LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
PERENCANAAN EMBUNG LOGUNG
DUSUN SLALANG KELURAHAN TANJUNGREJO KECAMATAN JEKULO KABUPATEN KUDUS – JAWA TENGAH
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Dalam Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Sarjana (Strata – 1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro
Disusun Oleh :
ARIEF WAHYU HIDAYAT NIM L2A0 00 034 SUKARWI INDRIYONO NIM L2A0 00 169
Disetujui pada : Hari :
Tanggal :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Sri Eko Wahyuni, MS Ir. Alfalah, MSc NIP. 130 898 929 NIP. 131 668 506
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
KATA PENGANTAR
Puji syukur tercurahkan atas rahmat Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir Perencanaan Embung Logung Dusun Slalang Kelurahan Tanjungrejo Kecamatan Jekulo Kabupaten Kudus yang merupakan syarat menyelesaikan studi strata-1 di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Diponegoro Semarang.
Penyusunan Tugas Akhir tidak akan terselesaikan tanpa bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sangat besar kepada yang terhormat :
1. Bapak Ir. Bambang Pudjianto, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Diponegoro.
2. Ibu Ir. Sri Eko Wahyuni, MS selaku Dosen Pembimbing I. 3. Bapak Ir. Al Falah, MSc selaku Dosen Pembimbing II. 4. Bapak Ir. Dwi Kurniani, MS selaku Dosen Wali 2130. 5. Bapak Ir. Hari Warsianto, MS selaku Dosen Wali 2134.
6. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan yang membantu kelancaran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan kerena keterbatasan pengetahuan dari penulis. Tidak ada kesempurnaan di dunia ini, sehingga penulis mengharapkan dan menerima saran yang membangun demi kesempurnaan perencanan-perencanaan embung yang mendatang.
Penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bisa memberikan tambahan pengetahuan dalam hal perencanaan bendung dalam dunia teknik sipil.
Semarang, Maret 2007
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Maksud dan Tujuan ... 1
1.3. Kondisi Eksiting ... 2
1.3.1 Lokasi Perencanaan ... 2
1.3.2 Hidrologi dan Meteorologi ... 3
1.3.3 Kondisi Topografi ... 3
1.3.4 Kondisi Geologi ... 4
1.3.5 Kondisi Tata Guna Lahan ... 4
1.3.6 Kondisi Umum Sosial Ekonomi ... 6
1.4. Ruang Lingkup Perencanaan ... 8
1.5. Sistematika Penulisan ... 8
BAB II METODOLOGI ... 10
2.1. Bagan Alir Perencanaan ... 10
2.2. Penentuan Lokasi Embung ... 11
2.3. Analisis Data Hidrologi dan Hidrolika ... 11
2.3.1. Debit Banjir Rencana ... 11
2.3.2. Analisis Debit Andalan ... 12
2.3.3. Analisis Sedimen ... 12
2.3.4. Kebutuhan Air dan Neraca Air ... 12
2.3.5. Penelusuran Banjir ... 13
2.4. Analisis dan Kompilasi Data ... 13
2.6. Gambar Perencanaan ... 13
2.7. Rencana Anggaran dan Biaya ... 13
2.8. Time Schedule dan Network Planning ... 14
BAB III STUDI PUSTAKA ... 15
3.1 Tinjauan Umum ... 15
3.2 Analisis Hidrologi ... 15
3.2.1 Analisis Curah Hujan Maksimum ... 16
3.2.2 Intansitas Curah Hujan ... 26
3.2.3 Analisis Debit Banjir Rencana ... 27
3.2.4 Analisis Debit Andalan ... 35
3.3 Analisis Sedimen ... 38
3.3.1 Tinjauan Umum ... 38
3.3.2 Laju Erosi dan Sediment Yield Metode USLE .... 38
3.4 Analisis Kebutuhan Air ... 43
3.4.1. Kebutuhan Air Irigasi ... 43
3.4.2. Kebutuhan Air Untuk Tanaman ... 44
3.4.3. Kebutuhan Air Untuk Pengolahan Lahan ... 49
3.4.4. Kebutuhan Air Untuk Pertumbuhan ... 50
3.4.5. Kebutuhan Air Untuk Irigasi ... 50
3.4.6. Analisis Kebutuhan Air Baku ... 51
3.5 Neraca Air ... 56
3.6 Penelusuran Banjir (Flood Routing) ... 56
3.6.1. Penelusuran Banjir Melalui Pengelak ... 57
3.6.2. Penelusuran Banjir Melalui Pelimpah ... 57
3.7 Perhitungan Volume Tampungan Embung ... 58
3.7.1. Volume Tampungan Hidup Untuk Melayani Kebutuhan ... 59
3.7.2. Volume Kehilangan Air Oleh Penguapan ... 59
3.7.3. Volume Resapan Embung ... 59
3.8 Perencanaan Bangunan Pelimpah ... 60
3.8.2. Saluran Peluncur ... 61
3.8.3. Peredam Energi ... 62
3.8.4. Tinjauan Terhadap Gerusan ... 64
3.9 Perencanaan Konstruksi ... 65
3.9.1. Tipe Embung ... 65
3.9.2. Rencana Teknis Pondasi ... 66
3.9.3. Perencanaan Tubuh Embung... 67
3.9.4. Stabilitas Tubuh Embung ... 69
3.9.5. Stabilitas Bangunan Pelimpah ... 75
BAB IV ANALISIS HIDROLOGI DAN HIDROLIKA ... 78
4.1 Tinjauan Umum ... 78
4.2 Analisa Topografi ... 78
4.2.1. Daerah Aliran Sungai (DAS) ... 78
4.2.2. Volume Tampungan Waduk ... 78
4.3 Analisis Hidrologi ... 81
4.3.1. Anaisis Curah Hujan Harian Rata-rata Daerah Aliran Sungai ... 81
4.3.2. Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana... 85
4.3.3. Perhitungan Intensitas Curah Hujan... 93
4.3.4. Perhitungan Debit Banjir Rencana ... 94
4.3.5. Analisis Debit Andalan ... 113
4.4 Analisa Kebutuhan Air ... 117
4.4.1. Analisis Kebutuhan Air Irigasi ... 117
4.4.2. Analisis Kebutuhan Air Baku ... 128
4.4.3. Hasil Perhitungan Kebutuhan Air di Embung Logung ... 129
4.5 Analisis Sedimen ... 130
4.6 Perhitungan Volume Tampungan Embung ... 132
4.6.1. Volume Tampungan Mati (Dead Storage) ... 132
4.6.2. Volume Tampungan Hidup (Live Storage) ... 132
4.6.4. Volume Resapan Embung ... 135
4.6.5. Volume Tampungan Total ... 136
4.7 Perhitungan Penelusuran Banjir (Flood Routing) ... 136
4.7.1. Penelusuran Banjir Lewat Pengelak (Coffer Dam) ... 136
4.7.2. Penelusuran Banjir Lewat Pelimpah (Spillway) ... 138
4.8 Analisis Hidrolika ... 142
4.8.1. Perencanaan Bangunan Pengambilan ... 142
4.8.2. Perencanaan Bangunan Pelimpah ... 147
4.8.3. Perencanaan Saluran Peluncur ... 150
4.8.4. Perencanaan Peredam Energi ... 153
4.8.5. Tinjauan Terhadap Gerusan ... 157
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI ... 159
5.1 Tinjauan Umum ... 159
5.2 Perencanaan Tubuh Embung... 159
5.2.1. Analisis Pemilihan Konstruksi Embung ... 159
5.2.2. Tinggi Embung ... 161
5.2.3. Lebar Tubuh Embung ... 162
5.2.4. Kemiringan Lereng Hulu dan Hilir ... 162
5.2.5. Perlindungan Lereng ... 162
5.2.6. Panjang Embung ... 164
5.2.7. Drainase Tubuh Embung ... 164
5.2.8. Formasi Garis Depresi... 165
5.2.9. Kecepatan Aliran Filtrasi ... 167
5.2.10.Tinjauan Terhadap Gejala Sufosi (Piping) Dan Sembulan (Boiling) ... 168
5.2.11.Stabilitas Tubuh Embung ... 172
5.3 Analisis Stabilitas Pelimpah ... 185
5.3.2. Kontrol Stabilitas Embung pada Kondisi Normal ... 188 5.3.3. Perhitungan Gaya Yang Bekerja pada Kondisi
Banjir ... 189 5.3.4. Kontrol Stabilitas Embung pada Kondisi Banjir .. 190 5.3.5. Menentukan Tebal Lantai ... 192 BAB VI PENUTUP ... 198 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Tabel Data Meteorologi ... 3
Tabel 1.2. Tabel Luas Penggunaan Lahan di Kabupaten Kudus Tahun 2002 ... 5
Tabel 1.3. Tabel Luas Penggunaan Lahan Sawah Menurut Jenis Pengairan / Irigasi di Kabupaten Kudus Th.2002 (Ha) ... 5
Tabel 1.4. Tabel Luas Penggunaan Lahan menurut Kecamatan di Kabupaten Kudus Tahun 2002 (Ha) ... 6
Tabel 1.5. Tabel Luas Lahan Sawah Menurut Jenis Pengairan & Kecamatan di Kabupaten Kudus Tahun 2002 (Ha) ... 6
Tabel 1.6. Tabel Kepadatan Penduduk menurut Kecamatan, tahun 1998-2002 ... 7
Tabel 3.1. Tabel Reduced mean (Yn) ... 19
Tabel 3.2. Tabel Reduced Standard Deviation (Sn) ... 20
Tabel 3.3. Tabel Reduced Variate (Yt) ... 20
Tabel 3.4. Tabel Harga k Untuk Distribusi Log Pearson III ... 22
Tabel 3.5. Tabel Faktor Frekuensi k Untuk Distribusi Log Normal ... 23
Tabel 3.6. Tabel Nilai Delta Maksimum Untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof ... 26
Tabel 3.7. Tabel Koefisien Tanaman Untuk Padi dan Palawija Menurut Nedeco/Proside ... 47
Tabel 3.8. Tabel Koefisien Curah Hujan Untuk Padi ... 48
Tabel 3.9. Tabel Koefisien Curah Hujan Rata-rata Bulanan dengan ET Tanaman Palawija rata Bulanan dan Curah Hujan Rata-rata Bulanan ... 48
Tabel 3.10. Tabel Koefisien Kebutuhan Air Selama Penyiapan Lahan ... 49
Tabel 3.11. Tabel Kategori Kebutuhan Air Non Domestik ... 52
Tabel 3.12. Tabel Kebutuhan Air Non Domestik Kota Kategori I, II, III Dan IV ... 53
Tabel 3.14. Tabel Kebutuhan Air Bersih Domestik Kategori Lain ... 54
Tabel 4.1. Tabel Luas Genangan – Kapasitas Tampungan ... 79
Tabel 4.2. Tabel Luas Pengaruh Stasiun Hujan Terhadap DAS Sungai Logung ... 82
Tabel 4.3. Tabel Data Curah Hujan Harian Maksimum ... 83
Tabel 4.4. Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Rata-rata Aljabar ... 84
Tabel 4.5. Tabel Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Thiessen ... 85
Tabel 4.6. Tabel Parametrik Statistik Curah Hujan ... 86
Tabel 4.7. Tabel Harga Logaritma dari Curah Hujan ... 88
Tabel 4.8. Tabel Parameter Pemilihan Distribusi Curah Hujan ... 89
Tabel 4.9. Tabel Analisis Curah Hujan dengan Log Pearson III ... 90
Tabel 4.10. Tabel Chi Square untuk menguji Distribusi Data Curah Metode Distribusi Log Pearson III ... 91
Tabel 4.11. Tabel Uji Kecocokan Sebaran dengan Smirnov-Kolmogorov 92 Tabel 4.12. Tabel Perhtungan Intensitas Curah Hujan Metode Mononobe 94 Tabel 4.13. Tabel Perhitungan Curah Hujan Metode Rasional ... 96
Tabel 4.14. Tabel Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Weduwen .. 98
Tabel 4.15. Tabel Perhitungan Debit Banjir Dengan Metode Hasper ... 99
Tabel 4.16. Tabel Perhitungan Unit Hidrograf ... 102
Tabel 4.17. Tabel Hujan Efektif Tiap Jam Periode Ulang T Tahun ... 102
Tabel 4.18. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 2 Tahun . 103 Tabel 4.19. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 5 Tahun . 104 Tabel 4.20. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 10 Tahun 105 Tabel 4.21. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 20 Tahun 106 Tabel 4.22. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 50 Tahun 107 Tabel 4.23. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 100 Tahun ... 108
Tabel 4.25. Tabel Perhitungan Hidrograf Banjir Periode Ulang 1000
Tahun ... 110
Tabel 4.26. Tabel Rekapitulasi Hidrograf Banjir Rencana ... 111
Tabel 4.27. Tabel Rekapitulasi Debit Banjir Rencana ... 113
Tabel 4.28. Tabel Perhitungan Debit Andalan Metode F. J. Mock... 116
Tabel 4.29. Tabel Perhitungan Evapotranspirasi Metode Penman ... 123
Tabel 4.30. Tabel Perhitungan Kebutuhan Air Untuk Tanaman Padi ... 124
Tabel 4.31. Tabel Perhitungan Kebutuhan Air Untuk Tanaman Palawija . 126 Tabel 4.32. Tabel Pola Taman ... 127
Tabel 4.33. Tabel Data Pertumbuhan Penduduk Kabupaten Kudus ... 128
Tabel 4.34. Tabel Jumlah Penduduk Manfaat Air Baku ... 129
Tabel 4.35. Tabel Penentuan Tingkat Layanan Air Baku ... 129
Tabel 4.36. Tabel Kebutuhan Air Baku ... 129
Tabel 4.37. Tabel Kebutuhan Air Embung Logung ... 130
Tabel 4.38. Tabel Analisis Sedimen Metode USLE ... 131
Tabel 4.39. Tabel Hubungan Inflow dan Outflow ... 133
Tabel 4.40. Tabel Perhitungan Kehilangan Air akibat Evaporasi ... 134
Tabel 4.41. Tabel Perhitungan Debit Sungai ... 137
Tabel 4.42. Tabel Perhitungan Penelusuran Banjir melalui Pengelak ... 140
Tabel 4.43. Tabel Perhitungan Penelusuran Banjir melalui Pelimpah ... 141
Tabel 4.44. Tabel Koordinat Penampang Mercu Bendung ... 149
Tabel 4.45. Tabel Perhitungan Tinggi Muka Air ... 153
Tabel 5.1. Tabel Karakteristik Embung Urugan Dan Beton ... 160
Tabel 5.2. Tabel Ukuran Batu dan Ketebalan Pelindung Lereng Embung ... 163
Tabel 5.3. Tabel Rekapitulasi Stabilitas Terhadap Longsor ... 185
Tabel 5.4. Tabel Perhitungan Beban Uplift Preassure... 185
Tabel 5.5. Tabel Perhitungan Gaya Akibat Berat Sendiri ... 186
Tabel 5.6. Tabel Perhitungan Akibat Gaya Hidrostatis ... 186
Tabel 5.7. Tabel Perhitungan Akibat Gaya Gempa ... 187
Tabel 5.9. Tabel Gaya Akibat Tekanan Lumpur ... 188
Tabel 5.10. Tabel Resume Gaya pada Kondisi Normal ... 188
Tabel 5.11. Tabel Perhitungan Beban Uplift Preassure pada Kondisi Banjir ... 189
Tabel 5.12. Tabel Perhitungan Gaya Hidroststis Pada Kondisi Banjir ... 190
Tabel 5.13. Tabel Resume Gaya pada Kondisi Air Banjir ... 190
Tabel 5.14. Tabel Rekapitulasi Hasil Analisis Stabilitas ... 191
Tabel 5.15. Tabel Perhitungan Tebal Lantai Pada Kondisi Muka Air Normal ... 192
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Gambar Peta Lokasi Perencanaan Embung Logung ... 2
Gambar 2.1. Gambar Bagan Alir Perencanaan ... 10
Gambar 3.1. Gambar Sketsa Perhitungan dengan Metode Rata-rata Aljabar ... 16
Gambar 3.2. Gambar Sketsa Perhitungan dengan Metode Thiessen ... 17
Gambar 3.3. Gambar Sketsa Perhitungan dengan Metode Isohyet ... 18
Gambar 3.4. Gambar Sketsa Hidrograf Satuan Sintetis ... 31
Gambar 3.5. Gambar Sketsa Penetapan Panjang Dan Tingkat Sungai .... 32
Gambar 3.6. Gambar Sketsa Penetapan WF ... 32
Gambar 3.7. Gambar Sketsa Penetapan RUA... 33
Gambar 3.8. Gambar Penampang Trapesium Metode Passing Capacity 35 Gambar 3.9. Gambar Saluran Pengarah Aliran dan Ambang Pengatur Debit Pada Sebuah Pelimpah ... 61
Gambar 3.10. Gambar Bangunan Pelimpah... 61
Gambar 3.11. Gambar Kolam Olakan Datar Tipe II USBR ... 63
Gambar 3.12. Gambar Kolam Olakan Datar Tipe III USBR ... 63
Gambar 3.13. Gambar Kolam Olakan Datar Tipe IV USBR... 64
Gambar 3.14. Gambar Tinggi Embung dan Tinggi Jagaan Embung ... 68
Gambar 3.15. Gambar Garis Depresi Pada Embung Homogen ... 69
Gambar 3.16. Gambar Garis Depresi Pada Embung Homogen (Sesuai Dengan Garis Parabola Yang Dimodifikasi)... 70
Gambar 3.17. Grafik Hubungan antara Sudut Bidang Singgung (α) dengan
Gambar 3.18. Gambar Cara Menentukan Harga-Harga N dan T ... 72
Gambar 3.19. Gambar Skema Perhitungan Bidang Luncur Dalam Kondisi Waduk Penuh Air ... 74
Gambar 4.2. Gambar Lokasi Stasiun Hujan Dan Poligon Thiessen ... 82
Gambar 4.3. Gambar Hidrograf Banjir Rencana ... 111
Gambar 4.4. Gambar Potongan Melintang Sungai Pada As Tubuh Embung ... 112
Gambar 4.5. Gambar Hubungan Inflow-Outflow ... 134
Gambar 4.6. Gambar Volume Tampungan Total ... 136
Gambar 4.7. Gambar Alat Ukur Cipoletti ... 144
Gambar 4.8. Gambar Perencanaan Saluran Pengambilan... 146
Gambar 4.9. Gambar Denah Bangunan Pelimpah ... 147
Gambar 4.10. Gambar Saluran Pengarah Aliran Pada Bangunan Pelimpah ... 148
Gambar 4.11. Gambar Mercu Bendung Pada Bangunan Pelimpah ... 149
Gambar 4.12. Gambar Penampang Mercu Ogee ... 150
Gambar 4.13. Gambar Profil Muka Air Pada Titik B ... 154
Gambar 4.14. Gambar Panjang Loncatan Hidrolis Pada Kolam Olakan Datar ... 155
Gambar 4.15. Gambar Ukuran Gigi-Gigi Pemencar Dan Benturan Aliran 156 Gambar 4.16. Gambar Profil Muka Air Pada Titik E ... 156
Gambar 4.17. Gambar Penentuan Harga Dm ... 157
Gambar 4.18. Gambar Rencana Saluran Peluncur ... 158
Gambar 5.1. Gambar Formasi Garis Depresi ... 170
Gambar 5.2. Gambar Aliran Filtrasi ... 171
Gambar 5.3. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Baru Dibangun (I) ... 173
Gambar 5.4. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Baru Dibangun (II) ... 174
Gambar 5.5. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Baru Dibangun (III) ... 175
Gambar 5.8. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Penuh Air
(III) ... 178
Gambar 5.9. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Rapid Drowdown (I) .. 179
Gambar 5.10. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Rapid Drowdown (II) 180
Gambar 5.11. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Rapid Drowdown (III) 181 Gambar 5.12. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Hilir (I) ... 182
Gambar 5.13. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Hilir (II)... 183
Gambar 5.14. Gambar Irisan Bidang Luncur pada Kondisi Hilir (III) ... 184
Gambar 5.15. Gambar Bendung Dengan Kondisi Muka Air Normal ... 193
Gambar 5.16. Gambar Bendung Dengan Kondisi Muka Air Banjir ... 193
Gambar 5.17. Gambar Perhitungan Uplift Presure Pada Kondisi Muka Air Normal ... 194
Gambar 5.18. Gambar Perhitungan Uplift Presure Pada Kondisi Muka Air Banjir ... 195
Gambar 5.19. Gambar Analisis Stabilitas Bendung Pada Kondisi Muka Air Normal ... 196
