PENGARUH POTENSI BAHAYA REMBESAN DAN GEMPA TERHADAP STABILITAS BENDUNGAN (Studi Kasus : Bendungan Sungai Tondano, Sulawesi Utara)

(1)

PENGARUH POTENSI BAHAYA REMBESAN DAN GEMPA TERHADAP STABILITAS BENDUNGAN

(Studi Kasus : Bendungan Sungai Tondano, Sulawesi Utara) Afif Nur Hani, Andius Dasa Putra¹, Rahmat Kurniawan²

1Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Lampung, Lampung

2Dosen Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Sumatera, Lampung

ABSTRAK

Bendungan Sungai Tondano terletak di Sulawesi Utara. Bendungan ini direncankan menampung air sebesar 23,37 x 10⁶ m³ sebagai pengendali banjir, penyedia air baku dan PLTA. Mengingat besarnya kapasitas yang ditampung oleh bendungan ini maka dilakukan studi analisis tentang potensi bahaya pada bendungan yang disebabkan oleh rembesan dan gempa. Analisis terhadap potensi bahaya rembesan dan gempa dilakukan dengan tiga bentuk inti bendungan dengan aplikasi bantu SLIDE v6.0. Selanjutnya dilakukan pemodelan dengan aplikasi bantu yang menunjukkan bahwa bendungan aman terhadap potensi bahaya rembesan, pada kondisi statik dan gempa OBE menunjukkan keamanan yang baik. Hanya saja, bendungan tidak aman terhadap beban gempa MDE sehingga perlu dilakukan Analisis lanjut dengan Metode Alihan Tetap Makdisi-seed.

Kata Kunci: Bendungan, Rembesan, Gempa Bumi

ABSTRACT

The Tondano River dam is Located in North Sulawesi. This dam was designed to collect water 23,37 x 10⁶ m³ for flood control, water supply and Hydropower. Given the size water reservoir generated in the dam, so it will be analyzed about potential hazard seepage and earthquake. Analysis of potential seepage and earthquake hazard was carried out with three core configuration of the dam using SLIDE v6.0 application. Then, a digital model analysis was done using application, the result shows that the dam is safe against seepage, static condition and OBE earthquake but not safe against MDE earthquake. So further analysis with Makdisi-seed method is needed.

Keywords : Dam, Seepages, Earthquake

(2)

PENDAHULUAN

Sungai Tondano adalah salah satu sungai besar yang berada di Sulawesi Utara yang sering menyebabkan banjir di daerah sekitarnya. Untuk mengatasi masalah ini pada tahun 2016 dibangunlah bendungan dengan kapasitas tampungan 24 juta m³. Mengingat begitu besarnya tampungan dari bendungan tersebut, maka penting untuk menganalisis stabilitas bendungan terhadap potensi bahaya yang terjadi terutama terhadap rembesan dan gempa bumi.

METODOLOGI PENELITIAN

Analisa keamanan bendungan terhadap bahaya rembesan dan gempa dilakukan dengan aplikasi bantu SLIDE v6.0. Parameter mekanis yang didapat dari pengujian material timbunan bendungan merupakan data sekunder yang meliputi lempung, filter halus, filter kasar, random batu, rip-rap dan batuan pondasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk mendapatkan parameter desain yang di inginkan maka dilakukan pengujian material timbunan dan pondasi. Hasil pengujian yang didapatkan adalah.

Tabel 1. Parameter Material Timbunan No Material

Parameter

γd γsat φ φ' c c' K ν E

kN/m³ kN/m³ ^o ^o kN/m² kN/m² cm/dt - kg/cm²

1 Inti Lempung 13,2 17,8 14 17 31 29 10^-6 0,37 300

2 Filter Halus 11,8 12,6 - 29 - 0,5 5x10^-2 0,34 390

3 Filter Kasar 17 18,5 - 35 - 0,5 10^-1 0,33 600

4 Random Batu 18,5 19,1 - 38,5 - 6,5 5x10^-3 0,33 800

5 Rip-Rap 19 20 - 40 - 0 10^-1 0,3 2350

6 Batuan Pondasi 12,1 15,8 - 21,6 - 233,36 10^-4 0,37 1910

Pada penelitian ini menggunakan tiga konfigurasi bentuk inti bendungan yaitu bentuk inti asli, bentuk inti tegak, dan bentuk inti miring.

(3)

Gambar 1. Bentuk Inti Asli Bendungan

Gambar 2. Bentuk Inti Bendungan Tegak

Gambar 3. Bentuk Inti Bendungan Miring

Dari ketiga bentuk inti bendungan akan dilakukan analisis bentuk inti bendungan mana yang menghasilkan debit rembesan paling kecil. Dari hasil analisis yang dilakukan didapatkan hasil bahwa dari tiga bentuk inti bendungan ini aman terhadap potensi rembesan yang berlebihan dan bentuk inti asli bendungan memiliki debit rembesan paling rendah yaitu sebesar 0,00295 m³/s.

(4)

Gambar 4. Grafik debit rembesan tiap inti bendungan

Pada analisis kali ini juga diperhitungan potensi erosi buluh (Piping) pada tiap inti bendungan, hasil yang didapatkan bahwa tiap inti bendungan aman terhadap bahaya erosi buluh berdasarkan Pedoman Pengendalian Rembesan Pada Bendungan Urugan tahun 2005.

Tabel 2. Angka Keamanan terhadap erosi buluh (Piping) Bentuk Inti icr ical FS Keterangan

Asli 0,810 0,4 2,026 Aman

Tegak 0,810 0,25 3,242 Aman

Miring 0,810 0,32 2,533 Aman

Stabilitas lereng bendungan pada kondisi statik dihitung berdasarkan metode Morgenstern-Price, Spencer, dan Simplified Bishop dengan tiga bentuk variasi inti bendungan yaitu bentuk inti asli, inti tegak dan inti miring.

Tabel 3. Angka Keamanan Bendungan pada Kondisi Statik.

Bentuk

Inti Kondisi FS

izin

Morgenstern-

Price Spencer Bishop

Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir Asli Setelah Konstruksi 1,3 2,598 1,911 2,596 1,911 2,598 1,916

Muka Air Normal 1,5 2,736 1,636 2,736 1,637 2,727 1,641 Muka Air Banjir 1,3 2,767 1,375 2,771 1,377 2,756 1,379

Surut Mendadak 1,2 2,399 - 2,432 - 2,430 -

Tegak Setelah Konstruksi 1,3 2,604 2,810 2,605 2,812 2,597 2,809 Muka Air Normal 1,5 2,612 2,513 2,612 2,519 2,612 2,529 Muka Air Banjir 1,3 2,612 2,506 2,612 2,512 2,612 2,522

Surut Mendadak 1,2 2,418 - 2,439 - 2,442 -

Miring Setelah Konstruksi 1,3 3,035 2,863 3,010 2,864 2,930 2,864 Muka Air Normal 1,5 2,484 2,568 3,01 2,864 2,930 2,864 Muka Air Banjir 1,3 2,479 2,557 2,479 2,560 2,479 2,569

Surut Mendadak 1,2 1,938 - 1,952 - 1,902 -

Dari hasil pemodelan menunjukkan bahwa FS bendungan kondisi statik lebih besar dari FS syarat.

(5)

Stabilitas lereng pada saat kondisi gempa dihitung dengan metode OBE dan MDE dengan nilai percepatan sebagai berikut:

Tabel 4. Percepatan gempa desain Periode

Ulang T PBA PSA kh ko Ks pada y/H

(tahun) (g) (g) 0,25 0,50 0,75 1,0

100

(OBE) 0,161 0,193 0,193 0,0965 0,197 0,164 0,150 0,135 10.000

(MDE) 0,608 0,608 0,608 0,304 0,619 0,517 0,471 0,426 Hasil pemodelan pada kondisi gempa OBE menunjukkan bahwa FS bendungan lebih besar dari FS syarat.

Tabel 5. Angka Keamanan Bendungan pada Kondisi Gempa OBE

Bentuk

Inti Kondisi y/H FS

izin

Morgenstern-

Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir

Asli

Setelah Konstruksi 0,25

1,2

3,549 2,535 3,54 2,524 3,476 2,450 0,5 4,100 2,531 4,089 2,512 4,037 2,441 0,75 4,23 4,051 4,206 4,051 4,140 4,020 1,0 5,369 3,488 5,352 3,494 5,276 3,519

Muka Air Normal

0,25 1,2

2,924 2,389 2,911 2,376 2,843 2,305 0,5 3,885 2,271 3,865 2,238 3,812 2,166 0,75 3,874 2,258 3,846 2,253 3,781 2,237 1,0 5,430 1,820 5,410 1,832 5,336 1,860

Muka Air Banjir

0,25 1,2

2,979 2,251 2,966 2,237 2,896 2,169 0,5 4,345 2,192 4,326 2,158 4,279 2,086 0,75 4,282 2,137 4,262 2,133 4,194 2,117 1,0 6,071 1,734 6,049 1,747 5,974 1,775

Tegak

1,2

1,971 1,993 1,964 1,986 1,916 1,955 0,5 2,334 2,438 2,338 2,425 2,292 2,374 0,75 2,526 2,162 2,524 2,161 2,486 2,127 1,0 2,667 2,421 2,664 2,421 2,673 2,408

Muka Air Normal

0,25 1,2

1,485 1,993 1,484 1,986 1,441 1,955 0,5 1,703 2,209 1,698 2,191 1,655 2,142 0,75 1,918 1,945 1,918 1,937 1,889 1,904 1,0 2,325 1,779 2,319 1,774 2,340 1,763

Muka Air Banjir

0,25 1,2

1,504 1,961 1,512 1,953 1,466 1,920 0,5 1,761 2,138 1,762 2,119 1,716 2,070 0,75 1,979 1,906 1,98 1,898 1,953 1,864 1,0 2,378 1,738 2,372 1,733 2,393 1,722

Miring

1,2

1,71 2,117 1,711 2,120 1,702 2,098 0,5 1,789 1,905 1,768 1,914 1,732 1,905 0,75 2,035 2,192 2,025 2,214 2,00 2,196 1,0 2,183 2,436 2,175 2,441 2,158 2,441

Muka Air Normal

0,25 1,2

1,518 2,117 1,521 2,12 1,515 2,098 0,5 1,612 1,905 1,597 1,914 1,567 1,905 0,75 1,774 1,754 1,767 1,772 1,757 1,748 1,0 1,792 1,892 1,784 1,893 1,78 1,890

(6)

Bentuk

Inti Kondisi y/H FS

izin

Morgenstern-

Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir

Muka Air Banjir

0,25 1,2

1,682 2,161 1,685 2,163 1,674 2,147 0,5 1,845 1,924 1,834 1,932 1,813 1,924 0,75 1,939 1,749 1,941 1,767 1,926 1,743 1,0 1,890 1,883 1,884 1,883 1,881 1,882

Berdasarkan hasil perhitungan analisis stabilitas lereng pada beban gempa MDE, stabilitas lereng menunjukkan bahwa faktor keamanannya dibawah 1, sehingga perlu dilakukan perhitungan alihan tetapnya

Tabel 6. Angka Keamanan Bendungan pada Kondisi Gempa MDE

Bentuk

Inti Kondisi y/H FS

izin

Morgenstern-

Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu Hilir Asli Muka Air Normal 0,25

1,0

0,802 0,901 0,812 0,906 0,663 0,836 0,50 0,870 0,998 0,869 0,982 0,749 0,932 0,75 0,827 0,962 0,817 0,951 0,777 0,921 1,0 0,972 0,805 0,965 0,837 0,952 0,834 Muka Air Banjir 0,25

1,0

1,06 1,071 1,059 1,062 0,913 0,942 0,50 1,178 1,172 1,154 1,138 1,049 1,033 0,75 1,291 0,918 1,269 0,924 1,134 0,892 1,0 1,436 0,782 1,418 0,816 1,297 0,81 Tegak Muka Air Normal 0,25

1,0

0,678 0,93 0,689 0,914 0,608 0,881 0,50 0,785 1,098 0,795 1,088 0,699 1,009 0,75 0,81 1,014 0,805 1,011 0,743 0,962 1,0 0,988 0,936 0,978 0,922 1,00 0,904 Muka Air Banjir 0,25

1,0

0,654 0,908 0,667 0,901 0,586 0,865 0,50 0,799 1,083 0,802 1,069 0,705 0,988 0,75 0,815 1,001 0,812 1,002 0,751 0,946 1,0 0,996 0,923 0,986 0,909 1,008 0,890 Miring Muka Air Normal 0,25

1,0

0,767 0,986 0,762 0,961 0,757 0,963 0,50 0,727 0,947 0,728 0,988 0,718 0,895 0,75 0,729 0,974 0,72 0,978 0,672 0,969 1,0 0,63 0,975 0,632 0,981 0,633 0,948 Muka Air Banjir 0,25

1,0

0,779 0,975 0,774 0,95 0,768 0,952 0,50 0,746 0,935 0,747 0,98 0,736 0,885 0,75 0,753 0,974 0,748 0,978 0,695 0,969 1,0 0,654 0,987 0,655 0,993 0,655 0,965

Perhitungan alihan tetap ini dilakukan karena faktor keamanannya lebih kecil dari 1. Dari hasil perhitungan alihan tetap didapatkan deformasi terbesar adalah 42,741 cm. Nilai deformasi ini lebih kecil dari syarat yaitu kurang dari setengah tinggi jagaan sebesar 300 cm. sehingga apabila terjadi gempa bendungan akan mengalami kerusakan tapi tidak mengalami keruntuhan.

(7)

Tabel 7. Alihan tetap bendungan Sungai Tondano bagian hulu

Tabel 8. Alihan tetap Bendungan Sungai Tondano bagian hilir

KESIMPULAN

Berikut merupakan kesimpulan pada penelitian ini:

1. Debit rembesan paling kecil terjadi pada bentuk inti asli yaitu sebesar 0,00295 m³/s.

2. Hasil analisis yang telah dilakukan terhadap 3 bentuk inti bendungan didapatkan bahwa bentuk inti bendungan tegak vertikal memiliki angka keamanan sebesar 3,242 (syarat > 2, untuk bendungan yang dilengkapi filter).

3. Bendungan aman terhadap bahaya keruntuhan pada kondisi statik dan pada saat kondisi gempa OBE.

4. Stabilitas Lereng yang didapatkan dari hasil analisis gempa MDE tidak memenuhi Faktor Keamanan sehingga perlu dilakukan perhitungan Alihan Tetap Makdisi – Seed.

5. Deformasi yang terjadi paling besar adalah 42,741 cm, nilai ini dikatakan aman karena kurang dari setengah tinggi jagaan yaitu 300 cm.

Lereng Magnitudo y/h Fs Syarat

(FS = 1) a_maks k_maks/

a_maks k_maks ky ky/k_maks U (cm) 1/2 jagaan

(cm) ket

0,25 0,663 0,897 0,950 0,852 0,345 0,405 19,647 300,0 Aman 0,5 0,749 0,897 0,750 0,673 0,340 0,506 11,403 300,0 Aman 0,75 0,777 0,897 0,595 0,534 0,344 0,644 4,817 300,0 Aman 1 0,952 0,897 0,475 0,426 0,429 1,008 0,000 300,0 Aman 0,25 0,663 0,897 0,950 0,852 0,345 0,405 42,741 300,0 Aman 0,5 0,749 0,897 0,750 0,673 0,340 0,506 22,214 300,0 Aman 0,75 0,777 0,897 0,595 0,534 0,344 0,644 8,463 300,0 Aman 1 0,952 0,897 0,475 0,426 0,429 1,008 0,000 300,0 Aman Hulu

6,5

7,5

Lereng Magnitudo y/h Fs Syarat

(FS = 1) a_maks k_maks/

a_maks k_maks ky ky/k_maks U (cm) 1/2 jagaan

(cm) ket

0,25 0,836 0,897 0,950 0,852 0,534 0,627 5,871 300,0 Aman 0,5 0,932 0,897 0,750 0,673 0,526 0,782 1,987 300,0 Aman 0,75 0,921 0,897 0,595 0,534 0,451 0,845 0,964 300,0 Aman 1 0,834 0,897 0,475 0,426 0,373 0,876 0,664 300,0 Aman 0,25 0,836 0,897 0,950 0,852 0,534 0,627 10,349 300,0 Aman

0,5 0,932 0,897 0,750 0,673 0,526 0,782 2,374 300,0 Aman 0,75 0,921 0,897 0,595 0,534 0,451 0,845 1,062 300,0 Aman 1 0,834 0,897 0,475 0,426 0,373 0,876 0,684 300,0 Aman Hilir

6,5

7,5

(8)

DAFTAR PUSTAKA

Abramson , L., Lee, T., Sharma, S., & Boyce, G. M. (2002). Slope Stability and Stabilization Methods. New York, John Wiley & Sons, Inc.

Ameratungga , J., Sivakugan, N., & Das, B. M. (2015). Correlation of Soil and Rock Properties In Geotechnical Engineering. Brisbane, Townsville, Henderson:

Springer.

Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. (2003). Pedoman Kriteria Umum Desain Bendungan.

Dewa, G. (2014). Analisa Stabilitas Tubuh Bendungan Lolak Kabupaten Bolaang Mongondow Sulawesi Utara. Skripsi. Fakultas Teknik. Teknik Pengairan.

Universitas Brawijaya.

Direktorat Jenderal Sumber Daya Air. (2008). Analisis Dinamik Bendungan Urugan.

Direktorat Sungai Danau dan Waduk. (2005). Pedoman Pengendalian Rembesan Pada Bendungan Urugan.

Standar Nasional Indonesia. (2016). Metode analisis stabilitas lereng statik bendungan tipe urugan.

Xiao, M., Barreto, D. (2015). Geotechnical Engineering Design.West Sussex, John Wiley & Sons, Inc.