EVALUASI RANCANGAN BENDUNG DAERAH IRIGASI BELUTU KABUPATEN SERDANG BERDAGAI
Posma Nikolas Hutabarat1) Makmur Ginting2)
1Mahasiswa Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara 2Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bendung merupakan bangunan air sangat penting untuk menunjang kebutuhan air irigasi terlebih lagi program pemerintah yang ingin mewujudkan swasembada pangan di Indonesia. Bendung Daerah Irigasi Belutu yang terletak di Kabupaten Serdang Berdagai, Provinsi Sumatera Utara, diproyeksikan mampu mengairi Daerah Irigasi Belutu seluas 5.032 Ha.
Maksud dan tujuan dari penelitian ini antara lain, adalah untuk mengevaluasi rancangan relokasi Bendung Daerah Irigasi Belutu. Evaluasi rancangan bendung pada penelitian ini mencakup evaluasi secara hidraulis dan struktur. Evaluasi secara hidraulis meliputi fungsi bendung untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, dan evaluasi secara struktur meliputi analisa stabilitas bendung tersebut.
Metode pengerjaan tugas akhir ini adalah metode komparatif deskriptif, menggunakan data primer berupa pengamatan langsung di lapangan yakni berupa data fisik bendung dan lokasinya, dan data sekunder berupa dokumen Detail Engineering Design Bendung Daerah Irigasi Sei Belutu. Data curah hujan yang diperoleh dari BMKG, dan juga dari literatur lainnya. Kriteria Perencanaan (KP – 02 dan KP – 06) yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum dijadikan sebagai acuan untuk mengevaluasi bendung yang dimaksud.
Dari hasil evaluasi secara hidraulis didapat bahwa kebutuhan air irigasi Daerah Irigasi Belutu sebesar 1,67 Liter/detik/Ha, dengan kebutuhan total irigasi sebesar 10.085 Liter/detik, dapat dilayani oleh bendung tersebut dengan baik. Secara struktur, Bendung Daerah Irigasi Belutu pada saat debit normal, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,98, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 2,83. Pada saat debit banjir rencana, kondisi tanpa gempa, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 4,6, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 1,42. Pada kondisi gempa, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,53, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 3,44, dengan demikian, bendung aman secara struktur. Maka dari hasil evaluasi diketahui bahwa rancangan bendung tersebut sudah layak.
ABSTRACT
Dam is a necessary water structure to support irrigation needs, furthermore The Indonesian Government’s programme to fulfill the self-supporting food in Indonesia. The Belutu Irrigational Area Dam situated in The District of Serdang Berdagai, Province of Sumatera Utara, projected capable to irrigate The Belutu Irrigational Area which broad 5.032 Ha.
The object and purpose of this research is to evaluate relocation design of The Belutu Irrigational Area Dam. The evaluation contains evaluation of hidrolic and structural. Evaluation of hidrology contains the function of the dam to fulfill the irrigation water needs. And evaluation of structure contains analysis of the dam stability.
This research method is comparative descriptive, used primary data which is direct observation on the field to observe the dam physically and the location, and secondary data which is Detail Engineering Design documents of The Belutu Irrigational Area Dam, and rainfall data from BMKG, also other literatures. Kriteria Perencanaan (KP – 02 and KP – 06) which is assigned by The Department of Public Works is used as references to evaluate the dam.
From the evaluation hydraulically, acquired that the irrigation needs 1,67 L/s/Ha, with the total needs of discharge 10.085 Liter/second means the dam served well. Structurally, The Belutu Irrigational Area Dam in normal discharge condition, has the resistance of bolster number (Fg) 1,98, and the resistance of sliding number (Fs) 2,83. In flood condition, has the resistance of bolster number (Fg) 4,6, and the resistance of sliding number (Fs) 1,42. On quake condition, has the resistance of bolster number (Fg) 1,53, and the resistance of sliding number (Fs) 3,44 means the dam safe structurally. From the evaluation results the design of the dam is proper.
Keyword(s) : dam, irrigation needs, flood plan discharge, stability I. PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Bendung adalah suatu bangunan yang dibangun melintang sungai untuk meninggikan taraf muka air sungai dan membendung aliran sungai sehingga aliran sungai bisa bisa disadap dan dialirkan secara gravitasi ke daerah yang membutuhkan. Tipe bendung dapat dibedakan yaitu bendung tetap yang terbuat dari pasangan batu, beton,
sedangkan bendung gerak yaitu bendung yang terbuat dari pitu sorong atau pintu radial.
Bendung Daerah Irigasi Belutu terletak di Kabupaten Serdang Bedagai, Provinsi Sumatera Utara dengan total luas areal 5032 ha, kondisi jaringan dan bangunan irigasinya masih semiteknis sehingga sistem pengelolaannya tidak terkontrol dan menambah rumit
masalah pembagian air di Daerah Irigasi Belutu.
II. TINJAUAN PUSTAKA II.1.Sungai
Sungai adalah salah satu dari sumber daya alam yang bersifat mengalir (flowing resources), sehingga pemanfaatan air di hulu akan menghilangkan peluang di hilir (opportunity value), pencemaran di hulu akan menimbulkan biaya sosial di hilir (externality effect) dan pelestarian di hulu akan memberikan manfaat di hilir. Suatu daerah yang tertimpa hujan dan kemudian air hujan ini menuju sebuah sungai, sehingga berperan sebagai sumber air sungai tersebut dinamakan daerah pengaliran sungai dan batas antara dua daerah pengaliran sungai yang berdampingan disebut batas daerah pengaliran. Wilayah sungai merupakan satu kesatuan wilayah pengembangan sungai. Mulai dari mata airnya di bagian paling hulu di daerah pegunungan dalam perjalanannya ke hilir di daerah dataran, aliran sungai secara berangsur-angsur berpadu dengan banyak sungai lainnya, sehingga
lambat laun tubuh sungai menjadi semakin besar.
II.2. Banjir
Banjir merupakan fenomena alam yang biasa terjadi di suatu kawasan yang banyak dialiri oleh aliran sungai. Secara sederhana banjir dapat didefinisikan sebagainya hadirnya air di suatu kawasan luas sehingga menutupi permukaan bumi kawasan tersebut. Dalam cakupan pembicaraan yang luas, kita bisa melihat banjir sebagai suatu bagian dari siklus hidrologi, yaitu pada bagian air di permukaan Bumi yang bergerak ke laut. Dalam siklus hidrologi kita dapat melihat bahwa volume air yang mengalir di permukaan Bumi dominan ditentukan oleh tingkat curah hujan, dan tingkat peresapan air ke dalam tanah.
II.3. Analisis Frekuensi
Dalam penentuan distribusi frekuensi ada beberapa persyaratan yang perlu dipenuhi, yaitu mengenai nilai parameter-parameter statistiknya. Parameter tersebut antara lain: koefisien variasi, koefisien asimetri (skewnees) dan koefisien kurtosis.
Analisis frekuensi harus dilakukan secara bertahap dan sesuai dengan urutan kerja yang telah ada karena hasil dari masing-masing perhitungan tergantung dan saling mempengaruhi terhadap hasil perhitungan sebelumnya. Berikut adalah penerapan dari langkah-langkah analisis frekuensi setelah persiapan data dilakukan.
Standar Deviasi (S):
S = √ ( ) )
Dengan:
S = Standar deviasi
X = Curah hujan rencana pada priode tertentu
Xi = Curah hujan harian maksimum rata-rata
N = Jumlah data Koefisien variasi (Cv): Cv =
Koefisien Asimetri / Skewnees (Cs) Cs =
( )( )
( −
)
Koefisien Kurtosis (Ck)
Ck = ( )( )( ) ( − )
II.4. Analisis Hujan Rencana
Perhitungan hujan rencana dapat dikerjakan dengan berbagai metode distribusi, yaitu metode
normal, log normal, Gumbel, maupun log Pearson Type III. Hal ini tergantung dari hasil perhitungan analisa frekuensi.
1) Distribusi Normal Fungsi kerapatan kemung-kinan (probability density fungtion) distribusi ini adalah sebagai berikut: P’ (x) = √ ( )
Dengan: P’ = fungsi kerapatan kemungkinan S =Deviasi standar X = nilai rata-rata x = variable alat
Sifat khas lain dari jenis distribusi ini adalalh nilai koefisien skewnees hampir sama dengan nol (Cs ~ 0) dan nilai koefisien kurtosis mendekati tiga (Ck ~ 3). 2) Distribusi Log Normal Fungsi kerapatan kemung-kinan (probability density function) distribusi ini adalah sebagai berikut:
P’(X) =
√ ( , ( / )
Xn =
0,5 ln(
)
Sn = ln( ) Besarnya Skewness (Cs) = + 3 Besarnya Kurtosis (Ck) = + 6 + 15. + 16 + 3 Dengan: P’ = fungsi kerapatan kemungkinan S = deviasi standar X = nilai rata-rata II.5. Uji Chi-KuadratUji Chi-Kuadrat dimak-sudkan untuk menen-tukan apakah persamaan distribusi yang telah dipilih dapat mewakili distribusi sampel data yang dianalisis. Pengambilan keputusan uji ini menggunakan parameter χ2, yang dapat dihitung dengan rumus berikut:
χh = ∑ ( ) χ h² = Parameter Chi-Kuadrat terhitung, G = Jumlah Sub Kelompok, Oi = Jumlah Nilai Pengamatan pada Sub Kelompok I,
Ei = Jumlah Nilai Teoritis pada Sub Kelompok i.
II.6. Metode Melchior
Untuk memakai metode Melchior jika luas daerah aliran yang dikeahui lebih besar dari 100 km2. Bentuk persamaan dasar analisis banjir rancangan dengan menggunakan metode Melchior adalah sebagai berikut:
QT = α x β x A x
Tc = 0.186 x L x Q0 – 0.2 x I – 0.4
Langkah-langkah untuk menghitung debit rencana dengan menggunakan metode Melchior ini adalah sebagai berikut: a. Menentukan: A = Sumbu panjang/ panjang sungai (km) b = Sumbu pendek, dimana 2/3 dari sumbu panjang (km). F = Luas Ellips (km2) b. Dengan diketahui F
maka dapat kita tentukan besarnya hujan maksimum harian β dengan
berbagai kemungkinan. c. Mencari harga Q0
Q0 = α x β x A III. Metode Penelitian
Penelitian ini secara umum menggunakan metode komparatif deskriptif, dimana dibandingkan rancangan dari hasil perhitungan dengan rancangan yang disahkan dari Kementrian Pekerjaan Umum. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode analisa hidrologi, analisa hidrolis yang disesuaikan dengan Kriteria Perencanaan 02 dan 06.
III.1. Tahapan Penelitian Studi Literatur
Studi literatur yakni untuk mengumpulkan data-data dan informasi dari buku, serta jurnal-jurnal yang mempunyai relevansi dengan bahasan dalam tugas akhir ini, serta masukan-masukan dari dosen pembimbing. Pengumpulan data
Pengumpulan data pada penelitian meliputi data primer dan data sekunder
Pengolahan Data
Untuk pengolahan data dilakukan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Menghitung curah hujan andalan
b. Menghitung kebu-tuhan air irigasi per luasan nya
c. Menghitung kebu-tuhan total irigasi d. Menghitung debit
andalan sungai belutu e. Menghitung intensitas
curah hujan rencana berdasarkan data cu-rah hujan dengan ana-lisa distribusi fre-kuensi
f. Menghitung analisis debit banjir rencana dengan metode Melchior
g. Menghitung tinggi muka air maksimum dan kehilangan tinggi energi (crest) dengan analisa debit banjir untuk berbagai kala ulang (Q100)
h. Menganalisa stabilitas struktur bendung
Hasil perhitungan evaluasi Setelah mendapatkan hasil perhitungan hidraulis peren-canaan Bendung Sei Belutu,
maka hasil perhitungan ter-sebut akan disimpulkan sebagai bahan evaluasi penelitian ini.
III.2. Bagan Alir Penelitian
IV. Analisis dan Pembahasan 4.1. Debit Bangunan Pengambilan
Debit Pengambilan di Bendung Sei Belutu direncanakan Q = DR x Luas Area diairi x 120%
Q = debit air yang menuju bangunan pengambilan DR = Kebutuhan air irigasi
Q = 1,67 x 5032 x 120% = 10.085 liter/detik.
4.2. Probabilitas Curah Hujan Periode Ulang Distribusi Gumbel
Periode Ulang S Sn Yn Ytr K Curah Hujan Curah Hujan
Xtr (mm) rata -rata X (mm) P1 22,26 1,10 0,53 -1,93 -2,241 67,33 17,44534 P5 22,26 1,10 0,53 1,50 0,88 67,33 86,88477 P10 22,26 1,10 0,53 2,25 1,56 67,33 102,05549 P25 22,26 1,10 0,53 3,20 2,42 67,33 121,22872 P50 22,26 1,10 0,53 3,90 3,06 67,33 135,46707 P100 22,26 1,10 0,53 4,60 3,70 67,33 149,58406 MULAI SURVEI LAPANGAN DAN INVESTIGASI IDENTIFIKASI MASALAH STUDI LITERATUR PENGUMPULAN DATA: - DATA PRIMER - DATA SEKUNDER PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA
- ANALISIS HIDROLIS - ANALISIS STABILITAS
4.3. Perhitungan Debit Banjir Melchior
Kala
Ulang Curah Hujan Qo QT
(tahun) (mm) (m3/dt) (m3/dt) 1 17,44 90,75 7,91 2 63,96 90,75 29,02 5 86,88 90,75 39,42 10 102,05 90,75 46,31 25 121,23 90,75 55,01 50 135,47 90,75 61,47 100 149,58 90,75 67,87
4.4. Rekapitulasi Stabilitas Bendung a. Kondisi Debit Normal
Keamanan Terhadap Guling : Gaya Berat Sendiri= -92,55 T Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis, Uplift dan Gaya Lumpur =3,29 T + -11,341 T + -0,61T + 55,33 T + 0,008 =46,68 T
Fg = 92,55/46,68=1,983 > 1,5 (KP-06)
H = Jumlah Total Gaya Horizontal + Ea1 + Ea2 = 3,29175 + -0,60965+ 0,00854+ -17,17+ 7,63 = -6.85 T
V = Jumlah Gaya Vertikal
=-92,5549-11,341 + 55,32872 = -48,57 T
Keamanan Terhadap Geser : Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk kerikil pasir (KP-06))
Fs = fxV/H = 0,4 x 48,57/6,85 = 2,83 > 1,5 (KP-06)
b. Kondisi Banjir Rencana
Keamanan Terhadap Guling : Gaya Berat Sendiri= -92,55 T Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis, Uplift dan Gaya Lumpur =
-5,57 T + -47,18 T + -6,26 T + 79,01 T + 0,008 =20,02 T
Fg = 92,55/20,02 =4,6 > 1,3 (KP-06)
H = Jumlah Total Gaya Horizontal + Ea1 + Ea2
=5,57 + 6,26 + 0,00854 + -17,17+7,63 = -21,36 T
V = Jumlah Gaya Vertikal = -92,5549 -47,17 + 79,01 = -60,72T
Keamanan Terhadap Geser : Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk kerikil pasir (KP02))
Fs = fxV/H = 0,4 x -60,72/-21,36 = 1,42 > 1,3 (KP-06)
c. Kondisi Gempa
Keamanan Terhadap Guling : Gaya Berat Sendiri= -92,55 T Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis, Uplift dan Gaya Lumpur, dan H akibat gempa=
-5,57 T + -47,18 T + -6,26 T + 79,01 T + 0,008 +13,88=60,56 T Fg = 92,55/60,56 =1,53 > 1,3 (KP-06)
H = Jumlah Total Gaya Horizontal +Ea1 +Ea2 +Ep1 + Ep2
= -5,57 + -6,26 + 0,00854 + -17,17 +7,63 + 1,1 + -2,5 = 5,64 T
V = Jumlah Gaya Vertikal = -92,5549 -47,17 + 79,01 = -48,56 T
Keamanan Terhadap Geser :
Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk kerikil pasir (KP02))
Fs = fxV/H = 0,4 x -48,56/ 5,64 = 3,44 > 1,3 (KP-06)
V. Kesimpulan Dan Saran 5.1. Kesimpulan
1. Daerah Irigasi Sei Belutu memiliki kebutuhan air iri-gasi sebesar 1,67 L/detik/Ha. Dengan kebutuhan total air irigasi sebesar 10.085 L/s. 2. Pada saat debit normal,
Bendung Daerah Irigasi Belutu memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,98, angka dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 2,83.
3. Pada saat debit banjir rencana, Bendung Daerah Irigasi Belutu memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 4,6, angka dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 1,42.
4. Pada saat gempa, Bendung Daerah Irigasi Belutu memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,53, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 3,44.
5.2. Saran
Perlunya peranan pemerintah agar menjaga daerah hulu aliran sungai belutu agar volume aliran permukaan tidak bertambah besar. Juga perlunya peranan masyarakat sekitar, agar ikut menjaga lingkungan sekitar bendung. Seperti tidak membuang sampah ke sungai, atau saluran irigasi karena dapat menghambat aliran air ke petak sawah dan dapat mengakibatkan banjir.
DAFTAR PUSTAKA
C.D. Soemarto. 1986. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional: Surabaya.
Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Perencananaan Jaringan Irigasi (KP – 01). Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum. 1986.
Kriteria Perencanaan - Bagian Bangunan Utama (KP – 02). Jakarta.
Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Saluran (KP – 03). Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum. 1986.
Kriteria Perencanaan - Bagian Parameter Bangunan (KP – 06). Jakarta.
Ginting, Makmur. 2014. Rekayasa Irigasi. USU Press: Medan.
Harahap, Saddam Husein. 2015. Analisis Penyebab Kerusakan Dan Rehabilitasi Bendung Sunggam Di Kabupaten Padang Lawas Utara – Sumatera Utara. Universitas Sumatera Utara: Medan.
Kamiana, I Made. 2011. Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. Graha Ilmu: Yogyakarta.
Semiaji Gunawan. 2011. Evaluasi Perencanaan Bendung Pada Sungai Ular Kabupaten Deli Serdang Sumatera Utara (Studi Kasus). Universitas Sumatera Utara: Medan.
Soedibyo. 2003. Teknik Bendungan. Pradya Paramita: Jakarta.
