PERANCANGAN BENDUNG TETAP PERANCANGAN BENDUNG TETAP
DI SUNGAI SIDILANITANO, KEC. SIBORONG-BORONG, DI SUNGAI SIDILANITANO, KEC. SIBORONG-BORONG,
KAB. TAPANULI UTARA, SUMATERA UTARA KAB. TAPANULI UTARA, SUMATERA UTARA
Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat Akademik Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat Akademik
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu (S1) Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu (S1)
Dosen Pembimbing Dosen Pembimbing Roni Farfian, ST, MPS SDA. Roni Farfian, ST, MPS SDA.
Disusun Oleh : Disusun Oleh : Kelompok 4 Kelompok 4 Thareq
Thareq Tegar Tegar Latuconsina Latuconsina 24111410022411141002 Rafdi
Rafdi Farhan Farhan 24111410142411141014 Radityo
Radityo Vidya Vidya S S 24111410212411141021 Rangga
Rangga Pratama Pratama 24111410312411141031 Putra
KATA PENGANTAR
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT Alhamdulillah, segala puji dan syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT karena atas karunia-Nya yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, karena atas karunia-Nya yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan ini. Semoga salawat serta salam sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan ini. Semoga salawat serta salam selalu terlimpah curah pada Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan selalu terlimpah curah pada Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan umatnya hingga akhir jaman.
umatnya hingga akhir jaman.
Laporan disusun sebagai salah satu tugas besar Perancangan Bangunan Air Laporan disusun sebagai salah satu tugas besar Perancangan Bangunan Air dengan judul
dengan judul “Perancangan Bendung Tetap di Sungai Si“Perancangan Bendung Tetap di Sungai Si dilanitano, Kec.dilanitano, Kec.
Siborong-Siborong-Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara”Borong, Kab. Tapanuli Utara, Sumatera Utara” pada Jurusan Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani.
Sipil Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani.
Pada kesempatan ini, penyusun memohon maaf apabila terdapat kesala
Pada kesempatan ini, penyusun memohon maaf apabila terdapat kesala han danhan dan kekhilafan selama penyusunan laporan ini. Dan tak lupa penyusun sampaikan kekhilafan selama penyusunan laporan ini. Dan tak lupa penyusun sampaikan ucapan banyak terima kasih kepada:
ucapan banyak terima kasih kepada: 1.
1. Bapak Ronni IS Rono Hadinagoro, Ir., MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik SipilBapak Ronni IS Rono Hadinagoro, Ir., MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Jenderal Achmad Yani.
Universitas Jenderal Achmad Yani. 2.
2. Bapak Roni Farfian, ST., MPS SDA. Selaku Dosen Perancangan BangunanBapak Roni Farfian, ST., MPS SDA. Selaku Dosen Perancangan Bangunan Air.
Air. 3.
3. Keluarga dan teman-teman mahasiswa Teknik Sipil yang telah memberikanKeluarga dan teman-teman mahasiswa Teknik Sipil yang telah memberikan dorongan,
dorongan, bimbingan, bimbingan, bantuan serta doa.bantuan serta doa.
Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna, dikarenakan Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan waktu, tenaga, biaya, dan materi yang ada. Maka demi keterbatasan waktu, tenaga, biaya, dan materi yang ada. Maka demi kesempurnaannya, saran dan kritik yang bersifat
kesempurnaannya, saran dan kritik yang bersifat membangun penyusun harapkan.membangun penyusun harapkan. Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak pada umumny
bagi semua pihak pada umumnya.a.
Cimahi, Juni 2017 Cimahi, Juni 2017
Penyusun Penyusun
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
KATA PENGANTAR ... ... iiii DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... ... iiiiii DAFTAR TABEL DAFTAR TABEL ... ... vv DAFTAR GAMBAR DAFTAR GAMBAR ... ... vivi BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN ... ... ... 11 1.1
1.1 Latar Latar Belakang Belakang ... ... 11 1.2
1.2 Maksud Maksud dan dan Tujuan ...Tujuan ... 2... 2 1.2.1
1.2.1 Maksud ...Maksud ... ... 22 1.2.2
1.2.2 Tujuan Tujuan ... ... 22 1.3
1.3 Lokasi Lokasi Proyek ...Proyek ... ... 22 1.4
1.4 Pemilihan Pemilihan Lokasi Bendung Lokasi Bendung ... 2.. 2 1.5
1.5 Daerah Daerah Tangkapan Tangkapan Sungai Sungai ... ... 33 BAB II KOMPILASI DATA
BAB II KOMPILASI DATA ... ... ... 44 2.1
2.1 Koefisien Koefisien Pengaliran Pengaliran ... 4... 4 2.2
2.2 Elevasi Elevasi Sawah Sawah Tertinggi Tertinggi ... ... 66 2.3
2.3 Periode Ulang Periode Ulang Banjir Rencana Banjir Rencana ... 7... 7 2.4
2.4 Data Data Tanah Tanah ... ... 88 2.5
2.5 Data Data Hidrologi ...Hidrologi ... ... 88 BAB III ANALISIS HIDROLOGI
BAB III ANALISIS HIDROLOGI ... ... ... 99 3.1
3.1 Perhitungan Curah Perhitungan Curah Hujan Rencana Hujan Rencana ... 9... 9 3.1.1
3.1.1 Parameter Parameter Jenis Jenis Sebaran Sebaran ... .. 99 3.1.2
3.1.2 Metode Metode Gumbel Gumbel ... ... 1111 3.1.3
3.1.3 Distribusi Distribusi Hujan Hujan Jam-Jaman ...Jam-Jaman ... 14... 14 3.2
3.2 Perhitungan Perhitungan Debit Debit Rencana ...Rencana ... ... 1717 3.2.1
3.2.1 Analisis Luas dan Panjang DAS denganAnalisis Luas dan Panjang DAS dengan Software ARC-GIS Software ARC-GIS ... 17 ... 17 3.2.2
3.2.2 Parameter-Parameter Parameter-Parameter DAS ...DAS ... ... 2828 3.2.3
4.2 Pengertian Bendung dan Perlengkapannya ... 38
4.2.1 Pengertian Bendung ... 38
4.2.2 Perlengkapan Bendung... 40
4.3 Dasar Perencanaan Bangunan Pengambian ... 43
4.4 Perhitungan Hidrolis Bendung ... 45
4.4.1 Pemilihan Mercu Bendung ... 45
4.4.2 Elevasi Mercu... 45
4.4.3 Tinggi Mercu ... 45
4.4.4 Lebar Pintu Pembilas ... 46
4.4.5 Tebal Pilar ... 46
4.4.6 Lebar Efektif Bendung ... 46
4.4.7 Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Atas Mercu ... 47
4.4.8 Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Hilir Mercu ... 53
4.4.9 Kolam Olak ... 54
BAB V PERHITUNGAN KONSTRUKSI BENDUNG ... 59
5.1 Rencana Lantai Muka ... 59
5.2 Pengaruh Gaya-Gaya yang Bekerja... 63
5.2.1 Akibat Berat Sendiri ... 63
5.2.2 Akibat Gempa ... 67
5.2.3 Akibat Gaya Hidrostatis ... 71
5.2.4 Akibat Tekanan Lumpur ... 75
5.2.5 Akibat Gaya Uplift ... 78
5.2.6 Resume Gaya-Gaya yang Bekerja ... 88
5.2.7 Kontrol Stabilitas Bendung ... 89
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Koefisien limpasan untuk metode rasional ... 4
Tabel 2. 2 Koefisien aliran untuk metode rasional ( Hassing, 1995) ... 5
Tabel 2. 3 Klasifikasi periode ulang berdasarkan jenis bangunan ... 7
Tabel 2. 4 Data curah hujan harian maksimum (mm) dari 4 pos curah hujan di dalam DAS Sidilanitano ... 8
Tabel 3. 1 Rekapitulasi jenis sebaran ... 9
Tabel 3. 2 Perhitungan nilai Ck dan Cs ... 10
Tabel 3. 3 Hubungan reduced mean, yn, dengan besarnya sampel ... 11
Tabel 3. 4 Hubungan reduced standar deviation, sn, dengan besarnya sampel .... 11
Tabel 3. 5 Reduced variate sebagai waktu balik ... 12
Tabel 3. 6 Perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel ... 12
Tabel 3. 7 Distribusi curah hujan netto jam-jaman ... 15
Tabel 4. 1 Perhitungan tinggi muka air di atas mercu Bendung Sidilanitano ... 48
Tabel 4. 2 Perhitungan lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano ... 53
Tabel 5. 1 Perhitungan creepline ... 61
Tabel 5. 2 Perhitungan gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano ... 66
Tabel 5. 3 Perhitungan gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano... 70
Tabel 5. 4 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano ... 73
Tabel 5. 5 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano ... 75
Tabel 5. 6 Perhitungan gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano ... 78
Tabel 5. 7 Perhitungan gaya akibat gaya uplift kondisi air normal Bendung Sidilanitano ... 81
Tabel 5. 8 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air normal ... 83
Tabel 5. 9 Perhitungan gaya akibat gaya uplift kondisi air banjir Bendung Sidilanitano ... 84
Tabel 5. 10 Perhitungan gaya uplift pada bidang kontak Bendung Sidilanitano kondisi air banjir... 86
Tabel 5. 11 Resume gaya-gaya yang bekerja kondisi air normal ... 88
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Elevasi sawah tertinggi... 6
Gambar 3. 1 Grafik distribusi curah hujan netto jam-jaman ... 16
Gambar 3. 2 Add data ... 17
Gambar 3. 3 Fill ... 18
Gambar 3. 4 Flow direction ... 18
Gambar 3. 5 Basin delineation ... 19
Gambar 3. 6 Flow accumulation ... 20
Gambar 3. 7 Input titik bendung ... 20
Gambar 3. 8 Convert titik bendung ... 21
Gambar 3. 9 Titik pour poin ... 21
Gambar 3. 10 Convert pour point ... 22
Gambar 3. 11 Watershed delineation ... 22
Gambar 3. 12 Input data pos curah hujan ... 23
Gambar 3. 13 Convert pos curah hujan ... 23
Gambar 3. 14 Input features... 23
Gambar 3. 15 Peta polygon thiessen dari sebaran pos hujan ... 24
Gambar 3. 16 Cliping polygon thiessen ... 25
Gambar 3. 17 Pembagian zona UTM wilayah Indonesia ... 25
Gambar 3. 18 Projections and transformatif ... 26
Gambar 3. 19 Open attribute tabel ... 26
Gambar 3. 20 Calculate geometry ... 27
Gambar 3. 21 Bentuk file excel ... 27
Gambar 3. 22 Panjang sungai... 28
Gambar 3. 23 Basin model manager ... 30
Gambar 3. 24 Background maps ... 30
Gambar 3. 25 Subbasin, trasform, dan loss ... 31
Gambar 3. 26 Meteorologic model ... 32
Gambar 3. 27 Control spesification ... 33
Gambar 3. 28 Time series data manager ... 34
Gambar 4. 7 Jembatan pelayanan dan rumah jaga ... 43
Gambar 4. 8 Penampang melintang Sungai Sidilanitano patok A.16 ... 44
Gambar 4. 9 Grafik lengkung debit di atas mercu Bendung Sidilanitano ... 50
Gambar 4. 10 Sketsa tinggi mercu Bendung Sidilanitano ... 52
Gambar 4. 11 Penampang melintang sungai patok A.15 ... 53
Gambar 4. 12 Grafik lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano ... 54
Gambar 4. 13 Jari-jari minimum bak ... 55
Gambar 4. 14 Batas minimum tinggi air hilir ... 55
Gambar 4. 15 Sketsa kolam olak type bucket Bendung Sidilanitano ... 58
Gambar 5. 1 Perencanaan lantai muka ... 60
Gambar 5. 2 Gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano ... 65
Gambar 5. 3 Peta hazard zonasi gempa ... 67
Gambar 5. 4 Gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano ... 69
Gambar 5. 5 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano ... 72
Gambar 5. 6 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano ... 74
Gambar 5. 7 Gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano ... 77
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan ketersediaan air pada suatu daerah sangatlah perlu diperhatikan. Hal ini dikarenakan air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang tidak bias dipisahkan dari kehidupannya. Tidak hanya untuk kebutuhan air bersih/air minum saja tetapi air juga dibutuhkan untuk sektor pertanian.
Indonesia adalah sebuah Negara berkembang dimana sebagian penduduknya bekerja di sektor pertanian. Dengan keadaan alam yang subur, curah hujan yang tinggi, serta memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim penghujan, maka pertanian tepat dikembangkan di negara ini. Oleh sebab itu, sektor pertanian di Indonesia akan sangat penting bagi perekonomian Bangsa Indonesia.
Dalam sektor pertanian tentunya membutuhkan air yang mencukupi untuk pembudidayaan tanaman agar dapat menghasilkan produk yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut maka diperlukan jaringan irigasi yang dapat mendistribusikan air dari sungai secara kontinu dan dengan debit tertentu. Akan tetapi tidak semua daerah dapat langsung dialiri air dengan jaringan irigasi tersebut, hal ini disebabkan oleh terbatasnya debit air di sungai tersebut. Oleh karena itu perlu adanya sebuah bangunan air yang dapat mengatasi masalah tersebut.
Bangunan yang dimaksud adalah bangunan bendung.
Bendung adalah bangunan air yang dibangun melintang sungai atau sudetan sungai untuk meninggikan muka air sehingga air sungai dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke daerah yang membutuhkan. Menurut macamnya bendung dibagi
Jenis bendung yang akan direncanakan untuk mengatasi masalah diatas adalah Bendung Tetap. Perencanaan bendung tersebut mencakup keseluruhan aspek-aspek ketekniksipilan diantaranya aspek air, aspek struktur, dan aspek geoteknik/ilmu tanah. Dalam perencanaan bendung ini tentunya harus dilakukan analisis dan perhitungan yang detail dan tepat sehingga mendapatkan desain bendung yang baik dan aman.
1.2 Maksud dan Tujuan
1.2.1 Maksud
Perancangan bendung ini dimaksudkan untuk meningkatkan pengetahuan dan keterampilan mahasiswa dalam mendesain sebuah bangunan air sebagai pengaplikasian dari ilmu yang telah diperoleh.
1.2.2 Tujuan
Perencanaan bendung ini bertujuan untuk:
a. Mempelajari perencanaan bangunan bendung dari segi perencanaan hidrolis dan bangunan pelengkap.
b. Mempelajari perhitungan dan desain bangunan bendung pada bagian hidrolis dan bangunan pelengkap sesuai kebutuhan di lapangan.
1.3 Lokasi Proyek
Lokasi proyek pembangunan bendung tetap ini terletak di Sungai Sidilanitano, Kecamatan Siborong-borong, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara.
1.4 Pemilihan Lokasi Bendung
Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu :
a. Keadaan geologi dan tanah di sekitar rencana pembangunan bendung. b. Keadaan alur dan dasar sungai di sekitar rencana bendung.
1.5 Daerah Tangkapan Sungai
Menurut Direktorat Bidang Pekerjaan Umum, Daerah Tangkapan Sungai (DTS) adalah suatu daerah yang dibatasi oleh pembatas topografi berupa punggung-punggung bukit atau gunung yang menampung air hujan yang jatuh di
atasnya dan kemudian mengalirkannya melalui anak sungai dan sungai ke l aut atau ke danau.
Catchment area (daerah tangkapan air) dapat dikatakan menjadi suatu ekosistem dimana terdapat banyak aliran sungai, daerah hutan dan komponen penyusun ekosistem lainnya termasuk sumber daya alam. Namun, komponen yang terpenting adalah air yang merupakan zat cair yang terdapat diatas ata upun dibawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut yang berada di darat. Catchment area erat kaitannya dengan Daerah Aliran Sungai (DAS).
BAB II
KOMPILASI DATA
2.1 Koefisien Pengaliran
Koefisien aliran permukaan didefinisikan sebagai nisbah antara puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang mempengaruhi koefisien adalah laju infiltrasi tanah, kemiringan lahan, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan. Selain itu koefisien limpasan juga tergantung pada sifat dan kondisi tanah, air tanah, derajat kepadatan tanah, porositas tanah, dan simpanan depresi. Harga C untuk berbagai tipe tanah dan penggunaan lahan disajikan dalam Tabel 2. 1.
Harga C yang ditampilkan dalam Tabel 2. 1 belum memberikan rincian masing-masing faktor yang berpengaruh terhadap besarnya nilai C. Oleh karena itu, Hassing (1995) menyajikan cara penentuan faktor C yang mengintegrasikan nilai yang mempresentasikan beberapa faktor yang mempengaruhi hubungan antara hujan dan aliran, yaitu topografi, permeabilitas tanah, penutup lahan, dan ta ta guna tanah. Nilai koefisien C merupakan kombinasi dari beberapa faktor yang dapat dihitung berdasarkan Tabel 2. 2.
Tabel 2. 1 Koefisien limpasan untuk metode rasional
Koefisien Aliran C perkotaan 0.70 - 0.95 pinggiran 0.50 - 0.70 rumah tungggal 0.30 - 0.50 multiunit, terpisah 0.40 - 0.60 multiunit, tergabung 0.60 - 0.75 perkampungan 0.25 - 0.40 Business
Deskripsi Lahan/Karakter Permukaan
Tabel 2. 2 Koefisien aliran untuk metode rasional ( Hassing, 1995)
apartemen 0.50 - 0.70
ringan 0.50 - 0.80
berat 0.60 - 0.90
aspal dan beton 0.70 - 0.95
batu bata, paving 0.50 - 0.70
Atap 0.75 - 0.95 datar, 2% 0.05 - 0.10 rata-rata, 2=7% 0.10 - 0.15 curam, 7% 0.15 - 0.20 datar, 2% 0.13 - 0.17 rata-rata, 2=7% 0.18 - 0.22 curam, 7% 0.25 - 0.35 0.10 - 0.35 0.20 - 0.35 0.10 - 0.25 datar, 0 - 5% 0.10 - 0.40 bergelombang, 5 - 10% 0.25 - 0.50 berbukit, 10 - 30% 0.30 - 0.50 Hutan
Halaman, tanah berpasir
Halaman, tanah berat
Halaman kereta api Taman tempat bermain Taman perkebunan Industri
Perkerasan
Datar, (<1%) 0.03 Pasir dan Gravel 0.04 Hutan 0.04
Vegetasi, Cv Koefisien aliran Ct+ Cs+ Cv
Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS yang dapat
dihitung dengan persamaan berikut:
∑
=
∑
=
∙
dimana:Ai = Luas lahan dengan jenis penutup tanah, i
Ci = Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah, i
n = Jumlah jenis penutup lahan
Dalam perancangan bendung tetap ini, koefisien pengaliran di catchment area sebesar 0,25.
2.2 Elevasi Sawah Tertinggi
Elevasi sawah tertinggi adalah elevasi ketinggian sawah yang mampu diairi oleh suatu ketinggian mercu bendung. Pada perencanaan bendung ini elevasi sawah tertinggi adalah +1188,49 m. Dengan kemiringan dasar saluran sungai sebesar 0,033.
2.3 Periode Ulang Banjir Rencana
Periode ulang adalah waktu perkiraan dimana hujan dengan suatu besaran tertentu akan disamai atau dilampaui. Besarnya debit hujan untuk fasilitas bendung tergantung pada interval kejadian atau periode ulang yang dipakai. Pada perancangan bendung ini periode yang digunakan adalah periode ulang 50 tahun. Dengan memilih debit dengan periode ulang yang panjang dan berarti debit hujan besar, kemungkinan terjadinya resiko kerusakan menjadi menurun, namun biaya
konstruksi untuk menampung debit yang besar meningkat. Sebaliknya debit dengan periode ulang yang terlalu kecil dapat menurunkan biaya konstruksi, tetapi
meningkatkan resiko kerusakan akibat banjir.
Tabel 2. 3 Klasifikasi periode ulang berdasarkan jenis bangunan
Sedangkan frekuensi hujan adalah besarnya kemungkinan suatu besaran hujan disamai atau dilampaui. Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan jenis distribusi yang digunakan dalam perancangan bendung tetap ini digunakan Distribusi Gumbel.
Dalam perencanaan suatu bangunan air seperti saluran pematusan, gorong-gorong bangunan siphon, normalisasi sungai, bendung-bendung di sungai, saluran
Earth/Rockfil l Dams 1000
Mansory & Concrete Dams 500 - 1000
Weir (Bendung) 50 - 100
Flood Diversion Conal 20 - 50
Tanggul 10 - 20
Saluran Drainase 5 - 10
Jenis Bangunan Periode Ulang
2.4
2.4 Data TanahData Tanah
Pada perencanaan bendung ini data tanah tidak
Pada perencanaan bendung ini data tanah tidak ada. Oleh karena itu karenaada. Oleh karena itu karena Sumatera Utara merupakan perkebunan maka dikategorikan Tipe Tanah C (terdiri Sumatera Utara merupakan perkebunan maka dikategorikan Tipe Tanah C (terdiri dari tanah dengan potensi limpasan agak tinggi, laju infiltrasi lambat jika tanah dari tanah dengan potensi limpasan agak tinggi, laju infiltrasi lambat jika tanah tersebut sepenuhnya basah. Tanah berbutir sedang sampai
tersebut sepenuhnya basah. Tanah berbutir sedang sampai halus (halus (clayclay dan dan colloidscolloids)) dengan laju meloloskan air lambat dengan jenis tata guna lahan Tanah
dengan laju meloloskan air lambat dengan jenis tata guna lahan Tanah yang diolahyang diolah dan ditanami dengan konservasi.
dan ditanami dengan konservasi.
2.5
2.5 Data HidrologiData Hidrologi
Data hidrologi yang dibutuhkan adalah data curah hujan maksimum tahunan Data hidrologi yang dibutuhkan adalah data curah hujan maksimum tahunan rata-rata daerah. Untuk itu perlu dilakukan analisis terlebih dahulu dari data curah rata-rata daerah. Untuk itu perlu dilakukan analisis terlebih dahulu dari data curah hujan harian maksimum yang sudah didapat.
hujan harian maksimum yang sudah didapat.
Tabel 2. 4 Data curah hujan harian maksimum (mm) dari 4 pos curah hujan di Tabel 2. 4 Data curah hujan harian maksimum (mm) dari 4 pos curah hujan di
dalam DAS Sidilanitano dalam DAS Sidilanitano
A B C D A B C D 1 1..000000 00..000000 00..000000 00..000000 2 200002 2 8811..008 8 119900..000 0 111100..000 0 118866..0000 2 200003 3 8855..000 0 112299..000 0 118866..000 0 118866..0000 2 200004 4 6699..667 7 9955..000 0 9955..000 0 118866..0000 2 200005 5 9977..330 0 9966..000 0 9966..000 0 227700..2200 2 200006 6 110099..220 0 9955..000 0 115555..000 0 00..0000 2 200007 7 6600..117 7 111144..000 0 7755..000 0 9988..0000 2 200008 8 4466..446 6 8899..000 0 8800..000 0 223388..8800 2 200009 9 3344..225 5 8822..000 0 114455..000 0 119966..2200 2 200110 0 3399..558 8 221155..000 0 110099..000 0 118800..2200 2 200111 1 1188..117 7 115544..880 0 111188..000 0 117700..2200 2 200112 2 4455..113 3 115511..660 0 111177..000 0 114400..3300 Tahun Tahun R24 (mm) / Pos Hujan R24 (mm) / Pos Hujan
BAB III
BAB III
ANALISIS HIDROLOGI
ANALISIS HIDROLOGI
3.1
3.1 Perhitungan Curah Hujan RencanaPerhitungan Curah Hujan Rencana 3.1.1
3.1.1 Parameter Jenis SebaranParameter Jenis Sebaran S S ==
√ √
∑∑((
−
−̅̅))
−
−
= =√ √
((,
,))
−
−
= =28,54
28,54
NilaiNilai nn dan dan
∑(∑(
̅̅))
, terdapat pada, terdapat pada Tabel 3. 2 Tabel 3. 2 Koefisien Kemencengan (Skewness), C Koefisien Kemencengan (Skewness), C S S C CSS==
((−
−)()(−
−))∙∙
∑(∑(
̅̅))
= =
((−
−)()(−
−))∙∙((,
,))
((34400,02
34400,02))
= =0,181
0,181
NilaiNilai nn dan dan
∑(∑(
̅̅))
, terdapat pada, terdapat pada Tabel 3. 2 Tabel 3. 2 Koefisien Kurtosis, C Koefisien Kurtosis, C k k C Ck k = =
((−
−)()(−
−)()(−
−))∙∙
∑(∑(
̅̅))
= =((−
−)()(−
−)()(−
−))∙∙((,
,))
((11552012,44
11552012,44))
= =0.266
0.266
NilaiNilai nn dan dan
∑(∑(
̅̅))
, terdapat pada, terdapat pada Tabel 3. 2 Tabel 3. 2 Rekapitulasi Rekapitulasi
Tabel 3. 1 Rekapitulasi jenis sebaran Tabel 3. 1 Rekapitulasi jenis sebaran
J
Kelompok 4 Kelompok 4 1010 A B C D A B C D 1 1..000000 00..000000 00..000000 00..000000 11..000000 2 200002 2 8811..008 8 119900..000 0 111100..000 0 118866..000 0 8811..008 8 1188..772 2 335500..443 3 65655599..889 9 112222779999..1122 2 200003 3 8855..000 0 112299..000 0 118866..000 0 118866..000 0 8855..000 0 2222..664 4 551122..440 0 1111559988..998 8 226622555588..8844 2 200004 4 6699..667 7 9955..000 0 9955..000 0 118866..000 0 6969..667 7 77..330 0 5533..333 3 338899..550 0 22884444..5544 2 200005 5 9977..330 0 9966..000 0 9696..000 0 227700..220 0 9977..330 0 3344..994 4 11222200..555 5 4422664411..556 6 11448899774411..0099 2 200006 6 110099..220 0 9955..000 0 115555..000 0 00..000 0 110099..220 0 4466..884 4 22119933..664 4 110022774422..335 5 44881122007788..2200 2 200007 7 6600..117 7 111144..000 0 7755..000 0 9988..000 0 6600..117 7 --22..220 0 44..883 3 --1100..660 0 2233..3300 2 200008 8 4466..446 6 8899..000 0 8800..000 0 223388..880 0 4466..446 6 --1155..991 1 225522..998 8 --44002233..770 0 6633999988..2200 2 200009 9 3344..225 5 8822..000 0 114455..000 0 119966..220 0 3344..225 5 --2288..111 1 779900..338 8 --2222222200..336 6 662244669955..0099 2 200110 0 3399..558 8 221155..000 0 110099..000 0 118800..220 0 3399..558 8 --2222..778 8 551188..994 4 --1111882211..666 6 226699330011..0011 2 200111 1 1188..117 7 115544..880 0 111188..000 0 117700..220 0 1188..117 7 --4444..220 0 11995533..337 7 --8866333333..113 3 33881155666622..6688 2 200112 2 4455..113 3 115511..660 0 111177..000 0 114400..330 0 4455..113 3 --1177..224 4 229977..117 7 --55112222..882 2 8888331100..3366 6 68866..0000 00..0000 88114488..0033 3434440000..0022 1111555522001122..4444 11 11 62.36 62.36 28.54 28.54 Jumlah, Jumlah,ΣΣ Jumlah Data, n Jumlah Data, n Rata-Rata, Rata-Rata, Stanndar Deviasi, S Stanndar Deviasi, S Tahun Tahun R
R224 4 ((mmmm) ) / / PPoos s HHuujjaann HHuujjaan n WWiillaayyaah h --R24 (mm) R24 (mm) ((
3.1.2 Metode Gumbel
Analisis frekuensi dengan menggunakan metode Gumbel dapat dilakukan dengan persamaan berikut ini:
1∙
dimana:XT = Curah hujan rencana
YT = Reduced variate (faktor probabilitas)
Standar deviasi, S, untuk Metode Gumbel dapat ditulis dalam persamaan:
√
∑(
−̅)
−
Nilai a dan b secara berturut – turut dapat ditulis dalam persamaan:
̅
∙
Dimana nilai Sn dan yndidapat dari tabel berikut ini:
Tabel 3. 3 Hubungan reduced mean, yn, dengan besarnya sampel
Tabel 3. 4 Hubungan reduced standar deviation, sn, dengan besarnya sampel
n yn n yn 10 0.4952 16 0.5157 11 0.4996 17 0.5181 12 0.5035 18 0.5202 13 0.5070 19 0.5220 14 0.5100 20 0.5236 15 0.5128 21 0.5252 n yn n yn
Sedangkan faktor probabilitas, YT, untuk harga-harga Gumbel dapat
dinyatakan dalam tabel berikut:
Tabel 3. 5 Reduced variate sebagai waktu balik
Tabel 3. 6 Perhitungan curah hujan rencana dengan metode gumbel
Tr (Tahun) Reduced Variate (Yt)
2 0.367 5 1.994 10 2.250 25 3.125 50 3.90194 100 4.60015 200 5.29561 A B C D 1.000 0.000 0.000 0.000 1.000 2002 81.08 190.00 110.00 186.00 81.08 2003 85.00 129.00 186.00 186.00 85.00 2004 69.67 95.00 95.00 186.00 69.67 2005 97.30 96.00 96.00 270.20 97.30 2006 109.20 95.00 155.00 0.00 109.20 2007 60.17 114.00 75.00 98.00 60.17 2008 46.46 89.00 80.00 238.80 46.46 Tahun
R24 (mm) / Pos Hujan Hujan Wilayah
Menetapkan Nilai S ndan yn
Dari tabel dengan n = 11, Sn = 0,9676
Dari tabel dengan n = 11, yn = 0,4996
Menghitung Nilai a dan b
a
,
,
0,034
b ̅
∙
62,36
.×,
.
47,625
Menghitung Curah Hujan Rencana, X T
1∙
47,625 1
0,034∙ 0.367 58,44
47,625 1
0,034∙1.994106,45
47,625 1
2009 34.25 82.00 145.00 196.20 34.25 2010 39.58 215.00 109.00 180.20 39.58 2011 18.17 154.80 118.00 170.20 18.17 2012 45.13 151.60 117.00 140.30 45.13 686.00 11 62.36 28.54 Jumlah,Σ Jumlah Data, n Rata-Rata, Stanndar D eviasi, S
47,625 1
0,034∙ 4.60015 183,33
47,625 1
0,034 ∙ 5.29561 203,85
3.1.3 Distribusi Hujan Jam-Jaman
Untuk dapat dianalisis dalam mencari debit rencana, maka curah hujan berdasarkan Metode Gumbel diatas di distribusikan sesuai dengan koefisien pengaliran dan persentase distribusi. Hasil dari distribusi tersebut ditunjukkan pada
Kelompok 4 15 Jam % R 2TH R 5TH R 10TH R 25TH R 50TH R 100TH R 200TH 1 1% 0.15 0.27 0.29 0.35 0.41 0.46 0.51 2 6% 0.88 1.60 1.71 2.10 2.44 2.75 3.06 3 24% 3.51 6.39 6.84 8.39 9.76 11.00 12.23 4 54% 7.89 14.37 15.39 18.88 21.97 24.75 27.52 5 12% 1.75 3.19 3.42 4.19 4.88 5.50 6.12 6 3% 0.44 0.80 0.86 1.05 1.22 1.37 1.53
Cura h H uja n Ra nc anga n (R) 58. 44 106. 45 114. 01 139. 83 162. 73 183. 33 203. 85
0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
Hujan Netto (mm/hari) 14.61 26.61 28.50 34.96 40.68 45.83 50.96
Sumber : Hasil Perhitungan Koefisien Pengaliran
3.2 Perhitungan Debit Rencana
3.2.1 Analisis Luas dan Panjang DAS dengan Software ARC-GIS
1. Add data to arc map
Gambar 3. 2 Add data
Gambar 3. 3 Fill
3. Flow direction
Gambar 3. 4 Flow direction
4. Basin delineation
Gambar 3. 5 Basin delineation
5. Flow accumulation
Gambar 3. 6 Flow accumulation
6. Titik bendung
a. Input titik bendung
b. Convert titik bendung yang tadi di input ke format .shp
Gambar 3. 8 Convert titik bendung
7. Pour point
a. Pour point dibuat dengan menggunakan tools drawing marker .
b. Tentukan titik pour point dengan marker tadi di dalam jaringan sungai ( flowacc) dan harus sejajar dengan titik bendung yang tadi di input .
c. Convert pour point ke dalam format .shp
Gambar 3. 10 Convert pour point
8. Watershed delineation
Gambar 3. 11 Watershed delineation
Gambar 3. 12 Input data pos curah hujan
b. Convert format pos curah hujan ke format .shp
Gambar 3. 13 Convert pos curah hujan
10. Peta polygon thiessen dari sebaran pos hujan
b. Pada environtment processing extent extent ganti default menjadi
das_sidilanitano
Gambar 3. 15 Peta polygon thiessen dari sebaran pos hujan
Gambar 3. 16 Cliping polygon thiessen
12. Menghitung luas pengaruh masing-masing pos hujan
a. Untuk menghitung luas atau keliling dari suatu features yang berbentuk polygon, maka sistem koordinat features tersebut harus berupa Proyeksi
UTM
b. Features polygon thiessen hasil analisa tadi merupakan features dengan sistem koordinatnya adalah Geografis, sehingga kita harus membuat proyeksi UTM dari features tersebut
c. Data management tools projections and transformation features
project
Gambar 3. 18 Projections and transformatif
d. Klik kanan pada layer thiessenok pilih open attribute table
Gambar 3. 19 Open attribute tabel
e. Untuk menambahkan kolom pada tabel di atas klik icon table option
f. Klik kanan pada kolom luas_ha calculate geometry
Gambar 3. 20 Calculate geometry
13. Luas pengaruh masing-masing pos hujan a. Lihat hasil dalam bentuk file excel
b. Cari di dalam folder penyimpanan dengan format file .dbf fileopen with
14. Menghitung panjang sungai
Dengan menggunakan measure tools
Gambar 3. 22 Panjang sungai
3.2.2 Parameter-Parameter DAS
Debit rencana sangat diperlukan agar ketika mendesain dapat diperkirakan terjadinya banjir maksimum. Dalam hal ini perhitungan debit rencana menggunakan Software HEC-HMS . Sebelumnya tentukan parameter-parameter DAS sebagai berikut:
Luas sungai, A A = 8941,54810 Ha = 89,42 Km2 Panjang sungai, L L = 150591,259 m = 150,591 Km Time lag, Tp Tp
∙0,81225∙
.
1000∙0,81225∙150,591
.
16,5
Curve number, CN Retensi potensial maksimum air oleh tanah, S S
10
10
1,36
Kemiringan lereng Y (%) = 40,00 Jarak antara titik kontrol ke titik yang terdekat dengan titik berat
l
∙
∙150,591
50,20
164688,11
Lag Lag
.
(+)
.
∙
.
,
∙
.
∙(,+)
.
.
2,26
Peaking coefficient Peaking coeff. = 0,75 Luas daerah kedap air
Imprevious(%) = 40 %
Kemudian parameter-parameter tersebut dimasukkan ke dalam Software HEC- HMSdengan menggunakan distribusi curah hujan jam-jaman dengan periode ulang
Gambar 3. 23 Basin model manager
2. Lalu klik kanan pada layer basin tadi dan pilih backgroud maps. lalu inputkan data das, sub das, dan sebagainya.
Gambar 3. 24 Background maps
3. Klik subbasin element dan posisikan pada sub das yang akan dibuat. pada kotak dialog sebelah kiri edit subbasin, trasform, dan loss sesuai data parameter sub das.
Gambar 3. 25 Subbasin, trasform, dan loss
4. Buatlah meteorologic dengan cara components meteorologic model
manager . pada kotak dialog sebelah kiri edit meteorology model, basin dan specified hyetograph.
Gambar 3. 26 Meteorologic model
5. Buatlah control dengan cara components control specifications manager .
Gambar 3. 27 Control spesification
6. Buatlah time series dengan cara componentstime-series data manager . pada
kotak dialog sebelah kiri edit time-series gage, time window, dan table sesuai dengan data distribusi hujan.
Gambar 3. 28 Time series data manager
Gambar 3. 29 Compute run
8. Lalu tampilkan tabel dan grafik di menu results.
Gambar 3. 30 Results tabel dan grafik
BAB IV
PERENCANAAN BENDUNG
4.1 Penetapan Lokasi Bendung
Dalam menetapkan lokasi bendung, perlu dipertimbangkan hal-hal sebagai berikut:
a. Elevasi yang diperlukan untuk irigasi; b. Topografi pada lokasi yang direncanakan;
c. Kondisi hidraulik dan morfologi sungai; d. Kondisi geologi teknik pada lokasi; dan e. Metode pelaksanaan.
A. Elevasi Muka Air
Dalam perencanaan, semua rencana daerah irigasi hendaknya dapat terairi sehingga harus dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diairi. Muka air rencana di depan pengambilan bergantung pada:
a. Elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi (eksploitasi normal).
b. Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas sedimen dari kantong.
c. Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas sedimen dekat pintu pengambilan.
d. Beda tinggi energi yang diperlukan untuk meredam energi pada kolam olak.
B. Topografi
Topografi pada lokasi yang direncanakan sangat mempengaruhi perencanaan dan biaya pelaksanaan bangunan utama. Menurut Mawardi dan Memet (2002), ada beberapa aspek yang harus dipertimbangkan adalah:
a. Pembendungan tidak terlalu tinggi. Bila bendung dibangun di palung sungai, maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih dari tujuh
b. Trace saluran induk terletak di tempat yang baik, misal penggaliannya tidak terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi untuk tidak menyulitkan pelaksanaan. Penggalian saluran induk dibatasi sampai dengan kedalaman
delapan meter. Bila masalah ini dijumpai maka sebaiknya lokasi bendung dipindah ke tempat lain.
c. Penempatan lokasi intake disesuaikan dengan kondisi hidraulik dan angkutan sedimen sehingga aliran ke intake tidak mengalami gangguan. Salah satu syarat, intake harus terletak di tikungan luar aliran atau di bagian sungai yang lurus. Harus dihindari penempatan intake di tikungan dalam aliran.
C. Kondisi Hidrolik dan Morfologi Sungai
Menurut Mawardi dan Memet (2002), kondisi hidraulik dan morfologi sungai di lokasi bendung termasuk angkutan sedimen adalah faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bendung.
a. Pola aliran sungai, kecepatan dan arah pada waktu banjir, sedang dan kecil. b. Kedalaman dan lebar muka air pada waktu banjir, sedang dan kecil.
c. Tinggi muka air pada debit banjir rencana. d. Potensi dan distribusi angkutan sedimen.
Bila persyaratan di atas tidak terpenuhi maka dipertimbangkan pembangunan bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau dengan jalan membangun pengendalian banjir.
D. Kondisi Geologi Teknik pada Lokasi
Yang paling penting adalah fondasi bangunan utama. Daya dukung dan kelulusan tanah bawah merupakan hal-hal penting yang sangat berpengaruh terhadap perencanaan bangunan utama besar sekali. Masalah-masalah lain yang
E. Metode Pelaksanaan
Menurut Anonim 1 (1986), metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan juga dalam pemilihan lokasi yang cocok pada tahap awal penyelidikan. Pada Gambar 4. 1 diberikan dua alternatif pelaksanaan yang biasa diterapkan yaitu:
a. Pelaksanaan di sungai,
b. Pelaksanaan pada sodetan/kopur di samping sungai.
Gambar 4. 1 Metode pelaksanaan alternatif
Sumber : Anonim (1986)
Site yang dipilih harus cocok dengan metode pelaksanaan dan pekerjaan-pekerjaan sementara yang dibutuhkan.
4.2 Pengertian Bendung dan Perlengkapannya
4.2.1 Pengertian Bendung
Bendung adalah suatu bangunan air yang didirikan pada suatu sungai dengan arah melintang terhadap arah alirannya. Dengan dibangunnya bendung tersebut maka muka air sungai dapat dipertinggi sesuai dengan kebutuhan, yaitu supaya mengaliri daerah-daerah yang ditentukan. Maksud pembangunan bendung selain untuk pengairan dapat juga untuk menanggulangi banjir, untuk perikanan darat, pembangkit listrik, dan sebagai tempat rekreasi. Jenis-jenis bendung dapat dikelompokkan berdasarkan :
a. Cara Operasi
Bendung tetap
Bendung tetap adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannya tidak dapat diubah, sehingga muka air di hulu bendung tidak dapat diatur sesuai yang dikehendaki.
Gambar 4. 2 Bendung tetap
Bendung gerak
Bendung gerak adalah jenis bendung yang tinggi pembendungannya dapat diubah sesuai dengan yang dikehendaki.
b. Segi Kegunaan
Bendung sementara
Bendung yang dibuat oleh masyarakat pedesaan seperti bendung tumpukan batu, dan sebagainya.
Bendung semi permanen
Bendung semi permanen seperti bendung bronjong, cerucuk kayu, dan sebagainya.
Bendung permanen
Bendung permanen seperti bendung pasangan batu, beton, dan kombinasi beton dan pasangan batu.
4.2.2 Perlengkapan Bendung
Sebuah bendung yang cukup lengkap terdiri dari: 1. Tubuh bendung
Tubuh bendung merupakan struktur utama yang berfungsi untuk membendung laju aliran sungai dan menaikkan tinggi muka air sungai dari elevasi awal.
Gambar 4. 4 Tubuh bendung 2. Stilling basin
Stilling basin/ kolam olak/ peredam energi berfungsi untuk meredam energi air akibat pembendungan agar air di hilir bendung tidak menimbulkan penggerusan setempat yang membahayakan konstruksi.
3. Lantai udik/hilir
Lantai udik berfungsi untuk mengurangi bahaya rembesan yang mengalir di bawah tubuh bendung dan bahaya erosi buluh (gejala hanyutnya material tanah
akibat rembesan dibawah atau disamping bangunan). 4. Pencegah piping
5. Tembok pangkal
Tembok pangkal bendung berfungsi sebagai penahan tanah, pencegah rembesan samping, pengarah arus atau aliran sungai di udik, dan sebagai batas bruto bentang bendung.
6. Tembok sayap
Tembok sayap hilir berfungsi sebagai tambahan pencegah aliran samping, pengarah aliran dari bendung ke hilir, penahan tanah tebing, atau sebagai pengamanan terhadap longsoran tebing. Bentuk dan ukuran tembok sayap harus didesain sesuai dengan bentuk dan ukuran peredam energi dan keadaan geometri sungai.
Gambar 4. 5 Tembok pangkal dan tembok sa yap 7. Pintu pengambilan
Pintu pengambilan berfungsi mengatur banyaknya air yang masuk saluran dan mencegah masuknya benda-benda padat dan kasar ke dalam saluran, pintu
dalam, di udik, dan di sekitar mulut undersluice. Pintu atas untuk menghanyutkan benda-benda padat yang terapung di udik pintu.
Gambar 4. 6 Pintu pembilas dan pintu pengambilan 9. Pintu penguras
Pintu penguras ini berfungsi untuk menguras bahan-bahan endapan yang ada pada sebelah udik pintu tersebut.
10. Plat penahan banjir 11. Mercu bendung
Mercu bendung yaitu bagian teratas tubuh bendung dimana aliran dari udik dapat melimpah ke hilir. Fungsinya sebagai:
Meninggikan muka air sungai, pada saat debit sungai kecil (musim kering),
Melimpahkan air banjir, pada saat debit sungai besar (musim hujan/banjir),
Mercu bendung harus didesain sesuai dengan kriteria desain untuk memudahkan pelaksanaan;
Bentuk mercu dapat didesain berupa mercu bulat (dengan satu atau dua radius) atau ambang lebar;
Kriteria desain yang dimaksud menyangkut parameter aliran, debit rencana untuk kapasitas limpah, kemungkinan benturan batu.
12. Tangga untuk ekspoitasi 13. Sedimen trap
14. Pilar
15. Jembatan pelayanan
Jembatan di atas bendung agar seluruh bagian bangunan utama mudah dijangkau atau agar bagian-bagian itu terbuka untuk umum.
16. Rumah jaga
Gambar 4. 7 Jembatan pelayanan dan rumah jaga 17. Tembok penahan arus
18. Tanggul banjir
a) Lebar Bendung
Yang dimaksud dengan lebar bendung adalah jarak antara tembok pangkal di satu sisi dan tembok pangkal di sisi lainnya. Ada dua alternatif untuk pemilihan lebar bangunan pengambilan, yaitu:
Alternatif 1
Untuk tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai setelah ada bangunan pengambilan, maka yang paling ideal lebar bangunan pengambilan adalah sama dengan lebar normal sungai.
dimana :B = Lebar Bangunan pengambilan
Bn = Lebar normal sungai
Alternatif 2
Akan tetapi oleh karena suatu hal, bila ternyata lebar bangunan pengambilan sama dengan lebar normal sungai akan mengakibatkan
tingginya air di atas mercu tinggi sekali, maka lebar bangunan pengambilan masih dapat diperbesar sampai mencapai
≤
.Dengan mempertimbangkan tinggi muka air di atas mercu maka lebar bendung untuk Sungai Sidilanitano adalah :
Gambar 4. 8 Penampang melintang Sungai Sidilanitano patok A.16 Lebar Bendung diambil kurang dari 1,20 dari lebar rata-rata sungai = 1,20 x 45,26 = 54,31 m dibulatkan 54,00 m.
4.4 Perhitungan Hidrolis Bendung
4.4.1 Pemilihan Mercu Bendung
Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah : tipe Ogee dan tipe bulat. Pada bendung Sidilanitano, mercu yang
digunakan adalah tipe bulat dengan 1 buah jari-jari.
4.4.2 Elevasi Mercu
Fungsi dari mercu adalah untuk meninggikan elevasi muka air sedemikian rupa sehingga elevasi muka air terendah yang diperlukan oleh air sungai tersebut untuk dapat mengalirkan air ke seluruh daerah yang direncanakan dapat terjamin.
Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa faktor. Berikut faktor-faktor tersebut berikut perhitungan elevasi mercu untuk ke dua bendung.
Elevasi Sawah tertinggi = + 1188,49 m
Tinggi air di sawah = 0,10 m
Kehilangan energi dari tersier ke sawah = 0,60 m
Kehilangan energi dari induk ke tersier = 0,60 m
Kehilangan energi karena kemiringan sal. = 0,60 m
Kehilangan energi pada alat ukur = 0,80 m
Kehilangan energi dari sungai ke induk = 0,60 m
Persediaan energi untuk eksploitasi = 0,60 m
Persediaan energi untuk lain-lain = 0,80 m +
Elevasi Mercu = + 1193,19 m
4.4.3 Tinggi Mercu
Tinggi mercu adalah jarak antara lantai muka bangunan pengambilan
4.4.4 Lebar Pintu Pembilas
Pintu Pembilas berfungsi untuk menguras bahan-bahan endapan dengan cara mengangkat pintu pada waktu pembilasan. Lebar pintu pembilas ini tidak boleh terlalu kecil ataupun terlalu besar. Sebab-sebab dari hal tersebut adalah:
Jika terlalu kecil, maka efek pembilasan kecil pula
Jika terlalu lebar maka pintu akan menjadi berat dan akan susah untuk diangkat Lebar pintu pembilas dapat diambil dari dua kategori berikut:
Bp
Bp
,
Lebar pintu pembilas diambil sebesar 1/10 dari lebar bendung:
BP
,
×54,00
5,40
Dibuat menjadi tiga pintu pembilas dengan lebar 1,50 m dan pilar 1,00 m dengan total lebar : 7,50 m.
4.4.5 Tebal Pilar
Pilar berfungsi untuk tempat kedudukan dari pintu pembilas. Untuk perencanaan bendung, tebal pilar dapat diambil dari harga sebagai berikut:
Tergantung dari lebar pintu pembilas Tergantung tingginya pilar itu sendiri. Tebal pilar diambil sebesar 1,00 m.
4.4.6 Lebar Efektif Bendung
Lebar efektif bendung adalah lebar mercu yang bermanfaat untuk melewatkan debit, dikarenakan adanya pilar-pilar dan pintu penguras. Lebar Efektif bangunan pengambilan dapat dihitung dengan rumus:
dimana:
Bef = Lebar Efektif Bendung
B = Lebar seluruh Bendung
b = Jumlah lebar pintu penguras
t = Jumlah tebal pilar
Lebar efektif Bendung Sidilanitano :
Beff
∑ ∑
543,004,5046,50
4.4.7 Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Atas Mercu
Tinggi muka air maksimum di atas mercu adalah muka air sedikit di udik mercu, sebelum muka air itu berubah bentuknya menjadi melengkung ke bawah. Rumus debit yang digunakan adalah:
∙
∙√
∙
∙
.
1.71×
×
×
.
dimana:
Q = Debit rencana dengan periode ulang 100 tahun
Cd = Koefisien debit
Cd = C0 . C1 . C2
Kelompok 4 49 H1(m) Beff(m) P(m) r(m) H1/r P/H1 C0 C1 C2 Cd g Qd(m ) Ele v. MA B 0.10 46.50 3.11 1.50 0.07 31.10 0.70 0.990 0.993 0.688 9.81 1.7 1193.29 0.15 46.50 3.11 1.50 0.10 20.73 0.71 0.990 0.993 0.698 9.81 3.2 1193.34 0.20 46.50 3.11 1.50 0.13 15.55 0.73 0.990 0.993 0.718 9.81 5.1 1193.39 0.25 46.50 3.11 1.50 0.17 12.44 0.77 0.990 0.993 0.757 9.81 7.5 1193.44 0.30 46.50 3.11 1.50 0.20 10.37 0.79 0.990 0.993 0.777 9.81 10.1 1193.49 0.35 46.50 3.11 1.50 0.23 8.89 0.81 0.990 0.993 0.796 9.81 13.1 1193.54 0.40 46.50 3.11 1.50 0.27 7.78 0.83 0.990 0.993 0.816 9.81 16.4 1193.59 0.45 46.50 3.11 1.50 0.30 6.91 0.85 0.990 0.993 0.836 9.81 20.0 1193.64 0.50 46.50 3.11 1.50 0.33 6.22 0.86 0.990 0.993 0.845 9.81 23.7 1193.69 0.60 46.50 3.11 1.50 0.40 5.18 0.93 0.990 0.993 0.914 9.81 33.7 1193.79 0.70 46.50 3.11 1.50 0.47 4.44 1.00 0.990 0.993 0.983 9.81 45.6 1193.89 0.80 46.50 3.11 1.50 0.53 3.89 1.03 0.990 0.993 1.013 9.81 57.4 1193.99 0.90 46.50 3.11 1.50 0.60 3.46 1.06 0.990 0.993 1.042 9.81 70.5 1194.09 1.00 46.50 3.11 1.50 0.67 3.11 1.08 0.990 0.993 1.062 9.81 84.2 1194.19 1.10 46.50 3.11 1.50 0.73 2.83 1.10 0.990 0.993 1.081 9.81 98.9 1194.29 1.20 46.50 3.11 1.50 0.80 2.59 1.13 0.990 0.993 1.111 9.81 115.8 1194.39 1.30 46.50 3.11 1.50 0.87 2.39 1.15 0.990 0.993 1.131 9.81 132.8 1194.49 1.40 46.50 3.11 1.50 0.93 2.22 1.15 0.990 0.993 1.131 9.81 148.5 1194.59 1.49 46.50 3.11 1.50 0.99 2.09 1.16 0.990 0.993 1.140 9.81 164.3 1194.68 1.50 46.50 3.11 1.50 1.00 2.07 1.16 0.990 0.993 1.140 9.81 166.1 1194.69 1.60 46.50 3.11 1.50 1.07 1.94 1.18 0.990 0.993 1.160 9.81 186.1 1194.79 1.70 46.50 3.11 1.50 1.13 1.83 1.20 0.990 0.993 1.180 9.81 207.3 1194.89 1.80 46.50 3.11 1.50 1.20 1.73 1.21 0.990 0.993 1.190 9.81 227.7 1194.99
Gambar 4. 9 Grafik lengkung debit di atas mercu Bendung Sidilanitano
Berdasarkan perhitungan di atas, muka air Banjir di atas mercu Bendung Sidilanitano adalah setinggi 1,49 m atau pada elevasi +1193,19 + 1,49 = +1194,68 m.
Kelompok 4 51 1 .4 9 m 1 4 . 8 8 m 3 . 2 3 m 3.40 m 3 .1 1 m R = 1 . 5 0 m +1193.19 +1194.68 1 1 3
4.4.8 Perhitungan Tinggi Muka Air Maksimum di Hilir Mercu
Tinggi muka air maksimum di atas hilir mercu dihitung berdasarkan Bank Full Capacity dari penampang sungai di posisi hilir bendung. Patok hasil pengukuran yang berada pada posisi hilir bendung adalah Patok A.15 dengan penampang melintang sungai seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 4. 11 Penampang melintang sungai patok A.15
Berikut ini perhitungan tinggi muka air banjir di penampang A.15 atau di hilir bendung Sidilanitano.
Tabel 4. 2 Perhitungan lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano
Elev. Area (m²) R(m) n K Q (m³/dt) 1189.72 0 0 0.033 0.0 0.00 1190.72 20.712 0.667 0.033 479.0 24.90 1191.72 51.485 1.333 0.033 1890.0 98.27 1192.72 75.959 2.000 0.033 3653.9 189.98 1193.58 89.811 2.573 0.033 5110.7 265.72 Periode Ulang Q (m ³/dt) MAB
Berdasarkan perhitungan di atas dapat dibuatkan grafik lengkung debit di hilir bendung Sidilanitano sebagai berikut:
Gambar 4. 12 Grafik lengkung debit di hilir Bendung Sidilanitano
Berdasarkan perhitungan di atas, muka air di hilir Bendung Sidilanitano adalah setinggi +1192,42 m.
4.4.9 Kolam Olak
Karena jika terjadi banjir diperkirakan sungai akan mengangkut batu-batu besar, maka kolam olak yang akan dipakai adalah kolam olak tipe bak ( Bucket ).
Kolam Olak Bendung Sidilanitano
Debit satuan (Q banjir ), Q50 : 164,3 m3/detik.
Beff : 46,50 m q :
,
,
3,53
⁄
hc :√
√
,
,
1,084
Elevasi mercu +1193,19 mMuka air banjir di hulu/tinggi energi di hulu +1194,68 m
Muka air banjir di hilir +1192,42 m
Jari-jari Bucket minimum (R min) diambil dari Grafik pada KP
Bendung-Perencanaan Hidrolis sebagai berikut:
∆
2,08
1,58
Gambar 4. 13 Jari-jari minimum bak
R min =
1,58×ℎ
=
1,58× 1,084 1,71
(jari-jari bak minimum) R diambil sebesar 1,75 m.Batas muka air hilir minimum (Tmin) diambil dari Grafik pada KP
Bendung-Perencanaan Hidrolis sebagai berikut:
∆
=
2,2×1,084 2,38
(tinggi air hilir minimum) T diambil sebesar 2,40 m.Berdasarkan nilai tersebut, maka akan didapatkan nilai elevasi lantai dasar di hilir dan lantai lindung sebagai berikut:
Elevasi Lantai Dasar di Hilir
Elev. Lantai Dasar = Elev. Hilir – T
= +1192,42 – 2,40 = +1190,02 m
Lantai Lindung
Kelompok 4 57 1 +1192.42 R = 1 . 7 5 m +1190.18 +1193.19 R = 1 . 5 0 m +1190.02 1 3 T = 2 .4 0 m 1 a = 0.18 m
BAB V
PERHITUNGAN KONSTRUKSI BENDUNG
5.1 Rencana Lantai Muka
Dengan adanya perbedaan tinggi muka air di depan dan di belakang bendung yang menimbulkan perbedaan tekanan, sehingga menyebabkan adanya aliran dibawah bendung, apalagi tanahnya jika bersifat tiris/porsus. Bila tekanan pada butir-butir tanah akibat aliran itu sangat besar, maka akan terjadi penggerusan
terutama di ujung belakang bendung. Selama pengalirannya air akan mendapat hambatan-hambatan karena geseran, maka air tersebut akan mencari jalan dengan hambatan terkecil, yaitu pada bidang kontak antara bangunan bendung dengan tanah (Creepline).
Untuk memperbesar hambatan, creepline harus diperbesar dengan memberi lantai muka atau suatu dinding vertikal. Panjang creepline tersebut sebanding dengan perbedaan tinggi muka air di udik dan hilir mercu bendung. Teori tentang hubungan ini dikemukakan oleh LANE dan BLIGH:
Rumus Bligh :
∆
Lane :
≥∆×
dimana:
∆H = Perbedaan tekanan air di hulu dan hilir bendung
L = Panjang bidang kontak (creepline)
C (Bligh) = Creep ratio = 6 (Keadaan tanah : padat)
LHor = Panjang creepline horisontal
LVer = Panjang creepline vertikal
Tabel 5. 1 Perhitungan creepline Horizontal Vertikal A20 - A19 0.65 A19 - A18 0.40 A18 - A17 0.38 A17 - A16 2.05 A16 - A15 0.30 A15 - A14 0.30 A14 - A13 0.30 A13 - A12 2.50 A12 - A11 0.30 A11 - A10 0.30 A10 - A9 0.30 A9 - A8 2.50 A8 - A7 0.30 A7 - A6 0.30 A6 - A5 0.30 A5 - A4 2.50 A4 - A3 0.30 A3 - A2 0.30 A2 - A1 0.30 A1 - A 2.50 A - B 0.50 B - C 0.50 C - D 0.56 D - E 0.50 E - F 0.70 F - G 0.50 G - H 1.40 H - I 0.50 I - J 1.04 J - K 0.50 K - L 0.80 L - M 0.50 M - N 0.80 N - O 0.50 Segmen Panjang (m)
Perhitungan∆H
Keadaan air banjir :
∆
1194,68 1192,42 2,26
Keadaan air normal :
∆
1193,19 1190,89 2,30
Diambil ∆H = 2,30 m
Lantai Muka Berdasarkan Teori Bligh
∆ × 2,30× 6 13,80
Supaya konstruksi aman terhadap tekanan air, maka:
∆ ≤ ≥∆×
Kontrol Teori Bligh Bendung Sidilanitano
∆ × 2,30× 6 13,80
Syarat kontrol:
≥∆×
32,89 ≥ 13,80 ⟹ ℎ
Lantai Muka Berdasarkan Teori LaneSupaya konstruksi aman terhadap tekanan air, maka:
3
≥∆×
Kontrol Teori Lane Bendung Sidilanitano
∆ × 2,30× 1,6 3,68
Syarat kontrol:
3
≥∆×
21,33
3 11,56 ≥ 3,68
18,67 ≥ 3,68 ⟹ ℎ
5.2 Pengaruh Gaya-Gaya yang Bekerja
Sebuah bendung akan menerima tekanan gaya seperti gaya berat sendiri, gaya gempa, gaya hidrostatis (muka air normal dan muka air banjir), gaya tekanan lumpur, gaya uplift preasure. Stabilitas tubuh bendung diperiksa terhadap guling, geser dan eksentrisitas yang timbul. Dengan penyelidikan geologi dan mekanika tanah di lokasi bendung, maka jenis tanah dan parameter tanah di bawah fondasi bendung didapat, yaitu tanah padat.
5.2.1 Akibat Berat Sendiri
Gaya berat sendiri adalah berat dari konstruksi, berarti vertikal ke bawah yang garis kerjanya melewati titik berat konstruksi. Untuk memudahkan perhitungan biasanya dibagi- bagi dalam segmen-segmen yang berbentuk segitiga, persegi ataupun trapesium. Karena peninjauannya adalah tiap lebar 1 meter, maka
gaya yang diperhitungkan adalah luas bidang kali berat jenis konstruksi. Bendung terbuat dari pasangan batu dengan ɣ = 22 kN/m3= 2,2 ton/m3.
Kelompok 4 64 0.50 0.50 0 .5 0 0.25 0.40 0.50 1.00 0.50 2.75 0.50 0.15 0.30 0.40 0.50 0. 1 8 0.50 0 .7 2
Tabel 5. 2 Perhitungan gaya akibat berat sendiri Bendung Sidilanitano
Contoh perhitungan gaya G1
Luas
× ℎ
0,5×0,5 0,250
Berat
×
(2,2×0,250) 0,55
Momen tahan× ℎ
0,55× 8,50 4,68
Luas Berat Jarak ke Titik 0 M.T Thd Titik 0
(m²) (ton) (m) (tonm) 1 G1 0.250 -0.55 8.50 -4.68 2 G2 0.063 -0.14 8.17 -1.12 3 G3 0.375 -0.83 8.13 -6.71 4 G4 0.026 -0.06 8.66 -0.50 5 G5 0.448 -0.99 8.06 -7.94 6 G6 1.233 -2.71 8.02 -21.76 7 G7 0.994 -2.19 7.36 -16.09 8 G8 0.904 -1.99 7.37 -14.66 9 G9 0.858 -1.89 6.59 -12.44 10 G10 0.150 -0.33 6.30 -2.08 11 G11 0.480 -1.06 5.96 -6.29 12 G12 0.500 -1.10 5.39 -5.93 13 G13 0.784 -1.72 5.21 -8.99 14 G14 0.320 -0.70 4.45 -3.13 15 G15 0.435 -0.96 4.56 -4.37 16 G16 0.058 -0.13 3.81 -0.48 17 G17 0.874 -1.92 4.25 -8.17 18 G18 0.240 -0.53 4.44 -2.34 19 G19 1.200 -2.64 3.80 -10.03 20 G20 0.536 -1.18 2.39 -2.82 21 G21 2.088 -4.59 1.85 -8.50 22 G22 0.038 -0.08 0.45 -0.04 23 G23 0.488 -1.07 0.20 -0.21 24 G24 0.032 -0.07 0.09 -0.01 -29.42 -149.29 No. Gaya Jumlah
5.2.2 Akibat Gempa
Gaya gempa yang sangat mempengaruhi stabilitas adalah gaya arah horizontal terhadap guling. Gaya Gempa dihitung dengan persamaan:
.
dimana:E = Gaya gempa ekuivalen
α = Koefisien gempa tergantung dari lokasi tempat konstruksi berada dan untuk daerah Sumatera Utara koefisien adalah sebesar 0,25
Gv = Berat sendiri bendung dalam arah vertikal (akibat gravitasi)
Gambar 5. 3 Peta hazard zonasi gempa
Gaya gempa pada tubuh bendung dan perhitungan gaya gempa dapat dilihat pada gambar dan tabel di berikut ini:
Kelompok 4 68 0.50 0.50 0 .5 0 0.25 0.40 0.50 1.00 0.50 2.75 0.50 0.15 0.30 0.40 0.50 0 .1 8 0.50 0 .7 2
Tabel 5. 3 Perhitungan gaya akibat gempa Bendung Sidilanitano
Contoh perhitungan gaya E1
E
×
0,55×0,25 0,138
Momen Tahan
× ℎ
0,138 ×1,01 0,139
Gv E Jarak ke Titik 0 M.T Thd Titik 0
(ton) (ton) (m) (tonm)
1 E1 0.550 0.250 0.138 1.010 0.139 2 E2 0.138 0.250 0.034 1.090 0.037 3 E3 0.825 0.250 0.206 1.410 0.291 4 E4 0.057 0.250 0.014 1.690 0.024 5 E5 0.986 0.250 0.246 1.760 0.434 6 E6 2.713 0.250 0.678 2.840 1.926 7 E7 2.187 0.250 0.547 2.660 1.454 8 E8 1.989 0.250 0.497 4.010 1.994 9 E9 1.888 0.250 0.472 3.800 1.793 10 E10 0.330 0.250 0.083 3.030 0.250 11 E11 1.056 0.250 0.264 2.860 0.755 12 E12 1.100 0.250 0.275 2.690 0.740 13 E13 1.725 0.250 0.431 1.960 0.845 14 E14 0.704 0.250 0.176 1.830 0.322 15 E15 0.957 0.250 0.239 1.390 0.333 16 E16 0.127 0.250 0.032 1.330 0.042 17 E17 1.923 0.250 0.481 0.990 0.476 18 E18 0.528 0.250 0.132 0.360 0.048 19 E19 2.640 0.250 0.660 0.160 0.106 20 E20 1.180 0.250 0.295 0.370 0.109 21 E21 4.594 0.250 1.148 0.860 0.988 22 E22 0.083 0.250 0.021 0.330 0.007 23 E23 1.074 0.250 0.268 0.610 0.164 24 E24 0.071 0.250 0.018 1.310 0.023 7.356 13.299 α Jumlah No. Gaya
5.2.3 Akibat Gaya Hidrostatis
Sebagaimana akan tercantum, dalam syarat-syarat stabilitas nanti, maka harus ditinjau pada waktu air banjir dan pada waktu air normal (air di muka setinggi mercu dan di belakang kosong). Di samping itu ditinjau pula terhadap pengairan dimana mercu tenggelam dan mercu tidak tenggelam.
Akibat gaya hidrostatis ditinjau pada dua keadaan: a. Keadaan Air Normal
Untuk mercu tidak tenggelam pada saat air banjir sebenarnya ada lapisan yang mengalir di atas mercu, tetapi karena lapisan ini biasanya tidak tebal di di samping itu kecepatannya besar, maka untuk keamanan lapisan ini tidak diperhitungkan.
Perhitungan gaya hidrostatisnya adalah sebagai berikut :
12×ℎ
×
12×ℎ××
10 / 1,000 /
Gaya dan perhitungan hidrostatis pada keadaan air normal dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Kelompok 4 72
Gambar 5. 5 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano
0.50 0 .5 0 0.40 0.50 1.00 0.50 2.75 0.50 0.15 0.30 0.40 0.50 0 .1 8 0.50 0 .7 2 0.25 0.50
Tabel 5. 4 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air normal Bendung Sidilanitano
Contoh perhitungan gaya W1
Gaya
× × ℎ ×
×3,11× 3,11 ×1,000 4,84
Momen Guling
× ℎ
4,84×2,60 12,57
b. Keadaan Air BanjirPerhitungan gaya hidrostatisnya adalah sebagai berikut :
ℎ
×( )×
12×(ℎ
ℎ)
×
12×ℎ
×
12×ℎ××
12×ℎ
×
Jarak H V ke Titik 0 MT MG(ton) (ton) (m) (ton m) (ton m) 3.110 x 3.110 x 1.000 2 1.040 x 3.110 x 1.000 2 4.836 1.617 13.584 12.574 JUMLAH = 12.57 W2 1.62 8.40 13.58 Gaya Perkalian
Besar Gaya Moment Thd Titik 0
Kelompok 4 74
Gambar 5. 6 Gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano
0. 50 0.50 0.50 0.25 0.40 0.50 1.00 0.50 2.75 0.50 0.15 0.30 0.40 0.50 0 .1 8 0.50 0. 72
Tabel 5. 5 Perhitungan gaya akibat gaya hidrostatis keadaan air banjir Bendung Sidilanitano
Contoh perhitungan gaya W1
Gaya
ℎ×( ) ×
1,49×(0,691,04)× 1,000 2,58
Momen Tahan
× ℎ
2,58× 7,89 20,34
5.2.4 Akibat Tekanan Lumpur
Dianggap lumpur setinggi mercu dengan berat isi lumpur
= 1,6 ton/m3Jarak
H V keTitik0 MG MT
( ton ) ( ton ) (m) (ton m) (ton m)
4.60 x 4.60 x 1.00 2 3.11 x 3.11 x 1.00 2 3.11 x 1.04 x 1.00 2 3.20 x 3.20 x 1.00 2 3.20 x 3.20 x 1.00 2 10.296 -20.739 33.541 -78.234 Gaya Perkalian
Besar Gaya Moment Thd Titik 0
1.00 -2.58 W1 1.73 x 1.49 x 7.89 -20.34 W4 -1.62 8.40 W3 4.84 2.60 W2 10.58 -23.81 W5 3.09 32.69 12.57 -13.58 W6 -5.12 2.29 -5.12 4.65 -11.72 1.00 x 1.00 -10.88 -0.05 1.88 -20.45 x -0.54 0.09 JUMLAH = W7 3.20 x 3.40 W8 0.18 x 3.02
12××ℎ×
×
dimana:ɣs = Berat Jenis Lumpur (ɣs = 1,60 ton/m3 )
Kelompok 4 77 Gambar 5. 7 Gaya akibat tekanan lumpur Bendung Sidilanitano
0.50 0 .5 0 0.40 0.50 1.00 0.50 2.75 0.50 0.15 0.30 0.40 0.50 0 .1 8 0.50 0 .7 2 0.25 0.50
