Universitas Kristen Maranatha
STUDI PERENCANAAN HIDRAULIK PEREDAM ENERGI
TIPE VLUGHTER DENGAN MODEL FISIK DUA DIMENSI
Jendrik Sitanggang
NRP : 0021092
Pembimbing :
ENDANG ARIANI., Ir., Dipl. HEJURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA
BANDUNG
ABSTRAK
Peredam energi merupakan salah satu kelengkapan atau bagian dari bendung yang berfungsi untuk meredam energi yang ditimbulkan oleh aliran air dengan energi dan kecepatan tinggi akibat peninggian muka air udik akibat pembendungan, sehingga penggerusan lokal di hilir bendung dapat dikurangi atau minimal tidak membahayakan konstruksi bendung.
Model untuk penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika dan Mekanika Fluida Jurusan Teknik Sipil Universitas Kristen Maranatha. Faktor utama terjadinya penggerusan yang dalam di hilir bendung adalah peredam energi yang belum berfungsi secara optimal.
Untuk mengetahui penggerusan yang terjadi di hilir bendung dilakukan dua kali perubahan model. Hasil penelitian dengan peredam energi tipe Vlughter menunjukkan bahwa peredam energi tipe Vlughter perlu dimodifikasi untuk mengurangi terjadinya penggerusan di hilir bendung.
Pada kondisi model awal dengan debit 100 % (QThomson = 0,03768900
m3/detik) penggerusan yang terjadi adalah sedalam 9 cm. Pada model perubahan I dengan debit 100 % (QThomson = 0,0336900 m3/detik) penggerusan yang terjadi
adalah sedalam 6 cm. Pada model perubahan II dengan debit 100 % (QThomson =
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR... ii
ABSTRAK... iii
PRAKATA... iv
DAFTAR ISI...vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN...viii
DAFTAR GAMBAR...ix
DAFTAR TABEL... xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah...1
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 2
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan... 2
1.4 Sistematika Pembahasan... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Bendung... 5
2.1.1 Klasifikasi Bendung... 6
2.1.2 Komponen Utama Bendung...7
2.2 Pengertian Peredam Energi... 9
2.2.1 Macam-macam Peredam Energi... 9
2.2.2 Prinsip Pemecahan Energi...12
2.3 Desain Hidraulik Peredam Energi Tipe Vlughter... 13
Universitas Kristen Maranatha 2.4 Rumus-rumus Perhitungan Desain Hidraulik Peredam Energi
Tipe Vlughter... 14
BAB 3 PENYAJIAN DATA KASUS 3.1 Deskripsi Model Peredam Energi Tipe Vlughter………... 17
3.2 Data Desain Model Peredam Energi Tipe Vlughter………...19
3.3 Prosedur Kerja………...23
BAB 4 ANALISIS DATA 4.1 Analisis Percobaan Lengkung Debit…………...…... 27
4.2 Analisis Penggerusan di Hilir Bendung………... 31
4.2.1 Penggerusan Pada Model Desain Awal... 31
4.2.2 Penggerusan Pada Model Perubahan I... 39
4.2.3 Penggerusan Pada Model Perubahan II...46
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 54
5.2 Saran...56
DAFTAR PUSTAKA...57
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Data bacaan Thomson………... 19 Tabel 4.1 Perhitungan hThompson dan Qthompson………...30
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar 2.1 Komponen utama bendung...8
2. Gambar 2.2 Peredam energi tipe Vlughter……...……… 10
3. Gambar 2.3 Peredam energi tipe cekung...……… 10
4. Gambar 2.4 Peredam energi tipe Schoklitsch...11
5. Gambar 2.5 Peredam energi tipe USBR... 12
6. Gambar 2.6 Peredam energi tipe MDO...12
7. Gambar 2.7 Ukuran hidraulik peredam energi tipe Vlughter...14
8. Gambar 3.1 Saluran terbuka...18
9. Gambar 3.2 Model peredam energi tipe Vlughter...19
10. Gambar 3.3 Desain peredam energi tipe Vlughter... 23
11. Gambar 3.4 Bagan alir prosedur kerja... 26
12. Gambar 4.1 Grafik hubungan QThomson dan ΔhThomson... 31
13. Gambar 4.2 Kondisi model awal...32
14. Gambar 4.3 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,01159467 m3/detik... 34
10. Gambar 4.4 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,02021386 m3/detik... 36
11. Gambar 4.5 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,03768900 m3/detik... 38
12. Gambar 4.6 Kondisi model setelah dilakukan perubahan I... 39 13. Gambar 4.7 Profil aliran dan penggerusan dengan
Universitas Kristen Maranatha QThomson = 0,01159467 m3/detik...41
14. Gambar 4.8 Profil aliran dan penggerusan dengan
QThomson = 0,02015900 m3/detik... 43
15. Gambar 4.9 Profil aliran dan penggerusan dengan
QThomson = 0,0336900 m3/detik... 45
16. Gambar 4.10 Kondisi model setelah dilakukan perubahan II... 46 17. Gambar 4.11 Profil aliran dan penggerusan dengan
QThomson = 0,01063600 m3/detik... 49
18. Gambar 4.12 Profil aliran dan penggerusan dengan
QThomson = 0,01956100 m3/detik... 51
19. Gambar 4.13 Profil aliran dan penggerusan dengan
QThomson = 0,032350049 m3/detik... 53
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
a = tinggi ambang hilir (m) 2a = lebar ambang hilir (m) B = lebar saluran (m) c = koefisien debit (1.39)
D = Tinggi mercu terhadap lantai kolam olak (m) g = percepatan gravitasi (m/detik2) = 9,81 m/detik2 h = tinggi mercu terhadap muka air udik (m)
R = Jari-jari transisi kaki bendung dan lantai kolam olak (m) t = tinggi muka air hilir terhadap kolam olak (m)
z = elevasi muka air udik bendung – elevasi muka air hilir bendung (m)
Universitas Kristen Maranatha
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sejak Permulaan abad ke 19 di Indonesia dibangun beratus-ratus bangunan air utama atau bendung dan berpuluh-puluh bendungan, terutama di Pulau Jawa.
Bendung merupakan prasarana keairan yang mengalirkan air dari sungai ke jaringan pengairan untuk kebutuhan irigasi, pembangkit tenaga listrik, air minum, pengontrol angkutan sedimen dan penahan masuknya air asin ke udik
Universitas Kristen Maranatha
2
sungai; sedangkan bendungan merupakan prasarana untuk menampung air terutama untuk kebutuhan irigasi dan pembangkit tenaga listrik.
Dalam perencanaan bangunan air utama atau bendung, umumnya hanya ditinjau dari keamanan terhadap faktor alam yang terjadi di sekitarnya saja, kurang memperhatikan keamanan akibat pengaruh bangunan terhadap perubahan morfologi sungai jauh di udik dan di hilir bangunan serta pengaruh perubahan lingkungan.
Sebagai contoh bendung gerak Walahar di sungai Citarum-Jawa Barat selesai dibangun pada tahun 1928, tetapi satu tahun kemudian telah terjadi gerusan lokal dan degradasi dasar sungai di hilir bendung yang cukup serius sehingga bangunan hilir bendung harus mulai diamankan. Proses degradasi dan gerusan lokal ini terus berlanjut sehingga bangunan tersebut harus direhabilitasi atau diamankan secara besar-besaran dan bertahap.
1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui desain peredam energi tipe Vlughter yang paling optimal sedangkan tujuannya agar diperoleh penggerusan lokal di hilir bendung sedangkal mungkin.
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Universitas Kristen Maranatha
3
peredam energi diperoleh dari hasil perhitungan desain peredam energi tipe Vlughter.
Dalam penelitian ini, uji model fisik dibatasi oleh:
1. Ukuran saluran terbuka, panjang 8 m, tinggi saluran 0.64 m, lebar 1 m.
2. Ukuran hidraulik bendung yang terdiri dari, tinggi mercu bendung 16 cm, jari-jari mercu 5 cm, tinggi mercu terhadap lantai kolam olak (D); jari-jari kolam olak (R); panjang lantai kolam olak (L); tinggi ambang (a); lebar ambang (2a); kemiringan bidang hilir 1:1; dan kolam olak tipe Vlughter.
3. Pasir yang digunakan pada saluran hilir adalah pasir pasang yang berasal dari sungai Cimalaka dan ukuran pasir tidak ditentukan. 4. Rip-rap batu yang digunakan berukuran Ø≤ 3cm.
5. Pengukuran debit menggunakan alat ukur Thomson dengan debit 25%, 50%, 100%.
6. Tinggi pasir di hilir bendung adalah 33 cm.
1.4 Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB 1 Pendahuluan
Universitas Kristen Maranatha
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka
Merupakan tinjauan pustaka mengenai bendung, peredam energi, macam-macam peredam energi, prinsip pemecahan energi, desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter, rumus-rumus perhitungan desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter.
BAB 3 Penyajian Data Kasus
Berisi deskripsi model peredam energi tipe Vlughter, data desain model peredam energi tipe Vlughter, dan prosedur kerja.
BAB 4 Analisis Data
Berisi analisis percobaan lengkung debit dan analisis penggerusan di hilir bendung.
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Universitas Kristen Maranatha
54
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan percobaan dan analisis, didapat kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada kondisi model awal :
a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm
Universitas Kristen Maranatha
55
b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02021386 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,03768900 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 9 cm
2. Pada model perubahan I :
a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02015900 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,0336900 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 6 cm
3. Pada model perubahan II :
a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01063600 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 1 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,01956100 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 2 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,032350049 m3/detik)
diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm
Dari model perubahan II dengan debit QThomson = 0,032350049
Universitas Kristen Maranatha
56
5.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan antara lain :
1. Diperlukan alat ukur meteran taraf digital untuk pembacaan dengan ketelitian yang lebih tinggi.
Universitas Kristen Maranatha 57
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,
Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-02), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.
2. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,
Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-04), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.
3. Moch. Memed. Ir. Dipl. HE, dan Erman Mawardi, Drs, Dipl. AIT. 2002,
Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis, Penerbit
Alfabeta, Bandung.