• Tidak ada hasil yang ditemukan

Analisis hidraulika Jembatan Papah Lap Akhir

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "Analisis hidraulika Jembatan Papah Lap Akhir"

Copied!
30
0
0

Teks penuh

(1)

Laporan Akhir

(2)

2

1.1 Analisis Hidrologi

Peran analisis hidrologi dalam desain jembatan yang melintasi sungai adalah pada

aspek keamanan jembatan terhadap aliran banjir di sungai. Struktur atas jembatan

harus cukup tinggi sehingga gelagar dan lantai terhindar dari limpasan air banjir.

Pangkal, pilar, dan fondasi jembatan harus aman terhadap risiko gerusan dasar

sungai. Risiko ini bertambah besar apabila dasar sungai mengalami penurunan

(degradasi).

Langkah kerja pada analisis hidrologi mencakup perhitungan debit aliran banjir,

perhitungan profil muka air banjir, dan estimasi kedalaman gerusan dasar sungai.

Paparan berikut merupakan langkah analisis hidrologi di Jembatan Rasuk Kembar

BH-2016 di Kali Papah.

1.1.1 Perhitungan Debit Banjir

Di hilir Jembatan BH-2016 Kali Papah dijumpai sebuah bendung irigasi, yaitu

Bendung Papah. Jarak bendung dari jembatan lebih kurang 390 meter. Dari gambar

situasi yang dicuplik dari program aplikasi Maps Versi 1.0 (Gambar 1), tampak

bahwa alur sungai antara jembatan dan bendung relatif lurus, lebar alur relatif

seragam, dan tidak tampak adanya pertemuan atau percabangan alur sungai. Dengan

posisi yang sangat dekat dan situasi alur seperti ini, maka dapat diperkirakan bahwa

debit aliran di Jembatan BH-2016 sama dengan debit aliran di Bendung Papah.

Dengan demikian, debit aliran banjir di Jembatan BH-2016 dapat dihitung

berdasarkan data debit aliran di Bendung Papah. Laiknya sebuah bendung, maka di

(3)

3 Gambar 1. Denah Situasi Kali Papah di sekitar Jembatan Kereta Api BH 2016 dan

Bendung Papah (Maps Version 1.0).

Bendung Papah, menurut informasi dari Dinas Pengairan Kabupaten Kulonprogo,

merupakan bendung irigasi yang melayani salah satu dari lima daerah irigasi besar di

Kabupaten Kulonprogo, yaitu Daerah Irigasi (DI) Papah. Daerah irigasi ini meliputi

tiga wilayah kecamatan, yaitu wilayah Kecamatan Lendah, sebagian wilayah

Kecamatan Pengasih, dan sebagian wilayah Kecamatan Sentolo.

Dengan asumsi bahwa debit aliran banjir Kali Papah di Jembatan BH-2016 adalah

sama dengan debit banjir di Bendung Papah, maka debit banjir di Jembatan BH-2016

dihitung dan ditetapkan berdasarkan data historis debit aliran di Bendung Papah.

Dari Dinas Pengairan Kabupaten Kulonprogo, telah diperoleh data debit aliran

(harian) di Bendung Papah pada periode 1 Januari 1992 sampai dengan 30

September 2014. Debit banjir rancangan dihitung berdasarkan debit maksimum

setiap tahun. Dengan panjang data 23 tahun, diperoleh 23 nilai debit maksimum

tahunan, atau yang dikenal sebagai annual series.

Gambar 2 menampilkan data debit aliran di Bendung Papah pada periode 1 Januari

1992 sampai dengan 30 September 2014 dalam bentuk grafik. Pada gambar tersebut,

debit harian ditampilkan dengan simbol bulat berlubang. Pada gambar ditampilkan Bendung Papah

BH 2016 Kali Papah

(4)

4 pula debit maksimum setiap tahun (annual series), yang ditunjukkan dengan simbol

berbentuk bulat blok penuh. Tampak bahwa sebagian besar debit harian di Bendung

Papah bernilai lebih kecil daripada 5 m3/s. Sedangkan nilai debit maksimum tahunan

berkisar antara 5 m3/s sampai dengan 28 m3/s.

Gambar 2. Debit Harian di Bendung Papah pada periode 1 Januari 1992 s.d. 30 September 2014; Simbol Bulat Blok Penuh Menunjukkan Debit Maksimum Periode

Satu Tahun (annual series).

Tabel 1 menyajikan rangkuman besaran statistis debit aliran di Bendung Papah

periode 1 Januari 1992 sampai dengan 30 September 2014. Memperhatikan tabel

Tabel 1. Statistika Debit Harian di Bendung Papah pada periode 1 Januari 1992 s.d.

30 September 2014

Tahun Debit Aliran (m3/s)

Maksimum Minimum Rata-rata Simp. baku

(5)

5

Tahun Debit Aliran (m3/s)

Maksimum Minimum Rata-rata Simp. baku

1992 4.88 0.00 0.75 0.82

Untuk keperluan penetapan debit banjir rancangan di Jembatan BH-2016, digunakan

cara annual series yang terdiri dari 23 data debit maksimum, yaitu dari tahun 1992 -

2014. Data tersebut dinilai cukup panjang, sehingga cara annual series tersebut

dinilai cukup dan tidak diperlukan cara partial series.

Debit banjir lazim dinyatakan sebagai debit aliran maksimum yang memiliki peluang

atau probabilitas kejadian tertentu. Probabilitas kejadian sering pula dinyatakan

dengan terminologi “kala ulang”, yaitu selang waktu atau antar waktu rata-rata antara

dua kejadian debit aliran tersebut, ditinjau dalam rentang waktu yang sangat lama.

Secara teknis, hubungan antara probabilitas kejadian dan kala ulang suatu debit

banjir dinyatakan dengan persamaan berikut:

prob 𝑄> 𝑄

! =

(6)

6 Persamaan di atas menyatakan bahwa probabilitas debit aliran Q melampaui debit

aliran yang memiliki kala ulang T tahun, QT, adalah 1/T pada setiap tahun. Sebagai

contoh, debit aliran maksimum pada suatu tahun memiliki probabilitas atau

kemungkinan 10% melampaui debit aliran kala ulang 10 tahun. Semakin besar kala

ulang suatu debit, maka semakin kecil probabilitas debit aliran akan melampaui debit

yang memiliki kala ulang tersebut. Untuk keperluan desain jembatan kereta api,

dapat dipilih debit aliran dengan kala ulang 100 tahun sebagai debit rancangan.

Dengan pilihan debit ini, maka risiko bahwa debit aliran akan melebihi debit

rancangan adalah 1% setiap tahun.

Perhitungan debit aliran yang memiliki kala ulang, QT, yang nantinya akan dipilih

sebagai debit banjir rancangan dilakukan dengan analisis cara statistis, yaitu analisis

frekuensi, terhadap data debit maksimum partial series pada. Analisis frekuensi

untuk penghitungan debit kala ulang pada dasarnya adalah pencocokan sebaran data

debit aliran dengan distribusi teoretis variabel random kontinu dan memakai

distribusi teoretis tersebut untuk memprediksi nilai debit kala ulang. Distribusi

variabel random kontinu yang lazim cocok dengan sebaran data debit aliran

maksimum antara lain adalah Distribusi Gumbel, Distribusi Log Normal, Distribusi

Log Pearson Tipe III, dan Distribusi Normal. Langkah analisis frekuensi terhadap

data debit aliran maksimum adalah sebagai berikut:

1) pengurutan data debit aliran maksimum (Tabel 1) dari nilai terkecil ke nilai

terbesar,

2) penyajian data debit pada grafik probabilitas (kurva cdf, cumulative

distribution function) distribusi teoretis,

3) uji kecocokan sebaran data debit terhadap distribusi teoretis, dan

4) prediksi nilai debit aliran pada berbagai nilai kala ulang.

Penyajian data debit aliran pada grafik probabilitas distribusi teoretis dilakukan

(7)

7 cara ini, debit maksimum yang memiliki kala ulang T tahun, QT, dinyatakan dengan

persamaan berikut (Chow et al., 1988)1:

𝑄! =𝑄+𝑠! 𝐾

!

Dalam persamaan di atas, 𝑄! adalah debit aliran yang memiliki kala ulang Ttahun, 𝑄

adalah debit rata-rata berdasarkan data sampel, 𝑠! adalah simpangan baku debit

aliran berdasarkan data sampel, dan 𝐾! adalah faktor frekuensi. Faktor frekuensi

merupakan fungsi jenis distribusi teoretis dan kala ulang. Pada distribusi Log Normal

dan Log Pearson Tipe III, persamaan di atas diterapkan pada nilai logaritma debit

aliran maksimum. Jika 𝑌 =log𝑄, maka persamaan debit aliran yang memiliki kala

ulang Ttahun dapat dituliskan sebagai berikut:

𝑌! =𝑌+𝑠! 𝐾!

Dalam persamaan di atas, 𝑌 adalah nilai rata-rata logaritma debit aliran maksimum

dan 𝑠

! adalah simpangan baku logaritma debit aliran maksimum. Debit aliranyang

memiliki kala ulang Ttahun adalah anti logaritma dari 𝑌!, 𝑄! = 10!!.

Kecocokan sebaran data debit aliran dengan suatu distribusi teoretis diuji dengan dua

cara, yaitu Uji Smirnov-Kolmogorov dan Uji Chi-kuadrat (Haan, 1982)2. Uji

Smirnov-Kolmogorov mensyaratkan bahwa selisih maksimum antara cdf teoretis dan

cdf data debit aliran tidak melebihi suatu angka kritis:

∆!"#$= max

! P! 𝑄 −P 𝑄

<𝐷!"#$#%

Dalam persamaan di atas, P! 𝑄 adalah probabilitas kumulatif debit aliran menurut

distribusi teoretis, P 𝑄 adalah probabilitas kumulatif menurut data debit aliran

maksimum, dan 𝐷!"#$#% adalah nilai batas yang telah ditetapkan sebagai fungsi

distribusi teoretis. Tabel 𝐷!"#$#! dapat diperoleh dari buku “Statistical Methods in

Hydrology” (Haan, 1982). Probabilitas kumulatif menurut data diperoleh dari

persamaan:

1

Chow, Ven Te, Maidment, David R., and Mays, Larry W., 1988,Applied Hydrology, McGraw Hill, New York.

2

(8)

8

P 𝑄 =

𝑚

𝑛+1

Dalam persamaan di atas, m adalah nomor urut data debit aliran maksimum setelah

seri data debit aliran maksimum diurutkan dari nilai kecil ke besar dan n adalah

jumlah data debit aliran maksimum.

Uji Chi-kuadrat menguji kecocokan sebaran data terhadap suatu distribusi teoretis

dengan mensyaratkan bahwa kesalahan (simpangan) pdf (probability density

function) data debit aliran maksimum terhadap pdf teoretis tidak melebihi suatu nilai

kritis dengan tingkat keyakinan (1−α). Simpangan pdf dapat didekati dengan

simpangan frekuensi relatif data terhadap frekuensi relatif teoretis. Statistika uji pada

Uji Chi-kuadrat adalah (Haan, 1982):

𝜒!! =

adalah frekuensi relatif teoretis pada rentang klas ke-i, k adalah jumlah rentang klas

pada tabel frekuensi, p adalah jumlah parameter yang diperoleh dari data, dan

𝜒!!! !,!!!!! adalah nilai chi-kuadrat dengan tingkat keyakinan (1−α) dan derajat

kebebasan (k−p1).

Analisis frekuensi terhadap data debit aliran maksimum dilakukan dengan bantuan

program aplikasi AProb_4 yang dibuat oleh Istiarto (http://istiarto.staff.ugm.ac.id).

Program aplikasi ini tidak hanya melakukan hitungan analisis frekuensi, namun

menampilkan pula grafik cdf data dan distribusi teoretis menurut tranformasi

koordinat cara Chow et al. (1988) yang menampilkan cdf distribusi teoretis sebagai

garis lurus. Gambar 3. sampai dengan Gambar 6., masing-masing,menyajikan

kurva cdf berdasarkan data debit aliran maksimum di Bendung Papah dan cdf

teoretis menurut Distribusi Gumbel, Distribusi Log Normal, Distribusi Log Pearson

Tipe III, dan Distribusi Normal. Pada setiap gambar, garis utuh adalah kurva cdf

teoretis, sedangkan garis putus-utus adalah batas bawah dan batas atas rentang

(9)

9 visual bahwa sebaran data debit aliran maksimum di Bendung Papah lebih cocok ke

Distribusi Log Normal atau Log Pearson Tipe III daripada ke Distribusi Gumbel

maupun Distribusi Normal.

Untuk menelaah kecocokan sebaran data debit aliran maksimum di Bendung Papah

dengan distribusi teoretis, dilakukan pengujian kecocokan (goodness of fit test)

dengan metode Uji Smirnov-Kolmogorov dan Uji Chi-kuadrat. Tabel 3 menyajikan

rangkuman hasil kedua uji kecocokan ini. Tampak bahwa Uji Smirnov-Kolmogorov

menyatakan bahwa keempat distribusi teoretis, yaitu Distribusi Gumbel, Distribusi

Log Normal, Distribusi Log Pearson Tipe III, dan Distribusi Normal, dapat

menggambarkan sebaran data debit aliran maskimum di Bendung Papah dengan

baik. Sebaliknya, Uji Chi-kuadrat menunjukkan bahwa keempat distribusi teoretis

tersebut tidak cocok dengan sebaran data debit aliran maksimum di Bendung Papah.

Dengan mempertimbangkan bahasan yang dipaparkan pada dua paragraf yang

mendahului paragraf ini, maka dipilih Distribusi Log Normal dan Distribusi Log

Pearson Tipe III sebagai distribusi yang dapat menggambarkan sifat sebaran data

debit aliran maksimum di Bendung Papah.

Gambar 3. Pola Sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah menurut

(10)

10 Gambar 4. Pola Sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah menurut

Distribusi Log Normal.

Gambar 5. Pola sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah menurut

(11)

11 Gambar 6. Pola Sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah Menurut

Distribusi Normal.

Tabel 2. Hasil Uji Kecocokan Sebaran Data Debit Aliran Maksimum di Bendung

Papah terhadap Distribusi Teoretis Variabel Random Kontinu

Uji kecocokan Distribusi teoretis

Gumbel LogNormal Log Pearson

Tipe III

Normal

Hasil uji

Uji Smirnov-Kolmogorov Lulus Lulus Lulus Lulus

Δ maksimum 0.113 0.088 0.085 0.182

Uji Chi-kuadrat*) Lulus Lulus Lulus Gagal

𝝌𝒄𝟐 6.522 6.522 6.522 13.826

*)

Tingkat keyakinan (1−α) = 90%.

Berdasarkan kecocokan sebaran data debit aliran maksimum di Bendung Papah

dengan Distribusi Log Normal dan Log Pearson Tipe III, maka debit aliran pada

berbagai nilai kala ulang dapat dihitung. Tabel 4 menyajikan hasil hitungan ini.

Tabel ini juga mencantumkan debit aliran menurut Distribusi Gumbel dan Distribusi

Normal, walaupun kedua distribusi ini tidak dipilih sebagai jenis distribusi yang

(12)

12 aliran menurut kedua distribusi teoretis ini dicantumkan sebagai pembanding

nilai-nilai debit aliran menurut distribusi teoretis yang dipilih, yaitu Distribusi Log Normal

dan Distribusi Log Pearson Tipe III.

Debit banjir rancangan di Jembatan BH-2016 ditetapkan pada nilai debit kala ulang

100 tahun menurut Distribusi Log Pearson Tipe III, yaitu QT = 31 m3/s.

Tabel 3. Debit Aliran di Bendung Papah pada Berbagai Nilai Kala Ulang

Kala ulang [tahun]

Debit aliran [m3/s] menurut distribusi teoretis

Gumbel Log

Analisis hidraulika dalam desain jembatan yang melintasi sungai ini mencakup

perhitungan profil muka air banjir dengan debit rancangan 50 tahun dan 100 tahunan,

serta prediksi gerusan lokal terhadap pilar jembatan. Profil muka air banjir di

sepanjang alur Kali Papah di sekitar Jembatan BH-2016 diperlukan untuk memeriksa

posisi struktur atas jembatan (gelagar dan lantai jembatan) terhadap muka air banjir.

Selain itu, juga sebagai masukan dalam perkiraan kedalaman gerusan lokal pada

pangkal pilar jembatan.

Profil muka air banjir di sepanjang alur Kali Papah di sekitar Jembatan BH-2016

dilakukan dengan bantuan program aplikasi HEC-RAS (Hydrologic Engineering

Center, 2010) yang dikembangkan oleh Waterway Experimental Station, US Army

Corps of Engineers. HEC-RAS merupakan model hidrodinamika 1D yang cocok

(13)

13 permanen atau tak permanen di alur sungai yang berupa jaring sungai, serta mampu

pula memodelkan aliran melalui berbagai jenis struktur hidraulik, baik struktur

melintang sungai seperti jembatan, gorong-gorong, bendung, pintu air, dan pompa

air, maupun struktur sejajar sungai seperti tanggul, pelimpah samping, dan kawasan

detensi atau retensi. HEC-RAS adalah program aplikasi bebas (freeware). File

program aplikasi HEC-RAS dapat didownload dari situsweb

http://usace.army.mil/software/hec-ras/downloads.aspx.

Panjang alur Kali Papah yang akan dimodelkan untuk mendapatkan profil muka air

banjir di sekitar Jembatan BH-2016 direncanakan sekitar 1 kilometer. Bendung

Papah akan menjadi batas hilir model. Geometri sungai akan dimodelkan

berdasarkan profil sungai hasil pengukuran topografi yang telah selesai dikerjakan.

1.2.1 Skenario dan Kondisi Batas Simulasi

Dalam analisa hidraulika jembatan BH-2016 di Kali Papah ini, dilakukan 3 buah

skenario sebagai berikut.

1. Simulasi dengan kondisi eksisting

2. Simulasi dengan jarak antar pilar 20-20-20 m 3. Simulasi dengan jarak antar pilar 15-30-15 m

Ketiga skenario tersebut dilakukan untuk melihat pengaruh perletakan pilar jembatan

di alur utama sungai. Selain itu, dilakukan juga simulasi lebih lanjut, terutama pada

skenario dua (2) dan tiga (3), yaitu dengan skenario perubahan alur sungai sehingga

pilar jembatan kembali berada di dalam alur utama sungai. Namun demikian, perlu

digaris bawahi bahwa perubahan alur sungai secara alami memerlukan waktu yang

cukup panjang.

Dalam perhitungan profil muka air banjir, simulasi dilakukan dengan perhitungan

aliran tunak (steady flow), yaitu kondisi aliran tidak berubah terhadap waktu. Debit

banjir rancangan yang disimulasikan adalah debit banjir dengan kala ulang 50 dan

100 tahun yang diperoleh dari analisa hidrologi. Debit banjir rancangan tersebut,

(14)

14 Kondisi batas yang dipakai dalam simulasi adalah debit banjir (QT) di bagian hulu

dan tinggi muka air normal (Hn) di bagian hilir, dengan batas hilir model adalah

sebelah hilir bendung Papah.

1.2.2 Simulasi pada Kondisi Eksisting

Pada tahap ini dilakukan simulasi terhadap kondisi jembatan pada saat ini. Gambar 7

menunjukkan foto kondisi eksisting lokasi jembatan BH-2016. Terlihat ada dua pilar

yang berada di tengah alur utama sungai. Kondisi ini didekati dengan model seperti

disajikan pada Gambar 8.

Gambar 7. Foto kondisi eksisting pada lokasi jembatan BH-2016

Gambar 8. Layout pada model hidraulika Lokasi Jembatan Eksisting

Jembatan Beton

(15)

15 Simulasi dilakukan dengan pendekatan hidrodinamika satu dimensi (1-D) dengan

aliran tidak seragam dan tidak berubah terhadap waktu (non uniform steady flow).

Perhitungan profil muka air dilakukan melalui iterasi dengan metode standar step,

berdasarkan prinsip persamaan energi di bawah ini.

𝑍!+𝑌!+

Pada persamaan di atas, Z menunjukan elevasi as sungai / channel, dan Y merupakan

kedalaman air pada tampang melintang dengan luas penampang sebesar a dan

kecepatan aliran sebesar V. Sedangkan he merupakan jumlah kehilangan energi

antara kedua penampang di titik 1 dan titik 2, dengan arah aliran dari titik 2 ke titik 1.

Dari hasil simulasi, dapat diketahui tinggi muka air banjir pada masing-masing

penampang. Di bawah ini merupakan hasil hitungan muka air banjir Q50 dan Q100

pada area jembatan (Gambar 9).

Gambar 9. Profil muka air banjir pada jembatan baja eksisting (BH-2016) dengan banjir

rencana 100 tahun (PF1) dan 50 tahun (PF2)

Gambar 9 merupakan hasil hitungan profil muka air pada jembatan baja (BH-2016)

dengan kondisi eksisting. Terlihat bahwa alur utama sungai masih mampu

(16)

16 meter di bawah lantai jembatan. Demikian juga dengan kapasitas alur utama pada

jembatan beton di sebelah hulu lokasi jembatan BH-2016. Profil muka air banjir 100

tahunan di lokasi tersebut berada pada 5,2 meter di bawah lantai jembatan (Gambar

10).

Gambar 10. Profil muka air banjir pada lokasi jembatan beton eksisting di sebelah hulu

jembatan BH-2016 dengan banjir rencana 100 tahun (PF1) dan 50 tahun (PF2)

Pada Gambar 9 dan Gambar 10 terlihat bahwa salah satu pilar dari kedua jembatan

tersebut berada di tengah-tengah alur utama sungai. Hal ini diperkirakan akan

menyebabkan gerusan lokal di sekitar pilar jembatan.

Gambar 11. Proses hidrodinamika gerusan lokal pada pilar jembatan

(17)

17 Gerusan lokal pada pilar jembatan disebabkan oleh penyempitan penampang aliran

secara tiba-tiba, dan merupakan hasil interaksi antara aliran air, pilar jembatan,

sedimen pada dasar sungai. Pilar jembatan di dalam alur sungai menyebabkan

downward flow dan horseshoe vortex pada dasar sungai di sekitar pilar (lihat Gambar

11).

Kedalaman maksimum gerusan lokal di sekitar pilar jembatan didekati dengan

persamaan CSU seperti berikut.

𝑦! =2.0𝐾!𝐾!𝐾!𝐾!𝑎 !.!"

𝑦!!.!"𝐹𝑟!!.!"

Persamaan di atas menunjukan parameter-parameter yang mempengaruhi kedalaman

gerusan (ys), yaitu bentuk dan tata letak pilar yang diwakili dengan lebar pilar (a),

bentuk pilar (K1 atau Ks), dan sudut muka pilar terhadap aliran (K2 atau Kω). Selain

itu, dipengaruhi juga oleh kondisi dasar sungai, yaitu kondisi gradasi material dasar

sungai (K3 atau Kg), dan kondisi lapisan dasar sungai (K4). Sedangkan aliran air yang

melewati pilar diwakili oleh kedalaman aliran air pada hulu pilar jembatan (y1) dan

angka Froude tepat di hulu pilar jembatan (Fr1).

Tabel 4 menyajikan ringkasan hitungan prediksi kedalaman maksimal gerusan lokal

di sekitar pilar jembatan, baik jembatan BH-2016 (kondisi eksisting) maupun pada

jembatan beton yang terletak di sebelah hulunya. Pada tabel tersebut terlihat bahwa

Tabel 4. Kedalaman gerusan pada pilar kedua jembatan

Parameter BH-2016 Jembatan beton

K1 0.90 1.00

Sebagai catatan, bahwa kedalaman maksimal gerusan lokal tersebut adalah pada pilar

yang berada di dalam alur utama sungai saja, sedangkan untuk kedua pilar yang lain

(18)

18 Selain itu, besaran kedalaman gerusan tersebut adalah apabila masing-masing pilar

jembatan dihitung secara terpisah. Padahal, pada kenyataannya kedua pilar jembatan

tersebut terletak cukup dekat satu sama lain. Oleh karena itu, perlu dilakukan analisa

kedalaman gerusan pada dua pilar yang berdekatan.

Graf dan Altinakar (1998) memberikan grafik antara gerusan lokal antara dua pilar

yang tergantung oleh jarak dan dimensi pilar, seperti pada gambar di bawah.

Gambar 12. Gerusan lokal pada dua pilar (Graf dan Altinakar, 1998)

Dengan jarak antar pilar sebesar 8,6 meter dan diameter pilar di hulu aliran adalah

1,7 meter, maka relative spacing antara kedua pilar adalah 5. Dengan demikian,

dapat diketahui besaran gerusan lokal pada pilar depan (hulu) atau dsf, pilar belakang

(hilir) atau dsr, dan gerusan diantara pilar (dsm), yang masing-masing nilainya adalah

3 m, 2,6 m, dan 1,6 m.

Tampak bahwa sebenarnya gerusan lokal pada pilar jembatan beton di hulu (depan)

lebih tinggi, yaitu sebesar 3 m. Sedangkan gerusan di pilar jembatan BH-2016 sedikit

(19)

19 (hulu) seolah-olah bekerja sebagai pelindung pilar jembatan di belakangnya (hilir),

dalam hal ini pilar jembatan BH-2016.

Apabila melihat kondisi eksisting di lapangan, tidak atau belum terlihat tanda-tanda

terjadinya gerusan lokal yang mengkhawatirkan. Hal ini dapat terjadi dari dua

kemungkinan mekanisme. Pertama, adanya equilibrium state pada proses sedimen

transport, yaitu bahwa kedalaman gerusan lokal yang terjadi terlah mencapai

kedalaman maksimum dan tidak akan bertambah dalam lagi seiring waktu. Hal ini

dijelaskan oleh Zanke (1978) [pada Hoffmans dan Verheij (1997)] melalui skema

pada Gambar 13.

Gambar 13. Skema proses gerusan

Mekanisme berikutnya yang mungkin menyebabkan kondisi di atas adalah adanya

Bendung Papah di hilir jembatan, sehingga degradasi atau penurunan dasar sungai

tidak terjadi. Dengan demikian, elevasi dasar sungai tetap terjaga sehingga efek dari

gerusan lokal menjadi sedikit teratasi.

1.2.3 Simulasi pada Kondisi Rencana (20-20-20 m spacing)

Seperti disajikan pada Gambar 7 dan Gambar 8, pada lokasi jembatan BH-2016

terdapat dua buah jembatan. Salah satu jembatan, yaitu jembatan baja yang berada di

hilir akan diganti dengan jembatan baru. Salah satu skenario tata letak pilar jembatan

(20)

20 menghindari alur utama Kali Papah. Selain perubahan jarak antar pilar, bentuk dan

dimensi rencana pilar juga berubah dari segi empat, menjadi lingkaran dengan

diameter dua (2) meter.

Pada tahap ini, dilakukan simulasi dengan dua skenario, yaitu (a) skenario perubahan

jembatan baja tanpa diikuti perubahan jembatan beton, dan (b) skenario perubahan

kedua jembatan menghindari alur utama sungai. Tata letak pilar jembatan pada kedua

skenario tersebut diilustrasikan pada Gambar 14.

Gambar 14. Sketsa skenario A dan skenario B pada tahap simulasi kedua

Seperti pada simulasi pertama, kedua skenario pada simulasi ini dilakukan dengan

memanfaatkan freeware HEC-RAS, terutama adalah untuk perhitungan profil muka

air. Berikut ini adalah hasil hitungan dari simulasi kedua skenario.

1.2.3.1 Profil muka air dan gerusan lokal pada skenario A

Seperti telah disebutkan sebelumnya, dalam skenario A ini, jembatan baja BH-2016

dibangun dengan jarak antar pilar sejauh 20 m tanpa merubah jembatan beton di

sebelah hulunya. Sketsa skenario ini disajikan pada Gambar 14 (kiri).

Gambar 15 dan Gambar 16 berikut menyajikan hasil perhitungan profil muka air

banjir dengan banjir rencana Q100 dan Q50, yang masing-masing sebesar 31 m3/s dan

27 m3/s. Dari hasil perhitungan tersebut, diketahui bahwa pada penampang melintang

20 m 20 m

20 m

Jembatan BH-2016

(21)

21 di lokasi jembatan BH-2016 yang baru, profil muka air banjir pada Q100 berada pada

6 meter di bawah lantai jembatan. Sedangkan pada lokasi jembatan beton di sebelah

hulu, muka air banjir dengan debit banjir 100 tahunan berada pada 5,2 meter di

bawah lantai jembatan.

Gambar 15. Profil muka air jembatan BH-2016 pada skenario A dengan debit rencana Q100

(PF1) dan Q50 (PF2).

Gambar 16. Profil muka air jembatan di hulu jembatan BH-2016 pada skenario A dengan

(22)

22 Dibandingkan dengan hasil simulasi pada kondisi eksisting, muka air banjir Q100

kondisi rencana di jembatan BH-2016 pada skenario ini relatif lebih rendah,

walaupun selisih keduanya tidak lebih dari satu meter. Selain itu, dengan tata letak

pilar di luar alur utama sungai, maka tidak ada gerusan lokal di sekitar pilar jembatan

BH-2016.

Akan tetapi pada skenario ini, masih ada jembatan beton di sisi hulu yang posisi

pilarnya tidak diubah, sehingga posisi salah satu pilar jembatan tersebut masih

berada di dalam alur sungai. Oleh karena itu, perlu juga diprediksi besar kedalaman

gerusan lokal di sekitar pilar jembatan tersebut.

Tabel 5. Kedalaman gerusan pada pilar jembatan beton di hulu jembatan BH-2016

Parameter Kondisi

perlu diingat kembali bahwa pada kondisi eksisting, pilar tersebut seolah-oleh

bekerja sebagai pelindung pilar jembatan di belakangnya, sehingga sebenarnya

gerusan lokal yang terjadi lebih dalam (prediksi : 3 m). Sedangkan pada skenario 2,

pilar tersebut berdiri sendiri, sehingga kedalaman gerusan diprediksikan sebesar 2,7

meter.

1.2.3.2 Profil muka air pada skenario B

Sebenarnya skenario B ini sama dengan skenario A, hanya posisi pilar jembatan

beton yang terletak di depan jembatan BH-2016 juga diubah seperti pada jembatan

BH-2016 seperti pada sketsa skenario pada Gambar 14 (kanan). Jarak antar pilar

pada kedua jembatan adalah 20 meter. Debit banjir rancangan yang disimulasikan

(23)

23 Gambar 17 dan Gambar 18 menyajikan hasil perhitungan profil muka air di kedua

jembatan pada skenario B.

Gambar 17. Profil muka air jembatan BH-2016 pada skenario B dengan debit rencana Q100

(PF1) dan Q50 (PF2).

Gambar 18. Profil muka air jembatan di hulu jembatan BH-2016 pada skenario B dengan

(24)

24 Pada skenario ini, muka air di jembatan BH-2016 berada pada 6 meter di bawah

lantai jembatan, sedangkan muka air di jembatan beton di sebelah hulu adalah 5,4

meter dibawah lantai jembatan.

Pada skenario ini, terlihat bahwa alur utama pada penampang di kedua cross section

mampu menampung debit banjir 100 tahunan. Oleh karena itu, posisi pilar dengan

jarak 20-20-20 meter tidak berada di alur utama sungai sehingga tidak terjadi gerusan

lokal di sekitar pilar jembatan tersebut.

1.2.4 Simulasi pada Kondisi Rencana (15-30-15 m spacing)

Seperti pada simulasi sebelumnya, posisi pilar jembatan diusahakan tidak berada di

dalam alur utama Kali Papah. Pada skenario ini, disimulasikan jarak antar pilar

sebesar 30 meter (15-30-15 m). Hitungan dilakukan dengan masukan debit banjir

rancangan Q100 dan Q50, yang masing-masing sebesar 31 m3/s dan 27 m3/s.

Dengan metode dan persamaan yang sama dengan skenario sebelumnya, diperoleh

hasil hitungan profil muka air banjir seperti pada Gambar 19 dan Gambar 20. Pada

kedua gambar, tampak bahwa diperoleh tinggi muka air banjir yang sama seperti

skenario sebelumnya, dengan jarak antar pilar 20-20-20 meter. Hal ini, karena

memang posisi pilar tidak berada di alur utama sungai, sehingga tidak memberikan

pengaruh terhadap kondisi hidrodinamika aliran.

(25)

25 Gambar 19. Profil muka air jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 30 meter, debit

rencana Q100 (PF1) dan Q50 (PF2).

Gambar 20. Profil muka air jembatan di hulu jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 30

meter, debit rencana Q100 (PF1) dan Q50 (PF2).

1.2.5 Simulasi Lanjutan

Untuk menganalisa lebih jauh mengenai kemungkinan-kemungkinan yang akan

terjadi dalam jangka waktu lama, dilakukan simulasi dengan skenario tambahan.

Skenario ini dilakukan dengan merubah tampang lintang Kali Papah, terutama pada

area jembatan BH-2016 untuk melihat gerusan yang terjadi apabila alur sungai

berubah. Namun demikian, perubahan alur sungai secara alami ini memerlukan

waktu yang cukup lama, sehingga kemungkinan terjadinya dalam waktu dekat ini

adalah kecil. Simulasi ini dilakukan pada skenario 2B (Gambar 14 kanan) dan

skenario 3 (dengan jarak antar pilar 30 meter).

Gambar 21 sampai Gambar 24 menyajikan hasil perhitungan profil muka air dengan

skenario perubahan tampang Kali Papah, khususnya di lokasi jembatan BH-2016.

(26)

26 skenario ini, posisi pilar jembatan kembali berada di dalam alur utama saluran atau

sungai. Dengan demikian, perlu diperhitungkan mengenai kedalaman gerusan lokal

di sekitar salah satu pilar tersebut. Tabel 6 dan Tabel 7 menyajikan hitungan

kedalaman gerusan lokal pada masing-masing skenario.

1.2.5.1 Hasil simulasi skenario lanjut dengan perubahan alur dan jarak antar

pilar 20 m

Gambar 21. Profil muka air jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 20 meter, debit

(27)

27 Gambar 22. Profil muka air jembatan di hulu jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 20

meter, debit rencana Q100 (PF1) dan Q500 (PF4).

Tabel 6. Kedalaman gerusan pada pilar kedua jembatan pada skenario lanjut (dengan jarak

pilar 20 m)

Parameter BH-2016 Jembatan beton

K1 1.00 1.00

1.2.5.2 Hasil simulasi skenario lanjut dengan perubahan alur dan jarak antar

pilar 30 m

Gambar 23. Profil muka air jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 30 meter, debit

(28)

28 Gambar 24. Profil muka air jembatan di hulu jembatan BH-2016 dengan jarak antar pilar 30

meter, debit rencana Q100 (PF1) dan Q500 (PF4).

Tabel 7. Kedalaman gerusan pada pilar kedua jembatan pada skenario lanjut (dengan jarak

pilar 30 m)

Parameter BH-2016 Jembatan beton

K1 1.00 1.00

aman karena pada skenario sebelumnya, yaitu dengan jarak antar pilar sebesar

(29)

29

1.3 Kesimpulan

Dari hasil analisa hidrologi yang dihitung berdasarkan data debit di Bendung Papah

dari 1 Januari 1992 sampai dengan 31 September 2014, diperoleh debit rancangan

dengan berbagai kala ulang, sebagai berikut.

Kala ulang [tahun]

Debit aliran [m3/s] menurut distribusi teoretis

Gumbel Log

Hasil simulasi yang telah dipaparkan sebelumnya dirangkum pada Tabel 8 di bawah.

Tabel 8. Ringkasan hasil simulasi untuk semua skenario

Nomor

Skenario rencana dengan perubahan alur sungai

5 20-20-20 (B) 6 5.4 2.67 3

6 15-30-15 5.6 5.3 1.75 1.95

Dari tabel tersebut, dapat disimpulkan bahwa simulasi nomor 3 dan4, yaitu dengan

jarak antar pilar sebesar 20-20-20 meter dan 15-30-15 meter, dengan kondisi rencana

(30)

30 Apabila perubahan alur sungai merupakan salah pertimbangan, maka jarak 15-30-15

relatif lebih aman terhadap gerusan lokal. Hal ini terlihat pada prediksi kedalaman

Gambar

Gambar 1. Denah Situasi Kali Papah di sekitar Jembatan Kereta Api BH 2016 dan
Gambar 3. Pola Sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah menurut
Gambar 5. Pola sebaran Debit Aliran Maksimum di Bendung Papah menurut
Tabel 2. Hasil Uji Kecocokan Sebaran Data Debit Aliran Maksimum di Bendung
+7

Referensi

Dokumen terkait

EdukasiNet adalah portal jaringan sekolah yang dikembangkan oleh Pustekkom yang berfungsi sebagai 1) wahana komunikasi lintas sekolah; 2) wadah sumber belajar; dan 3) wahana berbagai

Contoh; Sebuah generator yang sederhana adalah generatot AC, yang terdiri dari sebuah kumparan kawat yang berputar dalam medan magnet serba sama.. GGL yang diinduksikan di dalam

Ada juga yang masuk melalui BBM mantan anggota advent yang sudah kawin dengan istrinya tamatan sekolah pendeta protestan sangat senang dengan acara ini walau hanya

Kajian cepat ini dilakukan dengan melibatkan unit pelaksana dan pelaksana teknis Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian yang terdiri atas (1) Balai Besar Litbang

Uji aktivitas antibakteri ekstrak etanol kulit batang delima terhadap bakteri Staphylococcus aureus menggunakan silinder dengan diameter dalam 6 mm dan diameter

Dari hasil penelitian dengan penilaian PKPR dengan menggunakan format buku pedoman PKPR dapat disimpulkan bahwa kedua Puskesmas tidak ada yang memiliki nilai lebih dari 74

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah dengan judul “Hubungan antara

Pendekatan yang digunakan Model evaluasi CIPP (Context, Input, Process, Product) Teknik pengumpulan data adalah wawancara, observasi dan dokumentasi adapun subyek