PENGATURAN OPERASI PINTU BENDUNG GERAK SEMBAYAT DI KABUPATEN GRESIK UNTUK MENGENDALIKAN TINGGI MUKA AIR HULU
Ahmad Zah Rafiuddin1, Dwi Priyantoro2, Dian Sisinggih2
1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
2Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia email : ahmadzahrafiuddin9@gmail.com
ABSTRAK
Bendung Gerak Sembayat di bangun pada DAS Bengawan Solo Hilir tepatnya di Desa
Sidomukti Kecamatan Bungah Kabupaten Gresik. Pengaturan operasi pintu flap gate dan pintu utama (sluice gate) Bendung Gerak Sembayat berdasarkan perhitungan analitik. Studi ini bertujuan untuk mengetahui pola operasi pintu flap gate dan pintu utama (sluice gate) Bendung Gerak Sembayat yang sesuai untuk menjaga muka air di hulu pada elevasi +0,700 m dan mengetahui kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat akibat dari pasang surut
air laut dan debit aliran yang melewati pintu Bendung Gerak Sembayat. Berdasarkan hasil
analisis, operasi pintu mampu menjaga elevasi muka air di hulu pada elevasi +0,700 m.
Untuk kondisi surut, pintu utama (sluice gate) mampu melewatkan debit (Q2th – Q100th).
Ketika kondisi pasang, pintu utama (sluice gate) tidak mampu melewatkan debit (Q2th –
Q100th), maka perlu dioperasikan dengan bantuan pintu flap gate agar dapat melewatkan
debit tersebut. Setelah memperhitungkan kondisi hilir bendung gerak, pada daerah hilir Bendung Gerak Sembayat terjadi degradasi hingga mencapai kedalaman 3,680 m yang
terjadi pada debit Q100th. Sedangkan untuk panjang pondasi pancang endsill sepanjang
5,170 m, maka kondisi endsill masih tetap aman bila terjadi degradasi.
Kata kunci: Sungai Bengawan Solo, bendung gerak, operasi pintu (kombinasi flap gate dan sluice gate), degradasi
ABSTRACT
Sembayat Barrage built in the Lower Solo River Basin precisely in the Village Sidomukti in Bungah Gresik District. The flap gate operation and main gate (sluice gate) Sembayat Barrage based on the calculation of analytic. The study aims to understand operational pattern of the flap gate and main gate (sluice gate) Sembayat Barrage according to keep the upstream water level on elevation + 0,700 m and know the state downstream Sembayat Barrage a result of tides and discharge flow through the gate Sembayat Barrage. Based on analysis, the operation of the able to maintain the upstream water level in elevation +
0,700 m. For the condition recede, main gate (sluice gate) able to miss discharge ( Q2th -
Q100th ). When the pair, main gate (sluice gate) incapable of passing discharge ( Q2th -
Q100th ), needs to be operated by flap gate to miss the discharge. After taking into account
the downstream barrage, at the downstream Sembayat Barrage happened degradation at a
depth of 3,680 m what happened to discharge Q100th. The foundation long stake endsill
along 5,170 m, hence the condition of endsill still secure that happened degradation. Keywords: Bengawan Solo River, barrage, gate operation (combination flap gate and sluice gate), degradation
A. PENDAHULUAN
Sungai Bengawan Solo merupakan sungai terpanjang di pulau Jawa yang memiliki luas Daerah Aliran Sungai
(DAS) sekitar 16.100 km2. DAS
Bengawan Solo secara geografis dibagi dalam DAS hulu dan DAS hilir dengan batas pada pertemuan Sungai Bengawan Solo dan Sungai Madiun dekat kota Ngawi. DAS hulu dibagi menjadi dua sub-DAS, yaitu DAS hulu Sungai Bengawan Solo (the Upper Solo River
basin) dengan luas 6.072 km2 di barat
dan DAS Sungai Madiun dengan luas
3.755 km2 di timur. DAS sebelah hilir
disebut DAS Bengawan Solo Hilir (the Lower Solo River Basin) dengan luas
6.273 km2 dan panjang sungai 300 km
dari kota Ngawi menuju ke muaranya. Bendung Gerak Sembayat dibangun di Sungai Bengawan Solo pada Lower Solo River Basin, di Desa Sidomukti Kecamatan Bungah Kabupaten Gresik dan merupakan dataran rendah dengan ketinggian 2 sampai 12 meter diatas permukaan air laut.
Upaya untuk mendukung Peraturan Pemerintah No. 5 Tahun 2010 tentang
Rencana Pembangunan Jangka
Menengah Nasional (RPJMN) yang menyebutkan bahwa Prioritas Nasional kelima adalah ketahanan pangan (food security), maka pembangunan Barrage Karangnongko menjadi penting untuk dilaksanakan dalam rangka mewujudkan
waduk sebagai infrastruktur untuk
pasokan air irigasi bagi masyarakat di DAS Bengawan Solo sebelah hilir yang cukup luas.
Bendung Gerak Sembayat terdiri dari 7 pintu flap gate dan 7 pintu utama untuk pintu flap gate masing – masing memiliki lebar 17 m dan tinggi 1,3 m. Sedangkan untuk pintu utama masing – masing memiliki lebar 20 m dan tinggi 5 m. Pada musim kemarau debit sungai Bengawan Solo tidak mencukupi untuk irigasi sehingga perlunya penambahan debit, sedangkan untuk musim hujan air
melimpah dan banyak yang terbuang dan tidak jarang menyebabkan banjir di beberapa lokasi sehingga perlu adanya pengontrol debit untuk air agar dapat
digunakan untuk musim kemarau.
Sehingga operasi pintu Bendung Gerak Sembayat ditentukan dengan tinggi muka air hulu rencana pada elevasi + 0,700 m. Oleh karena itu, perlu dilakukan perhitungan analitik bukaan pintu yang sesuai untuk menjaga muka air hulu rencana pada elevasi + 0,700 m dan
menganalisa kondisi bagian hilir
Bendung Gerak Sembayat.
B. METODE PENELITIAN
Data yang diperlukan. Untuk keperluan
studi ini, data yang diperlukan adalah sebagai berikut :
1. Data debit maksimum tahunan
Data debit tahunan sungai
Bengawan Solo dari tahun 1986 – tahun
2015. Data ini digunakan untuk
menentukan operasi pintu pada
Bendung Gerak Sembayat, yang
nantinya diolah menjadi data debit banjir rancangan untuk beberapa kala ulang Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan
Q100th.
Gambar 1. Data Debit Maksimum Tahunan
2. Data penampang sungai Bengawan Solo.
3. Data teknis bendung gerak.
Bendung Gerak Sembayat
dan pintu flap gate yang masing – masing berjumlah 7 pintu.
Gambar 2. Skema Bendung Gerak Data teknis bendung gerak digunakan untuk analisa hidrolika dan operasi pintu Bendung Gerak Sembayat. 4. Data material dasar sungai hilir
Bendung Gerak Sembayat.
Rancangan Penyelesaian Studi
.
Mulai
Analisa Tahapan Operasi Pintu M.A. Hulu +0,70 m
Hasil Perhitungan
Selesai
Pola Operasi Pintu Bendung Gerak
Analisa dan Perhitungan Kondisi Di Hilir
Simulasi Operasi Pintu Bendung Gerak Debit Banjir Maksimum Tahunan Data Muka Air Data Teknis Bendung Gerak Morfologi Sungai Kesimpulan Perhitungan Analitik
Debit Banjir Rancangan Kala Ulang
Gambar 3. Diagram Alir Pengerjaan
C. HASIL DAN PEMBAHASAN.
Simulasi operasi pintu menggunakan debit kala ulang dengan metode Gumbel menghasilkan: Q2th = 1901,24 m3/det Q5th = 2090,10 m3/det Q10th = 2215,16 m3/det Q25th = 2373,14 m3/det Q50th = 2490,35 m3/det Q100th = 2606,70 m3/det
Untuk pola operasi flap gate
dilakukan perhitungan debit yang
melewati flap gate. 1. Data yang diketahui :
Lebar pelimpah (B) = 17 m
Kedalaman pelimpah (H) = 0,1 m
Tinggi bukaan pintu (a) = 0,4 m
Elevasi Flap gate = 0,6 m
2. Menentukan nilai Koefisien debit (C)
𝐶 = 1,839 (1 +0,0012 ℎ ) (1 − √ℎ/𝐵 10 ) 𝐶 = 1,839 (1 +0,0012 0,1 ) (1 − √0,1/17 10 ) 𝐶 = 1,847
3. Menentukan nilai Outflow Discharge
Q = C . B . H3/2
Q = 1,847.17.0,13/2 = 0,993 m3/det.
Tabel 2. Tahapan Operasi Flap Gate
Sumber: Hasil Perhitungan
Untuk kondisi surut dicapai pada EL.
-2,2 dengan ketinggian 3,1 m.
Mengakibatkan tinggi muka air hilir mengalami kenaikan sehingga kondisi yang sebelumnya aliran bebas menjadi aliran tenggelam. Pola operasi pintu utama dilakukan perhitungan debit yang melewati pintu utama.
Gambar 5. Kondisi Surut
𝑄 = 𝐶𝑑 𝑎𝑏(2𝑔(𝐻1− 𝐻2))0,5
= 0,607×0,3×20×(2x9,8.(6,0–3,14))0,5
= 26,967 m3/det.
Gambar 6. Kurva Debit Pintu Utama Kondisi Surut
Untuk kondisi pasang dicapai pada EL. + 0,3 dengan ketinggian 5,6 m.
Gambar 7. Kondisi Pasang
𝑄 = 𝐶𝑑 𝑎𝑏(2𝑔(𝐻1− 𝐻2))
0,5
= 0,607×0,3×20×(2x9,81.(6,0–5,6) )0,5
= 10,085 m3/det
Tahapan Jarak Debit Tinggi Bukaan Pintu (m) Operasi Bukaan Pintu
Pintu Pintu (m3/s) No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7
1 0,4 0,993 0 0 0 0,4 0 0 0 2 0,4 1,986 0 0 0,4 0,4 0 0 0 3 0,4 2,978 0 0 0,4 0,4 0,4 0 0 4 0,4 3,971 0 0,4 0,4 0,4 0,4 0 0 5 0,4 4,964 0 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0 6 0,4 5,957 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0 7 0,4 6,950 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 8 0,1 8,739 0,4 0,4 0,4 0,5 0,4 0,4 0,4 9 0,1 10,529 0,4 0,4 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 10 0,1 12,319 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 11 0,1 14,108 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 12 0,1 15,898 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 13 0,1 17,688 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 14 0,1 19,478 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 15 0,1 21,784 0,5 0,5 0,5 0,6 0,5 0,5 0,5 16 0,1 24,091 0,5 0,5 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5 17 0,1 26,397 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5 18 0,1 28,704 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5 19 0,1 31,010 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 20 0,1 33,317 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 21 0,1 35,623 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 22 0,1 38,345 0,6 0,6 0,6 0,7 0,6 0,6 0,6 23 0,1 41,067 0,6 0,6 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 24 0,1 43,789 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 25 0,1 46,511 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 26 0,1 49,233 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6 27 0,1 51,955 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6 28 0,1 54,677 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 29 0,1 57,756 0,7 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7 0,7 30 0,1 60,834 0,7 0,7 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 31 0,1 63,913 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 32 0,1 66,992 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 33 0,1 70,070 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 34 0,1 73,149 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 35 0,1 76,228 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 36 0,1 79,623 0,8 0,8 0,8 0,9 0,8 0,8 0,8 37 0,1 83,019 0,8 0,8 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 38 0,1 86,414 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 39 0,1 89,810 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 40 0,1 93,206 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 41 0,1 96,601 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 42 0,1 99,997 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 43 0,1 103,680 0,9 0,9 0,9 1 0,9 0,9 0,9 44 0,1 107,364 0,9 0,9 1 1 0,9 0,9 0,9 45 0,1 111,047 0,9 0,9 1 1 1 0,9 0,9 46 0,1 114,731 0,9 1 1 1 1 0,9 0,9 47 0,1 118,414 0,9 1 1 1 1 1 0,9 48 0,1 122,098 1 1 1 1 1 1 0,9 49 0,1 125,781 1 1 1 1 1 1 1 50 0,1 129,730 1 1 1 1,1 1 1 1 51 0,1 133,679 1 1 1,1 1,1 1 1 1 52 0,1 137,628 1 1 1,1 1,1 1,1 1 1 53 0,1 141,576 1 1,1 1,1 1,1 1,1 1 1 54 0,1 145,525 1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1 55 0,1 149,474 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1 56 0,1 153,423 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 57 0,1 157,619 1,1 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 58 0,1 161,815 1,1 1,1 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 59 0,1 166,010 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 60 0,1 170,206 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 61 0,1 174,402 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 62 0,1 178,598 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 63 0,1 182,794 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 64 0,1 187,222 1,2 1,2 1,2 1,3 1,2 1,2 1,2 65 0,1 191,650 1,2 1,2 1,3 1,3 1,2 1,2 1,2 66 0,1 196,078 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,2 1,2 67 0,1 200,506 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 1,2 68 0,1 204,934 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 69 0,1 209,362 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 70 0,1 213,790 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
Gambar 8. Kurva Debit Pintu Utama Kondisi Pasang
Pada tahapan Pintu utama untuk kondisi pasang dan surut dioperasikan dengan bukaan awal pada pintu tengah atau pintu nomer 4 dengan bukaan 0,3 m. Selanjutnya disusul dengan bukaan dua pintu secara merata yaitu pintu nomer 3 dan 5. Kemudian berlanjut hingga ketujuh pintu utama dibuka hingga bukaan maksimal yaitu 6 m sesuai dengan tinggi pintu utama. Kemudian akan didapat total debit yang mampu melewati pintu utama.
Tabel 3. Tahapan Operasi Pintu Utama Kondisi Surut
Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 4. Tahapan Operasi Pintu Utama Kondisi Pasang
Sumber: Hasil Perhitungan
Tahapan Jarak Debit Operasi Bukaan Pintu
Pintu Pintu (m3/s) No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 1 0,3 26,967 0 0 0 0,3 0 0 0 2 0,3 80,901 0 0 0,3 0,3 0,3 0 0 3 0,3 134,836 0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0 4 0,3 188,770 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 5 0,3 215,283 0,3 0,3 0,3 0,6 0,3 0,3 0,3 6 0,3 268,308 0,3 0,3 0,6 0,6 0,6 0,3 0,3 7 0,3 321,333 0,3 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,3 8 0,3 374,358 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 9 0,4 408,296 0,6 0,6 0,6 1 0,6 0,6 0,6 10 0,4 476,172 0,6 0,6 1 1 1 0,6 0,6 11 0,4 544,047 0,6 1 1 1 1 1 0,6 12 0,4 611,923 1 1 1 1 1 1 1 13 0,5 651,976 1 1 1 1,5 1 1 1 14 0,5 732,081 1 1 1,5 1,5 1,5 1 1 15 0,5 812,186 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 16 0,5 892,292 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 17 0,5 929,535 1,5 1,5 1,5 2 1,5 1,5 1,5 18 0,5 1004,023 1,5 1,5 2 2 2 1,5 1,5 19 0,5 1078,511 1,5 2 2 2 2 2 1,5 20 0,5 1152,999 2 2 2 2 2 2 2 21 0,5 1187,802 2 2 2 2,5 2 2 2 22 0,5 1257,408 2 2 2,5 2,5 2,5 2 2 23 0,5 1327,014 2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2 24 0,5 1396,619 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 25 0,5 1430,596 2,5 2,5 2,5 3 2,5 2,5 2,5 26 0,5 1498,548 2,5 2,5 3 3 3 2,5 2,5 27 0,5 1566,500 2,5 3 3 3 3 3 2,5 28 0,5 1634,453 3 3 3 3 3 3 3 29 0,5 1668,005 3 3 3 3,5 3 3 3 30 0,5 1735,109 3 3 3,5 3,5 3,5 3 3 31 0,5 1802,214 3 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3 32 0,5 1869,318 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 33 0,5 1899,385 3,5 3,5 3,5 4 3,5 3,5 3,5 34 0,5 1959,520 3,5 3,5 4 4 4 3,5 3,5 35 0,5 2019,654 3,5 4 4 4 4 4 3,5 36 0,5 2079,788 4 4 4 4 4 4 4
Tinggi Bukaan Pintu (m)
Tahapan Jarak Debit Operasi Bukaan Pintu
Pintu Pintu (m3/s) No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 37 0,5 2103,913 4 4 4 4,5 4 4 4 38 0,5 2152,162 4 4 4,5 4,5 4,5 4 4 39 0,5 2200,411 4 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4 40 0,5 2248,661 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 41 0,5 2266,417 4,5 4,5 4,5 5 4,5 4,5 4,5 42 0,5 2301,931 4,5 4,5 5 5 5 4,5 4,5 43 0,5 2337,444 4,5 5 5 5 5 5 4,5 44 0,5 2372,957 5 5 5 5 5 5 5 45 0,5 2384,075 5 5 5 5,5 5 5 5 46 0,5 2406,309 5 5 5,5 5,5 5,5 5 5 47 0,5 2428,543 5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5 48 0,5 2450,777 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 49 0,5 2468,248 5,5 5,5 5,5 6 5,5 5,5 5,5 50 0,5 2503,189 5,5 5,5 6 6 6 5,5 5,5 51 0,5 2538,130 5,5 6 6 6 6 6 5,5 52 0,5 2573,071 6 6 6 6 6 6 6
Tinggi Bukaan Pintu (m)
Tahapan Jarak Debit Operasi Bukaan Pintu Pintu Pintu (m3
/s) No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 1 0,3 10,085 0 0 0 0,3 0 0 0 2 0,3 30,255 0 0 0,3 0,3 0,3 0 0 3 0,3 50,426 0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0 4 0,3 70,596 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 5 0,3 80,681 0,3 0,3 0,3 0,6 0,3 0,3 0,3 6 0,3 100,851 0,3 0,3 0,6 0,6 0,6 0,3 0,3 7 0,3 121,022 0,3 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,3 8 0,3 141,192 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 9 0,4 154,826 0,6 0,6 0,6 1 0,6 0,6 0,6 10 0,4 182,093 0,6 0,6 1 1 1 0,6 0,6 11 0,4 209,360 0,6 1 1 1 1 1 0,6 12 0,4 236,627 1 1 1 1 1 1 1 13 0,5 253,669 1 1 1 1,5 1 1 1 14 0,5 287,753 1 1 1,5 1,5 1,5 1 1 15 0,5 321,837 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 16 0,5 355,921 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 17 0,5 372,945 1,5 1,5 1,5 2 1,5 1,5 1,5 18 0,5 406,991 1,5 1,5 2 2 2 1,5 1,5 19 0,5 441,038 1,5 2 2 2 2 2 1,5 20 0,5 475,085 2 2 2 2 2 2 2 21 0,5 492,542 2 2 2 2,5 2 2 2 22 0,5 527,458 2 2 2,5 2,5 2,5 2 2 23 0,5 562,373 2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2 24 0,5 597,288 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 25 0,5 616,174 2,5 2,5 2,5 3 2,5 2,5 2,5 26 0,5 653,947 2,5 2,5 3 3 3 2,5 2,5 27 0,5 691,719 2,5 3 3 3 3 3 2,5 28 0,5 729,492 3 3 3 3 3 3 3 29 0,5 750,129 3 3 3 3,5 3 3 3 30 0,5 791,403 3 3 3,5 3,5 3,5 3 3 31 0,5 832,678 3 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3 32 0,5 873,952 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 33 0,5 895,523 3,5 3,5 3,5 4 3,5 3,5 3,5 34 0,5 938,665 3,5 3,5 4 4 4 3,5 3,5 35 0,5 981,807 3,5 4 4 4 4 4 3,5 36 0,5 1024,949 4 4 4 4 4 4 4 37 0,5 1046,614 4 4 4 4,5 4 4 4 38 0,5 1089,942 4 4 4,5 4,5 4,5 4 4 39 0,5 1133,271 4 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4 40 0,5 1176,600 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 41 0,5 1198,389 4,5 4,5 4,5 5 4,5 4,5 4,5 42 0,5 1241,967 4,5 4,5 5 5 5 4,5 4,5 43 0,5 1285,544 4,5 5 5 5 5 5 4,5 44 0,5 1329,122 5 5 5 5 5 5 5 45 0,5 1351,533 5 5 5 5,5 5 5 5 46 0,5 1396,356 5 5 5,5 5,5 5,5 5 5 47 0,5 1441,179 5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5 48 0,5 1486,002 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 49 0,5 1509,036 5,5 5,5 5,5 6 5,5 5,5 5,5 50 0,5 1555,104 5,5 5,5 6 6 6 5,5 5,5 51 0,5 1601,172 5,5 6 6 6 6 6 5,5 52 0,5 1647,240 6 6 6 6 6 6 6
Kondisi Hilir Bendung Gerak Sembayat
Contoh perhitungan untuk Q2th
Data yang diketahui:
Q2th = 1901,24 m3/det D50 = 0,25 mm g = 9,81 m/dt2 H2 = 4,692 m I = 0,00018 U*cr = 0,015 m/det Mencari nilai U* U* = (g.H2.I)0,5 = (9,81 . 4,692 . 0,00018)1/2 = 0,091 m/det
U* > U*cr, maka butiran bergerak
Jadi, untuk Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th
dan Q100th. Kondisi butiran bergerak.
Dikarenakan adanya gerakan butiran pada dasar sungai bagian hilir maka daerah hilir terjadi degradasi atau penurunan dasar sungai.
Contoh perhitungan untuk Q2th
Data yang diketahui:
Q2th = 1901,24 m3/det L = 161 m H2 = 4,692 m D50 = 0,25 mm Ss = 2,61 p = 0,6 Se = 0,00019 qs = 0,001095 m2/det K = 24,214 m2/det ∆t = 245299077 s = 7,8 tahun Kedalaman degradasi (∆h)
pada waktu ∆t = 245299077 s, tersebut dihitung ∆h = 𝑞𝑠.∆𝑡 1,13.(1−p).√𝐾.∆𝑡 = (0,001095).(245299077) 1,13.(1−0,6).√(13,601).(245299077) = 7,713 m Z = 0,4. ∆h = 0,4 . 7,713 = 3,085 m
Semakin besar debit kala ulang maka semakin besar kedalaman degradasi yang
terjadi. Untuk Q100th 2606,700 m3/det
kedalaman degradasi yang terjadi
mencapai 3,680 m.
Kondisi hilir Bendung Gerak
Sembayat tidak akan kering ketika musim kemarau, dikarenakan adanya pasang surut air laut. Karena volume sedimen yang terbawa air sungai lebih besar dari pada volume sedimen yang terbawa air laut maka kondisi hilir mengalami degradasi.
Dikarenakan adanya degradasi pada daerah hilir bendung gerak, maka slope dan tinggi muka air pada hilir akan mengalami penurunan.
Contoh perhitungan slope untuk Q2th:
Diketahui: ∆Vs = 322441,978 m3/hari = 322441,978. 365 = 117691322,047 m3/tahun P = 39 km = 39000 m L = 161 m
Menghitung ketinggian degradasi (∆h):
∆Vs = P . L . ∆h 117691322,047= 39000 . 161 . ∆h ∆h = 18,744 m Menghitung kemiringan: S0 = ∆h / P = 18,744 /39000 = 0,0005
Jadi, untuk slope Q2th, Q5th, Q10th, Q25th,
Q50th dan Q100th adalah 0,0005
Dikarenakan adanya perubahan
tinggi muka air di hilir akibat degradasi maka perlu adanya simulasi operasi pintu. Untuk pengujian debit yang
digunakan adalah debit Q2th, Q5th, Q10th,
Q25th, Q50th dan Q100th.
Contoh perhitungan untuk Q2th:
Kondisi Surut
Data yang diketahui:
Q2th = 1901,24 m3/dt a = 3,6 m (berdasarkan tabel 4.26) cd = 0,640 (berdasarkan tabel 4.25) I = 0,0005 g = 9,81 (m/det²) b = 140 m
H2 = 3,503 m3/det
q = 1901,24/140 = 13,580 m3/det/m
1. Menentukan kondisi aliran dengan Persamaan (2-49): ℎ𝑡𝑒𝑠𝑡= ℎ𝑐 2 [(1 + 8𝑄2 𝑔 . 𝑏2 . ℎ𝑐3) 0,5 − 1] ℎ𝑡𝑒𝑠𝑡= 2,153 2 [(1 + 8. (1901,24)2 9,81 . 1402 . 2,153 3) 0,5 − 1] = 3,239 𝑚
Dari hasil percobaan perhitungan
didapat nilai Htest = 3,239 m lebih kecil
dari nilai H2 = 3,503 m maka kondisi
aliran termasuk aliran tenggelam.
2. Dengan diketahui nilai tinggi muka air
di hilir pintu (H2) langkah selanjutnya
adalah menghitung nilai H3
𝐹22= 𝑞2 𝑔𝐻23 = 13,580 2 9,81𝑥3,5033= 0,437 𝐻3 𝐻2 = √1 + 2𝐹22[1 − 𝐻2 𝑎] 𝐻3= 3,503√1 + 2𝑥0,437 [1 − 3,503 3,6 ] = 3,544 𝑚
3. Menghitung tinggi muka air di hulu
𝑄 = 𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔(𝐻1− 𝐻3)) 0,5 = 𝑄 𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔𝑥(𝐻1−𝐻3))0,5 (𝐻1− 3,544) = (1901,24) 2 (0,640𝑥140𝑥3,6)219,62 𝐻1 = 5,315 𝑚
4. Menghitung bukaan pintu baru untuk menjaga elevasi hulu +0,700 m.
𝑄 = 𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔(𝐻1− 𝐻3)) 0,5 𝑎 = 𝑄 𝑐 𝑑𝑏(2𝑔(𝐻1− 𝐻3)) 0,5 𝑎 = 1901,24 0,640𝑥140𝑥(2𝑥9,81𝑥(6 − 3,544))0,5 𝑎 = 3,1 𝑚
Tabel5. Bukaan Pintu Untuk Menjaga
Elevasi Hulu +0,700 Kondisi Surut
Sumber: Hasil Perhitungan
Kondisi Pasang
Untuk kondisi pasang, pintu utama tidak mampu melewatkan debit kala
ulang Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan
Q100th, maka perlu dioperasikan dengan
bantuan pintu flap gate agar dapat melewatkan debit tersebut.
Contoh untuk Q2th = 1901,24 m3/det
Berdasarkan Tabel 4. untuk bukaan maksimal 6 m pada pintu utama, mampu
melewatkan debit sebesar 1647,240
m3/det, sehingga:
1901,24 – 1647,240 = 254,00 m3/det
Tinggi bukaan pintu flap gate
= 254,00/7= 36,286 m3/det.
Berdasarkan Tabel 4. Untuk melewatkan
debit 36,286 m3/det, pintu flap gate
dioperasikan dengan membuka setinggi a = 0,6 m.
Tabel6. Bukaan Pintu Untuk Menjaga
Elevasi Hulu +0,700 Kondisi Pasang
Sumber: Hasil Perhitungan D. KESIMPULAN
Berdasarkan analisa perhitungan
analitik pada Bendung Gerak Sembayat yang dilakukan sesuai dengan rumusan masalah pada kajian ini,
1. Pengoperasian pintu harus memenuhi peraturan operasi berikut:
a. Ketinggian air dari Bendung Gerak Sembayat diatur pada rancangan full – supply tinggi air pada EL. +0,700 m untuk
efektif penggunaan air
penyimpanan waduk.
b. Semua pintu Bendung Gerak Sembayat harus ditutup semua untuk memulai penyimpanan Pintu Utama a Pintu (m) [1] [9] 7 pintu Q2th 1901,240 3,1 7 pintu Q5th 2090,100 3,5 7 pintu Q10th 2215,160 3,9 7 pintu Q25th 2373,140 4,4 7 pintu Q50th 2490,350 4,9 7 pintu Q100th 2606,700 5,4 Operasi Debit (Q) (m3/dt) [2]
Pintu Utama Flap Gate
a a Pintu (m) (m) 7 pintu Q2th 1901,240 6,0 0,6 7 pintu Q5th 2090,100 6,0 0,7 7 pintu Q10th 2215,160 6,0 0,8 7 pintu Q25th 2373,140 6,0 0,9 7 pintu Q50th 2490,350 6,0 1,0 7 pintu Q100th 2606,700 6,0 1,1 Operasi Debit (Q) (m3/dt)
air untuk pasokan air pada awal musim kering.
c. Dalam metode pengoperasian
pintu dibutuhkan peran
operator pintu dalam
melaksanakan dan memahami tugas dan wewenangnya secara baik. Operator pintu harus
memperoleh informasi
hidrologi, terutama informasi
banjir tentang cepatnya
peningkatan debit banjir dari Bendung Gerak Babat.
d. Setelah tingkat air Bendung Gerak Sembayat mencapai EL. +0,700 m, permukaan air akan
dikontrol secara konstan.
Permukaan air dapat menjadi stabil pada EL. +0,700 m hanya ketika debit keluar melalui pintu gerbang sama dengan debit masuk ke dalam waduk.
e. Pintu lipatan / Flap Gate akan dioperasikan ketika debit aliran
Q < 214 m3/det, ditunjukkan
pada Tabel 3. Tinggi bukaan awal pintu flap Gate minimum 0,1 m. Pengoperasian pintu flap gate akan sesuai dengan Tabel 4. tergantung pada debit aliran sungai.
f. Pintu utama akan dioperasikan ketika debit aliran diperkirakan
Q > 214 m3/det, tinggi bukaan
awal pintu utama ditentukan pada 0,3 m. Tahapan operasi pintu utama untuk kondisi surut akan sesuai dengan Tabel 3. Ketika kondisi pasang akan
sesuai dengan Tabel 4.
Tergantung pada debit aliran sungai.
g. Semua pintu akan dibuka atau ditutup secara bersama - sama. Sehingga debit yang keluar akan sama pada setiap pintu. h. Pada simulasi operasi pintu
untuk Q2th, Q5th, Q10th, Q25th,
Q50th, dan Q100th dioperasikan
dengan 7 pintu. Dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6. 2. Kondisi hilir bendung gerak
a. Kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat tidak akan kering ketika
musim kemarau, dikarenakan
adanya pasang surut air laut. Pasang surut air laut pada bagian hilir dapat mengakibatkan tinggi
muka air hilir mengalami
kenaikan sehingga kondisi yang sebelumnya aliran bebas menjadi aliran tenggelam, dengan muka air tertinggi pasang = EL + 0,30 m dan muka air terendah surut = EL – 2,20 m.
b. Kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat mengalami degradasi maksimum mencapai 3,680 m,
apabila Q100th terjadi continue
selama 7 tahun. Dengan desain panjang pondasi pancang pada endsill sepanjang 5,170 m, maka kondisi endsill masih tetap aman bila terjadi degradasi.
E. SARAN
Berdasarkan analisa perhitungan
analitik pada Bendung Gerak Sembayat, yang dilakukan sesuai dengan rumusan masalah pada kajian ini, maka disarankan beberapa hal sebagai berikut:
1. Perlunya pemeliharaan berkala untuk pintu agar debit yang dikeluarkan tetap terjaga dan agar diketahui kerusakan yang terjadi. 2. Pembersihan Sampah Terapung
(Discharging Floating Rubbish) Bentuk pintu Bendung Gerak
Sembayat adalah tipe pintu
sorong (sluice gate) bagian
atasnya dilengkapi pintu flap gate. Pintu flap gate ditempatkan di semua pintu utama. Pintu flap gate dapat dioperasikan secara
otomatis untuk mengeluarkan
sampah terapung pada elevasi +0,700 m. Sehingga pembersihan sampah terapung dengan sendiri
dapat dilakukan dengan pembukaan pintu flap gate.
DAFTAR PUSTAKA
Anggrahini. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Surabaya: CV. Citra Media.
Anonim. 2012. Lower Solo River Improvement Project, Phase – 2 Gate Operation Manual. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum. Chow, Ven Te. 1997. Hidrolika Saluran
Terbuka, terjemahan E.V. Nensi Rosalina. Jakarta : Erlangga.
Cunge, J.A., Holly, F. M., dan Verwey,
A. 1980. Practical Aspects
Computational River Hydraulics.
Boston: Pitman Advanced
Publishing Program.
Falah. 1994. Sedimentasi Akibat Pasang
Surut. Jurnal Pengembangan
Keairan. Semarang: Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro. G.E, Hecker .1987. Fundamentals of
vortex intake flow, Swirling flow
problems at intakes, IAHR.
Hydraulic Structures design
manual. Hydraulic Institute
Standards 1983 Centrifugal, Rotary
and Reciprocating Pumps:
Cleveland, Ohio.
Henderson, F.M. 1996. Open Channel Flow. London: Mc. Milan Co.Inc and Collier Mc. Milan Publisher. Istiarto. 2007. Degradasi Dan Agradasi
Aliran Dasar Sungai, Yogyakarta: http://staff.ugm.ac.id/index.php/200 7/12/degradasi-agradasi.html (diakses 16 Juli 2016).
Limantara. 2010. Hidrologi Praktis, Bandung: Lubuk Agung.
Morisawa, Marie. 1985. Rivers. United States of America by Longman: New York
Priyantoro, Dwi. 1987. Teknik
Pengangkutan Sedimen, Malang:
Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya.
Priyantoro, Dwi. 1990. Simulasi Operasi Pintu Tegak (Sluice Gate) Pada
Saluran Yang Berfungsi Sebagai
Penampung Air Dengan
Pendekatan Model Matematik.
Universitas Gadjah Mada.
Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui Saluran Terbuka, terjemahan Yan Piter Pangaribuan B.E., M.Eng. Jakarta: Erlangga.
Shen, H.W. (ed.). 1976. River Mechanics I. Collins: Colorado
Soewarno. 1995. Hidrologi, Bandung: Nova.
Sosrodarsono, S. & Tominaga, M. 1994. Perbaikan dan Pengaturan Sungai, Jakarta: PT Pradnya Paramita. Subramanya, K. 1986. Flow In Open
Channels, New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited.
Suroso, Agus. 2012. Irigasi dan
Bangunan Air. Pusat
Pengembangan Bahan Ajar – UMB: Jakarta
Triatmodjo, Bambang. 1996. Hidrolika II. Yogyakarta: Beta Offset.
Yuwono, Nur. 1996. Perencanaan Model Hidraulik (Hydraulic Modelling). UGM: Yogyakarta
