TINJAUAN PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG KASIK DI DESA PASIR JAYA KECAMATAN SIULAK KABUPATEN KERINCI

(1)

TINJAUAN PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG KASIK DI

DESA PASIR JAYA KECAMATAN SIULAK

KABUPATEN KERINCI

Roni Rahman, Wardi, Rahmat

Jurusan teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Bung Hatta Padang. Email :roni45025@gmail.com, Wardi_ubh@yahoo.ac.id, R4mt_99@yahoo.com

Abstrak

Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi untuk meninggikan muka air agar bisa diambil dan dialirkan ke saluran lewat bangunan pengambilan. Perencanaan bendung sungai batang kasik ini direncanakan dengan menggunakan mercu tipe bulat karena mempunyai bentuk mercu yang besar, sehingga lebih tahan terhadap benturan batu gelundung, bongkah dan sebagainya. Pada perencanaan bendung tetap sungai batang kasik tersebut dilakukan perhitungan seperti analisa hidrologi, perhitungan hidrolis bendung, perhitungan dimensi bendung dan perhitungan stabilitas bendung. Data – data yang diperlukan dalam perencanaan bendung tetap sungai batang kasik dengan luas cathcment area seluas 18 km2, debit 100 tahunan (Q100) 679,942

m3/dt, lebar bendung 24,6 m, tinggi mercu bendung 2 m dan tinggi energy (H1) 5,227 m,

sehingga dapat mengairi areal pertanian seluas 363,7 ha. Pada perhitungan stabiltas bendung dalam keadaan air normal diperoleh angka keamanan terhadap guling 4,3 dan geser 4,28. Pada saat air banjir diperoleh angka keamanan terhadap guling 2,75 dan geser 1,96. Konstruksi bendung diyatakan stabil karena aman terhadap guling dan geser.

(2)

REVIEW DESIGN OF FIXED WEIR BATANG KASIK IN THE VILLAGE

OF PASIR JAYA SUBDISTRICT SIULAK DISTRICT

KERINCI

Roni Rahman, Wardi, Rahmat

Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bunghatta University Padang

Email :roni45025@gmail.com, Wardi_ubh@yahoo.ac.id, R4mt_99@yahoo.com

Abstract

Weir is a building transverse a river that serves to exalt advance water so can be taken and distributed into the channel buildings passing retrieval. Design a river weir batang kasik this design use beacon-type spherical because they have the form of big mercu , so that more resistant to the collision of cobblestone, lump and forth. In design weir keep batang kasik was carried out calculations as analysis of hydrology , weir hidrolis calculation, calculation of the dimensions of weir and calculation of the stability of weir. Data required in the design weir keep the rod with a broad kasik cathcment an area of 18 km , discharge 100 annual (Q100) 679,942 m3

/ dt , wide weir 24.6 m , high mercu weir 2 m and high energy ( h1 ) 5,227 m , so can irrigate the

agricultural area of 363,7 ha. In the calculation of weir stability in a water obtained the normal safety to bolster 4.3 and 4.28 shear. At the time flood water obtained the number of safety to bolster 2.75 and 1,96 shear. The construction weir expressed stable, because safety from a shear and sliding.

(3)

PENDAHULUAN

Daerah irigasi sungai Batang Kasik terletak di Renah Pemetik Kelurahan Pasir Jaya kecamatan Siulak. Sebagai akibat dari belum adanya Bendung sebagaimana yang diharapkan, maka oleh masyarakat petani dibuatlah pengambilan bebas berupa tumpukan batu tanpa pintu di sungai Batang Kasik untuk mengairi sawah tersebut, dan sudah barang tentu endapan sedimen air yang masuk ke saluran induk tidak dapat terkontrol dengan baik sehingga kekurangan air di petak sawah sering terjadi.

Untuk menanggulangi masalah diatas Pemerintah Kabupaten Kerinci melalui

Dinas Pekerjaan Umum, Sub Dinas

Pengairan melaksanakan pekerjaan

Perencanaan Bangunan Bendung Daerah Irigasi Renah Pemetik.

Konstruksi bendung yang didesain haruslah memenuhi persyaratan hidraulik, stabil dan mampu menahan tekanan air pada

waktu banjir serta dapat menahan rembesan air yang disebabkan oleh aliran air sungai dan aliran air yang meresap kedalam tanah.

Selain itu, perencanaan bendung ini juga perlu memperhitungkan faktor-faktor hidrologi, kondisi topografi, kondisi hidraulik dan morfologi sungai agar didapat desain bendung yang efesien namun dapat melayani areal irigasi sungai Batang Kasik dengan optimal.

Maksud dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk dapat menghasilkan rencana desain yang lebih efisien dari perencanaan yang telah ada.

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk dapat mengaplikasikan ilmu teknik sipil yang didapat saat perkuliahan, serta sebagai pemahaman bagi penulis

dalam merencanakan suatu bangunan

(4)

peraturan-peraturan serta kaedah-kaedah yang berlaku dalam pembangunan bendung

METODELOGI

Tulisan ini dibagi dalam lima bab, yang masing-masing bab terdiri dari beberapa sub bab. Secara garis besar sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab pendahuluan akan

dibahas latar belakang pengambilan masalah, pembatasan masalah, tujuan, metodologi dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Membahas landasan teori mengenai kriteria perencanaan, meliputi teori analisa hidrologi, perencanaan hidrolis bendung, stabilitas bendung, dan Teori perencanaan pintu intake.

BAB III ANALISA HIDROLOGI

Membahas mengenai perhitungan hidrologi yang meliputi analisis data curah hujan dan perhitungan debit banjir.

BAB IV PERENCANAAN BENDUNG

Membahas tentang analisa

perencanaan perhitungan hidrolis bendung

tetap pada Bendung Batang Kasik,

Perhitungan stabilitas bendung serta perhitungan perencanaan pintu intake.

BAB V PENUTUP

Merupakan kesimpulan dan saran-saran mengenai perencanaan Bendung Batang Kasik.

HASIL DAN PEMBAHASAN Data Curah Hujan

NO Tahun Curah Hujan Maksimum Tanggal Kejadian 1 2003 429,2 April 2 2004 185,0 April 3 2005 138,5 April 4 2006 447,0 Februari 5 2007 295,5 Juni 6 2008 301,9 Juni 7 2009 151,3 Desember

(5)

8 2010 424,6 Maret 9 2011 328,4 April 10 2012 340,9 November N= 10 ∑R = 3042,3

(Sumber : Stasiun Meteorologi Depati

Purbo Kerinci)

Perhitungan Curah Hujan a. Metode Hasper

Rumus :

Rt = Ra + S t

Dimana :

Rt = Curah hujan rencana dengan

periode ulang t tahun (mm)

Ra = Curah hujan maksimum

rata-rata (mm)

S = Standar deviasi

Ut = Faktor frekuensi untuk peride

ulang t tahun Perhitungan : R2 = 304,23 + 138,46 (-0,22) = 273,769 mm R5 = 304,23 + 138,46 (+ 0,64) = 392,844 mm R10 = 304,23 + 138,46 (+ 1,26) = 478,690 mm R20 = 304,23 + 138,46 (+ 1,89) = 565,919 mm R25 = 304,23 + 138,46 (+ 2,10) = 594,996 mm R50 = 304,23 + 138,46 (+ 2,75) = 684,995 mm R100 = 304,23 + 138,46 (+ 3,43) = 779,148 mm b. Metode Gumbel

Curah hujan pada periode ulang (Rt )

Rt = R+ Sn Yn Yt x S Dimana : Yn = Reduced Mean Yt = Reduced Variate

(6)

Sn = Reduced standard deviation

R = Curah hujan rata-rata

S = Standar deviasi

Sehingga curah hujan periode ulang metode Gumbel adalah: R2 = 304,2 + 114,29 9496 , 0 4952 , 0 3665 , 0 x  mm = 288,74 mm R5 = 304,23 + 114,29 9496 , 0 4952 , 0 4999 , 1 x  = 425,15 mm R10 = 304,23+ 114,29 9496 , 0 4952 , 0 2502 , 2 x  = 515,45 mm R20 = 304,23 + 114,29 9496 , 0 4952 , 0 9702 , 2 x  = 602,11 mm R25 = 304,23 + 114,29 9496 , 0 4952 , 0 1985 , 3 x  = 629,59 mm R50 = 304,23 + 114,29 9496 , 0 4952 , 0 9019 , 3 x  = 714,25 mm R100 = 304,23+ 114,29 9496 , 0 4952 , 0 6001 , 4 x  = 798,28 mm c. Metode Weduwen

Curah hujan perode ulang metode Weduwen :Rt = mn x R70 R2 = 0,498 × 608,79 = 303,18 mm R5 = 0,602 × 608,79 = 366,49 mm R10 = 0,705 × 608,79 = 429,20 mm R20 = 0,811 × 608,79 = 493,73 mm R25 = 0,845 × 608,79 = 514,43 mm R50 = 0,948 × 608,79 = 577,13 mm R100= 1,050 × 608,79 = 639,23 mm

Perhitungan Debit Banjir Rencana a. Metode Hasper

(7)

Dimana:

α = Koefisien pengaliran β = Koefisien reduksi

qn = Debit persatuan luas daerah

A = Luas catchment area

Debit Banjir Periode Ulang Metode Hasper

(Sumber Data: Hasil Perhitungan)

b. Metode Rasional

Rumus :

Qt = f . C . I . A

Dimana :

Qt = Debit banjir rencana (m3/dt)

α = Koefisien Pengaliran / Limpasan

In = Intensitas curah hujan rata – rata

selama waktu konsentrasi

(mm/jam)

A = Luas cathment area / tangkapan hujan (Km2)

F = 0,278

Sumber data : Hasil Perhitungan

Dari kedua hasil perhitungan tersebut diambil Q100 yang terbesar dari perhitungan

tersebut. Jadi besarnya debit banjir rencana (Design flood) diambil harga hasil

perhitungan Q100 = 679,942 m3/dt

Perhitungan Bendung

Lebar Efektif Mercu Bendung Beff = B' – 2 (n.Kp – Ka).H1

Sehingga diperoleh lebar efektif bendung yaitu : Bef = 25,6 – 0,22 H1 = 24,6 – 0,22(5,277) = 23,44 m A Qt ( Km2 ) ( m3/dtk ) 1 288.563 0.45 106.81148 18 240.326 2 394.827 0.45 146.14506 18 328.826 3 474.447 0.45 175.61637 18 395.137 4 553.92 0.45 205.03327 18 461.325 5 579.672 0.45 214.56536 18 482.772 6 658.792 0.45 243.8516 18 548.666 7 738.887 0.45 273.49873 18 615.372 In Return Periode ( tahun ) 100 No Rt α 25 50 2 5 10 20 Periode qn F Q Ulang m3/dtk/km2 Km2 m3/dtk 1 2 0.696 0.721 29.7779 18 268.967 2 5 0.696 0.721 40.6201 18 366.898 3 10 0.696 0.721 48.7007 18 439.886 4 20 0.696 0.721 56.7300 18 512.410 5 25 0.696 0.721 59.3240 18 535.840 6 50 0.696 0.721 67.2700 18 607.613 7 100 0.696 0.721 75.2778 18 679.942 α β No

(8)

4.2.2 Tinggi Muka Air di Atas Mercu

Untuk mencari tinggi muka air di atas mercu bendung, digunakan persamaan sebagai berikut : Data-data: Q100 = 679,942 m3/dt Beff = 23,44 m H1 = 5,277 m Perhitungan: Q = A . V = (Bef . H1) . V V = B . H1 Q ef = 23,44*5,277 942 , 679 = 5,49 m/dtk

Untuk memperoleh tinggi muka air di atas mercu (h1) : h1 = H1 – K Dimana : K = g V . 2 2 =





81 , 9 . 2 49 , 5 2 = 1,54 m Maka : h1 = 5,277 – 1,54 = 3,74 m

Sehingga diperoleh tinggi muka air diatas mercu (h1) = 3,74 m

Elevasi muka air di atas mercu bendung = + 899,922 + 3,74

= +903,662 m

Tinggi Muka Air di Hilir Bendung

Perhitungan tinggi muka air di hilir bendung dilakukan dengan cara coba –coba. Sehingga didapat tinggi muka air dihilir bendung (h2) adalah 1,843 m

Dengan didapatkannya harga (h2),

maka elevasi muka air dihilir bendung adalah :

(9)

Elevasi muka air di hilir bendung = + 897,922 + 1,843

= + 899,765 m

Perhitungan Hidrolis Kolam Olak

Adapun rumus yang digunakan adalah :

V1 =       _ Z H g ₁ 2 1 2 Dimana :

V1 = Kecepatan awal loncatan (m/dt)

g = Percepatan gravitasi (g = 9,81 m/dt2)

H1 = Tinggi energi diatas Mercu

(H1 = 5,277m)

Z = Tinggi jatuh

Dari perhitungan sebelumnya

diperoleh data-data sebagai berikut :

a. Debit banjir rencana (Q100)

= 679,942 m3/dtk b. Elevasi puncak mercu

= +899,992 m

c. Elevasi dasar sungai dilokasi bendung

= + 897,922 m

d. Elevasi muka air diatas mercu = +903,662 m

e. Elevasi air dihilir bendung = +899,765 m

f. Lebar efektif bendung (Bef)

= 23,44 m

Pertama kali kolam olakan dicoba pada elevasi + 896,00. Sehingga : Z = (+899,992) – (+896,00) = 3,992 Maka: V1= 2.g(Z0,5H1) = 2.9,81(3,9920,5.5,277) =11,345 m/dtk

Tinggi muka air tepat di kaki mercu (y1)

y1 = ef B V Q . 1 Dimana :

(10)

Q = Debit banjir rencana = 679,942 m3/dtk

Bef = Lebar efektif bendung = 23,44 m

Maka: y1 = 44 , 23 . 345 , 11 942 , 679 = 2,557 m Bilangan Froude Fr1 = 1 1 . y g V = 557 , 2 . 81 , 9 345 , 11 = 2,265

Kedalaman air diatas ambang ujung y2 = 1 2. y1





18(Fr1 )2



1



= 12.2,557_



18*2,265



1_

= 4,312 m

Hasil perhitungan maka diambil elevasi kolam olak + 899,758 m < + 899,765 m

Maka untuk perencanaan dipakai rumus sebagai berikut : hc = 3 2 g q Dimana :

hc = Kedalaman air kritis (m)

q = Debit perlebar satuan

= Qrencana/Beff (m3/dt/m) Perhitungan : q = Beff Q = 44 , 23 942 , 679 = 29,008 m3/dt/m Hc = 3 2 g q = 3 2 81 , 9 008 . 29 = 4,41 m

Elevasi tinggi energi dihulu

= Elevasi mercu + H1

(11)

Tinggi energi dihilir

∆H = (+ 905,199 ) – (+ 899,765 ) = 5,434 m

Menentukan jari-jari bak minimum yang diizinkan (Rmin) 41 , 4 434 , 5   hc h = 1,232

Dari tabel didapat nilai perbandingan

hc R_min

, yang merupakan fungsi dari

perbandingan hc h  yaitu: hc Rmin = 1,52 41 , 4 min R = 1,52 Rmin = 1,52 × 4,41 = 6,70 m

Menurut KP - 02, batas minimum tinggi air dihilir bendung bila H/hc < 2,4 adalah Tmin/hc = 1,88 (H/hc)0,215 dan bila H/hc > 2,4, Tmin/hc = 1,7 (H/hc)0,33. Berdasarkan hasil perhitungan didapat:

hc h  = 1,232 < 2,4 maka: hc Tmin = 1,88 (h/hc)0,215 289 , 4 min T = 1,88 (1,232)0,215 41 , 4 min T = 1,966 Tmin = 8,67 m

Maka didapat elevasi dasar lengkung bak = +899,765 – 8,67 m = +891,094

Stabilitas Bendung

A. Kontrol Stabilitas Pada Saat Air Normal

Terhadap guling

Gambar 4.6 : Penampang Hidrolis Bendung

M.A.N + 899,922 M.A.B + 903,662 + 905,199 + 899,765 + 897,922 K = 1,54 m H1 = 5,277 m Hd = 3,74 m A B C D E F G H I J KL MN O 7 6 8 910 11 12 13 15 14 P 3.00 3.00 0.50 0.50 3.00 0.50 3.00 0.50 3.00 0.50 2.50 0.30 0.70 0.50 1.50 0.5 1.5 1.5 1.5 0.5 2.0 3,5 0.5 0.70 0.80 0.50 5,0 2,0 2,5 2,0 2,0 0,5 1,5 T = 8,67 m 3.00

(12)

Sf =



MH MV ≥ 1,5 = 334,701 826 , 1440 1,5 = _{4,3 > 1,5……..(Aman)} Terhadap geser Sf =



H V . f  1,25 f = 0,75 ( koefisien gesekan ) = 29,946 201 , 128 . 0,75 = _{4,28 > 1,5... (Aman)} Terhadap Eksentrisitas e = B/2 – d  B/6 d =







V MH MV Perhitungan : d = 128,201 701 , 334 826 , 1440  = 8,63 e = 2 5 , 18 - 8,63 ≤ 3,083 e = 0,62 < 3,083 ……..(Aman)

Terhadap daya dukung tanah

q ult = C. Nc +  . D Nq + 0,5  B. N

Dimana :

q = Daya dukung

Keseimbangan (Ultimate bearing Capasity T/m2)

Nc, Nq, N = Faktor daya dukung tanah yang tergantung pada besarnya sudut geser dalam tanah.

Berdasaakan sudut geser tanah diatas Dengan nilai  = 20033' di dapat dari tabel Terzaqhi : Nc = 17,02 Nq = 6,95 N = 3,6.

Data Daya Dukung Tanah Pondasi :

A. Berat jenis tanah  = 2,63 T/m3

B. Nilai kohesi Tanah C = 0,40 T/m2

(13)

D. Kedalaman Pondasi D = 2,85 m

E. Lebar dasar Bendung B = 18,50 m

q ult = C Nc +  D Nq + 0,5  B N

q ult = 0,40 . 17,02 + 1,63 . 2,85 . 6,95 + 0,5 . 1,63 . 18,5 . 3,6

= 6,8080 + 32,286 + 54,279

= 93,373 t/m

Tegangan Tanah Yang di izinkan

 = anan FaktorKeam Tanah Dayadukung = 2 373 , 93 = 46,687 t/m2

Terhadap Tekanan Dibawah Bendung

 ₌     



B e B V 6 1  ₌ _      _ 5 , 18 ) 62 , 0 ( 6 1 5 , 18 201 , 128 x  max = 8,323 t/m2 _<46,687 t/m2  min = 5,536 t/m2 _<46,867 t/m2

B. Kontrol stabilitas pada kondisi air banjir Terhadap guling Sf =



MH MV ≥ 1,5 = 467,71 72 , 1200 1,5 = _{2,57 > 1,5……..(Aman)} Terhadap geser Sf =



H V . f  1,25 f = 0,75 ( koefisien gesekan ) = 56,868 614 , 111 . 0,75 = _{1,96 > 1,5... (Aman)} Terhadap Eksentrisitas e = B/2 – d  B/6 d =







V MH MV Perhitungan :

(14)

d = 111,614 71 , 467 72 , 1200  = 6,567 e = 2 5 , 18 - 6,567 ≤ 3,083 e = 2,683 < 3,083 ...(Aman)

Terhadap Tekanan Dibawah Bendung

 ₌     



B e B V 6 1  ₌ _      _ 5 , 18 ) 683 , 2 ( 6 1 5 , 18 614 , 111 x  max = 11,28 t/m2 _<46,687 t/m2  min = 0,783 t/m2_<46,867 t/m2 Kesimpulan

1. Luas cathment area yang

mempengaruhi debit sungai Batang Bayang 18 Km2.

2. Dalam perencanaan bendung Batang Bayang debit banjir rencana

Q100 = 679,942 m3/dt.

3. Pembangunan bendung Batang kasik

bertujuan untuk menaikkan elevasi muka air sungai, sehingga air dapat

mengairi daerah irigasi seluas ± 363,7 ha.

4. Pada bendung Batang Bayang ini, digunakan kolam olakan type bak tenggelam mengingat kondisi sungai Batang kasik banyak mengangkut bongkah-bongkahan atau batu-batu besar.

5. Tabel kesimpulan hasil perhitungan

Uraian Analisa Perencanaan Kedalaman air dihilir bendung ( h ) 1,843 m Elevasi muka air dihilir bendung + 899,765 Elevasi muka air diatas bendung + 903, 662 Elevasi energi diatas bendung + 905,199

6. Dari hasil perhitungan Stabilitas bendung dalam keadaan air normal didapat angka keamanan terhadap

(15)

guling 4,3. Terhadap geser 4,28 dan dalam keadaan banjir didapat angka keamanan terhadap guling 2,75. Terhadap geser 1,96. Berdasarkan hasil perhitungan yang didapat konstruksi bendung stabil.

Saran

1. Perlunya ketelitian pada saat

perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung yang dapat mengganggu stabilitas bendung.

2. Untuk menghasilkan bendung

dengan biaya pembangunan yang lebih ekonomis perlu dilakukan perencanaan bendung yang matang

dengan memperhatikan kondisi

topografi daerah dimana bendung dibangun.

DAFTAR PUSTAKA

Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan

Irigasi Bangunan KP-02, Cetakan Pertama,

Bandung, 1986.

Mawardi, Erman. Memed, Moch. 2002.Desain Hidraulik Bendung Tetap

Untuk Irigasi Teknis. Bandung: Alfabet.

Triamodjo, Bambang. 2008. Hidrologi

Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.

Wilson.E.M. 1993. Hidrologi Teknik