PERENCANAAN EMBUNG KEDUNG BUNDER KABUPATEN PROBOLINGGO

(1)

PERENCANAAN EMBUNG KEDUNG BUNDER KABUPATEN PROBOLINGGO Nama : Ahmad Naufal Hidayat

NRP : 3110105031

Jurusan : Teknik Sipil FTSP – ITS

Dosen Pembimbing : 1. Ir. Abdullah Hidayat, SA, MT 2. Ir. Bambang Sarwono, MSc Abstrak

Desa Tongas Wetan Kecamatan Tongas, Kabupaten Probolinggo merupakan daerah rawan kekeringan. Sungai yang pada musim penghujan dapat ditemukan banyak air atau muka air sungai tinggi, menjadi dangkal pada saat musim kemarau. Sebagai usaha untuk mengatasi kesulitan air bagi masyarakat Desa Tongas Wetan, maka pembangunan embung merupakan salah satu alternatif yang dapat diterapkan dalam mengatasi kekurangan air di Desa Tongas Wetan.

Perencanaan kapasitas embung ini didasarkan pada data curah hujan. Untuk mendapatkan data debit air yang masuk ke dalam embung, maka data curah hujan dikonversikan ke data debit air. Perencanaan pelimpah didasarkan pada analisa debit banjir rencana menggunakan hidrograf satuan sintetik Nakayasu. Setelah desain konstruksi embung diperoleh, maka dilakukan kontrol stabilitas agar bangunan aman terhadap kondisi yang berbahaya.

Perhitungan – perhitungan yang dilakukan dalam perencananaan Embung Kedungbunder ini meliputi analisa hidrologi yang meliputi perhitungan curah hujan rencana dan debit rencana, analisa kapasitas tampungan, analisa spillway, analisa tubuh embung, serta analisa kestabilan spillway maupun tubuh embung terhadap gaya – gaya yang terjadi.

Dari perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh curah hujan rencana periode ulang 20 tahun sebesar 101,81 mm, debit rencana periode ulang 20 tahun sebesar 21,640 m3/dtk, proyeksi jumlah penduduk pada tahun 2030 sebanyak 7637 jiwa dengan kebutuhan air per orang 60 lt/org/hr, mercu

spillway menggunakan mercu Ogee Tipe I dengan elevasi mercu pada +96.10 dan elevasi muka air banjir

pada + 97.08 dengan total kapasitas tampungan sebesar 99448 m3. Sedangkan tubuh embung

menggunakan urugan tanah dengan kemiringan hulu dan hilir tubuh embung adalah 1 : 2, elevasi puncak berada pada + 99.00 dan elevasi dasar berada pada + 88.00. Tinggi jagaan embung dipakai sebesar 1.92 meter. Tubuh embung dan spillway dinyatakan aman terhadap gaya – gaya yang terjadi. Sedangkan saluran pengambilan menggunakan pipa HDPE yang selanjutnya ditampung di bak penampungan air

(2)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Desa Tongas Wetan terletak di Kecamatan Tongas Kabupaten Probolinggo yang memiliki luas ± 800 ha, dengan batas wilayah sebelah utara berbatasan dengan Desa Tongas Kulon,

sebelah timur berbatasan dengan Desa

Wringinanom, sebelah selatan berbatasan dengan

Desa Sumberkramat dan sebelah barat

berbatasan dengan Desa Klampok . Desa Tongas Wetan terdiri dari 5 dusun. Jumlah penduduk Desa Tongas Wetan tahun 2010 sebanyak 6362 jiwa dengan jumlah rumah tangga 1266 keluarga, 350 keluarga diantaranya merupakan keluarga pra sejahtera. Mata pencaharian penduduk adalah petani, dagang dan jasa.

Pada musim kemarau warga Desa Tongas khususnya Desa Tongas Wetan kesulitan mendapatkan air bersih. Sumur gali yang ada kering dan harus mengambil dari tempat yang jauh. Sungai yang pada musim penghujan dapat ditemukan banyak air atau muka air sungai tinggi, menjadi dangkal pada saat musim kemarau.

Untuk kebutuhan air minum, warga

mengambil sendiri di lokasi sumber air yang lokasinya cukup jauh. Kondisi masyarakat yang berada di Desa Tongas Wetan merupakan masyarakat menengah ke bawah dan terbanyak

merupakan masyarakat miskin dengan

penghasilan yang rendah, dengan kondisi tersebut banyak masyarakat yang tidak mampu untuk membeli air.

Oleh karena itu perlu dibuat suatu media yang dapat menampung air di musim hujan dan dapat digunakan pada saat musim kemarau, sehingga masyarakat di Desa Tongas Wetan tidak perlu berjalan jauh untuk mendapatkan air bersih, baik yang digunakan untuk kebutuhan MCK dan terutama untuk pemenuhan kebutuhan air minum.

Dari identifikasi topografi, pembangunan embung merupakan salah satu alternatif yang dapat diterapkan dalam mengatasi kekurangan air di Desa Tongas Wetan.

1. Berapa kebutuhan air baku yang

dibutuhkan, Desa Tongas Wetan,

Kecamatan Tongas Kabupaten

Probolinggo?

2. Apakah ketersediaan air berdasarkan kebutuhan air baku di desa Tongas wetan dapat terpenuhi?

3. Berapa dimensi rencana embung yang diperlukan untuk mendapatkan volume tampungan berdasarkan kebutuhan air yang diperlukan?

4. Bagaimana kostruksi tubuh bendungan? 5. Bagaimana kostruksi bangunan spillway?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui berapa kebutuhan air baku di Desa Tongas Wetan.

2. Mengetahui kecukupan ketersediaan air berdasarkan kebutuhan air baku di Desa Tongas Wetan

3. Mengetahui dimensi embung untuk

mendapatkan volume tampungan

berdasakan kebutuhan air yang diperlukan.

4. Mengetahui bentuk kostruksi tubuh

bendung.

5. Mengetahui bentuk bangunan spillway.

1.4 Batasan Masalah

1. Tidak membahas analisa ekonomi 2. Tidak membahas metode pelaksanaan 3. Tidak merencanakan saluran pengambilan. 4. Analisa konstruksi hanya meliputi tubuh bendungan dan spillway. Dan perhitungan kestabilan dianalisa pada tubuh bendungan dan spillway.

1.5 Manfaat

Tugas akhir ini diharapkan dapat

merencanakan detail embung untuk menampung air sesuai dengan kapasitas yang ada sehingga kebutuhan air di Desa Tongas Wetan dapat terpenuhi.

1.6 Peta Lokasi

Lokasi embung Kedungbunder terletak pada Kecamatan Tongas, Kabupaten Probolinggo, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.1

(3)

( PT. Candi Kencana Sabda Wisesa, 2010 )

Gambar 1.1. Lokasi Embung Kedungbunder

BAB III METODOLOGI

Metodologi dalam penyelesaian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

3.1. Studi Literatur

 Studi pengumpulan literatur ini dimaksudkan untuk mengetahui rumus – rumus dan dasar teori yang digunakan dalam perhitungan

pengerjaan Tugas Akhir ini, meliputi

perhitungan hidrologi, analisa hidrolika, dan kestabilan bendungan.

3.2. Pengumpulan Data

Data – data yang diperlukan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini adalah :

 Data Topografi  Data Hidrologi  Data Klimatologi  Data Jumlah Penduduk  Data Tanah

3.3. Penyelesaian Permasalahan

Analisa permasalahan meliputi :  Analisa Kapasitas Tampungan

- Pada analisa ini meliputi hubungan antara volume dan luas area terhadap elevasi bendungan

 Analisa Hidrologi

- Perhitungan hujan rata – rata dengan metoda Arithmatic Mean atau Thiessen

Polygon.

- Perhitungan distribusi hujan dengan

metoda, misalnya Log Pearson Tipe III

- Melakukan uji distribusi hujan dengan metoda Uji Chi – Kuadrat dan metoda

Smirnov – Kolmogorov

- Setelah dilakukan pengujian, selanjutnya

melakukan perhitungan debit banjir

rencana dengan menggunakan metoda hidrograf Nakayasu.

- Perhitungan reservoir routing (

penelusuran banjir di waduk )

- Perhitungan evaporasi dengan

menggunakan rumus empiris Penmann.

- Melakukan cek water balance (

keseimbangan air ) akibat perubahan debit

inflow dan outflow.

 Analisa Hidrolika

- Melakukan perhitungan dimensi spillway ( bangunan pelimpah ), meliputi saluran

pengarah, saluran pengatur, saluran

transisi, saluran peluncur, dan peredam energi.

- Melakukan perhitungan dimensi tubuh bendungan, meliputi kemiringan lereng, tinggi bendungan, dan lebar mercu bendungan

 Analisa Kestabilan Tubuh Bendung dan Bangunan Pelimpah ( Spillway )

- Perhitungan kestabilan tubuh bendung

yang meliputi, kestabilan lereng

bendungan pada saat bendungan kosong, banjir, dan pada saat banjir turun tiba – tiba.

- Perhitungan kestabilan bangunan

pelimpah ( spillway ) meliputi, kontrol rembesan, stabilitas gaya tekan ke atas, stabilitas guling, stabilitas geser, kontrol ketebalan lantai, dan stabilitas daya dukung tanah.

Lokasi embung,

Desa Tongas Wetan, Kec. Tongas, Kabupaten Probolinggo

(4)

DIAGRAM ALIR

Gambar 3.1 Diagram Alir Pengerjaan

Tugas Akhir

BAB IV

ANALISA HIDROLOGI 4.1. Kebutuhan Air Penduduk

Metode yang digunakan dalam memproyeksi pertumbuhan penduduk adalah Metode Linear Geometri, dengan rumus sebagai berikut :

= (1 + ) ...( 4.1) ( Ir. Sarwoko Mangkudiharjo, 1985 )

Dimana :

Pt = jumlah penduduk pada t tahun

mendatang

Po = jumlah penduduk pada awal

tahunproyeksi

r = laju pertumbuhan rata – rata

penduduk per tahun

t = banyak perubahan tahun

Untuk perhitungan laju rata – rata pertumbuhan penduduk dapat dilihat pada tabel 4.21, sedang untuk kebutuhan air penduduk dapat dilihat pada tabel 4.22 berikut.

Tabel 4.1. Laju Pertumbuhan Rata – Rata Penduduk

( Sumber : Perhitungan )

Tabel 4.2. Perhitungan Proyeksi Kebutuhan Air Penduduk

Dari tabel di atas dapat disimpulkan untuk kebutuhan air 20 tahun mendatang adalah 5,834 lt/dtk

(5)

4.2. Debit Andalan

Perhitungan debit andalan diawali dengan melakukan perhitungan curah hujan andalan dimana prosentase sebesar 80% terlampaui dan selanjutnya dijadikan debit andalan.

Berikut perhitungan curah hujan andalan pada tabel 4.3 dan 4.4, sedangkan perhitungan debit andalan pada tabel 4.5

4.3. Perhitungan Lengkung Kapasitas Embung

Rumus yang digunakan dalam perhitungan lengkung kapasitas adalah sebagai berikut :

= ∑ ( + _{) 1 2 (ℎ} − ℎ ) ... ( 4.2 )

Dimana :

Fi = luas daerah yang dikelilingi oleh garis

tinggi hi

Fhi+1 = luas daerah yang dikelilingi oleh garis tinggi hi+1

Hasil perhitungan lengkung kapasitas dapat dilihat pada tabel 4.20 dan pada grafik 4.2.

Tabel 4.5. Perhitungan Lengkung Kapasitas

(6)

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Elevasi, Luas Genangan, dan Volume

4.4. Evaporasi

Perhitungan evaporasi menggunakan rumus empiris Penman sebagai berikut :

= 0,35 ( − ) 1 + ...( 4.3 )

(Suyono Sosrodarsono, 2006) Dimana :

E = evaporasi (mm/hari).

Ea = tekanan uap jenuh pada suhu rata-rata harian (mm/Hg)

ed = tekanan uap sebenarnya (mm/Hg).

V = kecepatan angin pada ketinggian 2 m

di atas permukaan tanah (mil/hari)

Tabel 4.6. Tekanan Uap Jenuh

(Suyono Sosrodarsono, 2006)

Contoh perhitungan : Diketahui :

 Suhu pada bulan Januari adalah 28,32°C, didapat ea = 29,45 mm/hg ( lihat tabel 4.7 )  Kecepatan angin = 28,95 mil/hr

 Kelembaban = 87,39 %

 ed = 29,45 mm/hg x 87,39% = 25,74 mm/hg

 = 0,35(29,45 − 25,74) 1 + , =

1,68 /ℎ

 = , × 30 = 0,05 /

Selanjutnya perhitungan dapat ditabelkan pada tabel 4.24.

Tabel 4.7. Perhitungan Evaporasi

4.5. Kapasitas Mati

Karena tidak adanya hasil pengukuran sedimen yang dapat digunakan pada perencanaan ini, maka penentuan sediman ditentukan dengan persamaan :

= ...( 4.4 ) ( Suyono Sosrodarsono, 2002 )

Dimana :

Rs = angka sedimentasi tahunan suatu waduk (

m3/m3/tahun )

Rs = V/F ( sedimentasi tahun – tahun yang telah lalu )

F = kapasitas waduk ( m3 )

V = Volume sedimen selama umur bangunan

( m3 )

Ps = Muatan sedimen per tahun( m3/km2/tahun )

A = Luas DAS ( km2 )

Untuk penentuan angka sedimentasi bisa dilihat pada tabel 2.6, sesuai dengan karakteristik topografi dimana :

 Merupakan stadium pertengahan

 Intensitas erosinya kecil kecuali dalam keadaan banjir

 Kemiringan dasar sungai ± 1/800

 Termasuk zona B dimana terdapat gunung berapi

Dari tabel diatas, angka sedimentasi untuk embung Kedung Bunder adalah antara 50 - 100 m3/km2/tahun. Jadi dapat diperkirakan ± 50 m3/km2/tahun.

Jadi selanjutnya dapat dirumuskan sebagai berikut :

(7)

Dimana :

Ps = angka sedimen ( m3/km2/tahun ) A = luas DAS ( km2 )

T = umur rencana embung ( tahun )

= 50 × 7,872 × 20 = 7872

Dari grafik lengkung kapasitas, volume sedimen terletak pada elevasi + 91,10

4.6. Kapasitas efektif

Perhitungan kapasitas efektif ini untuk mengetahui berapa perubahan volume waduk akibat debit inflow dan outflow.

Debit inflow didapat dari perhitungan debit andalan, sedangkan debit outflow diperoleh dari

perhitungan evaporasi dan perhitungan

kebutuhan air penduduk.

Tabel 4.8. Perhitungan Kapasitas Efektif

Dari hasil analisa kapasitas efektif tersebut, diperoleh kapasitas efektif maksimum sebesar 91576 m3,oleh karena itu yang dipakai dalam perhitungan adalah kapasitas tampung efektif.

Jadi total kapasitas tampungan adalah :

 Kapasitas mati = 7872 m3

 Kapasitas efektif = 91576 m3

 Kapasitas Total = Kap. Mati + Kap.

Efektif

= 7872 m3+ 91576 m3

= 99448 m3

Jika diplotkan pada grafik lengkung kapasitas, maka didapatkan elevasi + 96,10 yang digunakan sebagai elevasi rencana mercu bendung.

Selanjutnya dapat di buat kurva massa terhadap debit inflow dan kebutuhan air.

Gambar 4.2. Kurva Massa Debit Inflow dan Outflow

4.7 Analisa Curah Hujan Rata - rata

Dari hasil analisa metode Thiessen Polygon, ternyata yang berpengaruh hanya satu stasiun hujan yaitu, stasiun hujan Gunggungankidul. Berikut ini data curah hujan maksimum yang terjadi di stasiun hujan Gunggungankidul selama 20 tahun

Tabel 4.9. Data curah hujan maksimum

(8)

4.8 Perhitungan Parameter Statistik

Analisa frekuensi bertujuan untuk

menentukan metode analisa distribusi yang tepat dalam menentukan tinggi hujan rencana.

Dalam perhitungan parameter statistik, data hujan pada tabel 4.1 diurutkan atau diranking terlebih dahulu. Berikut ini hasil perhitungan parameter statistik dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.10. Hasil Perhitungan Parameter Statistik

( Sumber : Perhitungan)

Dari tabel 4.10 diatas maka diperoleh parameter – parameter sebagai berikut :  Nilai rata – rata ( mean ) :

=∑ =1589 20 = 79,45  Standar deviasi = ∑( − ) − 1 = 3094,95 20 − 1 = 12,76  Koefisien variasi = =12,76 79,45= 0,16  Koefisien kemencengan = ∑( − ) ( − 1)( − 2) = 20 × 9742,99 (20 − 1)(20 − 2)12,76 = 0,27  Koefisien kurtosis = ∑( − ) ( − 1)( − 2)( − 3) = 20 × 797236,42 (20 − 1)(20 − 2)(20 − 3)12,76 = 2,07

Dari perhitungan parameter diatas, maka metode analisa distribusi yang digunakan adalah metode Pearson Type III dimana nilai Cs dan Ck fleksibel.

4.9 Perhitungan Analisa Distribusi Pearson Type III

Perhitungan hujan rencana metode Pearson Tipe III menggunakan rumus sebagai berikut :

= + . ...( 4.5 ) Dimana :

Rt = curah hujan rencana dengan periode T tahun ( mm )

= curah hujan maksimum rata-rata ( mm ) Sd = standar deviasi

k = faktor dari sifat distribusi Pearson Tipe III, yang didapat dari tabel fungsiCs dan probabilitas kejadian. (tabel 2.1 nilai k metode Pearson Tipe III)

Selanjutnya dapat ditabelkan hasil

perhitungan analisa distribusi metode Pearson Tipe III pada tabel 4.11 berikut :

Tabel 4.11. Hujan Rencana Dengan Metode Pearson Tipe III

( Sumber : Perhitungan)

4.10 Uji Kesesuaian Distribusi 4.10.1 Uji Chi Kuadrat

Langkah – langkah perhitungan uji Chi Kuadrat adalah sebagai berikut :

 Jumlah data ( n ) = 20  Jumlah kelas ( K ) = 1 + 1,322 ln . n = 1 + 1,322 x ln( 20 ) = 4,96 → dibulatkan 5  Peluang Interval (P) = 1/G = 1/5 = 0,20  sub grup I = X ≤ 0.20  sub grup II = 0.20 ≤ P ≤ 0.40  sub grup III = 0.40 ≤ P ≤ 0.60  sub grup IV = 0.60 ≤ P ≤ 0.80  sub grup V = P ≥ 0.80

Dari hasil perhitungan distribusi Pearson

(9)

R

= 79,45 mm Sd = 12,76 Untuk P = 0,20 R = 79,45 + (-0,93. 12,76) = 67,63 mm Untuk P = 0,40 R = 79,45 + (-0,44. 12,76) = 73,79 mm Untuk P = 0,60 R = 79,45 + (0,37. 12,76) = 84,11 mm Untuk P = 0,8 R = 79,45 + (0,68. 12,76) = 88,15 mm Sehingga : Sub group I : x ≤ 67,63 Sub group II : 67,63 < x ≤ 73,79 Sub group III : 73,79 < x ≤ 84,11 Sub group IV : 84,11 < x ≤ 88,15 Sub group V : x > 88,15

Selanjutnya perhitungan dapat dilanjutkan dalam tabel 4.12 sebagai berikut :

Tabel 4.12. Perhitungan Uji Chi Kuadrat

Berdasarkan berdasarkan perhitungan

didapat kesimpulan bahwa Xh² < X² yaitu, 1,50 < 5,991 sehingga persamaan Distribusi Pearson Tipe III Dapat diterima

4.10.2 Uji Smirnov Kolmogorov

Prosedurnya adalah sebagai berikut

1) Urutkan data (dari besar ke kecil atau sebaliknya) dan tentukan besarnya peluang dari masing – masing data tersebut ;

X1 P( X1 ) X2 P( X2 ) X3 P( X3 ) X4 P( X4 )

2) Tentukan nilai masing – masing peluang teoritis dari hasil penggambaran data (persamaan distribusinya) :

X1 P’( X1 ) X1 P’( X1 ) Xm P’( Xm ) Xn P’( Xn )

3) Dari kedua nilai peluang tersebut tentukan selisih terbesarnya antara peluang pengamatan dengan peluang teoritis.

D = maksimum [ P(Xm) – P`(Xm) ]

4) Berdasarkan tabel nilai kritis (Smirnov –

Kolmogorov test) tentukan harga D0 ( Tabel 2.4 )

Apabila D lebih kecil dari D0 maka

distribusi teoritis yang digunakan untuk

menentukan persamaan distribusi dapat diterima, apabila D lebih besar dari D0 maka distribusi teoritis yang digunakan untuk menentukan persamaan distribusi tidak dapat diterima.

Berikut perhitungan uji Smirnov

Kolmogorov:

Tabel 4.13. Perhitungan Uji Smirnov Kolmogorov

( Sumber = Perhitungan )

Didapat kesimpulan bahwa Dmax = 0,1225 < Do = 0,29, maka distribusi Pearson Tipe III

Dapat diterima.

4.11 Perhitungan Distribusi Hujan

4.11.1 Perhitungan Rata-Rata Hujan Sampai Jam ke-t

= / ...( 4.6 ) Dimana :

Rt = Rata – rata hujan pada jam ke – t ( mm )

t = Waktu lamanya hujan ( jam )

T = Lamanya hujan terpusat ( jam )

R24 = Curah hujan harian efektif (mm)

 Jam ke 1 = 5 5 1 / = 0,584  Jam ke 2 = 5 5 2 / = 0,368

(10)

 Jam ke 3 = 5 5 3 / = 0,281  Jam ke 4 = 5 5 4 / = 0,232  Jam ke 5 = 5 5 5 / = 0,2

4.11.2 Perhitungan Tinggi Hujan Pada Jam ke – t

Untuk menghitung curah hujan hingga jam ke T rumus umumnya adalah sebagai berikut :

= × − [( − 1) × ( − 1)]...( 4.7 )

Dimana :

Rt = Curah hujan jam ke - t

Rt = Rata-rata hujan sampai jam ke - t

t = Waktu hujan dari awal sampai jam ke -

t

R(t-1) = Rata-rata hujan dari awal sampai jam ke ( t-1 ) Maka : R1 = 1 × R1 – 0 = 0,585 R24 R2 = 2 × R2 – ( 2-1 ) × R(2-1) = 2 × 0,368 R24 – 1 × 0,585 R24 =0,152 R24 R3 = 3 × R3 – ( 3-1 ) × R(3-1) = 3 × 0,281 R24 – 2 × 0,368 R24 = 0,107 R24 R4 = 4 × R4 – ( 4-1 ) × R(4-1) = 4 × 0,232 R24 – 3 × 0,281 R24 = 0,085 R24 R5 = 5 × R5 – ( 5-1 ) × R(5-1) = 5 × 0,200 R24 – 4 × 0,232 R24 = 0,072 R24

4.11.3 Perhitungan Curah Hujan Efektif

Perhitungan hujan efektif menggunakan rumus :

= ×

...( 4.8 ) Dimana :

Reff = Curah hujan efektif ( mm ) ( lihat tabel 4.6 )

C = Koefisien pengaliran

Rt = Curah hujan rencana ( mm )

Tabel 4.14. Angka Koefisien Pengaliran

(Suyono Sosrodarsono, 2006)

Dari peninjauan lokasi di lapangan, maka ditetapkan harga koefisien pengaliran sebesar 0,5.

Hasil perhitungan curah hujan efektif dapat dilihat pada tabel di bawah.

Tabel 4.15. Curah Hujan Efektif

Sedangkan hasil perhitungan curah hujan efektif jam – jaman dapat dilihat pada tabel 4.16 berikut.

Tabel 4.16. Curah Hujan Efektif Jam – jaman

4.12 Perhitungan Debit Banjir Rencana

Perhitungan debit banjir rencana ini

menggunakan metode Unit Hidrograf Nakayasu. Diketahui karakteristik DAS :

 Luas DAS = 7,872 km2

 Panjang Sungai ( L ) = 8,832 km

 Tg = 0,96485 jam

 α = 1,4

(11)

 tp = 1,76 jam  Tp + T0,3 = 4,66 jam  Tp + T0,3 + 1,5T0,3 = 9,001 jam  ) 0,3 T Tp (0,3 3,60 o R A Qp     = 0,6386 m3 / det

Berikut ini tabel kurva pada tiap – tiap parameter.

Tabel 4.17. Kurva Naik ( 0 < t < Tp) atau ( 0 < t < 1,76 )

Tabel 4.18. Kurva Turun

( Tp < t < Tp + T0,3 ) atau ( 1,76 < t < 4,66 )

Tabel 4.19. Kurva Turun

( Tp + T0.3 < t < Tp + T0.3 + 1,5T0.3 ) atau ( 4,66 < t < 9,001 ) t t - Tp + 0.5T0.3 ( t - Tp + 0.5T0.3 )/1.5T0.3 Q 4.8 4.482425928 1.0324 0.184 5 4.682425928 1.0784 0.174 5.2 4.882425928 1.1245 0.165 5.4 5.082425928 1.1706 0.156 5.6 5.282425928 1.2166 0.148 5.8 5.482425928 1.2627 0.140 6 5.682425928 1.3088 0.132 6.2 5.882425928 1.3548 0.125 6.4 6.082425928 1.4009 0.118 6.6 6.282425928 1.4470 0.112 6.8 6.482425928 1.4930 0.106 7 6.682425928 1.5391 0.100 7.2 6.882425928 1.5851 0.095 7.4 7.082425928 1.6312 0.090 7.6 7.282425928 1.6773 0.085 7.8 7.482425928 1.7233 0.080 8 7.682425928 1.7694 0.076 8.2 7.882425928 1.8155 0.072 8.4 8.082425928 1.8615 0.068 8.6 8.282425928 1.9076 0.064 8.8 8.482425928 1.9537 0.061 9 8.682425928 1.9997 0.057 ( Sumber : Perhitungan )

Tabel 4.20. Kurva Turun ( t > Tp + T0.3 +

1,5T0.3 ) atau ( t > 9,001 ) t ( t - Tp + 1.5T0.3 ) ( t - Tp + 1.5T0.3 )/2T0.3 Q 9.2 11.7769815 2.034 0.055 9.4 11.9769815 2.069 0.053 9.6 12.1769815 2.103 0.051 9.8 12.3769815 2.138 0.049 10 12.5769815 2.173 0.047 10.2 12.7769815 2.207 0.045 10.4 12.9769815 2.242 0.043 10.6 13.1769815 2.276 0.041 10.8 13.3769815 2.311 0.040 11 13.5769815 2.345 0.038 11.2 13.7769815 2.380 0.036 11.4 13.9769815 2.414 0.035 11.6 14.1769815 2.449 0.033 11.8 14.3769815 2.483 0.032 12 14.5769815 2.518 0.031 12.2 14.7769815 2.553 0.030 12.4 14.9769815 2.587 0.028 12.6 15.1769815 2.622 0.027 12.8 15.3769815 2.656 0.026 13 15.5769815 2.691 0.025 13.2 15.7769815 2.725 0.024 13.4 15.9769815 2.760 0.023 13.6 16.1769815 2.794 0.022 13.8 16.3769815 2.829 0.021 14 16.5769815 2.863 0.020 14.2 16.7769815 2.898 0.019

(12)

14.4 16.9769815 2.933 0.019 14.6 17.1769815 2.967 0.018 14.8 17.3769815 3.002 0.017 15 17.5769815 3.036 0.017 15.2 17.7769815 3.071 0.016 15.4 17.9769815 3.105 0.015 15.6 18.1769815 3.140 0.015 15.8 18.3769815 3.174 0.014 16 18.5769815 3.209 0.013 16.2 18.7769815 3.243 0.013 16.4 18.9769815 3.278 0.012 16.6 19.1769815 3.313 0.012 16.8 19.3769815 3.347 0.011 17 19.5769815 3.382 0.011 17.2 19.7769815 3.416 0.010 17.4 19.9769815 3.451 0.010 17.6 20.1769815 3.485 0.010 17.8 20.3769815 3.520 0.009 18 20.5769815 3.554 0.009 18.2 20.7769815 3.589 0.008 18.4 20.9769815 3.624 0.008 18.6 21.1769815 3.658 0.008 18.8 21.3769815 3.693 0.007 19 21.5769815 3.727 0.007 19.2 21.7769815 3.762 0.007 19.4 21.9769815 3.796 0.007 19.6 22.1769815 3.831 0.006 19.8 22.3769815 3.865 0.006 20 22.5769815 3.900 0.006 20.2 22.7769815 3.934 0.006 20.4 22.9769815 3.969 0.005 20.6 23.1769815 4.004 0.005 20.8 23.3769815 4.038 0.005 21 23.5769815 4.073 0.005 21.2 23.7769815 4.107 0.005 21.4 23.9769815 4.142 0.004 21.6 24.1769815 4.176 0.004 21.8 24.3769815 4.211 0.004 22 24.5769815 4.245 0.004 22.2 24.7769815 4.280 0.004 22.4 24.9769815 4.314 0.004 22.6 25.1769815 4.349 0.003 22.8 25.3769815 4.384 0.003 23 25.5769815 4.418 0.003 23.2 25.7769815 4.453 0.003 23.4 25.9769815 4.487 0.003 23.6 26.1769815 4.522 0.003 23.8 26.3769815 4.556 0.003 24 26.5769815 4.591 0.003 ( Sumber : Perhitungan )

Selanjutnya disusun hidrograf banjir

rencana 20 tahun.

Tabel 4.21. Hidrograf Banjir 20 Tahun t UH Reff Reff Reff Reff Reff Q

29.73 7.74 5.45 4.33 3.67 jam 0 - 1 jam 1 - 2 jam 2 - 3 jam 3 - 4 jam 4 - 5 jam (m3/dt) 0 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.5 0.03 0.920 0.000 0.000 0.000 0.000 0.920 1 0.16 4.856 0.239 0.000 0.000 0.000 5.096 1.5 0.43 12.851 1.264 0.169 0.000 0.000 14.284 2 0.58 17.216 3.345 0.890 0.134 0.000 21.585 2.5 0.47 13.984 4.481 2.355 0.707 0.113 21.640 3 0.38 11.358 3.640 3.154 1.870 0.599 20.621 3.5 0.31 9.225 2.956 2.562 2.506 1.584 18.834 4 0.25 7.493 2.401 2.081 2.035 2.123 16.133 4.5 0.20 6.086 1.950 1.690 1.653 1.724 13.104 5 0.17 5.182 1.584 1.373 1.343 1.400 10.882 5.5 0.15 4.511 1.349 1.115 1.091 1.137 9.203 6 0.13 3.927 1.174 0.950 0.886 0.924 7.861 6.5 0.12 3.419 1.022 0.827 0.754 0.750 6.772 7 0.10 2.976 0.890 0.720 0.657 0.639 5.881 7.5 0.09 2.591 0.775 0.626 0.572 0.556 5.120 8 0.08 2.255 0.674 0.545 0.498 0.484 4.457 8.5 0.07 1.963 0.587 0.475 0.433 0.422 3.880 9 0.06 1.709 0.511 0.413 0.377 0.367 3.378 9.5 0.05 1.540 0.445 0.360 0.328 0.319 2.993 10 0.05 1.388 0.401 0.313 0.286 0.278 2.666 10.5 0.04 1.251 0.361 0.282 0.249 0.242 2.385 11 0.04 1.128 0.326 0.254 0.224 0.211 2.142 11.5 0.03 1.016 0.293 0.229 0.202 0.190 1.931 12 0.03 0.916 0.264 0.207 0.182 0.171 1.740 12.5 0.03 0.825 0.238 0.186 0.164 0.154 1.568 13 0.03 0.744 0.215 0.168 0.148 0.139 1.413 13.5 0.02 0.670 0.194 0.151 0.133 0.125 1.274 14 0.02 0.604 0.174 0.136 0.120 0.113 1.148 14.5 0.02 0.545 0.157 0.123 0.108 0.102 1.035 15 0.02 0.491 0.142 0.111 0.098 0.092 0.932 15.5 0.01 0.442 0.128 0.100 0.088 0.083 0.840

(13)

16 0.01 0.399 0.115 0.090 0.079 0.074 0.757 16.5 0.01 0.359 0.104 0.081 0.071 0.067 0.683 17 0.01 0.324 0.093 0.073 0.064 0.061 0.615 17.5 0.01 0.292 0.084 0.066 0.058 0.055 0.554 18 0.01 0.263 0.076 0.059 0.052 0.049 0.500 18.5 0.01 0.237 0.068 0.053 0.047 0.044 0.450 19 0.01 0.214 0.062 0.048 0.042 0.040 0.406 19.5 0.01 0.192 0.056 0.043 0.038 0.036 0.366 20 0.01 0.173 0.050 0.039 0.034 0.032 0.330 20.5 0.01 0.156 0.045 0.035 0.031 0.029 0.297 21 0.00 0.141 0.041 0.032 0.028 0.026 0.268 21.5 0.00 0.127 0.037 0.029 0.025 0.024 0.241 22 0.00 0.114 0.033 0.026 0.023 0.021 0.217 22.5 0.00 0.103 0.030 0.023 0.021 0.019 0.196 23 0.00 0.093 0.027 0.021 0.018 0.017 0.177 23.5 0.00 0.084 0.024 0.019 0.017 0.016 0.159 24 0.00 0.076 0.022 0.017 0.015 0.014 0.143 ( Sumber : Perhitungan )

Gambar 4.3. Grafik Unit Hidrograf Periode Ulang 20 Tahun

Debit maksimum yang terjadi pada periode ulang 20 tahun adalah 21,640m3/dtk.

4.13 Reservoir Routing ( Penelusuran Banjir di Waduk )

Perhitungan reservoir routing menggunakan Metode Step by step :

Rumus dasarnya adalah :

− = ...( 4.9 ) ( Soedibyo, 2003)

dimana :

I = inflow, debit air yang masuk

ke dalam waduk ( m3/detik ),

untuk suatu sungai dapat

ditentukan

O = outflow, debit air yang keluar

dari waduk ( m3/detik ) lewat bangunan pelimpah

ds/dt = debit air yang tertahan di

dalam waduk untuk jangka waktu yang pendek

Apabila ditulis dalam bentuk integral menjadi :

. − . = −

∫ . dan ∫ . adalah debit x waktu untuk jangka yang pendek dan merupakan volume air. Apabila diambil jangka waktu t yang cukup

pendek, maka ∫. dapat disamakan dengan

harga rata – rata dari 2 inflow yang berurutan ( I1 dan I2 ). Jangka waktu t disesuaikan dengan hidrograf sungai yang ada. Untuk hidrograf yang waktunya diambil harian, maka t dapat diambil 12 jam atau 6 jam. Untuk hidrograf yang waktunya diambil jam, maka agar teliti jangka waktu t diambil 2 atau 3 jam.

. = +

2

Dengan cara yang sama maka . =

Jadi . − . = −

Dimana :

= rata – rata inflow setiap tahap ( m3/detik )

= rata – rata outflow setiap tahap ( m3/detik )

= jangka waktu ( periode ) dalam detik

− = tambahan air yang tertampung di

dalam waduk ( m )

Besaran – besaran yang sudah diketahui ( I1, I2, t dan S1 ) diletakkan di sebelah kiri, sedang

(14)

masihharus dicari ( O2 dan S2 ) diletakkan disebelah kanan. + 2 . − 1 2. . − 1 2. . = − + 2 . + − 1 2 . = + 1 2. .

Mula – mula diperkirakan tinggi kenaikan permukaan air di waduk, misalnya h1 ( di atas ambang bangunan pelimpah ). Dapat dihitung tambahan volume ( S2 – S1 ) di dalam waduk. Karena I1, I2, dan O1 sudah tertentu, maka dapat

dicari O2. Kemudian masuk di dalam

perhitungan tahapm berikutnya sehingga dapat dicari tinggi kenaikan permukaan waduk. Apabila angka ini berbeda ( biasanya memang demikian ) lalu diadakan perhitungan berikutnya. Demikian seterusnya dan perhitungan dihentikan setelah kedua angkanya hampir sama besarnya.

Terlebih dahulu dilakukan perhitungan hubungan elevasi, tampungan, dan debit pada tabel 4.30 dan dilanjutkan dengan perhitungan

reservoir routing pada tabel 4.31.

Tabel 4.22. Hubungan Elevasi, Tampungan, Debit Outflow Pada Pelimpah

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Elevasi, Tampungan, Outflow Pada Pelimpah

(15)

Tabel 4.23. Penelusuran Banjir ( reservoir

routing ) Pada Pelimpah

t jam I m3/ dtk I rata 2 m3/ dtk I rata2 . Δt (m3) S-Δt.Q/ 2 (m3) S+Δt. Q/2 (m3) Elv Q (m3/d tk) 0 0.00 96.15 0.25 0.46 828 1403 2231 0.5 0.92 96.16 0.33 3.01 5414 1634 7049 1.0 5.10 96.27 1.59 9.69 17442 4182 21624 1.5 14.3 96.57 7.07 17.9 32282 8891 41173 2.0 21.6 96.92 16.22 21.6 38902 11974 50876 2.5 21.6 4 97.08 21.21 21.1 38035 12703 50738 3.0 20.6 2 97.08 21.13 19.7 35509 12696 48205 3.5 18.8 3 97.04 19.81 17.5 31470 12545 44015 4.0 16.1 3 96.97 17.66 14.6 26313 12233 38546 4.5 13.1 0 96.87 14.92 11.9 21587 11699 33286 5.0 10.8 8 96.79 12.09 10.1 18077 11533 29610 5.5 9.20 96.72 10.41 8.53 15358 10866 26223 6.0 7.86 96.66 8.93 7.32 13170 10151 23321 6.5 6.77 96.61 7.63 6.33 11388 9591 20979 7.0 5.88 96.56 6.77 5.50 9901 8798 18698 7.5 5.12 96.52 5.82 4.79 8619 8226 16845 8.0 4.46 96.48 5.08 4.17 7503 7703 15206 8.5 3.88 96.44 4.45 3.63 6532 7195 13727 9.0 3.38 96.41 3.89 3.19 5733 6727 12460 9.5 2.99 96.39 3.42 2.83 5093 6307 11400 10.0 2.67 96.37 3.04 2.53 4546 5933 10480 10.5 2.39 96.35 2.73 2.26 4075 5558 9633 11.0 2.14 + 96.33 2.42 2.04 3666 5268 8934 11.5 1.93 96.31 2.19 1.84 3304 4992 8296 12.0 1.74 96.30 2.01 1.65 2978 4685 7662 12.5 1.57 96.29 1.78 1.49 2684 4457 7140 13.0 1.41 96.27 1.62 1.34 2418 4223 6642 13.5 1.27 96.26 1.47 1.21 2180 4000 6180 14.0 1.15 96.25 1.36 1.09 1964 3736 5701 14.5 1.03 96.24 1.19 0.98 1770 3558 5329 15.0 0.93 96.23 1.09 0.89 1596 3368 4963 15.5 0.84 96.23 0.99 0.80 1438 3180 4618 16.0 0.76 96.22 0.90 0.72 1296 3004 4300 16.5 0.68 96.21 0.81 0.65 1168 2840 4008 17.0 0.62 96.20 0.77 0.58 1053 2619 3672 17.5 0.55 96.20 0.69 0.53 949 2433 3382 18.0 0.50 96.19 0.59 0.47 855 2326 3181 18.5 0.45 96.18 0.54 0.43 771 2206 2976 19.0 0.41 96.18 0.50 0.39 694 2083 2777 19.5 0.37 96.17 0.45 0.35 626 1963 2589 20.0 0.33 96.17 0.41 0.32 579 1850 2429 20.5 0.31 96.16 0.38

(16)

0.29 523 1753 2277 21.0 0.27 96.16 0.34 0.25 458 1662 2120 21.5 0.24 96.16 0.31 0.23 413 1568 1981 22.0 0.22 96.15 0.34 0.21 372 1374 1746 22.5 0.20 96.15 0.23 0.19 335 1327 1663 23.0 0.18 96.15 0.22 0.17 302 1264 1566 23.5 0.16 96.14 0.21 0.15 272 1190 1463 24.0 0.14 96.14 0.19 ( Sumber : Perhitungan )

Dari perhitungan penelusuran banjir di atas, maka didapat debit outflow sebesar 21,207 m3/dtk pada elevasi +97,08 dan selanjutnya dapat dibuat grafik inflow dan outflow seperti berikut.

Gambar 4.6. Grafik Inflow dan Outflow

.

BAB V

ANALISA BANGUNAN PELIMPAH 5.1. Analisa Mercu Pelimpah

Q = 21,207 m3/dtk

Ho = 97,08 – 96,10

= 0,98 m

Lebar Pelimpah = 10 m

Tinggi Pelimpah = 4 m

Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, U.S. Army Corps of Engineers telah mengembangkan persamaan berikut:

= ...( 5.1 ) Perencanaan Irigasi 02, 1986 )

dimana :

X dan Y = koordinat – koordinat permukaan hilir

hd = tinggi energi rencana di atas mercu

k dan n = parameter ( tabel 2.7 )

Dari tabel 2.7 diketahui nilai k = 2 dan nilai n = 1,85 untuk hulu tegak, sehingga persamaan menjadi seperti berikut :

0,98 = 1 2 0,98

,

= 0,509 ,

Dari persamaan tersebut, selanjutnya dapat ditabelkan dan digambar grafik seperti berikut

Tabel 5.1. Perhitungan Lengkung Hilir Pelimpah

(17)

Sedangkan pada hulu mercu perhitungan menggunakan rumus yang sudah tertera pada gambar mercu Ogee Tipe I ( gambar 2.11 ).

X1 = 0,175 x Ho = 0,175 x 0,98 m = 0,171 m X2 = 0,282 x Ho = 0,282 x 0,98 m = 0,276 m R1 = 0,2 x Ho = 0,2 x 0,98 m = 0,196 m R2 = 0,5 x Ho = 0,5 x 0,98 m = 0,489 m

Selanutnya dari hasil perhitungan di atas dapat dibuat penampang mercu pelimpah ( gambar 5.2 ).

Gambar 5.2. Penampang Mercu Pelimpah

5.2. Saluran Pengarah

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh data – data sebagai berikut :

Q = 21,207 m3/dtk Ho = 97,08 – 96,10 = 0,98 m Lebar Pelimpah = 10 m Tinggi Pelimpah = 4 m = × 21,207 = [(4 + 0,98) × 10] × = 0,426 ≤ 4 m/dtk ( OKE ) 5.3. Saluran Pengatur ( Sumber : Perhitungan )

Gambar 5.3. Skema Penampang Memanjang Saluran Pengatur

Perhitungan saluran pengatur menggunakan rumus dasar sebagai berikut :

= 2 1

2 +

Dimana :

V = kecepatan awal loncatan ( m/dt )

g = percepatan gravitasi ( m/dt2 ) (≅ 9,8)

H1 = tinggi air di atas mercu ( m )

z = tinggi jatuh ( m )

Dari perhitungan sebelumnya telah diperoleh data sebagai berikut :

Q = 21,207 m3/dtk H1 = 0,98 m Z = 4 m 1 = 2.9,8 1 20,98 + 4,0 1 = 3,69 /

= , dimana q adalah debit per satuan lebar

21,207

10 = 3,69 ×

= 1 = 0,575 Panjang saluran transisi : B1 = 10 m B2 = 5 m θ = 12,5 ° = ∆ = (10 − 5) 12,5° = 11,28 ≈ 12

(18)

Untuk perhitungan kedalaman dan kecepatan air pada titik kontrol 2 dengan cara coba – coba dan didapat hasil sebagai berikut :

n = 0,011 ( beton acian ) k = 0,2 misal d2 = 0,6 m = + 2ℎ = 5 + (2 × 0,6) = 6,20 = × ℎ = 5 × 0,6 = 3,00 ` = =3,00 6,20= 0,484 2 = =21,207 3,00 = 7,069 = + 1 + 1 2 = 2 + 0,83 + = + 1 + 1 2 = 1 + 0,575 + 3,69 9,8 × 2 = 2,769 1 = 1 . 1 / = 3,69 × 0,011 0,516 / = 0,004 2 = 2 . 2 / = 7,069 × 0,011 0,484 / = 0,016 − = 1 + 2 2 = 0,010 ℎ = . = 0,010 × 12 = 0,119 ℎ = ∆ 2 = 0,2 (3,69 − 7,069) 2 × 9,8 = 0,117 = + 2 + 2 2 + ℎ + ℎ = 0 + 0,80 +7,069 2 × 9,8+ 0,117 + 0,119 = 3,386 E1 ≠ E2 → 2,769 m ≠ 3,386 m ( perhitungan dilanjutkan pada tabel 5.2 dengan mencoba menggunakan nilai h yang lain )

Tabel 5.2. Perhitungan Coba – coba Saluran Transisi

Dari perhitungan di atas maka diperoleh nilai d2 = 0,6894 m

5.4. Saluran peluncur

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh nilai sebagai berikut :

Q = 21,207 m3/dtk

Lebar Pelimpah = 10 m

V2 = 6,152 m/dtk

= 0,689 m

Gambar 5.4. Garis Energi Saluran Peluncur Lurus

Selanjutnya perhitungan dapat menggunakan metode coba – coba sebagai berikut :

n = 0,011 ( beton acian ) L rencana = 10 m L rencana = 10 m Misal d3 = 0,50 m = + 2ℎ = 5 + (2 × 0,50) = 6,00 = × ℎ = 5 × 0,50 = 2,50 = =2,50 6,00= 0,417 3 = =21,207 2,50 = 8,482 = + 2 + 2 2 = 0,75 + 0,689 + 6,15 9,8 × 2 = 3,371 2 = 2 . 2 / = 6,15 × 0,011 0,540 / = 0,0104 3 = 3 . 3 / = 8,483 × 0,011 0,417 / = 0,028 − = 1 + 2 2 = 0,019 ℎ = . = 0,019 × 10 = 0,192 ℎ = 0 = + 3 + 2 + ℎ + ℎ = 0 + 0,6 +8,483 2 × 9,8+ 0 + 0,192 = 4,363 E2 ≠ E3 → 3,371m ≠ 4,363m ( perhitungan dilanjutkan pada tabel 5.3 dengan mencoba menggunakan nilai h yang lain )

(19)

Tabel 5.3. Perhitungan Coba – coba Saluran Peluncur Lurus

Dari perhitungan di atas didapat tinggi air pada hilir saluran peluncur lurus ( d3 ) = 0,589 m

Sedangkan untuk saluran peluncur terompet = = 7,201 9.8 × 0,589= 2,997 = 1 3 = 1 3 × 2,997= 0,1112 . = 1 . = , = 8,992 ≈ 9 m

Gambar 5.5. Garis Energi Saluran Peluncur Terompet

Selanjutnya perhitungan dapat menggunakan metode coba – coba sebagai berikut :

n = 0,011 ( beton acian ) k = 0,2 b = 10 m L rencana = 9 m Misal d4 = 0,25 m = + 2ℎ = 10 + (2 × 0,25) = 10,5 = × ℎ = 10 × 0,25 = 2,5 = = 2,5 10,5= 0,238 = =21,207 2,5 = 8,483 = + + 2 = 0,75 + 0,589 + 7,20 9,8 × 2 = 3,985 = . 3 / = 7,20 × 0,011 0,477 / = 0,017 = . 4 / = 8,483 × 0,011 0,238 / = 0,059 − = 1 + 2 2 = 0,038 ℎ = . = 0,038 × 9 = 0,341 ℎ = ∆ 2 = 0,2 (7,20 − 8,483) 2 × 9,8 = 0,017 = + 4 + 4 2 + ℎ + ℎ = 0 + 0,35 + 8,483 2 × 9,8+ 0,017 + 0,341 = 4,279 E3 ≠ E4 → 3,985m ≠ 4,279 m ( perhitungan dilanjutkan pada tabel 5.4 dengan mencoba menggunakan nilai h yang lain )

Tabel 5.4. Perhitungan Coba – coba Saluran Peluncur Terompet

Jadi tinggi air pada hilir saluran peluncur terompet (d4) = 0,259 m

5.5. Kolam Olak

Dari perhitungan sebelumnya telah didapat : V4 = 8,16 m/dtk9

d4 = 0,259 m

Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai =

= 8,169

9,8 × 0,259 = 5,122

Jadi, dari nilai bilangan Froude di atas, maka yang digunakan adalah kolam olak USBR Tipe III.

(20)

=1 2 1 + 8 − 1 0,259= 1 2 1 + 8 × 5,122 − 1 = 1,755

Selanjutnya dari grafik 2.10 dapat diperoleh : = 1,755

= 1,755 × 2,6 = 4,563 ≈ 5 m

5.6. Analisa Kestabilan Spillway

5.6.1. Kondisi Muka Air Setinggi Mercu Pelimpah

5.6.1.1. Perhitungan Uplift Pressure

Pada muka air setinggi mercu, maka diperoleh perhitungan sebagai berikut.

ΔH = 7 m Lv =2+0,5+2,5+2+0,5+1,375+0,625+0,5 +0,75+0,3+0,367+1,083+0,5+1+1+3 = 18 m Lh =2+0,5+7,5+2+1,323+11+1+10+3,6 +4,4+1+1,5+2+1,5 = 49,32 m ΣL = Lv + 1/3Lh = 18 + 1/3x 49,32 = 34,44 m C = 2 ( clay medium ) ΔH.C = 7 m x 2 = 14 m ΣL > ΔH.C ( OKE )

Selanjutnya bisa dihitung gaya angkat ( uplift

pressure ) pada tiap titik pada tabel 5.5,

sedangkan gambar diagram uplift bisa dilihat pada lampiran.

Tabel 5.5. Perhitungan Uplift Pressure Pada Tiap Titik

5.6.1.2. Perhitungan Titik Berat Konstruksi

Diketahui berat jenis beton sebesar 2,4 t/m3, sehingga bisa dihitung berat sendiri pada masing – masing bagian : Berat sendiri : G1 = 4 x 1 x 2,4 = 9,60 t/m’ G2 = 0.5 x 2,323 x 4 x 2,4 = 11,15 t/m’ G3 = 4 x 2 x 2,4 = 14,40 t/m’ G4 = 2 x 1,323 x 2,4 = 6,35 t/m’

Tabel 5.6. Perhitungan Titik Berat Konstruksi Jarak horizontal ( x ) = ∑ . ∑ = , , = 1,31 m Jarak vertikal ( y ) = ∑ . ∑ = , , = 3,77 m

(21)

5.6.1.3. Perhitungan Tekanan Tanah

Dari data tanah diperoleh nilai :

γsat = 2,547 t/m3

ф = 24°

Dari data tanah tersebut maka dapat dihitung tekanan tanah aktif dan tekanan tanah pasif.

= 45° + 2 = 45° + 24° 2 = 2,37 = 0,5 × × ℎ × 1 = 0,5 × 1,875 × 1.5 × 2,37 1 = 6,794 / 2 = 0,5 × 1,875 × 1 × 2,37 2 = 3,02 /

 Tekanan Tanah Aktif

= 45° − 2 = 45° − 24° 2 = 0,42 = 0,5 × × ℎ × = 0,5 × 1,875 × 4 × 0,42 = 8,593 /

5.6.1.4. Perhitungan Momen Yang Bekerja Pada Titik Putar 8

Dari semua gaya – gaya yang bekerja, meliputi gaya hidrostatis, gaya angkat ( uplift

pressure ), dan gaya akibat tekanan tanah,

selanjutnya dihitung momen yang terjadi terhadap titik putar 8 seperti pada tabel 5.7 berikut.

Tabel 5.7. Perhitungan Momen

5.6.1.5. Kontrol – Kontrol Kestabilan Pelimpah untuk Muka Air Setinggi Mercu  Kontrol Guling ℎ ≥ 106,802 70,387 ≥ 1,2 1,52 ≥ 1,5 ( OKE )

Atau bisa juga menggunakan rumus eksentrisitas sebagai berikut.

Tabel 5.8. Resultan Gaya Horizontal, Vertikal, dan Uplift

( Sumber : Perhitungan ) =∑ ∑ −2 ≤ 6 =106,802 − 70,387 46,301 − 17,398 − 3,323 2 ≤ 3,323 6 = 0,402 ≤ 0,55 ( OKE )

(22)

 Kontrol Geser ( Sliding )

(∑ − ∑ ).

∑ ≥ 1,2

Dimana :

f = koefisien gesekan ( 0,7 )

ΣV = gaya vertikal total ΣU = gaya uplift total ΣH = gaya horizontal total

(46,301 − 17,398). 0,7

6,342 ≥ 1,2

3,19 ≥ 1,2 ( OKE )  Kontrol Tegangan Tanah

Diketahui σ ijin = 28,623 t/m2 =46,301 − 17,398 3,323 × 10 1 + 6 × 0,40 3,323 ≤ 28,623 / = 1.501 ≤ 28,623 / ( OKE ) =46,301 − 17,398 3,323 × 10 1 − 6 × 0,40 3,323 > 0 = 0,239 > 0 ( OKE )  Kontrol Ketebalan Lantai

Kontrol ketebalan lantai yang ditinjau adalah pada antara titik 21 dan 22 yang terletak pada peredam energi atau kolam olak.

≥ × −

Px = gaya angkat pada titik x ( t/m2)

Wx = kedalaman air dititik x ( m )

γ = berat jenis beton( 2,4t/m3 )

dx = ketebalan lantai pada titik x ( m )

SF = angka keamanan

2 ≥ 1,25 ×2,982 − 0

2,4 2 ≥ 1,55 ( OKE )

5.6.2. Kondisi Muka Air Banjir 5.6.2.1. Perhitungan Uplift Pressure

ΔH = 6,21 m Lv = 18 m Lh = 49,32 m ΣL = Lv + 1/3Lh = 18 + 1/3 x 49,32 = 34,44 m C = 2 ( clay medium ) ΔH.C = 6,21 m x 2 = 12,42 m ΣL > ΔH.C ( OKE )

Tabel 5.9. Perhitungan Uplift Pressure Pada Tiap Titik

5.6.2.2. Perhitungan Momen Yang Bekerja Pada Titik Putar 8

Dari semua gaya – gaya yang bekerja, meliputi gaya hidrostatis, gaya angkat ( uplift

pressure ), dan gaya akibat tekanan tanah,

selanjutnya dihitung momen yang terjadi terhadap titik putar 8 seperti pada tabel 5.11 berikut.

Tabel 5.11. Perhitungan Momen

(23)

5.6.2.3. Kontrol – Kontrol Kestabilan Pelimpah untuk Muka Air Banjir

 Kontrol Guling ℎ ≥ 122,441 88,794 ≥ 1,2 1,37 ≥ 1,2 ( OKE )

Atau bisa juga menggunakan rumus eksentrisitas sebagai berikut.

Tabel 5.12. Resultan Gaya Horizontal, Vertikal, dan Uplift

( Sumber : Perhitungan ) =∑ ∑ −2 ≤ 6 =122,441 − 88,794 48,992 − 21,391 − 3,323 2 ≤ 3,323 6 = 0,44 ≤ 0,55 ( OKE )

 Kontrol Geser ( Sliding )

(∑ − ∑ ).

∑ ≥ 1,2

Dimana :

f = koefisien gesekan ( 0,7 )

ΣV = gaya vertikal total ΣU = gaya uplift total ΣH = gaya horizontal total

(48,992 − 21,391). 0,7

0,675 ≥ 1,2

28,612 ≥ 1,2 ( OKE )

 Kontrol Tegangan Tanah

=∑ . 1 + 6. ≤ dan, = ∑ . 1 − 6. > 0 Dimana :

σmaks = tegangan tanah maksimal yangtimbul

σmin = tegangan tanah minimal yang timbul

ΣV = gaya vertikal total

B = lebar pondasi

L = panjang pondasi

e = eksentrisitas

σt = tegangan tanah yangdiijinkan

Diketahui σ ijin = 28,623 t/m2 =48,992 − 21,391 3,323 × 10 1 + 6 × 0,44 3,323 ≤ 28,623 / = 3,735 ≤ 28,623 / ( OKE ) =48,992 − 21,391 3,323 × 10 1 − 6 × 0,44 3,323 > 0 = 0,402 > 0 ( OKE )

 Kontrol Ketebalan Lantai

Kontrol ketebalan lantai yang ditinjau adalah pada antara titik 21 dan 22 yang terletak pada peredam energi atau kolam olak.

≥ × −

Px = gaya angkat pada titik x ( t/m2)

Wx = kedalaman air dititik x ( m )

γ = berat jenis beton( 2,4t/m3 )

dx = ketebalan lantai pada titik x ( m )

SF = angka keamanan

2 ≥ 1,25 ×4,64 − 1,755

2,4 2 ≥ 1,502 OKE )

(24)

BAB VI

ANALISA TUBUH EMBUNG 6.1. Penentuan Tinggi Embung

Elevasi dasar bendungan / embung : + 88.00

Elevasi muka air banjir : + 97.08

Tinggi jagaan : 1,92 meter

Elevasi puncak mercu embung :+97.08+ 1,92

= +99

6.2. Penentuan Lebar Mercu Embung

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh elevasi puncak embung yaitu pada +99.00, sedangkan elevasi dasar embung adalah + 88.00, sehingga didapat tinggi embung ( H ) sebesar = 99.00 – 88.00 = 11 meter.

Selanjutnya lebar mercu dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

= 3,6 × − 3,0

= 3,6 × 11 − 3,0

= 3,6 × − 3,0

= 5,006 ≈ 5 meter

6.3. Penentuan Kemiringan Lereng Embung

Untuk menentukan kemiringan lereng

embung menggunakan data tanah sebagai berikut :

γsat = 2,547 t/m3

ф = 24°

Sedangkan untuk koefisien gempa ( k ) untuk daerah dengan intensitas seismic sedang dengan material tanah adalah sebesar 0,12g dan angka keamanan ( safety factor ) sebesar 1,5. Dibawah ini perhitungan kemiringan lereng hilir dan hulu embung.

 Kemiringan lereng hulu ( m ) :

= − ( × × )

1 + ( × × )

1,5 = − (0,12 × 1,875 × 26,57)

1 + (0,12 × 1,875 × )

= 2,29 ≈ 2

 Kemiringan lereng hilir ( n) :

= − ( × )

1 + ( × )

1,5 = − (0,12 × 26,57)

1 + (0,12 × ) = 1,9 ≈ 2

6.4. Perhitungan Formasi Garis Depresi ( Rembesan )

Perhitungan formasi garis depresi dilakukan pada 4 kondisi yaitu,

1. Pada saat muka air maksimum ( banjir ) 2. Pada saat elevasi MA ¾ tinggi air maksimum 3. Pada saat elevasi MA ½ tinggi air maksimum 4. Pada saat elevasi MA sama dengan elevasi

dead storage.

6.4.1. Pada saat muka air maksimum (banjir)

 Elevasi MA = + 97.08  H = 97.08–88.00 = 9,08 m  L drainase tumit = 10 m  L1 = m x H = 2 x 9,08 m = 18,2 m  0,3L1 = 0,3 x 18,2 m = 5,447 m  B = 49 m  L2 = B – L1 – L drainase tumit = 49 – 18,2 – 10 = 20,8 m  d = L2 + 0,3L1 = 20,8 + 5,447 = 26,29 m

Dari data – data diatas, maka dapat dihitung persamaan garis depresinya.

= + ℎ −

= 26,29 + 9,08 − 26,29

= 1,52 m

= 2. . +

= 2 × 1,52 + 1,52

Dari persamaan tersebut, maka selanjutnya bisa ditabelkan koordinat dari garis depresi.

Tabel 6.1. Koordinat Garis Depresi Pada Saat Muka Air Banjir

6.5. Stabilitas Tubuh Embung

Perhitungan stabilitas tubuh embung

dilakukan pada tiap – tiap tahap berikut yaitu, 1. Pada saat kondisi embung masih kosong 2. Pada saat muka air maksimum ( banjir ) 3. Pada saat elevasi MA ¾ tinggi air maksimum 4. Pada saat elevasi MA ½ tinggi air maksimum 5. Pada saat elevasi MA sama dengan elevasi

dead storage.

Data – data tanah yang digunakan dalam perhitungan stabilitas tubuh bendung meliputi :

(25)

γt = 1,647 t/m3

γsat = 2,547 t/m3

C = 3,75 t/m2

Ф = 24°

Tan ф = 0,445

Sebelum melakukan perhitungan kestabilan, digambar dulu bentuk longsoran sesuai dengan

ketentuan pada tabel 2.9 dimana pada

kemiringan 1 : 2 diperoleh nilai α sebesar 25° dan β sebesar 35°. Selanjutnya akan dijelaskan pada gambar 6.6 berikut.

Hasil perhitungan angka keamanan stabilitas lereng tubuh embung hulu dan hilir

                _     _      _                                   G am b ar 6 .8 .B id an g L o n g so r P ad a S aa t E le v as i M A M ak si m u m ( B an ji r )           

(26)

BAB VII KESIMPULAN 7.1. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan, mulai dari analisa hidrologi hingga analisa hidrolika, serta analisa kestabilannya, maka diperoleh hasil sebagai berikut.

1. Pertumbuhan penduduk rata – rata sebesar 0,009 tiap tahun, dan diperoleh proyeksi jumlah penduduk pada tahun 2030 sebesar 7637 jiwa. Sedangkan kebutuhan air per orang ditetapkan sebesar 60 lt/org/hr, sehingga didapatkan jumlah kebutuhan air total pada tahun 2030 sebesar 5,834 lt/dtk. 2. Perhitungan debit rencana menggunakan

metode hidrograf Nakayasu dan diperoleh debit rencana periode ulang 20 tahun sebesar 21,640 m3/dtk

3. Kapasitas mati Embung Kedungbunder sebesar 7872 m3dan kapasitas efektif sebesar 91576 m3, sehingga kapasitas total

tampungan sebesar 99448 m3. Dari

kapasitas tampungan total tersebut mampu memenuhi kebutuhan air penduduk.

4. Dimensi Spillway :

- Tipe mercu = Ogee

I

- Lebar pelimpah = 10 m

- Panjang sal. Transisi = 12 m

- Panjang sal. Peluncur lurus = 10 m

- Panjang sal. Peluncur terompet = 9 m

- Panjang kolam olak = 5 m

- Tipe kolam olak =

USBR Tipe III

5. Dimensi tubuh bendungan

- Lebar mercu = 5 m

- Tinggi bendungan = 11 m

- Elevasi mercu = +

99.00

- Kemiringan lereng hulu = 1 : 2

- Kemiringan lereng hilir = 1 : 2

6. Dari perhitungan kestabilan terhadap

pelimpah dan tubuh bendungan, maka dinyatakan pelimpah dan tubuh bendungan aman pada saat muka air normal maupun pada saat muka air banjir.

DAFTAR PUSTAKA

1. Mangkudiharjo, Sarwoko. 1985. PAB. Surabaya: ITS

2. Pekerjaan Umum, Dirjen. 1986. Kriteria

Perencanaan 02 – Bangunan Utama. PU

3. Chow, Ven Te. 1985. Hidrolika Saluran

Terbuka. Jakarta: Erlangga

4. Das, Braja M., Endah, N., Mochtar, I. B. 1993. Mekanika Tanah ( Prinsip – Prinsip

Rekayasa Geoteknis ). Jakarta: Erlangga

5. Ditjen, Cipta Karya. 1998. Petunjuk Teknis

Perencanaan, Pelaksanaan, Pengawasan, Pembangunan dan Pengelolaan Sistem Penyediaan Air Bersih Perdesaan.Jakarta:

Departemen PU

6. Sholeh, M. Diktat Hidrologi. Surabaya: ITS

7. Sosrodarsono, S., Takeda, K. 2002.

Bendungan Tipe Urugan. Jakarta: PT.

Pradnya Paramita

8. Soewarno. 1995. Hidrologi : Aplikasi

Metode Statistik untuk Analisis Data Jilid 1. Bandung: NOVA.

9. Soewarno. 1995. Hidrologi : Aplikasi

Metode Statistik untuk Analisis Data Jilid 2. Bandung: NOVA.

10. Soedibyo, Ir. 2003. Teknik Bendungan. Jakarta: PT. Pradnya Paramita

11. Sosrodarsono, S., Takeda, K. 2006.

Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta: PT.

Pradnya Paramita

12. Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan