PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG LUMPO I
KECAMATAN IV JURAI
KABUPATEN PESISIR SELATAN
Rahmat Hidayat, Mawardi Samah,Rahmat
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang
Email : rahmat_cvl08@yahoo.com, bappeda_kotapariaman@yahoo.co.id, r4mt_99@yahoo.com
ABSTRAK
Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi untuk meninggikan muka air agar bisa diambil dan dialirkan ke saluran lewat bangunan pengambilan. Perencanaan bendung sungai Batang Lumpo I ini direncanakan dengan menggunakan mercu tipe Ogee.bendung ini direncanakan menggunakan kolam olakan tipe bak tenggelam hal ini di karenakan aliran sungai yang deras dan jenis material yang di bawa juga cukup besar sehingga menimbulkan energi yan besar jadi perlu peredam energi .Struktur bendung direncanakan di Kecamatan IV Jurai Kabupaten Pesisir Selatan. Dalam pembuatan Tugas Akhir ini dilakukan perhitungan-perhitungan seperti analisa hidrologi, perhitungan-perhitungan hidrolis bendung, perhitungan-perhitungan dimensi bendung dan perhitungan stabilitas bendung. Data-data pendukung adalah peta topografi berskala 1:50.000 dan data curah hujan berdasarkan 15 tahun pengamatan yang di ambil dari stasiun surantih. Bendung ini direncanakan untuk umur rencana 100 tahun. Dari hasil perhitungan didapat : luas catchment area seluas 71 km2, debit 100 tahunan (Q100) = 361,3360 m3/dt dan tinggi energi (H1) = 2,875 m, sehingga dapat mengairi areal pertanian seluas 404 Ha.
PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG LUMPO I
KECAMATAN IV JURAI
KABUPATEN PESISIR SELATAN
Rahmat Hidayat, Mawardi Samah,Rahmat
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang
Email : rahmat_cvl08@yahoo.com, bappeda_kotapariaman@yahoo.co.id, r4mt_99@yahoo.com
ABSTRACT
Weir is transverse building river serves to elevate water to be taken down and streamed to a channel through the building retrieval. The planning weir river Batang Lumpo I is planned by using mercu type Ogee. Structure weir planned in Kecamatan IV JUrai. In making this Final Task performed the calculations such as hydrological analysis, calculation hidrolis weir, calculation dimensions weir and calculation stability weir. Supporting data is topographic maps 1:50.000 scale and rainfall data based on 15 years of observations. Weir is planned for the age of the planned 100 years. From the calculation results obtained : catchment area of 71 km2, discharge 100 annual (Q100) = 361,3360 m3/dt and high energy (H1) = 2,875 m, so can irrigate agricultural areas covering an area of 404 Ha.
PENDAHULUAN
Pesisir Selatan merupakan salah satuKabupaten di Sumatera Barat yang kondisi geografis berupa dataran dan perbukitan/ pegunungan dimana cukup banyak terdapat aliran sungai. Disamping merupakan daerah rawan gempa, daerah Sumatera Barat juga rawan terhadap bencana lainnya seperti tanah longsor, galodo, baik yang terjadi diperbukitan maupun di lembah-lembah sungai. Kerawanan tersebut didukung oleh curah hujan yang cukup tinggi dan kondisi topografi wilayah di Sumatera Barat yang bergunung-gunung. Kondisi yang alamiah tersebut berdampak pada sungai-sungai di Propinsi Sumatera Barat mempunyai potensi daya rusak air yang cukup tinggi.
Banjir dan kerusakan yang diakibatkannya adalah permasalahan yang sering melanda daerah permukiman yang masuk dalam daerah
penguasaan sungai. Curah hujan yang tinggi serta daya dukung lingkungan yang tidak memadai pada suatu daerah aliran sungai merupakan penyebab utarna banjir. Pasca gempa besar yang terjadi pada 30 September 2009 turut memperparah kondisi sungai-sungai yang sudah mempunyai potensi kerusakan sungai, bahkan sebagian bangunan sungai yang ada di daerah bencana tersebut turut rusak akibat gempa tersebut. Tidak terkecuali terjadi pula pada sungai di Lubuak Sariak kambang Kabupaten Pesisir Selatan.
Sungai yang mengalami kerusakan akibat gempa tersebut dapat menimbulkan ancaman bencana lanjutan yang membahayakan kehidupan masyarakat di sekitar daerah bantaran sungai yang ada, seperti longsor, galodo dan bencana banjir. Luapan sungai akibat banjir dapat merusak areal lahan usaha pertanian, permukiman, badan jalan dan prasarana umum lainnya
sehingga akan berakibat pada turunnya produktifitas lahan, panen mengalami kegagalan, kerugian material masyarakat dan rusaknya infrastruktur sehingga rnenghambat laju pembangunan.
Air merupakan kebutuhan mutlak bagi makhluk hidup terutama bagi manuusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan, seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, maka aktivitas penggunaan sumber daya alam, khususnya sumber daya air juga semakin meningkat, maka sumber daya air perlu ditingkatkan pelestariannya dengan menjaga keseimbangan siklus air di bumi yang dikenal sebagai daur hidrologi. Proses daur hidrologi di alam bermanfaat sebagai sumber daya yang terbaharukan, secara global kuantitas sumber daya air di bumi relative tetap, sedangkan kualitasnya makin hari semakin menurun.
Selain untuk kebutuhan makhluk hidup, air juga dapat dimanfaatkan untuk pengairan, pembangkit listrik, industri, pertanian, perikanan, dan sumber baku air minum, terkait dengan kebutuhan beragam tersebut, ketersediaan air yang memenuhi baik kuantitas maupun kualitas untuk kebutuhan sangatlah terbatas, ketersediaan air terutama air permukaan sangat bergantung pada pengelolaan asal air tersebut, yaitu sungai yang merupakan salah satu air permukaan yang perlu dikelola.
Untuk itu penulis mengangkat masalah ini sebagai bahan untuk pembuatan Tugas akhir ini dengan judul :“Perencanaan Bendung Tetap Batang Lumpo I kecamatan IV JuraiKabupaten Pesisir Selatan”.
METODE
Penulis melakukan studi literatur dan pegumpulan data. Kegiatan yang akan dilakukan secara garis besar dibedakan atas:
a. Studi literatur
Dalam studi literatur didapatkan teori-teori yang diperoleh melalui buku – buku untuk analisa hidrologi yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir.
b. Pengumpulan data
Data yang dibutuhkan adalah peta DAS, data curah hujan15 tahun (tahun 1996 sampai tahun 2010) yang berasal dari 3 Stasiun yaitu Stasiun Surantih, Stasiun Lengayang dan Stasiun Batang Kapeh.
c. Analisa dan perhitungan. 1) Curah hujan maksimum
Pada analisa ini, data curah hujan yang akan digunakan adalah data curah hujan rata – rata maksimum yang diperoleh dengan menghitung data curah hujan 10 tahun dari 3 stasiun dengan menggunakan Metode Aljabar ( Arithmetic mean ).
2) Curah hujan rencana
Untuk menghitung curah hujan rencana penulis menggunakan 3 metode yaitu, metode Gumbel , Hasper dan Weduwen
3) Analisa Debit Banjir Rencana.
Untuk perhitungan Debit Banjir Rencana dilakukan dengan metode Hasper. Data untuk metode tersebut di ambil dari nilai curah hujan rencana.Perhitungan debit rencana dengan metode ini, tinggi hujan yang diperhitungkan adalah tinggi hujan pada titik pengamatan.
Rumus :
Qt = qnA
Dimana :
Qt = Debit banjir rencana untuk periode
ulang tertentu (m3/dt)
= Run off coefficient / koefisien pengaliran
= Reduction coeffisient / koefisien reduksi
qn = Intensitas hujan yang diperhitungkan
(m3/dt/km2)
A = Cathment area (km2)
4) Perhitungan Dimensi Bendung.
Perhitungan dimensi bendung berguna untuk mengetahui seberapa besar debit yang mampu ditahan oleh bendung dengan menggunakan data dimensi yang ada dilapangan pada saat ini.Selanjutnya hasil perhitungan akan menunjukkan apakah diperlukan dimensi baru untuk bendung atau tidak.
ANALISA DAN PEMBAHASAN Perhitungan Curah Hujan
Didalam perhitungan data curah hujan rencana dengan periode ulang, metoda yang digunakan adalah :
1. Perhitungan dengan Metode Hasper 2. Perhitungan dengan Metode Gumbel 3. Perhitungan dengan Metode Weduwen Tabel 3.1 Perhitungan curah hujan
No Tahun Pengamatan Curah Hujan Maksimum Stasiun Surantih (mm) 1 1996 124 2 1997 103 3 1998 96 4 1999 108 5 2000 56 6 2001 101 7 2002 136 8 2003 77 9 2004 62 10 2005 132 11 2006 98 12 2007 208 13 2008 207 14 2009 130 15 2010 211 n=15 ∑R = 1849
(Sumber Data : Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Tingkat I Sumatera Barat)
Curah hujan rencana
Untuk curah hujan rencana penulis menggunakan 3 metode yaitu metode Gumbel, Hasper, dan Weduwen.
Gumbel Rumus : R = Sx Sn Yn Yt R * Dimana :
R =Curah hujan kala ulang T tahun (mm)
=Curah hujan maksimum rata-rata
YT = Reduced variate (hubungan
denganreturn periode, t) Yn = Reduced mean (hubungan
dengan banyaknya data, n)
Sn = Reduced standar deviasi (hubungandengan
banyak data, n) Sd = Standar deviasi
n = Banyak data tahun pengamatan
Untuk perhitungan selanjutnya penulis berikan dalam bentuk penabelan yang terdapat pada tabel 4.4 dibawah ini
Tabel 3.2 Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Gumbel
(Sumber Data: Hasil Perhitungan) Metode hasper
Data-data tersebut diurut dari curah hujan terbesar ke yang terkecil.
Tabel 3.3 Rangking Curah Hujan Maximum Rata-rata
\
(Sumber Data: Hasil Perhitungan)
Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Hasper
Rumus :
RT = + Sd * UT
Dimana :
RT = Curah hujan rencana periode
ulang Sd = Standar deviasi = 2 2 ! 1 2 1 R R R R
R = Curah hujan rata-rata R1 =Hujan maksimum pertama
R2 = Hujan maksimum kedua
U = Variabel standar.
UT=Konstanta hasper sehubunganDengan
periodeulang yang di kehendaki.
Selain yang diatas variabel lain adalah:
n Rrata-rata (mm) Sx Yn Sn Yt Rn (mm) 2 123,2 50,08 0,5128 1.0206 0,36 116,08 5 123,2 50,08 0,5128 1.0206 1,49 171,70 10 123,2 50,08 0,5128 1.0206 2,25 208,52 20 123,2 50,08 0,5128 1.0206 2,97 243,85 25 123,2 50,08 0,5128 1.0206 3,19 255,05 50 123,2 50,08 0,5128 1.0206 3,90 289,56 100 123,2 50,08 0,5128 1.0206 4,60 323,82 Tahun Ri M 2010 211 1 2007 208 2 2008 207 3 2002 136 4 2005 132 5 2009 130 6 1996 124 7 1999 108 8 1997 103 9 2001 101 10 2006 98 11 1998 96 12 2003 77 13 2004 62 14 2000 56 15
Tm =
m n 1
m = Urutan rangking
n = Jumlah tahun pengamatan Perhitungan untuk periode ulang tahun berikutnya ditabelkan sebagai berikut : Tabel Nilai didapat dari tabel standarvariabel
TabelPerhitungan Curah Hujan Rencana Metode Hasper
(Sumber Data: Hasil Perhitungan) Weduwen
Rumus:
Rn = Mn x RP
Dimana:
Rn = Hujan rencana dengan
perode ulang RP = mp R RPdiambil R70 Sehingga: Rp = mp R
R = Harga terbesar dari R2 atau
5/6 R1
R1 = Hujan maksimum pertama
R2 = Hujan maksimum kedua
Mn = mp = dari tabel (n: periode ulang dan, p: lama pengamatan)
Dari data sebelumnya maka perhitungan bisa dilakukan, dengan p = 10.
= 92,383 mm
Perhitungan untuk periode ulang tahun berikutnya ditabelkan sebagai berikut:
Tabel PerhitunganCurah Hujan Rencana Metode Weduwen No T Mn Rp Rn 1 2 0,498 208 135,22 2 5 0,602 208 163,46 3 10 0,705 208 191,43 4 20 0,811 208 220,21 5 25 0,845 208 229,45 6 50 0,948 208 257,42 100 1,05 208 285,11 (Sumber data: hasil perhitungan)
Dari perhitungan curah hujan rencana dengan 3 metode di atas, maka akan didapat curah hujan rencana rata-rata adalah : Tabel Rekapitulasi Curah Hujan Rencana Rata–Rata Metode Gumbel, Hasperwedwen
(Sumber data: hasil perhitungan
Perhitungan Debit Banjir Rencana
No Curah Hujan M T = (n + 1)/M Satandar Variabel 1 211 1 16 + 1,69 2 208 2 8 + 1,06 t (Th) Rrata-rata (mm) S Rt (mm) 2 123,2667 65,9251 108,7632 5 123,2667 65,9251 165,4588 10 123,2667 65,9251 206,3323 20 123,2667 65,9251 247,8651 25 123,2667 65,9251 261,7094 50 123,2667 65,9251 304,5607 100 123,2667 65,9251 349,3898 No Rn Metode Hasper (mm) Gumbel (mm) Wedu wen (mm) Rata - rata 1 R2 108,7 116,0 135,2 120,0 2 R5 165,4 171,7 163,4 166,8 3 R10 206,3 208,5 191,4 202,1 4 R20 247,8 243,8 220,2 237,3 5 R25 261,7 255,0 229,4 248,7 6 R50 304,5 289,5 257,4 283,8 7 R100 349,3 323,8 285,1 319,4
Berdasarkan perhitungan curah hujan pada periode ulang, pada pembahasan sebelumnya, maka perhitungan debit banjir dilakukan dengan metode-metode sebagai berikut :
a. Metode Hasper Data-data hidrologi :
Luas catchment area (F) = 71 km2
Panjang efektif sungai (Leff)
= 22,5 km
Kemiringan dasar sungai = 0,088
Koefisien Pengaliran (α) α =
α = ( ) ( ) = 0,5478 Waktu pertambahan aliran sungai
(tc) tc = 0,1 . L0,8 . I-0,3 = 0,1 (22,5)0,8 (0,088)-0,3 = 2,5026 jam Koefisien Reduksi (β) = 1 + * + * + * ( )+ * + = 1 = 1,9878 β = = 0,5030 Resume : F = 71 km2 tc = 2,5026 Jam > 2 jam Leff = 22,5 km α = 0,5478 I = 0,088 β = 0,5030
Untuk 2 jam < tc< 19 jam, maka :
rn =
Dengan memasukan Rn metode
Hasper didapat :
r2 =
= 77,7110 mm
Perhitungan dilakuan secara tabelaris : T (th) Rn (mm) tc (jam) rn (mm) 2 108,7632 2,5026 77,7110 5 165,4588 2,5026 118,4374 10 206,3323 2,5026 147,4239 20 247,8651 2,5026 177,0990 25 261,7094 2,5026 186,9907 50 304,5607 2,5026 217,6079 100 349,3898 2,5026 249,6382 qn =
perhitungan dilkakukan secara tabelaris : T (th) rn (mm) tc (jam) qn (mm/dt) 2 77,7110 2,5026 8,6259 5 118,4374 2,5026 13,1465 10 147,4239 2,5026 16,3640 20 177,0990 2,5026 19,6580 25 186,9907 2,5026 20,7559 50 217,6079 2,5026 24,1545 100 249,6382 2,5026 27,7098 Q = α . β . qn . F Q = 0,5478. 0,5030 . 8,6259 . 58 = 128, 3102 m3/dt
Perhitungan dilakukan secara tabelaris :
Tabel Perhitungan Debit Banjir Metode Hasper T (th) Α Β qn (mm/dt) F Q (m3/dt) 2 0,54 0,50 8,62 58 137,8 5 0,54 0,50 13,14 58 210,1 10 0,54 0,50 16,36 58 261,5 20 0,54 0,50 19,65 58 314,1 25 0,54 0,50 20,75 58 331,7 50 0,54 0,50 24,15 58 386,0 100 0,54 0,50 27,70 58 442,8
Dengan memasukan Rn metode
r2 =
= 96,9428 mm
Perhitungan dilakuan secara tabelaris : T (th) Rn (mm) tc (jam) rn (mm) 2 135,2271 2,5026 96,6194 5 163,4673 2,5026 116,7970 10 191,4360 2,5026 136,7806 20 220,2193 2,5026 157,3462 25 229,4516 2,5026 163,9426 50 257,4203 2,5026 183,9262 100 285,1174 2,5026 203,7157 qn = q2 = = 10,7243 mm/dt
Perhitungan dilakukan secara tabelaris : T (th) rn (mm) tc (jam) qn (mm/dt) 2 96,6194 2,5026 10,7243 5 116,7970 2,5026 12,9639 10 136,7806 2,5026 15,1820 20 157,3462 2,5026 17,4647 25 163,9426 2,5026 18,1969 50 183,9262 2,5026 20,4150 100 203,7157 2,5026 22,6115 Q = α . β . qn . F Q = 0,5478 . 0,5030 . 10,7243 . 58 = 171,3905 m3/dt
Perhitungan dilakukan secara tabelaris :
Tabel Perhitungan Debit Banjir Metode weduwen T (th) Α Β qn (mm/dt) F Q (m3/dt) 2 0,54 0,50 10,72 58 171,39 5 0,54 0,50 12,96 58 207,18 10 0,54 0,50 15,18 58 242,63 20 0,54 0,50 17,46 58 279,11 25 0,54 0,50 18,16 58 290,81 50 0,54 0,50 20,41 58 326,26 100 0,54 0,50 22,61 58 361,36
Dengan memasukan Rn metode Gumbel
r2 =
= 113,1969 mm
Perhitungan dilakuan secara tabelaris : T (th) Rn (mm) tc (jam) rn (mm) 2 116,0878 2,5026 82,9444 5 171,7035 2,5026 122,6817 10 208,5205 2,5026 148,9874 20 243,8507 2,5026 174,2307 25 255,0534 2,5026 182,2350 50 289,5641 2,5026 206,8929 100 323,8295 2,5026 231,3754 qn =
perhitungan dilkakukan secara tabelaris : T (th) rn (mm) tc (jam) qn (mm/dt) 2 82,9444 2,5026 9,2065 5 122,6817 2,5026 13,6172 10 148,9874 2,5026 16,5370 20 174,2307 2,5026 19,3389 25 182,2350 2,5026 20,2274 50 206,8929 2,5026 22,9643 100 231,3754 2,5026 25,6818 Q = α . β . qn . F Q = 0,5478. 0,5030 . 9,2065 . 58 = 147,1338 m3/dt
Perhitungan dilakukan secara tabelaris :
Tabel Perhitungan Debit Banjir Metode Gumbel T ) Α Β qn (mm/d t) F Q (m3/dt) 2 0,54 0,50 9,2 58 147,13 5 0,54 0,50 13,6 58 217,62 10 0,54 0,50 16,5 58 264,28 20 0,54 0,50 19,3 58 309,06 25 0,54 0,50 20,2 58 323,26 50 0,54 0,50 22,9 58 367,00 100 0,54 0,50 25,6 58 410,43
Sesuai dengan keadaan dilapangan, maka dari ketiga metode diatas yang digunakan untuk perencanaan nantinya debit rata-rata 100 tahun.
Tabel 3.9 Resume Debit Banjir
Dari ketiga metode tersebut diambil Q100 yang mendekati Q100 rata-rata yaitu
hasil perhitungan Metode Melchior – Hasper. Jadi besarnya debit rencana (design flood) diambil harga Q100 hasil perhitungan
(Q100) = 361,3 m3/dt
Perhitungan Bendung Elevasi Puncak Mercu
Elevasi puncak mercu bendung harus ditentukan sedemikian rupa sehingga :
1. Pada saat air sungai setinggi mercu bendung dapat mengairi semua daerah yang direncanakan.
2. Daya bilas pembilas bawah harus mampu membersihkan endapan dasar yang mendekati intake.
3. Daya bilas kantong lumpur cukup besar, sehingga endapan dikantong lumpur dapat dibilas dengan lancar. Elevasi puncak mercu = Elevasi dasar sungai dilokasi bendung + Tinggi mercu = (+250) + 2
= +252 m
Lebar Efektif Mercu Bendung
Lebar bendung yaitu jarak antara pangkal (abutment). Sebaiknya lebar bendung ini sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil (bagian yang lurus). Biasanya lebar bendung diambil antara 1,0 – 1,2 dari lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil.
Be = B – 2 (nKp + Ka). HI
Dimana :
Be = Lebar efektif bendung B = Lebar bendung (lebar total – lebar
pilar n = Jumlah pilar
Kp = Koefisien kontraksi pilar Ka = Koefisien kontraksi pangkal
bendung HI = Tinggi energi (m)
(Sumber : Standar Perencanaan Irigasi, KP 02 hal 114)
Tinggi Muka Air Banjir di Atas Bendung Tinggi muka air diatas bendung dihitung berdasarkan rumus mercu Bulat pada kondisi eksisting, tetapi disini penulis akan menggunakan metode berbeda yaitu dengan menggunakan mercu Ogee sebagai perbandingan. Q = Cd .2/3 . 2/3 . g . Be. H13/2 Dimana : Q = Debit (1921,886m3/dt) Cd = koefisien debit Diasumsikan 1,15 g = Percepatan gravitasi 9,8 m/dt2 Be = Lebar efektif bendung (m) H1 = Tinggi energi diatas Mercu (m). Dari perhitungan diatas didapat hasil berupa tabel sebagai berikut :
Tabel 3.10 Resume perbandingan tinggi muka air di atas bending
Uraian Tipe Mercu Mercu ogee (Perencana) V 2,4652 m/dt Ha = k 0,31 m Hd 2,565 m H1 2,875 m Metode Q2 Q5 Q1 0 Q2 0 Q2 5 Q5 0 Q1 00 1 Hasper 137, 8 210, 1 261 ,5 314 ,1 331 ,7 386 ,0 442 ,8 2 Gumbel 147, 1 217, 6 264 ,2 309 ,0 323 ,2 367 ,0 410 ,4 3 weduwe n 171, 3 207, 1 242 ,6 279 ,1 290 ,8 326 ,2 361 ,3
Tinggi Muka Air Banjir di hilir Bendung Tinggi muka air dihilir bendung dapat dihitung dengan cara trial and error terhadap kedalaman air (h). dengan menggunakan rumus pengaliran, dihitung debit yang terjadi (Q) dimana nilainya sama atau mendekati harga debit yang terjadi (Q100).
Tinggi muka air banjir dihitung dengan rumus Manning sebagi berikut :
Q = V . A V = R2/3 . I1/2 Dimana : Q = Debit aliran (m3/dt) V = Kecepatan aliran (m/dt) A = Luas penampang basah (m3) n = Koefisien kekasaran R = Jari-jari hidrolis (m) I = Kemiringan dasar sungai (m).
Dari perhitungan sebelumnya yaitu tinggi muka air banjir diatas bendung dan perhitungan tinggi muka air banjir dihilir bendung maka didapat data elevasi sebagai berikut (pada mercu tipe ogee) :
elevasi muka air diatas bendung : = Elevasi puncak mercu + h = (+ 252,00) + 2,565 = 254,565m
Elevasi energi diatas mercu :
= Elevasi puncak mercu + H1
= (+252,00) + 2,875= 254,875 m
Elevasi muka air dihilir bendung : = elevasi dasar sungai di hilir bendung + h
= (+ 249,00) +
2,565= + 251,565 m Perhitungan Back Water
Perhitungan Back Water ini diperlukan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh pengempangan yang terjadi akibat adanya bendung dan juga untuk merencanakan panjang tanggul yang diperlukan untuk mengatasi banjir dan genangan.
Adapun metode perhitungan yang tepat dikerjakan dengan menggunakan metode langkah standar, bila potongan melintang sungai, kemiringan dan faktor dan kekasaran sungai kearah hulu lokasi bendung sudah diketahui sampai cukup jauh. Rumus : Z = h ( ) Untuk ≥ 1 → L = Untuk < 1 → L = Dimana :
a = Kedalaman air sungai sebelum
adanya bendung (m) h = Tinggi air berhubung adanya
bendung (m)
L = Panjang total dimana kurva
pengempangan terlihat (m)
Z = Kedalaman air pada jarak x dari
bendung (m)
X = Jarak dari bendung (m) I = Kemiringan Perhitungan : a = 2,3119 m h = 7,02 m No H (m) A (m2) P (m) R (m) I n V (m/dt) Q (m3/dt) 1 0.5 16,25 33,31 0.4863 0.088 0.023 6,2 129,60 2 0,7 22,89 33,97 0.6736 0.088 0.023 9,9 226,86 3 0,9 29,61 34,54 0,8571 0.088 0.023 11,9 344,59 4 0,92 30,4725 34,61 0,8803 0.088 0.023 11,8 361,27
I = 0,051 Sehingga : = = 1,1208 > 1 Maka L = L = ( ) =65,3409 m ≈ 0,0653409 km
Perhitungan Hidrolis Kolam Olak Adapun rumus yang digunakan adalah : V1 = √ ( )
Dimana :
V1 = Kecepatan awal loncatan
(m/dt)
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/dt)
HI = Tinggi energi diatas
mercu
Z = Tinggi jatuh
Dari hasil perhitungan terdahulu diperoleh data-data sebagai berikut :
Debit banjir rencana = 361,3360 m3/dt Elevasi puncak mercu
= + 252,00 m Elevasi air dihilir bendung
= + 251,765 m Elevasi air dihulu bendung
= + 254,565 m Jari-jari mercu = 0,58 x Hd = 0,58 x 2,565 = 1,4877m Tinggi mercu = 2,0 m Kemiringan sungai = 0,088
Pertama kali kolam olakan dicoba pada elevasi + 249,32 m
Sehingga :
Z = (+252,00) – (+249,32) = 2,68 m
Dimana Z adalah beda tinggi antara elevasi muka air diatas mercu bendung dengan elevasi lantai kolam olakan.
V1 = √ ( ) V1 = √ ( ) V1 = 8,9880 m/dt Y1 = = = 1,0628 m Fr = √ = √ = 2,7819 Y2 = ½ . Y1 . √ ( ) – 1 Dimana :
Q = Debit banjir rencana (m3/dt)
Y1 = Tinggi muka air kaki
bendung (m)
B = Lebar efektif bendung Fr = Bilangan Froude Y2 = Tinggi loncatan air (m)
Y1 = = 1,0628m Fr = √ = 2,7819m Y2 = ½ . 1,0628 . √ ( ) – 1 = 3,6835 m
Maka elevasi air loncat pada elevasi : (+249,32) + 3,6835 = +253,0035 m
Jadi air loncat (+253,0035) lebih besar dari elevasi di hilir (+251,565) masih belum memenuhi syarat, maka elevasi kolam olak harus diturunkan lagi. Untuk selanjutnya perhitungan dilakukan secara tabelaris.
Tabel Perhitungan Elevasi Kolam Olak
Maka diambil elevasi kolam olak + 251,6634 m ≤ + 251,565 m
Elevasi air loncat lebih rendah dari elevasi muka air hilir bendung, sehingga memenuhi syarat.
Untuk perencanaan bendung batang Lumpo dipakai tipe bak tenggelam dengan alasan :
1. Karena kedalaman konjugasi hilir loncat air terlalu tinggi dibanding kedalaman normal hilir dan diperkirakan akan terjadi kerusakan pada lantai kolam olakan akibat
Elevasi Z (m) V1 (m/dt ) Y1 (m) Fr (m) Y2 (m) Elevasi Air Loncat (m) 249.3 2.6 8,98 1.06 2.78 3,63 253.00 246,0 6,0 12,0 0,79 4,33 4,47 250,47 247,0 5.0 11,2 0,85 3,89 4,27 251,27 247,5 4,5 10,7 0,88 3.66 4,16 251,52
batu-batu besar yang tersangkut lewat atas bendung, dan dipakai peredam energi yang relatif pendek tetapi dalam.
2. Kondisi sungai batang Lumpo banyak mengangkut bongkah-bongkahan atau batu-batu besar. 3. Tipe bak tenggelam tahan terhadap
gerusan.
(Sumber : KP 02 hal 60 – 61)
Maka untuk perencanaan dipakai rumus sebagai berikut :
hc = √ Dimana :
hc = Kedalaman air kritis (m) q = Debit per lebar satuan = Qrencana / Beff (m3/dt/m) Jadi : a. Debit satuan (Q100) q = = = 9,5528 m3/dt/m b. Kedalaman kritis (hc) hc = √ hc = √ = 2,130 m
c. Tinggi energi dihulu = Elevasi mercu + H1
= (+ 252,00) + 2,875 = 254,875 m
d. Tinggi energi dihilir
∆H = (+254,875) – (+251,565) = 3,31 m
e. Menentukan jari-jari bak minimum yang diizinkan (Rmin)
= = 1,55 → dari grafik didapat : Rmin /hc = 1,55 Rmin = 1,55 x 12,130 Rmin = 3,3015 → diambil R = 3,3
f. Menentukan batas hilir minimum (Tmin) = = 1,55 → dari grafik didapat Tmin /hc = 1,88 ( ) = 1,88 ( ) = 2,06
Perhitungan Lantai Muka
Untuk menjaga terjadinya piping pada ujung hilir bendung akibat rembesan air dibawah batu, maka dimuka bendung dibuat lantai dari pasangan batu kali setebal 0,5 m. Panjang lantai tergantung dari jenis tanah pondasi bendung dan perbedaan tinggi tekanan air di hulu dan di hilir bendung.
Dari hasil penyelidikan tanah disekitar bendung diperoleh data tanah dasar terdiri dari pasir sedang, maka weighted creep ratio, C = 6
Syarat :Lv + 1/3 LH ≥ ∆hmax . C
Dimana :
Lv = Panjang bidang kontak pondasi yang vertikal
LH = Panjang creep line
horizontal
∆hmax = (+252,00) – (+247,50) =
4,5 m
∆hmax . C = 4,50 . 6 = 25,0 m
a. Sebelum ada lantai muka
LV = 3,00 + 1,50 + 2,00 + 2,00 + 2,50 + 0,5 + 0,5 + 4,0 = 16,0 m LH = 0,80+0,70+1,50+1,50+1,50+2,00+0,50+0,5 +4,00+0,50+1,00 = 14,5 m Lv + 1/3 LH ≥ ∆hmax . C 18,5 + 1/3 . 18,8 ≥ 25,0 m 20,83 m < 25,00 m
Dari hasil diatas maka diperlukan lantai muka dengan creep line minimal :
Stabilitas Bendung
Perhitungan stabilitas bendung pada saat debit normal dimana tinggi muka air hanya mencapai elevasi puncak mercu bendung dan pada waktu itu di asumsikan kolam olakan dalam keadaan kering.
A. Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Bendung
Akibat berat sendiri bendung Berat sendiri bendung adalah berat yang diakibatkan oleh bangunannya yang ditinjau pias selebar 1,00 m arah lebar bendung.
Bendung direncanakan terbuat dari bahan pasangan batu kali dengan berat jenis γ = 2,2 t/m2
dihitung dengan persamaan : G = ∑f . γ
Dimana :
G = Berat sendiri bendung (ton)
∑γ = Jumlah luas penampang (m2)
γ = Berat jenis bahan pasangan
(γ = 2,2 t/m2) Akibat gaya gempa
Rumus yang digunakan : Ad = n . (ac . z)m E =
Dimana :
Ad = Percepatan akibat gempa (cm/dt2)
n,m = Koefisien jenis tanah ac = Percepatan gempa dasar akibat
periode ulang (cm/dt2) z = Zona gempa (1,56 untuk zona gempa Provinsi Sumatera Barat) E = Koefisien gempa g = Gaya gravitasi (9,81 m/dt2)
Akibat tekanan lumpur
Gaya-gaya yang timbul akibat tekanan lumpur diperhitungkan akibat endapan lumpur didepan bendung yang diperkirakan setinggi mercu dan dapat dihitung dengan rumus :
Hs = ½ .γs . h2 . 1 – sinØ / 1 + sin
Dimana :
Hs = Gaya akibat tekanan
lumpur (ton)
γs = Berat jenis lumpur (1,3
t/m3) γ/
= Berat jenis efektif lumpur (γs – γw) = 1,3 – 1 =
0,3 t/m3
h = Tinggi endapan lumpur (diperkirakan setinggi mercu
= 3 m)
Ø = Sudut geser dalam, diambil 30o
Dari perhitungan diatas didapat momen akibat tekanan lumpur berupa tabel sebagai berikut :
Tabel 3.14Momen Akibat Tekanan Lumpur Hs = ½ .γ/ . h2 . 1 – sinØ / 1+ sin = ½ . 0,60 .22 . 1 – sin 30o = 0,3 t/m
Vs = ½ . γ/
. a . h = ½ . 0.6 . 1,15 . 2 = 0,69 t/m
Untuk perhitungan momen dilakukan secara tabelaris.
Tabel Momen Akibat Tekanan Lumpur
Gaya V H Jarak (m) Mv (tm) Mh (tm) Hs 0,3 10,33 3,099 Vs 0,69 13,616 9,3950 Jumlah 0,69 0,3 9,3950 3,099
Akibat tekanan tanah
Untuk tanah gaya yang bekerja dibawah tubuh bendung dapat dihitung berdasarkan data sebagai berikut :
a. Sudut geser tanah (Ø) = 20o 33’ b. γ tanah = 2,63 t/m2 c. γ/ (berat jenis efektif tanah) = γtanah
– γw = 2,63 – 1 = 1,63 t/m3
Penyelesaian :
Tekanan tanah aktif, Ka = Tan2 (45 – Ø/2)
Tekanan tanah pasif, Kp = Tan2 (45 + Ø/2) Ka = Tan2( ) = 0,48 Kp = Tan2 ( ) = 2,08 Pa1 = ½ . γ/ . h2 . Ka = ½ . 1,63 . 2,52 . 0,48 = 2,45 t/m Pa2 = ½ . γ/ . h2 . Ka = ½ . 1,63 . 2,02 . 0,48 = 1,56 t/m Pa3 = ½ . γ/ . h2 . Ka = ½ . 1,63 . 2,02 . 0,48 = 1,56 t/m Pa4 = ½ . γ/ . h2 . Ka = ½ . 1,63 . 3,02 . 0,48 = 3,52 t/m Pp1 = ½ . γ/ . h2 . Kp = ½ . 1,63 . 1,52 . 2,08 = 3,81 t/m Pp2 = ½ . γ/ . h2 . Kp = ½ . 1,63 . 3.02 . 2,08 = 15,256 t/m
Untuk perhitungan momen dilakukan secara tabelaris.
Tabel Gaya dan Momen
Akibat tekanan hidrostatis
Pada kondisi air normal diperhitungan debit sungai rendah dan muka air hulu hanya mencapai elevasi
mercu dan pada waktu kolam olakan dikeringkan. γw = 1 t/m3 Pw1 = ½ . γw . h2 = ½ . 1 . 22 = 2,0 t Pw2 = ½ . γw . a . h2 = ½ .1 . 1,15 . = 2,3 t
Untuk perhitungan momen dilakukan secara tabelaris.
Tabel 3.17 Gaya dan Momen Tekanan Hidrostatis Kondisi Air Normal
Gaya V H Jarak (m) MV (tm) MH (tm) Pw1 2,0 10,33 20,66 Pw2 2,3 13,616 31,3168 Jumlah 2,3 2,0 31,3168 20,66
Gaya uplift pressure
Beda muka air diudik dan dihilir bendung menimbulkan adanya perbedaan tekanan. Beda tekanan ini menghasilkan suatu gaya yang akan berusaha mengangkat tubuh bendung ke atas.
Kontrol Stabilitas Pada Saat Air Normal 1. Terhadap guling Sf = ∑ ∑ ≥ 1,5 = ≥ 1,5 = 2,897 ≥ 1,2 ……….. (Aman) Dimana : Sf = Angka keamanan terhadap guling (1,2 tanpa gempa, 1,5 dengan gempa) 2. Terhadap geser Sf =f .∑ ∑ ≥ 1,5 f = tan 370= 0,75 Sf = 0,75 . ≥ 1,5 = 2,897 ≥ 1,5 ………. (Aman) 3. Terhadap eksentrisitas e = B/2 – d ≤ b/6 d = ∑ ∑ ∑ Gaya Jumlah Gaya Jarak (m) Momen (Tm) Pa1 2,45 6,33 15,5085 Pa2 1,56 5,67 8,8452 Pa3 1,56 3,66 5,7096 Pa4 3,52 1,00 3,52 Pp1 - 3,81 6,00 -22,86 Pp2 - 15,256 1,00 -15,256 Jumlah - 9,976 -4,532
Perhitungan :
d = – = 5,919 e = – 5,919 = 1,081 ≤ 2,33 …………. (Aman)
4. Terhadap daya dukung tanah
qult = C . Nc + γ . D . Nq + 0,5 .
γ . B . Nγ
Dimana :
q = Daya dukung
keseimbangan (Ultimate bearing Capasity t/m2)
Nc, Nq, Nγ = Faktor daya dukung tanah yang tergantung pada besarnya sudut
geser dalam tanah. Berdasarkan sudut geser tanah diatas dengan nilai Ø = 20o33’ di dapat dari tabel Terzaqhi : Nc = 17,02 Nq = 6,95 Nγ = 3,6
Data daya dukung tanah pondasi :
Berat jenis tanah (γ) = 2,63 t/m3 Nilai kohesi tanah (C) = 0,40 t/m2 Sudut geser tanah (Ø) = 20o33’ Kedalaman pondasi (D) = 2,50 m Lebar dasar bendung (B) = 14 m qult = C . Nc + γ . D . Nq + 0,5 . γ . B . Nγ = 0,40 . 17,02 + 2,63 . 2,85 . 6,95 + 0,5 . 2,63 . 14 . 3,6 = 6,808 + 52,0937 + 86,6322 = 125,1777 t/m2
Tegangan tanah yang di izinkan τ =
= = 62,5888 t/m2
5. Terhadap tekanan dibawah bendung τ = ∑ (1 ± ) τ = (1 ± ) τ max = 7,498 t/m2 ≤ 62,5888 t/m2 τ min = 2,750 t/m2 ≤ 62,588 8 t/m2
Pada Saat Air Banjir A. Tekanan hidrostatis
Tekanan air pada bak bertambah akibat gaya sentrifugal :
P = x
Tanpa menghitung gesekan, kecepatan air pa elevasi + 46,00 adalah :
V = √ ( ) = √ ( ) = 11,127m/dt Tebal pancara air : d = = = 0,856 m
Tekanan sentrifugal pada bak :
P = x = x = 5,294 t/m2 Gaya resultan (Fc) hanya bekerja kearah vertikal saja.
Fc = P x x R = 5,294 x x 2,1 = 8,727 ton
Berat air dalam bak berkurang sampai 75%, karena udara yang terhisap kedalam air tersebut.
Perhitungan : Pw1 = ½ . γw . h . (2 . h1 – h) = ½ . 1,00 . 2,00 . (2 . 4,565 – 2,00) = 7,13 ton Pw2 = ½ . γw . a . (2 . h1 – h) = ½ . 1,00 . 1,15 . (2 . 4,565 – 2,00) = 4,10 ton Pw3 = 5,18 . 3,29 . (1,00) = 17,04 ton Pw4 = 0,75 . (3 . 8,565 . 1,00) = 19,271 ton Pw5 = 0,75 (2,00 . 8,565 . 1,00) = 12,8475 ton Pw6 = ½ . 8,5652 . 1,00 = 36,675 ton Fc = 8,727 ton
Tabel Gaya Dan Momen Hidrostatis Kondisi Air Banjir
Gaya V (t) H (t) Jarak (m) Mv (tm) Mh (tm) Pw1 7,13 13,04 92,99 Pw2 -4,10 13,4 -55,04 Pw3 -17,04 10,25 -174,66 Pw4 -19,271 2,5 -48,177 Pw5 -12,8 0,5 -6,423 Pw6 -36, 6,8 -251,4 Fc -8,72 3,5 -30,54 Jumlah -61, -29,5 -314,8 -158,4 DAFTAR PUSTAKA
Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-02, Cetakan Pertama, Bandung, 1986.
Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-04, Cetakan Pertama, Bandung, 1986.
Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-06, Cetakan Pertama, Bandung, 1986.
Mawardi, Erman. Memed, Moch. 2002. Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis. Bandung: Alfabet. Soedidyo. 1993. Teknik Bendungan. Jakarta: Pradnya Paramita.
Sosrodarsono, Suyono. Takeda, Kensaku. 1983. Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita.
Triamodjo, Bambang. 2008. Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.
Wilson.E.M. 1993. Hidrologi Teknik Edisi Keempat. Bandung: ITB.
