimana disajikan pada Tabel 5.2. diatas.
5.5.2. Elevasi Mercu Bendung
Mercu bendung diletakkan pada elevasi yang diperlukan untuk pelayanan muka air pengambilan, atau didasarkan pada perhitungan bagi penyediaan volume tampungan air di hulu bendung. Direncanakan elevasi mercu bendung + 2.00 m, dengan pertimbangan elevasi muka air yang disediakan untuk pemompaan bagi pengambilan air untuk PDAM dan irigasi pompa di hulu bendung. Dimana rata-rata elevasi sawah yang ada di lokasi adalah + 3.00 m, sehingga tinggi pemompaan rata-rata 1.00 m. Disamping itu berdasarkan pengamatan ketinggian muka air pasang tertinggi di lokasi ini +0.90 m, sehingga bendung karet dapat menahan agar tidak bercampurnya air asin dengan air tawar di hulu bendung. Dengan elevasi lantai bendung -0.50 m, maka ketinggian bendung karet H=2.50 m.
5.5.3. Penampungan dan Pelepasan
Volume penampungan yang terjadi pada saat bendung karet mengembang dihitung berdasarkan data penampang melintang sungai di hulu bendung karet, dengan elevasi muka air pada pembendungan maksimum + 2.60 m. Dari hasil perhitungan diperoleh volume tampungan bendung karet sungai Pappa sebesar 0.70 juta m3, dengan panjang aliran balik ke hulu sejauh 5,4 km. Aliran balik ini sampai 2 km di hulu dari titik percabangan S.Dingau dan S.Pamukkulu. Pengaruh aliran balik dari pembendungan maksimum ini juga cukup aman dan tidak menimbulkan luapan banjir dari penampang sungai yang ada. Sedangkan pada elevasi muka air sama dengan elevasi mercu + 2.00 m, adalah sebesar 0.56 juta m3. Karena debit sungai Pappa pada musim kemarau kecil, maka volume tampungan ini sangat berarti untuk penyediaan air baku di lokasi ini.
5.5.4. Perencanaan Panelisasi Bentang Bendung
Untuk menghindari pelepasan volume tampungan pada operasi pengempisan, direncanakan bendung karet dibagi menjadi dua panel. Elevasi rencana pembendungan maksimum panel ke-1 adalah + 2.57 m, dan panel ke-2 adalah + 2.60 m.
5.5.5. Debit limpasan pada pembendungan maksimum
Total debit limpasan pada pembendungan maksimum dihitung dengan rumus: Qw = Cw L h13/2
dengan :
Qw = debit limpasan pada pembendungan maksimum (m3/s), Cw = koefisien limpasan (m1/2/s),
L = panjang bentang bendung (m),
h1 = tinggi pembendungan maksimum (m). Besarnya Cw bisa didekati dengan rumus:
Cw = 1.77 (h1/H) + 1.05 (untuk 0 < h1/H < 0,3)
Direncanakan tinggi pembendungan maksimum h1 = 0.24 H = 0.24 * 2.5 = 0.60 m Cw = 1.77 (0.60/2.50) + 1.05 = 1.475
Dimana :
B = panjang bentang bendung bagian bawah = 28.35 m, (lihat gambar 6.4) m = kemiringan lereng pilar (1:0.5) dan dinding tepi (1:1)
sehingga :
L = 2 x (28.35 + 0.5*(2.50 + 0.30) + 1.0*(2.5+0.30)) = 65.10 m Qw = 1.475 * 65.10 * 0.603/2 = 44.63 m3/dt 45 m3/dt
5.5.6. Debit spesifik pada V-Notch
Debit pada V-notch dihitung dengan asumsi karet pada pusat V-notch mengempis total, sedangkan di bagian lain masih mengembang sempurna. Sementara itu, muka air hulu sama dengan muka air pada pembendungan maksimum.
Besarnya debit dihitung dengan rumus: qv = Cv (H+h1)3/2
dengan:
qv = debit spesifik pada V-notch (m3/dt/m)
Cv = koefisien aliran yang bisa diambil 1,38 (m1/2/dt) H = tinggi bendung (= 2.50 m)
h1 = tinggi pembendungan maksimum (=0.60 m) qv = 1.38 (2.50 + 0.60)3/2 = 7.532 m3/dt/m 3.10 28.35 1.55 33.00 H h 1 Asumsi mercu terjadi V-notch 28.35 2 . 5 0 5 . 0 0
Gambar 5.3. Aliran Pada Saat Terjadi V-notch Total debit limpasan pada saat terjadi V-notch :
Qtot = (Qw + Qv) + Qp
= 2 * (Cw.Lw.h13/2 + Lv.qv)
= 2 * (1.475*(1.55+3.10)*0.601.5 + 28.35*7.532) = 433.44 m3/dt
5.5.7. Profil Muka Air Banjir
HEC-RAS versi 4.0. Analisa hidrolika dilakukan dengan menggunakan debit banjir rencana periode ulang 2, 25, dan 50 tahun.
Dari analisa profil muka air sungai pada kondisi setelah ada bendung karet dengan dimensi bendung sebagaimana diuraikan diatas, diketahui bahwa tinggi muka air rata-rata hampir sama dengan kondisi sebelum ada bendung, dimana hanya ada peningkatan sekitar 0.05 sampai 0.08 m ke arah hulu, pada debit banjir rencana periode ulang 25 tahun. Tinggi muka air banjir pada lokasi as + 4.41.
-6.00 -4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 E l e v a s i ( m ) Jarak (km) Dasar Tb.ki Tb.ka Q2 Q5 Q10 Q25
Gambar 5.4 Profil Muka Air Sungai Pappa Kondisi Eksisting
-4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 E l e v a s i ( m ) Jarak (km) Dasar Tebing ki Tebing ka el.mab Q25 eksisting El mab Q25 bendung El.mab Q50 bendung
Gambar 5.5. Profil Muka Air Sungai Pappa Kondisi Ada Bendung Karet (kondisi mengempis)
As Bendung Karet
5.5.8. Perencanaan Kolam Peredam Energi
Energi terjunan diperhitungkan untuk kemungkinan yang paling membahayakan yaitu pada kondisi dengan asumsi sebagai berikut:
1) muka air hulu setinggi muka air pengempisan, yaitu + 2.60 m.
2) terjadi v-notch hingga mencapai dasar tubuh bendung, dengan muka air hulu + 2.60, dan debit aliran spesifik sebesar qv = 7.532 m3/dt (lihat sub bab 6.5.6) Dari perhitungan hidrolis kolam peredam energi bendung karet Sungai Pappa diperoleh dimensi hidrolis sebagai berikut :
Digunakan kolam olak datar dengan terjunan dan ambang ujung hilir. Elevasi rencana kolam olak :
El.2 = El. M.a hilir – Y2 = 0.82 – 2.61 = - 1.79 Tinggi ambang ujung hilir :
n = ½ Y1 = ½ * 1.16 = 0.58 m 0.60 m Panjang kolam olak :
Lj = 5 (n+Y2) = 5(0.60+2.78) = 16.90 m, direncanakan Lj = 17.00 m 5.00 10.00 10.00 17.00 1.50 +4.50 -0.50 -1.00 -2.00 mab. +2.60 man. +2.00 +0.82
Gambar 5.6 Potongan Memanjang Bendung Karet 5.6. Perencanaan tubuh bendung
5.6.1. Bahan karet
Lembaran karet terbuat dari bahan karet asli atau sintetik yang elastik, kuat, keras, dan tahan lama. Bahan karet yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut :
1) Kekerasan
tes abrasi menggunakan metode H18 dengan beban 1 kg pada putaran 1000 kali tidak melampaui 0,8 m3/mil
2) Kuat tarik
kuat tarik pada suhu normal ≥ 150 kg/cm2 kuat tarik pada suhu 100o ≥ 120 kg/cm2
Bahan karet diperkuat dengan susunan benang nilon yang memberikan kekuatan tarik untuk menahan gaya sebesar 58960 N/m. Ketebalan karet yang digunakan 11.8 mm. 5.6.2. Kekuatan
Kekuatan lembaran karet harus mampu menahan gaya tekanan air dikombinasikan dengan gaya tekanan udara dari dalam tubuh bendung.
Gaya tekanan air dari hulu bendung :
Fw = 0,5 γw [Y2 – (h1+v2/2g)2] = 0.5 * 9810 [2.752 – (0.75+1.562/2*9.81)2] = 9741 N/m
Gaya pada angker hilir :
Ti = T + 0,5 Fw = 2500 + 0.5 * 9741 = 7370 N/m Gaya pada angker udik :
Tu = T - 0,5 Fw = 2500 – 0.5 * 9741 = -2370 N/m Kekuatan tarik lembaran karet pada arah aliran air :
KT = n Ti = 8 * 7370 = 58960 N/m
Kekuatan tarik searah as bendung ditentukan sebesar 60% KT = 35376 N/m.
Tebal lembaran karet ditentukan oleh tebal susunan benang nilon ditambah lapisan penutup di kedua sisinya untuk menjamin kedap udara. Lapisan penutup sisi luar dibuat lebih tebal untuk pengamanan terhadap goresan ataupun abrasi oleh benda keras. Tebal lapisan penutup diambil 3 mm di permukaan dalam dan 7 mm di permukaan luar. 5.6.3. Sistem penjepitan
Perletakan tabung karet pada fondasi berupa penjepitan yang menggunakan baja yang diangker. Untuk bendung karet Sungai Pappa, karena tingginya 2.50 m > 1.00 m, dan dipengaruhi oleh pasang surut air laut, maka digunakan angker ganda.
5.6.4. Kebutuhan Luasan Karet
Bentuk dan panjang lembaran karet yang diperlukan untuk masing-masing panel adalah sebagai berikut : 28.35 2 . 5 0 35.825 4 . 4 4 3 4 . 4 4 3 8 . 8 8 6 3.231 28.524 4.070 0 . 1 9 8 0. 1 9 8 0.269 0.5 1 1 1
Gambar 5.7 Ukuran Lembaran Karet
Penjepitan pada ujung tabung karet yang menaiki tembok tepi atau pilar dibuat hingga ketinggian H + 10% H = 2.50 + 0.1*2.50 = 2.75 m. Lebar sirip (fin) untuk tinggi bendung 2.50 m, diambil = 110 mm.
5.7. Perencanaan Stabilitas
Direncanakan bendung karet Sungai Pappa menggunakan pondasi langsung, karena kondisi tanah pondasi dasar merupakan batuan yang cukup keras dengan daya dukung yang besar. Untuk menahan geser pada pondasi bendung direncanakan dipasang angker-angker pada batuan yang mengikat ke lantai pondasi dengan jarak 2.0 x 2.0 m2. Panjang angker masuk ke batuan sedalam 1.0 m, dengan di bor, dan digrouting.
5.7.1. Stabilitas Terhadap Erosi Buluh (piping)
Panjang lintasan garis rembesan yang aman terhadap bahaya piping dihitung dengan menggunakan metode Lane dan Bligh, dengan asumsi kondisi tanah dasar berupa batu lempung, dengan harga koefisien Lane CL = 1.60.
Faktor rembesan Lane = Lw/Hw = 29.55/3.45 = 8.57 > CL=1.60 - Aman 5.7.2. Stabilitas Lantai Pondasi Bendung Karet
Rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja
No. Gaya dan Momen Notasi Kondisi Tinjauan Stabilitas
Normal Banjir N+Gempa B+Gempa
A Gaya Vertikal V -29.75 -16.59 -29.75 -16.59
1 Berat bangunan V1 -42.70 -42.70 -42.70 -42.70
2 Tekanan uplift dan berat air V2, V3 12.96 26.11 12.96 26.11
B Gayahorisontal H -1.67 -1.08 4.74 5.33
1 Gayagempa H1 6.41 6.41
2 Tekananair H2,H3 6.87 7.46 6.87 7.46
3 Tekanan tanah dan sedimen H4 -8.54 -8.54 -8.54 -8.54
C Momen Tahan MT -205.70 -205.70 -205.70 -205.70
1 Akibat Berat bangunan MV1 -205.70 -205.70 -205.70 -205.70
D Momen Guling MG 52.87 115.45 66.78 129.36
1 Akibat Tekanan uplift dan berat air MV2, MV3 40.60 98.34 40.60 98.34
2 AkibatGayagempa MH1 13.91 13.91
3 Akibat Tekanan air MH2, MH3 19.66 24.49 19.66 24.49
4 Tekanantanah MH4 -7.38 -7.38 -7.38 -7.38
PERHITUNGAN ST ABILITAS BANGUNAN
No. Stabilitas Uraian Kondisi Tinjauan Stabilitas
Normal Banjir N+Gempa B+Gempa
Faktorkeamananijin 1.50 1.25 1.25 1.00
1 Terhadap guling F = MT/MG 3.89 1.78 3.08 1.59
Faktor keamanan ijin SFS 1.50 1.50 1.20 1.20
Aman Aman Aman Aman
2 Eksentrisitas e = L/2 - (MT+MG)/V < L/6 0.14 0.44 0.33 0.40
L= 10 1.67 1.67 3.33 3.33
Aman Aman Aman Aman
3 Daya dukung tanah s = V/L * (1 ± 6.e/L)
s1 tegangan maksimum 3.22 2.10 3.56 2.06
s2 tegangan minimum 2.73 1.22 2.39 1.26
Dayadukungijintanah 30 30 30 30
Angka keam anan 9.3 14.3 8.4 14.6
Faktorkemananijin SFB 3 3 2 2
Aman Aman Aman Aman
4 Terhadap geser F = f . V/H ; f = 0.50 8.91 7.69 3.14 1.56
1.50 1.50 1.20 1.20
Keterangan :
A. Tubuh bendung B. Lubang ventilasi C. Ember penampung air
D. Tuas pembuka katup pembuang E. Sistem transmisi pembuka katup F. Pipa pembuang udara
G. Manometer H. Pompa udara I. Motor
J. Saringan udara masuk K. Pipa pengisian/pembuang L. Lubang masukan air M. Pipa masukan air N. Pipa drainase
5.8. Perencanaan Instalasi 5.8.1. Lubang angin
Lubang angin merupakan lubang bagi pemasukan dan pengeluaran udara pada tabung karet. Jumlah lubang minimum dua lokasi, yaitu di kedua ujung tabung karet dengan memasang pipa baja dalam tabung. Hal ini diperlukan untuk menghindari terjebaknya udara pada satu sisi tabung karet ketika terjadi v-notch yang bisa menutup rongga tabung karet. Lubang angin bisa dibuat lebih dari dua, yang diletakkan merata di sepanjang pipa baja dalam tabung karet. Dalam tabung karet juga perlu dilengkapi lubang drainase yang diperlukan untuk menguras akumulasi air yang terjadi akibat pengembunan udara yang dimampatkan.
5.8.2. Pompa dan saluran udara
Pompa udara disediakan untuk mengembangkan tabung karet. Pemompaan udara ke dalam tabung karet dilengkapi dengan instrumen pengontrol tekanan udara (manometer ).
Sehingga kapasitas pompa yang dibutuhkan :
Kp = ( 0.2 * 160 ) / 15 = 2.13 m3/menit, digunakan pompa udara dengan kapasitas 2.20 m3/menit, untuk setiap panel. Sehingga digunakan 2 buah pompa dan motor dengan kapasitas masing-masing 2.20 m3/menit.
Diameter pipa saluran udara ditentukan berdasarkan waktu pengempisan, dimana diperoleh hasil diameter pipa udara 3 inci dengan waktu pengempisan 19.5 menit. Tekanan udara dalam tabung 2000 Pa. Kecepatan udara keluar 29.92 m/dt.
5.8.3. Sistem otomatisasi
Prinsip kerja sistem otomatisasi adalah apabila muka air sungai di hulu bendung sudah mencapai muka air pengempisan yang direncanakan, akan terjadi aliran masuk ke dalam sistem, yang diatur untuk menggerakan tuas pembuka tutup saluran udara dari tabung karet.
Sistem penggerak tuas yang akan digunakan adalah sistem ember, aliran air ditampung dalam suatu ember yang diikatkan pada kotak otomatisasi. Dengan makin besar berat ember, posisi ember akan turun hingga memutar tuas pembuka tutup saluran udara.