707
TINJAUAN GERUSAN LOKAL DI HILIR BENDUNG KOTO TUO SUNGAI BATANG AIR DINGIN KOTA PADANG
Ath Thaariq 1, Muhammad Hisyam 2, Dalrino 3 Aguskamar 4
1Mahasiswa D IV Perencanaan Irigasi dan Rawa, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected]
2Mahasiswa D IV Perencanaan Irigasi dan Rawa, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected]
3Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected]
4Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected] ABSTRACT
Koto Tuo Dam suffered damage in 2016, due to local scouring that occurred right at the building's downstream. Without any security for scouring at the foot of the weir. Impact on the scouring downstream of the weir. With this case, this research was conducted to analyze the scour downstream of Koto Tuo Dam. Cold Water Watershed (DAS) is one of the watersheds located in Koto Tangah Subdistrict, Padang City which empties into the ocean. Geographically, it is located at 0 45 "- 0 55" South Latitude and 100 20 - 100 30 'East Longitude and at an altitude of 0 - 1808 meters above sea level, with an area of 12477.32 ha. Depth of scour in the field is 1.7 m. The depth of the scour was analyzed using 3 methods, namely the Demle and Khatsuaria Method, the Verones Method 1976, and the Lacey Method. The result that is close to the field condition is the scour depth using the Verones Method with 100 years Q that is close to 1,673 m scouring downstream of the Koto Tuo Dam. With the results of the analysis, it can be a recommendation for construction in the safety of downstream weirs, namely using an empty stone pair or X Box stone pair to minimize the possibility of scouring downstream of the weir.
Keywords : 1, Scouring 2, Weir 3, Verones Method
ABSTRAK
Bendung Koto Tuo mengalami kerusakan pada 2016, akibat gerusan lokal yang terjadi tepat pada hilir bangunan. Tanpa adanya pengamanan terhadap gerusan di kaki bendung.
Berdampak pada terjadinya gerusan di hilir bendung tersebut. Dengan adanya kasus tersebut, penelitian ini dilakukan untuk menganalisa gerusan di hilir Bendung Koto Tuo.
Daerah aliran sungai (DAS) Air Dingin merupakan salah satu DAS yang terletak di Kecamatan Koto Tangah Kota Padang yang bermuara lansung ke lautan. Secara geografis terletak pada 0 45” - 0 55” Lintang Selatan dan 100 20 – 100 30’ Bujur Timur dan berada pada ketinggian 0 – 1808 mdpl, dengan luas 12477.32 ha. Kedalaman gerusan di lapangan diperoleh sebesar 1,7 m. Kedalaman gerusan dianalisa dengan menggunakan 3 metode, yaitu Metode Demle dan Khatsuaria, Metode Verones 1976, dan Metode Lacey. Hasil yang mendekati kondisi lapangan yaitu kedalaman gerusan menggunakan Metode Verones dengan Q 100 tahun yaitu mendekati gerusan sebesar 1.673 m pada hilir Bendung Koto Tuo. Dengan adanya hasil analisa tersebut dapat menjadi rekomendasi kontruksi untuk pengaman di hilir bendung yaitu menggunakan pasangan batu kosong atau pasangan batu X Box untuk memperkecil kemungkinan terjadinya gerusan di hilir bendung.
Kata Kunci : 1, Gerusan 2, Bendung 3, Metode Verones
708 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bendung adalah suatu bangunan air dengan kelengkapan yang dibangun melintang sungai atau sudetan yang sengaja dibuat untuk meninggikan taraf muka air atau untuk mendapatkan tinggi terjun, sehingga air dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkannya ( Moch.Memed dan Erman Mawardi, 2015 )
Bendung Koto Tuo mengalami kerusakan pada 2016, akibat gerusan lokal yang terjadi tepat pada hilir bangunan. Tanpa adanya pengamanan terhadap gerusan di kaki bendung. Berdampak pada terjadinya gerusan di hilir bendung tersebut. Dengan adanya kasus tersebut, penelitian ini dilakukan untuk menganalisa gerusan di hilir Bendung Koto Tuo. Daerah aliran sungai (DAS) Air Dingin merupakan salah satu DAS yang terletak di Kecamatan Koto Tangah Kota Padang yang bermuara lansung ke lautan.
Secara geografis terletak pada 0 45” - 0 55” Lintang Selatan dan 100 20 – 100 30’ Bujur Timur dan berada pada ketinggian 0 – 1808 mdpl, dengan luas 12477.32 ha. Kedalaman gerusan di lapangan diperoleh sebesar 1,7 m. Kedalaman gerusan dianalisa dengan menggunakan 3 metode, yaitu Metode Demle dan Khatsuaria, Metode Verones 1976, dan Metode Lacey. Gerusan lokal (local scouring) yang terjadi tepat di hilir bangunan diakibatkan oleh menumpuknya sedimen ditahan oleh hulu bendung, jika dasar sungai menjadi dangkal atau lebar, terisi pasir dan kerikil, maka hal ini dapat dijadikan petunjuk bahwa dasar tersebut sedang mengalami agradasi secara berangsur – angsur.
aliran air yang melimpas diatas ambang bangunan, mempunyai energi yang cukup besar sehingga mampu menggerus dasar sungai dan membuat gerusan ke hilir.
Dampak dari gerusan lokal harus diwaspadai karena berpengaruh pada keamanan bangunan air. Mengingat kompleks dan pentingnya permasalahan di atas, maka kami menulis judul” “TINJAUAN GERUSAN LOKAL DI HILIR BENDUNG KOTO TUO DI BATANG AIR DINGIN KOTA PADANG”
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui pengaruh besarnya debit dan waktu pada gerusan lokal yang terjadi 2. Mendapatkan nilai Hujan Rencana dan Debit sungai rencana
3. Mendapatkan nilai Kedalaman gerusan di hilir bendung
4. Memberikan rekomendasi terhadap gerusan yang terjadi di hilir Bendung Koto Tuo
2. STUDI PUSTAKA
Menururt Neill (1973 ), pengertian gerusan [ scour ] adalah penurunan dasar sungai karena erosi di bawah elevasi permukaan alami atau datum yang diasumsikan.
709
Menurut Legono [ 1990 ], gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai. Menurut Raudkivi dan Etterma [ 1983 ], gerusan dibedakan atas tiga tipe, yaitu :
1. Gerusan umum (general scour), gerusan ini terjadi tidak berkaitan sama sekali dengan ada atau tidaknya bangunan hidraulik. Gerusan ini disebabkan oleh energi dari aliran air.
2. Gerusan terlokalisir ( localized scour / constriction scour ) di alur sungai, terjadi karena penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi lebih terpusat.
3. Gerusan lokal ( local scour ) di sekitar bangunan, karena pola aliran lokal di sekitar bangunan sungai.
2.1 Faktor yang Mempengaruhi Kedalaman Gerusan
Kedalaman gerusan yang terjadi disekitar bangunan air, jembatan dan penyempitan air dipengaruhi beberapa faktor yang antara lain adalah :
a. Kecepatan aliran pada alur sungai
Kedalaman gerusan lokal maksimum rata-rata di sekitar pilar sangat tergantung pada nilai relatif kecepatan alur sungai (perbandingan antara kecepatan rerata aliran dan kecepatan geser), nilai diameter butiran (butiran seragam/ tidak seragam) dan lebar pilar. Dengan demikian maka gerusan lokal maksimum rerata tersebut merupakan gerusan lokal maksimum dalam kondisi setimbang.
Rumus Kecepatan Aliran V = Q/A
Dimana
Q = Debit m3/det A= Luas Penampang b. Debit
Debit merupakan salah satu factor yang mempengaruhi kedalaman gerusan baik pada kondisi air normal maupun kondisi banjir.
Rumus Q Q = A.V Dimana
710 A = Luas Penampang
V = Kecepatan
c. Tinggi Muka Air
Tinggi muka air sangat mempengaruhi terjadinya gerusan, semakin tinggi muka air di hulu maka tinggi muka air di hilir akan lebih tinggi dan terjadi loncatan energy yang tinggi.
d. Lebar Bendung
Lebar bendung sangat mempengaruhi terjadinya gerusan, semakin sempit lebar bendung maka akan berpengaruh pada kecepatan aliran.
e. Ukuran Butir Material Dasar
Kedalaman gerusan maksimum pada media alir clear water scour sangat dipengaruhi adanya ukuran butiran material dasar relatif b/d50 pada sungai alami maupun buatan. Untuk sungai alami umumnya koefisien ukuran butir relatif b/d50 pada kecepatan relatif U/Uc = 0,90 pada kondisi clear water dan umumnya kedalaman
gerusan relatif ys/b tidak dipengaruhi oleh besarnya butiran dasar sungai selama b/d50 >
25.
2.2 Tinggi Muka Air
Merupakan tinggi muka air di atas mercu bendung dan tinggi muka air di hilir bendung.
2.2.1 Tiggi Muka Air di Atas Mercu
Q = Dimana :
Q = Debit (m³/dt)
Cd = Koefisien debit ( Cd = C0.C1.C2 ) g = Percepatan gravitasi ( m/dt²) Be = Lebar efektif Mercu (m)
H1/D = Tinggi energy/air di atas mercu ( m)
711
h A b m i P R v Q (m3/dt)
0.78 6.81 15.02 1 0.0175 17.226 0.395 3.197 21.769
0.82 7.47 15.07 1 0.0175 17.389 0.430 3.380 25.246
0.83 7.64 15.09 1 0.0175 17.438 0.438 3.425 26.164
0.84 7.81 15.10 1 0.0175 17.476 0.447 3.470 27.103
0.85 7.99 15.12 1 0.0175 17.524 0.456 3.517 28.103
0.81 7.30 15.06 1 0.0175 17.351 0.421 3.333 24.329
0.78 6.81 15.02 1 0.0175 17.226 0.395 3.197 21.769
0.76 6.50 14.99 1 0.0175 17.140 0.379 3.109 20.208
2.2.2 Tiggi Muka Air di Hilir Bendung Persamaan yang digunakan : 5. Perhitungan Vu =
6. Perhitungan Yu = 7. Perhitungan Froud =
8. Perhitungan Y2 = Lihat Gambar 6.2 KP.02 Dimana :
P = Tinggi Mercu + 1 m Fr = Nilai Froude
Hd = Ketinggian MA di hulu bendung g = Percepatan gravitasi 9.81 m/dt Vu = Kecepatan aliran di terjunan Q = Debit periode
Be = Lebar efektif Bendung Yu = Tinggi loncatan di terjunan Y2 = Tinggi loncatan di hilir bendung 2.3 Analisa Saringan
Analisa saringan adalah suatu kegiatan analisis untuk mengetahui ukuran tribusi agregat kasar maupun dengan menggunakan ukuran standar tertentu yang ditunjukkan dengan lobang saringan (mm) dan untuk nilai agregat kasar maupun halus yang akan kita gunakan.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Analisa Hidrologi
Data curah hujan yang digunakan pada lokasi studi terdiri dari Stasiun Kasang, Stasiun Bendung Koto Tuo. Diambil data selama 15 tahun dari tahun 2003 sampai 2017.
Analisa debit banjir dengan menghitung debit (Q) periode ulang. Periode ulang yang digunakan adalah 100 tahun, Debit banjir yang terjadi sebesar 220,62 m3/detik dengan metode HSS Nakayasu
3.2 Analisa Debit Lapangan
Tabel 1 Perhitungan Tabel Q Pengukuran Lapangan
712
jam mulai T Q m3/dt Q Puncak m3/det
21.769 20.208
28.103 8:30
9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
1 jam 1 jam 1 jam 1 jam
21.769 25.246 26.164 27.103 1 jam
1 jam 1 jam 1 jam
28.103 24.329
Tabel 2 Q Pengukuran Lapangan
Gambar 3.1 Grafik Q Pengukuran Lapangan
Q pengukuran lapangan di dapat Q puncak 28.103 m3/det dengan asumsi merupakan Q periode ulang 2 tahun yang mendekati Q lapangan adalah Q yang dihitung dengan menggunakan Metode Nakayasu.
3.3 Analisa Kedalaman Gerusan 3.4 Metode Demle & Khatsuaria
S = A x ( q x ho )^0.5-h2
3.5 Metode Verones 1976 S = ( K x (HT^0,225 x q^0,54)
3.6 Metode Lacey S = 0.47 x ( Q / f )^1/2 Keterangan :
713
Debit Rencana Berdasarkan Data Hujan Demle & Khatsuaria Verones 1976 Lacey
Nakayasu (m3/dt) S [ m ] S [ m ] S [ m ]
2 65.2 0.149 0.921 0.930
5 101.19 0.178 1.157 1.075
10 127.37 0.184 1.289 1.160
25 153.77 0.200 1.417 1.234
50 190.56 0.210 1.566 1.325
100 220.62 0.216 1.673 1.390
Periode Ulang (Tahun)
S = kedalaman gerusan yang terjadi di hilir bangunan (m) A = Konstanta digunakan 0.9
Ho = Tinggi muka air di hulu [ m ] q = Debit persatuan lebar (m2/dt) h2 = Tinggi muka air di hilir (m)
K = 0.4
HT = Tinggi Muka Air di hulu (m) Q = debit (m3/dt)
f = faktor lumpur, 1.76 Dm0.6 Dm = diameter butiran
Tabel 3 Rekapitulasi Semua Metode Terhadap Q
Gambar 4.1 Grafik Kedalaman Gerusan Dengan 3 Metode 3.7 Analisa Perhitungan Kedalaman Gerusan Terhadap Q Periode
Kedalaman gerusan dianalisa dengan menggunakan 3 metode, yaitu Metode Demle dan Khatsuaria, Metode Verones 1976, dan Metode Lacey. Pada hilir bendung Elevasi +26.59 sebagai titik awal pengukuran, dilakukan pengukuran kedalaman gerusan menggunakan papan ukur dan didapat kedalaman gerusan 1.7 m pada hilir bendung. Metode yang mendekati hasil lapangan sedalam 1.7 m yaitu Metode Verones
714
dengan Q 100 tahun yang mendekati gerusan sebesar 1.673 m pada hilir Bendung Koto Tuo.
Gambar 4.12Pengecekan Kedalaman Gerusan di Lapangan 3.8 Rekomendasi Pengaman Terhadap Gerusan
3.8.1 Perencanaan Kolam Olak Persamaan yang digunakan : 9. Perhitungan Vu = 10. Perhitungan Yu = 11. Perhitungan Froud =
12. Perhitungan Y2 = Lihat Gambar 6.2 KP.02 13. Perhitungan Ld & Lj = 1. Ld = 5 x Y2
2. Lj = 5 ( Y2 - Yu ) Maka Panjang Kolam Olak = Ld + Lj
9.25 + 7.20 = 16.45 m
3.8.2 Pemasangan Batu Kosong Rip Rap
Gambar 4.13 Pasangan Batu kosong Rip rap
715 3.8.3 Pemasangan Batu Pemecah Energi X – Box
Gambar 4.14 Batu Pemecah Energi X – Box
4. KESIMPULAN
1. Dari hasi perhitungang debit banjir dengan tiga metode yaitu: metode Melchior, Metode Hasper, dan Metode Nakayasu, diperoleh debit yang mendekati dengan debit lapangan adalah metode Nakayasu sebesar 65.20 m3/dt dengan periode ulang 2 tahun.
2. Dari tiga (3) metode yang digunakan untuk menghitung kedalaman gerusan yaitu metode Metode Demle & Khatsuaria, Metode Verones 1976, dan Metode Lacey dengan debit banjir periode, metode yang mendekati gerusan 1.7 m di lapangan adalah metode Verones 1976 dengan kedalaman gerusan adalah 1.673 meter.
3. Dari hasil hitungan terhadap Kolom Olakan, diperoleh panjang yang dibutukan 16.45 meter. Sedangan kondisi di lapangan hanya tersedia 14.5 meter. Dengan demikian maka terjadi loncatan air di luar Kolam Olak yang pada gilirannya menyebabkan gerusan lokal pada hilir Bendung Koto Tuo.
5. DAFTAR PUSTAKA
Umar, Zahrul., Utama, Lusi., & Warti Lili. (2016) Pengaruh Angkutan Sedimen Terhadap Banjir di Batang Lampasi Kota Payakumbuh Sumatera Barat. Prosiding HATHI 3.
Revalin Herdianto, Indra Agus, Mukhlis. (2007) Studi Ketinggian Lantai Mercu Bendung Gergaji Untuk Peredaman Energi Dengan Model Fisik Dua Dimensi.
Reski Wahyudi, Junaidi, Ahmad Junaidi (2017) Evaluasi Hidrolis Bangunan Pengendali Stabilitas Sungai Pada Batang Air Dingin Dan Rekomendasi Penanganannya [ Studi Kasus Bangunan Terjun Koto Pulai ].
Wisafri, Indra Agus, Apwiddhal. (2014) Studi Kedalaman dan Pola Gerusan Lokal Yang Terjadi Di Hilir Bendung dengan Kolam Olakan tipe Bucket dan USBR III.
716
Aryu Putra Pratama Ogi, Anif Bahrul, Umar Zahrul, (Perencanaan Bendung Koto Tuo Dengan Menggunakan Mercu Bulat Dan Kolam Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam di Sungai Batang Aie Dingin Kecamatan Koto Tangah Kota Padang.
6. UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih penulis ucapkan kepada Politeknik Negeri Padang selaku tempat penulis kuliah. Kemudian kepada pembimbing yang telah mencurahkan waktu dan pikirannya dalam membimbing penulis dalam menulis makalah ini. Seterusnya kepada Balai Wilayah Sungai V dan Dinas Pengelola Sumber Daya Air Sumatetra Barat selaku pihak yang menyediakan data penunjang dalam penelitian.
