A. Data - data perencanaan Karakteristik Sungai
1. Lebar dasar sungai (b) = 80 m
2. Kemiringan dasar sungai ( I ) =
3. Koefisien kekasaran Manning ( n ) = 0.021
4. Debit banjir rencana ( Q100 ) = 350 m³/dt 5. Bentuk tebing sungai
Karakteristik Bendung
1. Elevasi dasar sungai lokasi bendung = m
2. Elevasi sawah tertinggi = m
3. Tinggi genangan = 0.13 m
4. Kehilangan tekanan
- Dari saluran tersier kesawah = 0.5 m - Dari saluran induk tersier = 0.5 m
- Sepanjang saluran = 0.5 m
- Pada bangunan ukur = 0.2 m
- Pada bangunan pengambilan = 0.3 m
- Untuk eksploitasi = 0.4 m
5. Jenis tanah pada lokasi bendung : Gravel and sand 6. Bahan pembentuk tubuh bendung : Batu kali 7. Berat jenis bahan
- Batu kali = 2200 kg/m³
- Beton massa = 2300 kg/m³
- Beton bertulang = 2400 kg/m³
8. Luas daerah irigasi = 1870 Ha
9. Kebutuhan air tanam = 1.2 l/dtk/ha
Lain-lain
Data-data dan hal-hal lain yang diperlukan dapat dilengkapi dan ditentukan sendiri dengan persetujuan asistensi tugas.
Dalam penyelesaian tugas irigasi II ( Perencanaan Bendung ) langkah-langkah yang harus dikerjakan adalah sebagai berikut :
1. Perhitungan lengkung debit sungai 2. perhitungan elevasi mercu
3. Perhitungan lebar sungai
4. Perhitungan tinggi air maksimum diatas mercu, koefisien debit, dan lebar efektif bendung 5. Perhitungan kolam olak (peredam energi)
6. Perhitungan tebal dan panjang apron 7. Perhitungan bangun-bangun pelengkap 8. Perhitungan stabilitas
9. Gambar perencanaan denah, potongan (minimal 3 potongan), detail (mercu bendung, peredam energi, pintu pengambilan, pintu pembilas, dan lain-lain)
Dalam penyelesaian tugas irigasi II ( Perencanaan Bendung ) langkah-langkah yang harus dikerjakan
4. Perhitungan tinggi air maksimum diatas mercu, koefisien debit, dan lebar efektif bendung
Penentuan Lebar Dasar Sungai dan Bentuk Sungai P1 67.243 67.79 0.32 0.04 67.722 P2 65.063 63.798 0.21 0.11 64.461 P3 62.903 62.118 0.51 0.42 62.764 P4 60.125 59.011 0.18 0.13 59.816 P5 50.439 49.373 0.17 0.04 49.624 P6 48.709 Elevasi pada garis kontur 48.709 P7 49.171 50.439 0.06 0.05 49.382 P8 52.041 53.048 5.97 0.99 52.881 P9 52.041 53.048 5.97 1.99 52.712 P10 52.041 53.048 5.97 2.99 52.544 P11 52.041 53.048 5.97 3.99 52.375 P12 52.041 53.048 5.97 4.99 52.206
Penentuan Kemiringan Sungai
Elevasi dicari Patok Elevasi Awal Elevasi akhir Jarak Total Jarak ke Patok
Dimana : I = Kemiringan ( m ) SI = Jumlah Kemiringan n = 10 Jumlah I P1 49 50 0.26 0.93 5000 46.423 P2 49 50 0.46 0.93 5000 47.978 P3 49 50 0.63 0.92 5000 48.540 P4 49 50 0.62 1.16 5000 48.129 P5 49 50 0.66 1.08 5000 48.364 P6 49 50 0.55 1.1 5500 49.000 P7 49 50 0.15 1.34 5000 41.067 P8 49 50 0.34 1.15 5000 46.618 P9 49 50 0.69 0.95 5000 48.623 P10 49 50 0.48 0.93 5000 48.063 P11 49 50 0.52 1.08 5000 47.923 SI = Rata-Rata Maka: kemiringan sungai : 0.0004 m Elevasi dasar sungai : 50 m
X 5000 10000 15000 20000 25000 30500 35500 40500 45500 Elevasi dicari Jarak Perpatok Patok Elevasi Awal Elevasi akhir Jarak Total Jarak ke Patok 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000
50500 55500 0.000 10.000 20.000 30.000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
0.000311037 0.000112284 0.000082130 0.0000469208 0.0001272727 0.001442424 0.001110196 0.000401108 0.00011214 0.00002788 0.003773 0.0004 X y 5000 67.722 10000 64.461 15000 62.764 20000 59.816 25000 49.624 30500 48.709 35500 49.382 40500 52.881 45500 52.712 Kemiringan (I)
50500 52.544 55500 52.375
Karakteristik Sungai
1. Lebar dasar sungai (B) = 14 m 2. Kemiringan dasar sungai ( I ) = 0.0004
3. Koefisien kekasaran Manning ( n ) = 0.021
4. Debit banjir rencana ( Q100 ) = 350 m³/dt 5. Bentuk tebing sungai = Trapesium
Dimensi Penampang
B Lebar dasar sungai
a Lebar sisi kiri & kanan bagian dasar sungai H Tinggi penampang sungai
h Tinggi air pada penampang sungai Data Teknis : B = 14 m a = 4 m ( Rencanakan ) H = 10 m ( Rencanakan ) m = 0.4 m Catatan :
Untuk mendapatkan nilai h dilakukan dengan cara Trial and Error Elevasi dasar sungai = 50 m
Luas Penampang Basah
A = 14.4 m² Keliling Penampang Basah
P = 16.154 m Jari - Jari Hidrolis
R = 0.891 m Kecepatan
V = 0.903 m/det Debit
Q = 13.004 m³/det
Perhitungan selanjutnya ditabelkan :
1 1 14.4 16.154 2 3 45.6 20.462 3 5 80 24.770 4 7 117.6 29.078 5 7.85 134.549 30.909 6 9 158.4 33.387 7 11 202.4 37.695 8 13 249.6 42.003
Dari grafik diperoleh nilai h untuk Q : 350 Jadi tinggi muka air sebelum dibendung adalah Sehingga elevasi muka air sebelum dibendung :
No h ( m ) A ( m² ) P ( m )
0.891 0.903 13 350 2.228 1.664 76 350 3.230 2.131 170 350 4.044 2.476 291 350 4.353 2.601 350 350 4.744 2.754 436 350 5.369 2.991 605 350 5.942 3.201 799 350 m³/det , yaitu : 7.85 m 7.85 m 57.85 m V ( m/det ) Qd ( m³/det ) Q ( m³/det ) R ( m ) 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 A xi s Ti tle
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Axis Title
Karakteristik Bendung
a. Tinggi Mercu Bendung
1. Elevasi dasar sungai lokasi bendung = 50 m
2. Elevasi sawah tertinggi = 51.9 m
3. Tinggi genangan = 0.13 m
4. Kehilangan tekanan
- Dari saluran tersier kesawah = 0.5 m - Dari saluran induk tersier = 0.5 m
- Sepanjang saluran = 0.5 m
- Pada bangunan ukur = 0.2 m
- Pada bangunan pengambilan = 0.3 m
- Untuk eksploitasi = 0.4 m
Elevasi Mercu Bendung = 54.43 m
Tinggi mercu bendung = 4.43 m
b. Lebar Bendung
* Lebar bendung ( B ) adalah jarak tembok pangkal satu dengan tembok sisi lainnya . Lebar maksimum bendung hendaknya tidak boleh lebih dari 1.2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil (Standar Perencanaan Irigasi KP.02,hal 38 )
- Lebar dasar sungai = 14 m - Lebar bendung ( B ) = 16.8 m c. Lebar Efektif
* Lebar bendung sebenarnya ( B' ) adalah lebar bendung total yang telah dikurangi oleh pintu penguras dan tebal pilar.
* Lebar efektif ( Be ) adalah lebar bendung sebenarnya yang telah dikurangi oleh koefisien pilar dan dan koefisien pangkal bendung
Karena adanya pilar dan bangunan pembilas, maka lebar total bendung tidak seluruhnya dapat dimanfaatkan untuk melewati debit yang ada . Jadi lebar efektif bendung lebih pendek dari lebar bendung yang sebenarnya.
t
Dengan :
b = Lebar pintu penguras (m) n = Jumlah pilar
Ka = Koefisien pangkal bendung H1 = Tinggi energi (m)
St = Jumlah tebal pilar penguras (m) Data perencanaan desain lebar efektif :
Harga-harga koefisien Ka dan Kp (tabel 4.1 KP 02, hal 40 ) Kp = 0.01 ( untuk pilar berujung bulat )
Ka = 0.1 ( pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran 0.5H1 > r > 0.15H1 )
n = 2 buah
Tebal pilar = 1 m
Pada setiap bendung terdapat bangunan pembilas atau bangunan yang berfungsi mengurangi banyaknya bahan padat yang masuk ke pintu pengambilan, dan bangunan penguras biasanya diletakkan pada sisi tegak lurus as bendung.
Lebar Pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya 1/6 -1/10 dari Lebar bersih Bendung (jarak antar pangkalnya) untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m ( KP 02 , hal 88 ).
b = 2.8 m
b = 1.68 m
Digunakan b = 2 m
t B' = 12.8 m
Be = 12.8 - 0.24 x H1
d. Tinggi Air Maksimum diatas Mercu
* Bentuk mercu bendung yang direncanakan bertipe bulat Debit melimpah mercu bulat adalah :
Dengan :
Q = Debit ( m³/dt )
Cd = Koefisien debit ( Cd = Co x C1 x C2 ) g = Percepatan gravitasi ( 9.8 m/dt² ) b = Lebar mercu (m)
H1 = Tinggi energi diatas ambang (m)
Kriteria perencanaan :
r = Jari-jari mercu bendung berkisar antara (0.3 - 0.7) H1.max ; Bahan tubuh bendung adalah batu kali
Cd = 1.3 ( direncanakan )
Q = 350 m³/dt ( debit banjir rencana )
g = 9.81 m/dt²
Be = 12.8 - 0.24 x H1
Maka dengan Tria and Error
1.3 0.667 2.557 12.56 1 28 350 1.3 0.667 2.557 12.08 3 139 350 1.3 0.667 2.557 11.6 5 287 350 1.3 0.667 2.557 11.4176 5.76 350 350 1.3 0.667 2.557 11.12 7 456 350 Didapat nilai H1 = 5.760 m e. Koefisien Debit ( Cd ) Pengecekan nilai Cd :
P = Tinggi mercu bendung
P = 4.43 m H1 = 5.760 m r = 0.5 x H1 , direncanakan = 2.880 Jadi : 2 = 1.35 0.8 = 0.95 0.8 = 1.003 Maka: = 1.3 ( analisa ) Cd = 1.3 ( rencana ) Cd 2/3 = (2/3)*g Be H1 Q m³/dt (trial and Q m³/dt (desain)
Sehingga Lebar Effektif Bendung
* Lebar bendung sebenarnya ( B' ) adalah lebar bendung total yang telah dikurangi oleh pintu penguras * Lebar efektif ( Be ) adalah lebar bendung sebenarnya yang telah dikurangi oleh koefisien pilar dan
Karena adanya pilar dan bangunan pembilas, maka lebar total bendung tidak seluruhnya dapat dimanfaatkan untuk melewati debit yang ada . Jadi lebar efektif bendung lebih pendek dari lebar bendung yang sebenarnya.
( pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran
Pada setiap bendung terdapat bangunan pembilas atau bangunan yang berfungsi mengurangi banyaknya bahan padat yang masuk ke pintu pengambilan, dan bangunan penguras biasanya
Lebar Pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya 1/6 -1/10 dari Lebar bersih Bendung (jarak antar pangkalnya) untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m ( KP 02 , hal 88 ).
Jari-jari mercu bendung berkisar antara (0.3 - 0.7) H1.max ; Bahan tubuh bendung adalah batu kali
( debit banjir rencana )
( Ganbar 4.5, KP.02 hal 97 ) ( Gambar 4.6, KP.02 hal 97 ) ( Gambar 4.7, KP.02 hal 98 )
f. Kolam Olak
Aliran air yang telah melewati mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang sangat tinggi, dengan kondisi aliran sangat kritis. Dalam kondisi ini dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan pada bagian belakang pelimpah , hingga menyebabkan terganggunya kestabilan sedari bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut dilakukan upaya dalam mengubah kondisi aliarn superkritis menjadi subkritis yaitu dengan meredam energi aliran tersebut, dengan mendesain Kolam Olak .
Tipe-tipe yang digunakan untuk meredam energi : 1. Tipe loncatan (jump bazin)
2. Tipe kolam olak (stilling bazin) 3. Tipe bak pusaran (roller bucket)
Adapun tipe kolam olak berdasarkan bilangan froude (Kp 04 hal 99) :
1. Untuk Fr<1.7 tidak diperlukan kolam olak, pada saluran tanah bagian hilir harus dilindungi dari bahaya erosi, saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan perlindungan khusus. 2. Bila 1.7<Fr<2.5 maka kolam olak diperlukan untuk meredam energi secara efektif. Pada umumnya kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja dengan baik. Untuk penurunan muka air DZ < 1.5 m dapat dipakai bangunan terjun tegak.
3. Jika 2.5<Fr<4.5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam memilih kolam olak yang tepat. Loncatan air tidak berbentuk dengan baik dan menimbulkan gelombang sampai jarak yang jauh. Digunakan blok yang berukuran besar (Tipe IV).
4. Bila Fr>4.5 ini merupakan kolam olak paling ekonomis karena kolam olak ini pendek, termasuk kolam olak tipe III yang dilengkapi blok depan dan blok halang.
Data perencanaan desain kolam olak :
P = 4.43 m tinggi puncak mercu
H1 = 1.529 m tinggi energi diatas ambang Q = 350 m³/dt ( debit banjir rencana ) B = 83.633 m lebar efektif bendung
g = 9.81 m/dt²
Kecepatan Air
`
Dengan trial and error :
= 498.369 x V0 = 4.263 x V0³ 498.369 4.263 0.1 49.837 0.004 498.369 4.263 0.3 149.511 0.115 498.369 4.263 0.5 249.185 0.533 498.369 4.263 0.705 351.350 1.494 498.369 4.263 0.9 448.532 3.107
Didapat nilai V0 = 0.705 m/det Sehingga :
Ha = 0.025 m
H1 = 1.529 m
Hd = 1.504 m
Kecepatan Air Meluncur dari Mercu (Penampang I = V1 )
V1 = 4.185
yu Dari Persamaan Energi :
Dengan trial and error :
0.893 1 1.893 5.959
0.893 3 3.099 5.959
0.893 5 5.036 5.959
0.893 5.934 5.959 5.959
0.893 7 7.018 5.959
Didapat nilai y1=yu = 5.934 m, ( tinggi air setelah meluncur, sebelum olakan ) Maka : V1 = 0.705 m/det dan : 0.025 m Sehingga : Fr = 0.092
Karena Fr < 1.7, maka menurut KP.04 hal 99, tidak diperlukan kolam olak.
Tinggi Loncatan Air
y2 = 0.0997 m
Tinggi Air Setelah Olakan ( Penampang II = V2 ) v2 = 41.964 m/det
89.756 m
Persamaan Energi pada Penampang 2
(Q/B)²/2g yu
P + H1 (trial and
error)
Dhf = -83.8969
Dimensi Kolam Olak
Berdasarkan KP 04 Hal 102, Panjang Kolam Olak Adalah :
Kolam Olak USBR Tipe IV Dimana :
L = panjang kolam olak (m)
yu = kedalaman air pada kaki pelimpah (m) Fr = Bilangan froude Data perencanaan : yu = 0.885 m Fr = 4.436 maka: L = 20.508 m Direncanakan :
- Panjang kolam olak (L) : 21 m
- Lebar blok/maks gerigi (W=yu) : 0.885 m @ - Jarak fraksi ( 0.5 x w ) : 0.5 m
Elevasi Dasar Kolam Olak
Data perencanaan : Elevasi Mercu = 65.43 m H1 = 1.529 m = 0.025 m y1 = 0.885 m maka:
penggerusan pada bagian belakang pelimpah , hingga menyebabkan terganggunya kestabilan sedari bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut dilakukan upaya dalam mengubah kondisi aliarn superkritis menjadi subkritis yaitu dengan meredam energi aliran tersebut, dengan mendesain
dari bahaya erosi, saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan perlindungan khusus. 2. Bila 1.7<Fr<2.5 maka kolam olak diperlukan untuk meredam energi secara efektif. Pada umumnya kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja dengan baik. Untuk penurunan muka air DZ < 1.5 m
3. Jika 2.5<Fr<4.5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam memilih kolam olak yang tepat. Loncatan air tidak berbentuk dengan baik dan menimbulkan gelombang sampai jarak yang jauh. Digunakan blok yang
50 350 149 350 249 350 350 350 445 350 Q (m³/dt) Q (trial and error)
m, ( tinggi air setelah meluncur, sebelum olakan )
g. Apron
Panjang dan tebal apron di belakang serta di depan bendung dirancang untuk menahan gaya uplift dan mengurangi hydraulic.
Data perencanaan desain apron :
- Elevasi dasar sungai = 50 m - Tinggi mercu = 4.43 m
- Nilai Hd = 1.504 m
- Tinggi loncatan air ( y2 ) = 0.0997 m
* Elevasi air dihulu pada saat banjir = 55.934 m
* Elevasi air dihulu pada saat banjir = 50.0997 m
*DH banjir = 5.8339 m
* Elevasi air normal = 55.834 m
* Elevasi lantai hilir = 50 m
* DH air normal = 5.834 m * Kondisi tanah = Pasir Kasar
Berdasarkan KP.02 halaman 126, dengan kondisi tanah dasar pasir kasar dapat diketahui angka rembesan lane (CL) = 5
Dimana :
Cl Angka rembesan lane Lv Jumlah panjang vertikal ( m ) LH Jumlah panjang horizontal ( m ) DH Beda tinggi muka air
Dianggap jalur vertikal memiliki daya tahan terhadap aliran 3x lebih kuat dari jalur horizontal. * Panjang Creep Line
No LV LH 1 3 1.5 2 2 4.4 3 2 1.5 4 2 4.4 5 2 1.5 6 2 3.24 7 3 1.6 8 1.5 1.9 9 2.5 2 10 4 2.5 11 2.5 1 12 2.5 3.65 13 2.5 1 14 4 -Jumlah 35.5 30.19 Rencanakan
Angka rembesan untuk menentukan tekanan air (CW) Harga minimum CL untuk pasir kasar = 5
CL Banjir = 7.81 > 5
Dianggap jalur vertikal memiliki daya tahan terhadap aliran 3x lebih kuat dari jalur horizontal.
