Buku Ajar Irigasi 2.pdf

JANUARI 2004

IRIGASI 2

Uni ver ver si t as

Kat ol i k

Wi dya

Mand andi r a - Kupang ang

K A T A P E N GA N T A R

Buku ini disusun sebagai buku acuan dalam mata kuliah Irigasi 2 yang diharapkan dapat menjadi pegangan dalam proses pembelajaran bagi mahasiswa. Penulisan buku ini diusahakan dalam bentuk yang sederhana dan praktis sehingga mudah dipahami oleh mahasiswa. Besar harapan saya setelah mahasiswa mengikuti kuliah dan membaca buku ajar ini dapat membuat tugas irigasi 2 yang meliputi perencanaan dan menggambar: a. bangunan utama b. bangunan pengelak c. bangunan silang dan terjun d. bangunan pengambilan dan pembilas e. kantong lumpur Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya terselesaikannya buku ajar ini. Semoga buku ini berguna baik bagi mahasiswa, dosen, maupun praktisi di bidang irigasi. Saya mengharapkan saran dan kritik dari para pengguna demi peningkatan mutu penulisan buku ajar ini.

Susilawati Jurusan Teknik Sipil Universitas Katolik Widya Mandira - Kupang

K A T A P E N GA N T A R

Buku ini disusun sebagai buku acuan dalam mata kuliah Irigasi 2 yang diharapkan dapat menjadi pegangan dalam proses pembelajaran bagi mahasiswa. Penulisan buku ini diusahakan dalam bentuk yang sederhana dan praktis sehingga mudah dipahami oleh mahasiswa. Besar harapan saya setelah mahasiswa mengikuti kuliah dan membaca buku ajar ini dapat membuat tugas irigasi 2 yang meliputi perencanaan dan menggambar: a. bangunan utama b. bangunan pengelak c. bangunan silang dan terjun d. bangunan pengambilan dan pembilas e. kantong lumpur Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya terselesaikannya buku ajar ini. Semoga buku ini berguna baik bagi mahasiswa, dosen, maupun praktisi di bidang irigasi. Saya mengharapkan saran dan kritik dari para pengguna demi peningkatan mutu penulisan buku ajar ini.

Susilawati Jurusan Teknik Sipil Universitas Katolik Widya Mandira - Kupang

DAFTAR ISI halaman Kata Pengantar ................................... ................................ .................................. i Daftar Isi ................................ ................................... ................................ ............. ii Daftar Tabel dan Grafik..................................... ................................... .................. iv Daftar Gambar ................................ ................................... .................................. .. v Bab 1

Pendahuluan Pendahuluan ............................... ................................... ..........................

1-1

Bab 2

Bangunan Utama ........................... ................................... ....................... 2-1 2.1. Bagian-bagian Bagian-bagian Bangunan Utama ............................ .......................... 2-2 2.1.1. Bangunan Pengelak ................................. ................................. .... 2-3 2.1.2. Bangunan Pengambilan Pengambilan .............................. ................................ .. 2-7 2.1.3. Bangunan Pembilas/Penguras Pembilas/Penguras .............................. ........................ 2-8 2.1.4. Kantong Lumpur .............................. ................................... ........... 2-9 2.1.5. Bangunan Pengaturan Sungai ................................ ...................... 2-9 2.1.6. Bangunan Pelengkap ................................. ............................... .... 2-10 2.2. Data-data yang Diperlukan untuk Perencanaan Bangunan Utama .. 2-10 2.2.1. Data Topografi .................................. .................................. ........... 2-10 2.2.2. Data Hidrologi .............................. ................................ .................. 2-11 2.2.3. Data Morfologi ............................ ................................ ................... 2-11 2.2.4. Data Geologi .................................. .................................. .............. 2-11

Bab 3

Bangunan Pengelak ................................ ................................ ................ 3.1. Lokasi dan Tipe Bangunan Pengelak ............................ ................... 3.1.1. Sungai ................................ .................................. .......................... 3.1.2. Elevasi yang Diperlukan untuk Irigasi ................................... ......... 3.1.3. Topografi pada Lokasi ................................ ............................... .... 3.1.4. Geologi Teknik pada Lokasi ................................ .......................... 3.1.5. Metode Pelaksanaan Pelaksanaan ................................ ................................... .. 3.2. Bangunan untuk Pengatur Muka Air ................................ ................. 3.3. Bangunan Muka Air Bebas ................................. ..............................

3-1 3-1 3-1 3-3 3-3 3-3 3-3 3-5 3-6

Bab 4

Perencanaan Perencanaan Hidrolis dan Stabilitas Bendung ............................. ........... 4.1. Bendung Pelimpah ................................ .................................. ......... 4.1.1. Lebar Bendung ............................ ................................ .................. 4.1.2. Perencanaan Perencanaan Mercu ............................ ................................... ....... 4.1.3. Kecepatan Datang ............................... .................................. ........ 4.1.4. Pangkal Bendung ............................ .................................. ............ 4.1.5. Peredam Energi ............................. ................................ ................ 4.1.6. Kolam Loncat Air ................................ .................................. ......... 4.2. Bendung Gerak ............................. ................................ ................... 4.2.1. Tata Letak ............................ ................................... .......................

4-1 4-1 4-1 4-2 4-7 4-8 4-9 4-9 4-13 4-13

DAFTAR ISI

iii

4.2.2. Pintu Air untuk Bendung Gerak .............................. ....................... 4.3. Pengambilan Pengambilan Bebas .................................. ................................... ..... 4.4. Pompa ............................. .................................. ............................... 4.5. Bendung Saringan Bawah .............................. ................................ .. 4.6. Stabilitas Bendung ................................... .................................. ....... 4.6.1. Tekanan Air ............................... ................................ .................... 4.6.2. Tekanan Lumpur ............................... .................................. ........... 4.6.3. Gaya Gempa .......................... ................................... .................... 4.6.4. Berat Bangunan ................................ ................................... .......... 4.6.5. Reaksi Pondasi ............................. ............................... ..................

4-14 4-14 4-16 4-16 4-17 4-17 4-20 4-20 4-20 4-20

Bab 5

Bangunan Silang dan Bangunan Terjun ............................ ...................... 5.1. Bangunan Silang .............................. ................................ ................ 5.1.1. Sipon .............................. ................................... ............................. 5.1.2. Gorong-gorong Gorong-gorong ............................ ................................ .................. 5.1.3. Talang ................................ .................................. .......................... 5.1.4. Alur Pembuang ................................ .................................. ............ 5.2. Bangunan Terjun ................................. .................................. ...........

5-1 5-1 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5

Bab 6

Bangunan Pengambilan Pengambilan dan Pembilas ................................. ................... 6.1. Bangunan Pengambilan Pengambilan ............................ ................................. ...... 6.2. Bangunan Pembilas ............................ ................................... ...........

6-1 6-1 6-3

Bab 7

Perencanaan Perencanaan Kantong Lumpur .......................... ................................... ... 7.1. Kondisi-kondisi Kondisi-kondisi Batas ................................ ................................. ...... 7.1.1. Bangunan Pengambilan Pengambilan ................................... ............................. 7.1.2. Jaringan Saluran .............................. .............................. ................ 7.1.3. Topografi ................................... ................................ ..................... 7.2. Dimensi Kantong Lumpur ............................. ................................... . 7.2.1. Panjang dan Lebar Kantong Lumpur ................................ ............. 7.2.2. Volume Tampungan ................................ .................................. .... 7.3. Pembersihan Kantong Lumpur ............................. ............................ 7.3.1. Pembersihan Secara Hidrolis ............................... ......................... 7.3.2. Pembersihan Secara Manual/Mekanis Manual/Mekanis ................................ .......... 7.4. Tata Letak Kantong Lumpur, Pembilas dan Pengambilan Pengambilan di Saluran Primer ............................... ................................ ................... 7.4.1. Tata Letak ............................. ................................... ...................... 7.4.2. Pembilas ................................... ................................ ..................... 7.4.3. Pengambilan Pengambilan Saluran Primer ................................ ......................... 7.4.4. Saluran Pembilas ............................... .................................. .......... 7.5. Perencanaan Perencanaan Bangunan Kantong Lumpur ............................. ..........

7-1 7-1 7-1 7-2 7-2 7-2 7-3 7-3 7-5 7-5 7-5 7-5 7-5 7-8 7-8 7-8 7-8

Pengaturan Sungai dan Bangunan Pelengkap ............................... ......... 8.1. Lindungan Terhadap Gerusan ............................. ............................. 8.1.1. Lindungan Dasar Sungai ................................... ............................ 8.1.2. Lindungan Tanggul Sungai ................................. ........................... 8.2. Tanggul ............................. .................................. .............................. 8.2.1. Panjang dan Elevasi ................................. ................................... .. 8.2.2. Arah Poros ............................... ................................ ...................... 8.2.3. Tinggi Jagaan ................................. ................................ ............... 8.2.4. Potongan Melintang ................................ .................................. ..... 8.2.5. Pembuang ................................... ................................. ................. 8.3. Sodetan Sungai ................................. ................................... ............

8-1 8-1 8-1 8-2 8-4 8-4 8-4 8-4 8-5 8-5 8-6

Daftar Pustaka ............................ .................................. ................................ .........

vii

Bab 8

D A F T A R T A B E L D A N G R A F IK

T ABEL

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.1 5.2 5.3 8.1

halaman Harga-harga koefisien kontraksi pilar (K p) .................................................. 4-1 Harga-harga koefisien kontraksi pangkal bendung (K a) ............................. 4-1 Harga-harga K dan n ............................... ................................... ................ 4-5 Efisiensi mesin pompa ............................... ................................... .............. 4-16 Harga-harga c yang bergantung pada kemiringan saringan ...................... 4-17 Harga-harga ξ ............................................................................................. 4-18 Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan f ...................................... 4-21 Harga-harga perkiraan daya dukung ............................... ........................... 4-22 Harga-harga minimum angka rembesan Lane (C L) ............................... ..... 4-23 Koefisien-koefisien kekasaran Strickler ...................................................... 5-2 Koefisien kehilangan energi .............................. ................................. ........ 5-2 Harga tinggi jagaan minimum untuk talang ................................ ................ 5-4 Harga-harga kemiringan talut untuk tanggul tanah homogen .................... 8-5

GRAFIK

4.7

halaman Tekanan pada mercu bendung bulat sebagai fungsi perbandingan H 1/r .... 4-3 Harga-harga koefisien C 0 untuk bendung ambang bulat sebagai fungsi perbandingan H 1/r .................................. ................................ ..................... 4-4 Koefisien C1 sebagai fungsi perbandingan p/H 1 .............................. ........... 4-4 Harga-harga koefisien C 2 untuk bendung mercu Ogee dengan muka hulu melengkung (USBR, 1960) ............................... ................................... ....... 4-4 Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi H 2/H1 ...................... 4-5 Faktor koreksi untuk selain tinggi energi rencana pada bendung mercu Ogee ............................................................. .................................. ............ 4-6 Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi p 2/H1 dan H2/H1 ...... 4-7

4.8

Harga-harga C v sebagai fungsi perbandingan luas

4.9 4.10

Metode perencanaan kolam loncat air ....................................................... 4-10 Hubungan percobaan antara Fr u; y2/yu dan n/yu untuk ambang ujung pendek .................................. ................................ .................................. .... 4-11 Koefisien K untuk debit tenggelam (dari Schmidt) ............................... ....... 4-15

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

4.11

α1 Cd A

*

/A 1 .............

4-7

DAFTAR GAMBAR

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12

halaman Bendung tetap ................................ ................................... ......................... 2-1 Bendung gerak ................................ ................................... ........................ 2-1 Pompa ............................................................ ................................... ......... 2-2 Pengambilan bebas ................................. ................................ ................... 2-2 Pengambilan bebas dengan ambal alam ................................ ................... 2-2 Bangunan utama dengan bagian-bagiannya ................................ ............. 2-3 Denah dan potongan bangunan bendung pelimpah .................................. 2-4 Denah dan potongan melintang bendung gerak ........................................ 2-5 Denah bendung saringan bawah .............................. ............................... ... 2-6 Potongan melintang bendung saringan bawah .......................................... 2-6 Tipe-tipe stasiun pompa tinggi energi rendah ................................ ............ 2-7 Pengambilan dan pembilas ................................ ................................. ....... 2-7 Pembilas bawah ............................... ................................... ....................... 2-8 Kantong lumpur ............................................................... ........................... 2-9 Pengarah aliran ............................... ................................... ........................ 2-9 Degradasi dan agradasi .............................................................. ............... 3-1 Dam-dam alamiah .............................................................. ........................ 3-2 Morfologi sungai ............................... .................................. ........................ 3-2 Meander dan teranyam .............................. ................................... ............. 3-3 Metode pelaksanaan alternatif ................................. .............................. .... 3-4 Bentuk-bentuk pelimpahan pada bendung ................................. ................ 3-5 Bendung dengan pasangan batu .............................. .............................. ... 3-6 Lebar efektif mercu bendung .............................. ................................. ....... 4-2 Tipe-tipe mercu ................................................................ ........................... 4-2 Bendung dengan mercu bulat ................................... ................................ . 4-3 Bentuk-bentuk mercu Ogee ............................................................... ......... 4-6 Potongan hulu dan tampak pengontrol ....................................................... 4-8 Pangkal bendung ................................. ............................... ........................ 4-8 Peredam energi ................................ .................................. ........................ 4-9 Parameter-parameter loncat air .................................. ............................... . 4-11 Karakteristik kolam olak USBR Tipe III ................................ ....................... 4-12 Blok-blok halang dan blok-blok muka ......................................................... 4-12 Peredam energi tipe bak tenggelam .............................. ............................. 4-13 Kolam olak menurut Vlugter .............................................................. ......... 4-13

DAFTAR GAMBAR

4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8

vi

halaman Macam-macam tipe pintu ............................... .................................. .......... 4-14 Penyelidikan model oleh Habermaas yang memperlihatkan banyaknya sedimen yang masuk ke dalam pengambilan ............................................ 4-15 Pintu aliran bawah ................................ ................................ ...................... 4-15 Hidrolika saringan bawah .............................................................. ............. 4-17 Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan ......... 4-18 Konstruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik .............................. 4-18 Jaringan aliran di bawah dam pasangan batu pada pasir .......................... 4-19 Gaya angkat pada pondasi bendung .......................................................... 4-19 Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi ......................... 4-20 Tebal lantai kolam olak ................................. ................................. ............. 4-22 Metode angka rembesan Lane .................................. ............................... .. 4-23 Ujung hilir bangunan: sketsa parameter-parameter stabilitas .................... 4-23 Contoh sipon ............................................................... ............................... 5-1 Contoh gorong-gorong untuk saluran kecil ................................. ................ 5-3 Contoh talang .............................................................. ............................... 5-4 Potongan dan denah alur pembuang pipa ................................ ................. 5-4 Contoh bangunan terjun tegak ................................ ............................... .... 5-5 Contoh bangunan terjun miring ................................... ............................... 5-6 Tipe pintu pengambilan .............................. ................................. ............... 6-2 Geometri bangunan pengambilan .............................. ................................ 6-2 Tipe-tipe pintu pengambilan: pintu sorong kayu dan baja .......................... 6-3 Pintu pengambilan tipe radial ............................................................ ......... 6-3 Geometri pembilas .............................. ................................ ........................ 6-4 Pembilas samping ............................................................ .......................... 6-4 Tipe-tipe pintu bilas ................................ ............................... ..................... 6-5 Metode menemukan tinggi dinding pemisah ................................. ............. 6-5 Pembilas bawah .............................. .................................. ......................... 6-6 Pusaran (vortex) dan kantong udara di bawah penutup atas saluran pembilas bawah ............................... ................................... ........................ 6-7 Tipe tata letak kantong lumpur ............................................................ ....... 7-2 Skema kantong lumpur ............................................................ ................... 7-3 Potongan melintang dan potongan memanjang kantong lumpur yang menunjukkan metode pembuatan tampungan ........................................... 7-4 Tata letak kantong lumpur yang dianjurkan ................................................ 7-6 Tata letak kantong lumpur dengan saluran primer berada pada trase yang sama dengan kantong .............................. .................................. ....... 7-6 Pengelak sedimen ............................................................ .......................... 7-7 Saluran pengarah ................................ ................................ ....................... 7-7 Pengarah aliran .............................. .................................. .......................... 8-2 Contoh krib ............................................................... ................................ .. 8-3 Krib dari bronjong dan kayu .............................................................. .......... 8-3 Kurve pengempangan .............................. .................................. ................ 8-4 Potongan melintang tanggul ............................................................ ........... 8-5 Cara memecahkan masalah pembuangan air ................................ ............ 8-5 Kopur dan sodetan ................................. ................................ .................... 8-6 Tipe tanggul penutup .................................. .................................. .............. 8-7

BAB 1 –

P EN D A H UL U A N

Dalam matakuliah Irigasi 1, telah dipelajari kebutuhan air dan pengelolaannya untuk irigasi, sistem jaringan irigasi sampai ke bangunan-bangunan irigasi. Dalam matakuliah Irigasi 2 ini, kita akan mempelajari tentang bangunan-bangunan air pada umumnya: bangunan utama, bangunan silang dan terjun, bangunan pelimpah dan pemecah energi, bangunan pengatur sungai dan bangunan penerus dari segi perencanaan konstruksinya. Ilmu bangunan air menurut keperluannya dapat digolongkan dalam beberapa bagian: 1. Untuk keperluan pertanian: a. guna menanggulangi kekuatan air yang merusak tanah yang dapat memberikan bahan pangan dan tempat permukiman b. mengairi tanah kering secara buatan guna ditanami agar mendapatkan hasil yang maksimal c. mengeringkan tanah basah secara buatan dengan jalan kolmatase atau membuang air yang berlebihan guna mendapatkan tanah produktif dan tempat permukiman 2. Untuk keperluan perdagangan dan perhubungan: a. lalu lintas air misalnya pembuatan pelabuhan, kanal pelayaran b. lalu lintas darat misalnya pembuatan jalan dan jembatan maupun lalu lintas umum kereta api 3. Untuk pembangkit tenaga listrik yaitu pengalihan tenaga air ke tenaga listrik 4. Untuk perbaikan kesehatan  yang dapat digolongkan dalam teknik penyehatan misalnya: pembuatan pipa/saluran air minum, drainase kota, maupun penyehatan lingkungan.

BAB 2 –

B A N G UN A N U T A M A

Adalah semua bangunan yang direncanakan di dan sepanjang sungai atau aliran air yang dipakai untuk membelokkan air ke jaringan saluran untuk berbagai keperluan misalnya irigasi. Bangunan utama dapat berupa: a. Bendung tetap

7

7

Gambar 2.1: Bendung Tetap

b. Bendung gerak

7

Gambar 2.2: Bendung Gerak

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

c. Pompa

7

Gambar 2.3: Pompa

d. Pengambilan bebas

Bangunan pengendali

Gambar 2.4: Pengambilan Bebas

e. Pengambilan bebas dengan ambal alam

Bangunan pengendali

Gambar 2.5: Pengambilan Bebas dengan Ambal Alam

2.1.

B AGIA N-BAGIAN B ANGUNAN UTAMA

Bangunan utama dilengkapi: 1. Bangunan pengelak 2. Bangunan pengambilan 3. Bangunan pembilas/penguras 4. Kantong lumpur 5. Bangunan pengaturan sungai 6. Bangunan pelengkap

2 - 2

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 3

Gambar 2.6: Bangunan Utama dengan Bagian-bagiannya 2.1.1

B ANGUNAN PENGELAK

Adalah bagian bangunan utama yang dibangun di dalam air. Bangunan ini diperlukan untuk memungkinkan dibelokkannya air sungai ke jaringan dengan jalan menaikkan muka air sungai atau mengambil air dari dasar sungai (bottom rack – weir).

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 4

Bila dipakai untuk menaikkan muka air sungai, maka ada 2 tipe yang dapat dipakai: a. Bendung pelimpah b. Bendung gerak (barrage) Bendung pelimpah maupun gerak memberikan tinggi muka air minimum kepada bangunan pengambilan. Bendung gerak merupakan pintu dan dibuka selama terjadi aliran besar/banjir, sedang bendung pelimpah adalah melintang pada sungai yang merupakan penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan genangan luas di daerah hulu sungai. Pintu bendung gerak dapat mengatur tinggi muka air di depan pengambilan. Di Indonesia sudah mulai diterapkan bendung gerak dengan karet yang disebut: Bendung Karet atau Bendung Kembang Kempis.

Gambar 2.7:Denah dan Potongan Bangunan Bendung Pelimpah

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 5

Gambar 2.8: Denah dan potongan melintang bendung gerak

Selain itu bangunan pengelak dapat berupa bendung saringan bawah yang adalah tipe bangunan yang dapat menyadap air dari sungai tanpa terpengaruh tinggi muka air. Tipe ini terdiri dari sebuah parit terbuka yang terletak tegak lurus aliran sungai. Tipe Bottom Rack atau tipe Tirollete sangat cocok untuk sungai berbatu. Saringan atau jeruji yang dipasang searah dengan aliran sungai akan mencegah masuknya batu-batu ke dalam parit.

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 6

Gambar 2.9: Denah Bendung Saringan Bawah

Gambar 2.10: Potongan melintang Bendung Saringan Bawah

Untuk keperluan irigasi bukanlah selalu merupakan keharusan untuk meninggikan muka air. Jika muka air terlalu rendah dan sulit diadakan pembendungan karena masalah tanggul banjir dan sebagainya, maka dapat dipertimbangkan dengan pompa.

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 7

Gambar 2.11: Tipe-tipe stasiun pompa tinggi energi rendah 2.1.2

B ANGUNAN PENGAMBILAN

Adalah bangunan berupa pintu air. Air dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini. Pertimbangan utama dalam merencanakan bangunan ini adalah debit rencana dan pengelakkan terhadap sedimen.

Gambar 2.12: Pengambilan dan Pembilas

BAB 2

2.1.3

BANGUNAN UTAMA

2 - 8

B ANGUNAN PEMBILAS/PENGURAS

Bangunan ini dibuat tepat pada tubuh bendung yaitu di hilir bangunan pengambilan yang berfungsi untuk mencegah masuknya bahan sedimen kasar ke jaringan. Jika pada kedua sisi dari sungai dibuat bangunan pengambilan, maka bangunan pembilas juga dibuat pada kedua sisinya. Bangunan ini ada 2 tipe: a. Penguras bawah yang dikenal dengan undersluice adalah plat beton mendatar di depan dan setinggi ambang pengambilan, diantara pintu pengambilan, pintu penguras dan pilar. b. Pintu penguras yang dibangun sebagai terusan dari tubuh bendung di dekat dan di sebelah hilir ambang pengambilan. Tingginya pintu penguras sama dengan tinggi bendung sehingga dapat dilimpasi air banjir di atasnya.

Gambar 2.13: Pembilas bawah

BAB 2

2.1.4

BANGUNAN UTAMA

2 - 9

K ANTONG L UMPUR

Bangunan ini berfungsi untuk mengendapkan sedimen yang lebih besar dari pada pasir halus: 0.06 – 0.07 mm. Bangunan ditempatkan di hilir pengambilan sebelum air dibagi ke saluran induk. Bangunan ini dibersihkan secara berkala dengan menggunakan aliran air deras dimana endapan dibawa masuk kembali ke sungai.

Gambar 2.14: Kantong Lumpur 2.1.5

B ANGUNAN PENGATURAN SUNGAI

Merupakan bangunan khusus di sekitar bangunan utama untuk menjaga agar bangunan tetap berfungsi dengan baik. Bangunan ini dapat berupa: a. Bangunan krib, matras batu, pasangan batu kosong dan/atau dinding pengarah untuk melindungi dari kerusakan akibat gerusan dan sedimentasi b. Tanggul banjir untuk melindungi lahan berdekatan terhadap banjir c. Saringan, untuk melindungi agar pengambilan/pembilas bawah tidak tersumbat d. Tanggul penutup untuk menutup bagian sungai lama.

Gambar 2.15: Pengarah aliran

BAB 2

2.1.6

BANGUNAN UTAMA

2 - 10

B ANGUNAN PELENGKAP

Bangunan pelengkap dapat berupa: a. Pengukuran debit sungai dan saluran b. Pengoperasian pintu air c. Alat komunikasi d. Jembatan untuk pemeriksaan e. Instalasi tenaga mikro hidro

2.2.

D ATA -DATA YANG DIPERLUKAN UNTUK PERENCANAAN B ANGUNAN UTAMA

Data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan bangunan utama: a. Data topografi: peta yang meliputi seluruh daerah aliran sungai; peta situasi letak bangunan utama; gambar-gambar potongan memanjang dan melintang sungai baik di hulu maupun di hilir dari kedudukan bangunan utama. b. Data hidrologi: data aliran sungai yang meliputi data banjir yang andal. Data ini mencakup beberapa periode ulang; daerah hujan; type hujan; tanah dan vegetasi di daerah aliran sungai. c. Data morfologi: kandungan sedimen; kandungan sedimen kasar (bed load) maupun layang (suspended load) termasuk distribusi ukuran butir, perubahanperubahan yang terjadi pada dasar sungai serta unsur-unsur kimia sedimen. d. Data geologi: kondisi umum permukaan tanah, geologi lapangan, kedalaman lapisan keras, sesar/patahan, kelulusan (permeabilitas) tanah dan bahaya gempa. e. Data mekanika tanah bahan pondasi, bahan konstruksi, sumber-sumber timbunan, agregat untuk beton serta parameter tanah yang harus digunakan. f. Standart untuk perencanaan serta aturan-aturan yang dipakai. g. Data lingkungan dan ekologi 2.2.1.

D ATA TOPOGRAFI

Peta topografi yang dibutuhkan: 1. Peta topografi (peta dasar) skala 1 : 50.000 yang menunjukkan sungai mulai dari sumber sampai muara. Garis-garis ketinggian diberikan tiap 25 m. Berdasarkan peta ini dapat disiapkan profil memanjang sungai dan luas daerah aliran sungai. 2. Peta situasi sungai dimana bangunan utama akan dibuat. Peta ini sebaiknya berskala 1 : 2.000. Peta meliputi 1 km ke hulu maupun 1 km ke hilir dan lebar 250 m dari tepi sungai. Bantaran sungai juga harus digambar. Peta ini berskala garis ketinggian interval tiap 1.0 m kecuali dasar sungai garis ketinggian tiap 0.5 m. Peta juga mencakup lokasi alternatif. 3. Gambar potongan memanjang sungai dan potongan melintang setiap 50 m. Skala potongan melintang 1 : 200. Pada peta situasi penampang panjang skala vertikal 1 : 200. Potongan melintang memuat seluruh profil sungai sampai 50 m ke kanan dan ke kiri. 4. Pengukuran detail situasi bendung skala 1 : 500 atau 1 : 200. Peta situasi harus memperlihatkan bagian-bagian lokasi bangunan utama secara lengkap termasuk kantong lumpur, tanggul penutup. Peta dilengkapi garis ketinggian interval 0.25 m Foto udara sangat bermanfaat untuk penyelidikan lapangan (orthophoto map). Bangunan yang ada di dekat sungai diukur dan dihubungkan dengan hasil pengukuran bangunan utama

BAB 2

2.2.2

Untuk 1. 2. 3.

BANGUNAN UTAMA

2 - 11

D ATA HIDROLOGI

perencanaan bangunan utama diperlukan: data untuk menghitung berbagai harga debit banjir rencana data untuk menilai debit rendah andalan data untuk membuat neraca debit air

Debit banjir rencana Untuk bangunan pengelak diambil debit banjir periode ulang 100 tahun. Tinggi tanggul banjir dan konstruksi terhadap keamanan bendung diambil periode ulang 1000 tahun. Elevasi tanggul hilir sungai dari bangunan utama didasarkan tinggi banjir dengan periode ulang 5 sampai 25 tahun. Pada saat pelaksanaan biasanya saluran pengelak direncanakan dengan banjir periode ulang 25 tahun. Rangkaian data banjir dari berbagai periode ulang harus andal. Maka harus mempunyai catatan banjir yang mencakup waktu lama (± 20 tahun). Bila data tidak ada dapat didekati dengan data curah hujan. Pengukuran banjir lewat stasiun AWLR (Automatic Water Level Recorder) serta pengukuran langsung dengan current meter. Debit banjir dengan periode ulang 1, 5, 25, 50 , 100 dan 1000 tahun perlu diperhitungkan Debit rendah andalan Perhitungan debit rendah andalan dengan periode ulang biasanya 5 tahun, untuk memperhatikan luas daerah potensial yang dapat dialiri dari sungai yang bersangkutan. Sangat penting memperkirakan debit rendah andalan, untuk itu diperlukan pengukuran debit tiap hari selama periode tertentu. Jika tidak tersedia data itu, maka harus dihitung berdasarkan limpasan air hujan dari daerah aliran sungai. Neraca air Neraca air (water balance) dibuat untuk memperhitungkan alokasi air akibat dibuatnya bangunan utama. 2.2.3.

D ATA MORFOLOGI

Konstruksi bangunan pengelak akan mempunyai 2 konsekwensi terhadap morphologi sungai yaitu: a. Konstruksi akan mengubah kebebasan sungai bergerak ke arah horisontal. b. Konsentrasi sedimen akan berubah. Air dan sedimen akan dibelokkan dan digelontor kembali ke sungai lewat saluran pembilas Data fisik yang diperlukan: 1. Kandungan dan ukuran sedimen 2. Tipe dan ukuran sedimen dasar 3. Distribusi ukuran sedimen 4. Banyaknya sedimen waktu tertentu, terutama pada saat-saat banjir. Sejarah sungai dari potongan memanjang “degradasi” maupun “agradasi” sungai 2.2.4.

dan

D ATA GEOLOGI

Geologi permukaan harus dibuat peta geologi: a. Peta daerah skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000 b. Peta semi detail skala 1 : 25.000 atau 1 : 5.000 c. Peta detail skala 1 : 2000 atau 1 : 100

melintang

tentang

terjadinya

BAB 2

BANGUNAN UTAMA

2 - 12

Peta tersebut harus menunjukkan geologi daerah bersangkutan. Daerah pengambilan bahan bangunan, tipe batuan, sesar, daerah geser, pecahan dan kemiringan lapis. Berdasarkan pengamatan sumuran atau uji paritan dapat dilihat perubahan formasi maupun tebal dan derajat pelapukan. Dalam banyak hal masih diperlukan pemboran untuk mengetahui secara tepat lapisan dan tipe batuan terutama untuk merencanakan pondasi bendung, stabilitas, baik terhadap rembesan dan gaya angkat (uplift). Juga perlu diketahui aliran sedimen yang lewat: pasir, batu, kerikil, coloidal untuk menentukan lapis lindungnya.

BAB 3 –

3.1.

Lokasi a. b. c. d. e. 3.1.1.

B A N GU N A N P E NG E L A K

L OKASI DAN TIPE B ANGUNAN PENGELAK

bangunan pengelak dan tipe yang paling cocok dipengaruhi oleh: Sungai Elevasi yang diperlukan untuk irigasi Topografi pada lokasi Geologi teknik pada lokasi Methode pelaksanaan SUNGAI

Karakteristik sungai yang perlu dipertimbangkan: a. Kemiringan dasar sungai b. Bahan-bahan dasar sungai c. Morphologi sungai Kemiringan dasar sungai Kemiringan bervariasi dari sangat curam sampai hampir datar di dekat laut. Bahan dasar sangat tergantung dari kemiringan dasar sungai. Di daerah pegunungan kemiringan sangat curam, bahan-bahan dasar berkisar batubatu sangat besar sampai pasir. Batu Ø 1000 mm dapat hanyut bersama banjir besar dan berhenti di depan pintu pengambilan. Di daerah dimana terdapat kegiatan gunung berapi, banjir dapat menghanyutkan endapan vulkanik dan terjadilah banjir lahar dingin. Perencanaan yang akan dibahas ini belum memperhitungkan banjir lahar. Di daerah gunung berapi muda (Jawa, Sumatera, Bali) tinggi dasar sungai curam, biasanya belum stabil dan agradasi maupun degradasi umumnya masih tinggi

agradasi

degradasi

Gambar 3.1: Degradasi dan Agradasi

BAB 3

BANGUNAN PENGELAK

3 - 2

Sungai yang sudah stabil dijumpai di daerah gunung api tua. Pengaruh agradasi dan degradasi tidak terlalu besar. Gunung-gunung ini terdapat di Kalimantan, Sulawesi dan Irian. Jika dasar sungai lebar dan dangkal terisi pasir dan kerikil, ini merupakan petunjuk bahwa dasar sedang mengalami agradasi. Potongan dasar sungai yang dalam bisa merupakan petunjuk bahwa telah terjadi degradasi atau telah merupakan keseimbangan. Sering terjadi dam-dam alamiah atau ambal alam akan menstabilkan dasar sungai pada luas tertentu.

Gambar 3.2: Dam-dam alamiah

Bahan-bahan dasar sungai Dasar sungai di ruas bawah akan terdiri dari pasir sedang dan halus bahkan sampai lanau dan lempung. Apabila sungai mengalir ke laut/danau, maka kemiringannya kecil dan bila banjir membawa sedimen akan membentuk delta. Terbentuknya delta merupakan tanda bahwa ruas bawah sungai sedang mengalami agradasi. Morphologi sungai Sifat dasar sungai sangat dipengaruhi luas dan bentuk daerah aliran serta kemiringannya. Apabila tanggul sungai terdiri dari batu konglomerat sementasi atau batu-batu besar, maka dapat diandaikan sungai stabil dengan dasar sekarang. Apabila dasar sungai penuh batu dan kerikil, maka arah sungai tidak akan tetap dan terdapat palung kecil yang akan berpindah-pindah selama terjadi banjir besar. Vegetasi alamiah akan membuat tanggul stabil. Tanggul yang tidak ditumbuhi vegetasi akan mudah terkena erosi.

Gambar 3.3: Morfologi sungai

Dalam keadaan asli hanya sedikit sungai lurus sampai jarak jauh. Pada daerah lurus mungkin terdapat pasir, kerikil atau bongkah batu besar. Kecenderungan sungai yang mengalir lewat daerah endapan aluvial akan membentuk meandering atau braiding (anyaman) tergantung aliran yang terbentuk

BAB 3

BANGUNAN PENGELAK

3 - 3

Gambar 3.4: Meander dan Teranyam 3.1.2.

ELEVASI YANG DIPERLUKAN UNTUK IRIGASI

Muka air rencana di depan pintu pengambilan tergantung dari: a. elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi b. beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas sedimen c. beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas sedimen dekat pintu pengambilan d. beda tinggi energi untuk meredam energi pada ruang olak Untuk eleveasi muka air yang diperlukan, kedalaman air dan kehilangan energi harus mempertimbangkan: a. elevasi sawah terjauh yang akan diairi b. kedalaman air di sawah c. kehilangan energi di box tersier dan salurannya d. panjang dan kemiringan saluran sekunder dan primer e. kehilangan energi pada bangunan-bangunan di jaringan primer, sekunder dan sebagainya f. kehilangan energi di bangunan utama 3.1.3.

TOPOGRAFI PADA L OKASI

Topografi pada lokasi sangat mempengaruhi perencanaan dan biaya pelaksanaan bangunan: a. Harus cukup tempat di tepi sungai untuk membuat kompleks bangunan utama termasuk kantong lumpur, bangungan pembilas dan sebagainya. b. Topografi mempengaruhi panjang serta tata letak tanggul banjir, tanggul penutup dan sebagainya c. Topografi harus dipelajari guna membuat perencanaan trase saluran primer yang tidak terlalu mahal 3.1.4.

GEOLOGI TEKNIK PADA L OKASI

Kondisi gelologi teknik pada lokasi pondasi bangunan utama perlu diperhatikan. Daya dukung dan keluluran tanah bawah merupakan hal yang berpengaruh terhadap perencanaan bangunan utama. Tersedianya bahan bangunan dan parameter tanah perlu diketahui untuk stabilitas tanggul. 3.1.5.

METODE PELAKSANAAN

Metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Ada 2 alternatif pelaksanaan: a. Pelaksanaan di sungai b. Pelaksanaan pada kopur (sudetan) di samping sungai

BAB 3

BANGUNAN PENGELAK

3 - 4

Gambar 3.5: Metode pelaksanaan alternatif

Pekerjaan sementara yang harus dipertimbangkan: a. Saluran pengelak: akan dibuat jika konstruksi dilaksanakan di dasar sungai yang dikeringkan. Aliran sungai dibelokkan untuk sementara. b. Tanggul penutup: diperlukan untuk menutup saluran pengelak setelah pelaksanaan c. Kopur (sudetan): jika pekerjaan dilakukan di luar dasar sungai di tempat kering. Sungai lama dipindah atau disudet dan dibuat jalan pintas, maka disebut kopur (coupure). Sungai lama kemudian ditutup. d. Bendungan (cofferdam / kistdam): adalah bangunan sementara di sungai untuk melindungi tempat kerja. e. Tempat kerja (construction pit): adalah tempat dimana bangunan akan dibuat. Biasanya sumuran/tempat cukup dalam dan perlu dijaga agar tetap kering dengan jalan memompa. Agar didapatkan lokasi yang tepat serta tata letak bangunan pengelak yang sempurna perlu diadakan penyelidikan dengan model test. Penyelidikan meliputi: a. tata letak umum atas dasar pola aliran di sebelah hulu maupun hilir b. tipe, trase dan kedalaman pondasi pekerjaan pengatur sungai sehubungan dengan pola aliran, konfigurasi dasar sungai dan gerak sedimen menuju pengambilan c. tata letak dan dimensi pengambilan, pembilas dengan pemisalan sedimen dasar d. dasar sungai tanpa lindungan sehubungan dengan gerusan lokal dan degradasi e. dinding sayap hilir sehubungan dengan pola aliran, tumbuhan dan kemantapan lindungan dasar f. peralihan dan transisi saluran induk dan kantong lumpur dan sekitar bangunan pembilas. Bila diperkirakan akan terjadi degradasi dan agradasi, maka pola gerusan lokal untuk tinggi dasar dan tinggi muka air hilir (tail water level) yang baru dan beberapa tahap pertengahan harus diselidiki. Erosi di hilir bangunan mungkin tidak akan membahayakan keamanan bendung asal masih berada dalam besaran debit yang diselidiki. Tipe bangunan: Bangunan pengelak dapat dibedakan 2 kelompok: 1. Bangunan yang mempengaruhi muka air 2. Bangunan yang tidak mempengaruhi muka air

BAB 3

3.2.

BANGUNAN PENGELAK

3 - 5

B ANGUNAN UNTUK PENGATUR MUKA A IR

Termasuk dalam kategori bangunan untuk pengatur muka air: a. Bendung pelimpah: merupakan tipe yang paling umum dipakai di Indonesia. Bangunan dibuat melintang sungai untuk menghasilkan elevasi air minimum b. Bendung gerak: dengan pintu-pintu (sorong, radial dan sebagainya) maupun dengan bendung karet (rubber dam), bendung dapat digerakkan untuk mengatur tinggi muka air. Bendung ini dapat digunakan pula untuk menahan pasang surut atau masuknya air asin ke daratan. Type bendung gerak membutuhkan konstruksi yang mahal dan membutuhkan exploitasi yang lebih teliti. Penggunaan bendung gerak dapat dipertimbangkan jika: 1. kemiringan dasar sungai kecil/datar 2. konstruksi bendung tidak dapat ditentukan yang mempersulit pembuangan air dan perlu tanggul banjir dimana akan membahayakan pekerjaan yang ada 3. debit tidak dapat lewat dengan aman melalui bendung tetap 4. pondasi cukup kuat untuk menahan beban. Pilar harus kaku sebab penurunan bangunan yang tidak sama akan menyebabkan pintu-pintu tidak dapat dioperasikan Pemilihan tempat lokasi bendung perlu diperhatikan: 1. Lokasi bendung diusahakan agak ke hulu agar bendung tidak terlalu tinggi 2. Bila bendung untuk membagi banjir, diusahakan dekat titik cabang sungai 3. Bendung diusahakan di tempat ruas sungai yang lurus, dengan penampang konstan 4. Bendung diusahakan pada alur yang stabil dan perubahan dasar sungai tidak menyolok 5. Diusahakan agar pengaruh “back water” atau arus balik tidak terlalu jauh ke hulu 6. Bendung terletak pada tanah pondasi yang baik Bentuk pelimpahan pada bendung: 1. Apabila Hd > 2.5 H akan terjadi limpahan sempurna. Udara bergerak bebas di sisi hilir bendung peluap 2. Apabila H jauh lebih kecil dari 0.4 Hd akan terbentuk limpahan melekat. Limpahan semacam ini banyak dihindari 3. Apabila Hd ≤ 2.5 H akan terjadi limpahan tidak sempurna 4. Apabila H ≤ 0.75 Hd perbedaan muka air hilir dan hulu kecil, limpahan tidak sempurna dan olakan air hilir makin intensif

Hd > 2.5 H

H jauh lebih kecil dari 0.4 Hd

Hd ≤ 2.5 H

H ≤ 0.75 Hd

Gambar 3.6: Bentuk Pelimpahan pada Bendung

BAB 3

BANGUNAN PENGELAK

3 - 6

Keuntungan bendung gerak adalah pintu dapat dibuka selama banjir guna mengurangi pembendungan. Pada bendung pelimpah tidak bisa mengurangi tinggi muka air Bahan-bahan bendung: a. Bendung dengan pasangan batu  pasangan batu dipakai apabila batu-batu besar dapat ditemukan di dekat lokasi. Permukaan bendung yang terkena abrasi langsung dengan air dan pasir biasanya dilindungi lapis batu keras yang dipasang rapat-rapat. Batu-batu ini dinamai batu candi yaitu batu keras dibentuk kubus yang dapat menahan abrasi.

Gambar 3.7: Bendung dengan Pasangan Batu

b. Bendung dengan bahan dari beton  apabila batu jarang dijumpai maka beton menjadi salah satu alternatif. Pada permukaan bendung beton dibuat dengan kekerasan tertentu (B350), sedang yang lain beton biasa.

3.3.

B ANGUNAN MUKA A IR B EBAS

Termasuk dalam kategori bangunan muka air bebas adalah: a. Pengambilan bebas Persyaratan untuk berfungsinya bangunan pengambilan bebas: 1. Kebutuhan pengambilan relatif kecil dibanding debit sungai 2. Kedalaman dan selisih tinggi energi cukup pada aliran normal 3. Tanggul sungai yang stabil pada lokasi bangunan 4. Bahan dasar (bed load) kecil pada pengambilan dan sedikit saja bahan layang (suspended load) Agar sedimen yang masuk tetap minimal, pengambilan diletakkan di ujung tikungan luar untuk memanfaatkan aliran helikoidal. Kadang kala dibuat kantong lumpur atau pengelak sedimen di hilir pengambilan. Biasanya pengambilan bebas dijumpai di ruas atas sungai yang kemiringannya masih curam dan tanggul yang stabil. b. Pompa Pompa merupakan metode yang fleksibel untuk mengelakkan air dari sungai, waduk dan lain-lain. Biaya operasinya sangat mahal, maka pompa akan digunakan hanya apabila pemecahan berdasarkan gravitasi tidak mungkin serta analisis untung-rugi menunjukkan bahwa instalasi pompa memang layak. Dalam keadaan khusus ada dua tipe pompa yang mungkin dipakai. Kedua tipe ini tidak tergantung pada bahan bakar atau listrik. Tipe-tipe tersebut adalah: 1. pompa naik hidrolis (hydraulic ram pump), yang bekerja atas dasar momentum aliran air dan dengan cara itu pompa dapat menaikkan sedikit dari air tersebut. Tipe pompa ini pada umumnya dipakai untuk memompa air minum 2. pompa yang digerakkan dengan air terjun  di dasar pipa (shaft) vertikal dipasang sebuah rotor dimana air terjun menyebabkan pipa berputar. Di atas pipa terdapat pompa kecil yang menaikkan air sedikit saja.

BAB 3

BANGUNAN PENGELAK

3 - 7

c. Bendung dengan saringan bawah Tipe ini disebut tipe Tiroller  mengalirkan air lewat dasar sungai. Flume dipasang tegak lurus sungai dan mengelakkan air melalui tepi sungai. Pada flume dipasang saringan yang jerujinya searah aliran sungai. Bahan-bahan kasar akan melewati jeruji dan bahan halus dan air akan mengalir melewati flume yang dipisahkan lewat kantong lumpur. Tipe bendung ini cocok untuk daerah pegunungan yang membawa batu besar.

BAB 4 –

4.1.

PERENCANAA N HIDROLIS DA N STA B IL ITA S B ENDUNG

B ENDUNG PELIMPAH

4.1.1. L EBAR B ENDUNG Lebar bendung adalah sama dengan jarak antara pangkal-pangkalnya (abutment), sebaiknya sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil. Pada bagian sungai ruas bawah, lebar rata-rata dapat diambil pada debit penuh (bankfull discharge), sedang pada bagian sungai ruas atas diambil banjir rata-rata tahunan. Lebar maksimum diambil 1.2 x lebar rata-rata pada ruas yang stabil. Agar pembuatan kolam energi tidak terlalu mahal maka aliran per satuan lebar jangan lebih dari 12-14 m3/det, yang memberikan tinggi energi maksimum sebesar 3.5 -4.5 m. Lebar efektif mercu (Be) merupakan lebar yang dihitung bersih setelah dikurangi konstruksi pada pilar. Be = B – 2 ( n Kp + Ka) H1 n Kp Ka H1

= jumlah pilar = koefisien kontraksi pilar = koefisien kontraksi pangkal bendung = tinggi energi dalam m

Harga-harga koefisien Ka dan Kp diberikan pada tabel berikut: Tabel 4.1: Harga-harga koefisien kontraksi pilar (Kp) Kp Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut yang dibulatkan pada jari-jari yang hampir sama dengan 0.1 dari tebal pilar Untuk pilar berujung bulat Untuk pilar berujung runcing

0.02 0.01 0.00

Tabel 4.2: Harga-harga koefisien kontraksi pangkal bendung (Ka) Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran 0 Untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran dengan 0.5 H1 > r > 0.15 H1 Untuk pangkal tembok bulat dimana r > 0.5 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 0 45 ke arah aliran

Ka 0.20 0.10 0.00

BAB 4

PERENCANAAN HIDROLIS DAN STABILITAS BENDUNG

4 - 2

Lebar efektif bangunan pembilas sebaiknya diambil 80 % dari lebar rencana untuk mengkompensasi perbedaan koefisien debit dibandingkan dengan mercu bendung itu sendiri.

Gambar 4.1: Lebar efektif mercu bendung

4.1.2. PERENCANAAN MERCU Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu tipe Ogee dan tipe bulat. Kedua bentuk mercu tersebut dapat dipakai untuk konstruksi beton maupun pasangan batu atau bentuk kombinasi dari keduanya.

Gambar 4.2: Tipe-tipe Mercu

Kemiringan maksimum muka bendung bagian hilir dibuat 1:1. Bila dibuat lebih curam lagi maka bahan pondasi harus kuat menahan bentukan dan tidak dibutuhkan ruang olak. Pembulatan pada mercu dimaksudkan untuk menambah koefisien m pada rumus:

= ⋅ ⋅ dimana: b = panjang bendung yang bekerja sebagai peluap

d=

2 ⎛ v 2 ⎞ ⎜H + ⎟ 3 ⎜⎝ 2g ⎠⎟

BAB 4


4 - 3

a. Mercu Bulat Bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang jauh lebih tinggi (44%) dibandingkan dengan bendung ambang lebar. Pada sungai, hal ini akan banyak memberikan keuntungan karena bangunan ini akan mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline dan tekanan negatif (isapan) yang terjadi pada mercu.

Gambar 4.3: Bendung dengan mercu bulat

Tekanan pada mercu adalah fungsi perbandingan antara H1 dan r. Untuk menghindari kavitasi, tekanan minimum pada mercu dibatasi sampai – 4 m tekanan air jika mercu terbuat dari beton dan – 1 m tekanan air jika mercu terbuat dari pasangan batu.

Grafik 4.1: Tekanan pada mercu bendung bulat sebagai fungsi perbandingan H1/r

Persamaan umum:

Q = Cd ⋅

2 3

2 g ⋅ bH 1.5 3

Q = debit (m3/det) Cd = koefisien debit (Cd = C0.C1.C2) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) b = panjang mercu (m) H1 = tinggi energi di atas mercu (m) C0 merupakan fungsi dari H1/r C1 merupakan fungsi p/H1 C2 merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung C0 mempunyai harga maksimum 1.49 jika H1/r > 5 dimana:

BAB 4


4 - 4

Grafik 4.2: Harga-harga koefisien C0 untuk bendung ambang bulat sebagai fungsi perbandungan H1/r

Grafik 4.3: Koefisien C1 sebagai fungsi perbandingan p/H1

Grafik 4.4: Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu Ogee dengan muka hulu melengkung (USBR, 1960)

Harga-harga C0 adalah sahih (valid) apabila mercu bendung cukup tinggi di atas dasar rata-rata alur pengarah (p/H1 ≥ 1.5). Dalam tahap perencanaan p dapat diambil setengah dari jarak mercu sampai dasar rata-rata sungai sebelum bendung tersebut dibuat. Harga koefisien

BAB 4

4 - 5


koreksi C2 diandaikan kurang lebih sama dengan harga faktor koreksi untuk bentuk-bentuk mercu Ogee. Harga-harga faktor pengurangan aliran tenggelam f sebagai fungsi perbandingan tenggelam mengurangi debit dalam keadaan tenggelam.

Grafik 4.5: Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi H2/H1

b. Mercu Ogee Mercu Ogee berbentuk tirai luapan bawah dari bendung ambang tajam aerasi, karenanya mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu. Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, US Army Corps of Engineers telah mengembangkan persamaan berikut:

Y hd dimana:

1 ⎛ X ⎞ = ⎜⎜ ⎟⎟ K ⎝ h d ⎠

n

X dan Y adalah koordinat-koordinat permukaan hilir hd adalah tinggi energi rencana di atas mercu K dan n adalah parameter yang bergantung pada kecepatan dan kemiringan permukaan belakang (tabel)

Tabel 4.3: Harga-harga K dan n Kemiringan permukaan hilir Vertikal 3:1 3:2 1:1

K 2,000 1,936 1,939 1,873

n 1,850 1,836 1,810 1,776

Bagian hulu mercu bervariasi sesuai dengan kemiringan permukaan hilir Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung mercu Ogee adalah:

Q = Cd ⋅ dimana:

2 3

2 g ⋅ bH 1.5 3

Q = debit (m3/det) Cd = koefisien debit (Cd = C0.C1.C2) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) b = panjang mercu (m) H1 = tinggi energi di atas mercu (m)

BAB 4


4 - 6

C0 merupakan fungsi dari H1/r C1 merupakan fungsi p/H1 C2 merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung

Gambar 4.4: Bentuk-bentuk mercu Ogee (US. Army Corps of Engineers, Waterways Experimental Station)

Faktor koreksi C1 sebaiknya dipakai untuk berbagai tinggi bendung di atas dasar sungai

Grafik 4.6: Faktor koreksi untuk selain tinggi energi rencana pada bendung mercu Ogee (menurut Ven Te Chow, 1959 berdasarkan USBR dan WES)

Harga-harga di atas berlaku untuk bendung mercu Ogee dengan permukaan hulu vertikal. Apabila permukaan bendung bagian hulu miring, koefisien koreksi tanpa dimensi C2 harus dipakai yang adalah fungsi dari kemiringan permukaan bendung dan perbandingan p/H1.

BAB 4

4 - 7


Faktor pengurangan aliran tenggelam f untuk perbandingan aliran tenggelam H2/H1 dan p2/H1.

dua

perbandingan:

Grafik 4.7: Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi p2/H1 dan H2/H1 (disadur dari US Army Corps of Engineers Waterways Experimental Station)

4.1.3. K ECEPATAN D ATANG ( APPROACH VELOCITY)

Grafik 4.8: Harga-harga Cv sebagai fungsi perbandingan luas

α 1 C d A * /A 1

Jika dalam rumus-rumus debit dipakai kedalaman air h 1 dan bukan tinggi air H1, maka dapat dimasukkan sebuah koefisien kecepatan datang Cv ke persamaan debit tersebut. Harga-harga koefisien ini dapat dibaca dari grafik harga-harga Cv yang memberikan harga-harga untuk bendung segi empat sebagai fungsi perbandingan luas.

BAB 4


4 - 8

α 1 C d A * /A 1 dimana: α1 = koefisien pembagian/distribusi kecepatan dalam alur pengarah (approach channel). Untuk keperluan-keperluan praktis harga ini boleh diandaikan konstan = 1.04 A1 = luas dalam alur pengarah A* = luas semu potongan melintang aliran di atas mercu bendu ng jika kedalaman aliran akan sama dengan h1 Perbandingan luas =

Gambar 4.5: Potongan hulu dan tampak pengontrol

4.1.4. P ANGKAL B ENDUNG Pangkal-pangkal bendung (abutment) menghubungkan bendung dengan tanggultanggul sungai dan tanggul-tanggul banjir. Pangkal bendung harus mengarahkan aliran air dengan tenang di sepanjang permukaannya dan tidak menimbulkan turbulensi. Dimensi-dimensi yang dianjurkan untuk pangkal bendung dan peralihannya adalah sebagai berikut:

Gambar 4.6: Pangkal Bendung

Elevasi pangkal bendung di sisi hulu bendung sebaiknya lebih tinggi daripada elevasi air (yang terbendung) selama terjadi debit rencana. Tinggi jagaan yang harus diberikan adalah 0.75 m sampai 1.50 m, tergantung pada kurve debit sungai di tempat itu. Pada kurve debit datar cukup 0.75 m, namun untuk debit curam perlu 1.50 m.

BAB 4


4 - 9

4.1.5. PEREDAM ENERGI Pola aliran yang terjadi di atas bendung dapat seperti: a. Pola model A: menunjukkan aliran tenggelam yang menimbulkan sedikit gangguan di permukaan berupa timbulnya gelombang. b. Pola model B: menunjukkan loncatan tenggelam yang lebih diakibatkan oleh kedalaman air hilir yang lebih besar dibanding kedalaman konjugasi (loncat air) c. Pola model C: menunjukkan loncatan tenggelam dimana kedalaman muka air hilir sama dengan konjugasi loncat air d. Pola model D: menunjukkan loncat air dimana kedalaman muka air hilir lebih kecil dibanding kedalaman konjugasi loncat air. Hal ini mengakibatkan loncat air akan bergerak ke hilir. Pola ini perlu dihindarkan karena akan merusakkan bangunanbangunan ataupun sungai bagian hilir yang akan terjadi penggerusan luas.

Gambar 4.7: Peredam Energi

Debit rencana: Untuk menemukan debit yang akan memberikan keadaan terbaik untuk peredam energi, semua debit harus dicek dengan muka air hilirnya. Jika degradasi mungkin terjadi, maka harus dibuat perhitungan dengan muka air hilir terendah yang mungkin terjadi untuk mencek apakah degradasi mungkin terjadi. Degradasi harus dicek jika: a. bendung dibangun pada sodetan (kopur) b. sungai itu sungai aluvial dan bahan tanah yang dilalui rawan terhadap erosi c. terdapat waduk di hulu bangunan Bila degradasi sangat mungkin terjadi, tetapi tidak ada data pasti yang tersedia, maka harga sembarang degradasi 2 m harus digunakan dalam perencanaan kolam olak. Dalam hal ini kita harus berhati-hati untuk memberikan kemungkinan pelaksanaan guna memperbaiki degradasi di masa mendatang yang ternyata melebihi perkiraan semula. 4.1.6. K OLAM LONCAT AIR Dari grafik q versus H1 dan tinggi jatuh z, kecepatan (v1) awal loncatan dapat ditemukan dari:

⎛ 1 ⎞ v 1 = 2g ⎜ H1 + z ⎟ ⎝ 2 ⎠

dimana: v1 = kecepatan awal loncatan (m/det) g = percepatan grafitasi (=9.8 m/det2) H1 = tinggi energi di atas ambang (m) z = tinggi jatuh (m)

BAB 4


4 - 10

q Grafik 4.9: Metode perencanaan kolam loncat air

Dengan q = v1y1, dan rumus untuk kedalaman konjugasi dalam loncat air adalah:

y2 yu

=

1 2

( 1 + 8Fr − 1) 2

dimana: Fr =

v1 gy u

y2 = kedalaman air di atas ambang ujung (m) yu = kedalaman air di awal loncat air (m) Fr = bilangan Froude v1 = kecepatan awal loncatan (m/det) g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det2) Kedalaman konjugasi untuk setiap q dapat ditemukan dan diplot. Untuk menjaga agar loncatan tetap dekat dengan muka air miring bendung dan di atas lantai, maka lantai harus diturunkan hingga kedalaman air hilir sekurang-kurangnya sama dengan kedalaman konjugasi. Untuk aliran tenggelam, yakni jika muka air hilir lebih tinggi dari 2/3 H1 di atas mercu, tidak diperlukan peredam energi. Panjang kolam: Panjang kolam loncat air di belakang potongan U (lihat gambar) biasanya kurang dari panjang bebas loncatan tersebut karena adanya ambang ujung (end sill). Ambang yang berfungsi untuk memantapkan aliran ini umumnya ditempatkan pada jarak: L1 = 5 (n + y2) dimana: L1 = panjang kolam (m) n = tinggi ambang ujung (m) y2 = kedalaman air di atas ambang (m)

BAB 4


4 - 11

Gambar 4.8: Parameter-parameter loncat air

Tinggi yang diperlukan ambang ujung ini sebagai fungsi bilangan Froude (Fr u), kedalaman air yang masuk yu dan tinggi muka air hilir, dapat ditentukan dari gambar.

Grafik 4.10: Hubungan percobaan antara Fr u, y2/yu dan n/yu untuk ambang ujung pendek (menurut Forster dan Skrinde, 1950)

Panjang kolam olak dapat sangat diperpendek dengan menggunakan blok-blok halang dan blok-blok muka. Kolam USBR tipe III dapat dipakai jika bilangan Froude tidak lebih dari 4.5 Jika kolam itu dibuat dari pasangan batu, maka blok halang dan blok muka dapat dibuat seperti gambar berikutnya.

BAB 4


4 - 12

Gambar 4.9: Karakteristik kolam olak USBR Tipe III (Bradley dan Peterka, 1957)

Gambar 4.10: Blok-blok halang dan blok-blok muka

Peredam energi tipe bak tenggelam: Jika kedalaman konjugasi hilir dari loncat air terlalu tinggi dibanding kedalaman air normal hilir, atau kalau diperkirakan akan terjadi kerusakan pada lantai kolam yang panjang akibat batu-batu besar yang terangkut lewat atas bendung, maka dapat dipakai peredam energi yang relatif pendek tetapi dalam. Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini terutama bergantung pada terjadinya kedua pusaran; satu pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas bak, dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan terletak di belakang ambang ujung.

BAB 4


4 - 13

Gambar 4.11: Peredam energi tipe bak tenggelam

Gambar 4.12: Kolam olak menurut Vlugter

4.2.

B ENDUNG GERAK

Bendung gerak merupakan bangunan yang cukup rumit. Perencanaan harus melibatkan beberapa ahli dalam disiplin ilmu yang berbeda: bidang hidrolika, mekanika, konstruksi baja, elektrikal dan struktur pondasi. 4.2.1. T ATA L ETAK Bendung gerak harus memiliki paling tidak 2 bukaan pintu (kecuali bendung karet), yang dimaksudkan bila salah satu pintu rusak maka yang lainnya masih dapat berfungsi. Bangunan harus aman pada waktu mengalirkan debit maksimum walaupun satu pintu rusak. Dua kepentingan yang saling berbeda didalam perencanaan lebar total bendung gerak: a. Lebar lebih pendek, bukaan makin tinggi, kecepatan makin besar, lolosnya sedimen akan lebih baik. b. Lebar makin panjang, kecepatan akan semakin kecil, sedimen tidak cepat lolos, lebih murah. Dalam beberapa kasus akan menguntungkan untuk merencanakan bangunan campuran sebagian bendung gerak, sebagian bendung tetap. Hal ini bisa terjadi bila: 1. Sungai sangat lebar, fluktuasi debit besar dan kecel sangat besar. 2. Sungai dengan dasar air normal yang sempit tetapi bantaran lebar.

BAB 4


4 - 14

4.2.2. PINTU AIR UNTUK BENDUNG GERAK Tipe-tipe pintu air: a. Pintu sorong: dipakai sampai dengan tinggi 3 m dan lebar < 3 m. Tipe ini hanya digunakan untuk bukaan kecil. Untuk bukaan besar alat-alat angkatnya terlalu berat. Untuk bukaan yang lebih besar biasa dipakai pintu rol yang diangkat dengan kabel baja atau rantai baja. Ada 2 tipe pintu rol yaitu pintu stoney dengan roda yang tidak dipasang di pintu tetapi pada kerangka, dan pintu rol biasa yang dipasang langsung pada pintu. b. Pintu rangkap: adalah pintu sorong/rol yang terdiri dari 2 pintu yang terpisah, yang dapat dinaik turunkan. Pintu dapat mempunyai debit melimpah (over flowing discharge) dan debit dasar (bottom discharge). Pintu ini dapat dipakai dengan tinggi sampai 20 m dan lebar sampai 50 m. c. Pintu segmen/radial: pintu ini digerakkan dibantu pemberat. Tidak ada gaya gesekan yang perlu diperhitungkan. Alat-alat angkatnya dapat lebih ringan. Pintu radial sering dilengkapi dengan katub yang berguna untuk menurunkan debit puncak atau untuk menggelontor benda-benda hanyut (sampah di atas bendung).

Gambar 4.13: Macam-macam tipe pintu

4.3.

PENGAMBILAN B EBAS

Pengambilan bebas dibuat di tempat yang tepat sehingga dapat mengambil air dengan baik dan sedapat mungkin dihindari masuknya sedimen. Masuknya sedimen dipengaruhi oleh sudut antara pengambilan dan sungai, skimming wall (ambang penahan sedimen), kecepatan aliran masuk dan lain-lain. Pernah diadakan penyelidikan model oleh Habermaas untuk mendapatkan letak yang optimal.

BAB 4


4 - 15

Gambar 4.14: Penyelidikan model oleh Habermaas yang memperlihatkan banyaknya sedimen yang masuk ke dalam pengambilan

Gambar 4.15: Pintu aliran bawah

Agar tinggi muka air di sungai yang selalu berubah dapat diatasi maka pengambilan direncanakan sebagai pintu aliran bawah dengan rumus:

Q

= K ⋅ μ ⋅ a ⋅ B 2gh 1 Q = debit dalam m3/det K = faktor untuk aliran tenggelam μ = koefisien debit a = bukaan pintu (m) B = lebar pintu (m) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) h1 = kedalaman air di depan pintu di atas ambang (m)

Grafik 4.11: Koefisien K untuk debit tenggelam (dari Schmidt)

BAB 4

4 - 16


Pengambilan bebas sebaiknya diselidiki dengan model agar pengambilan itu dapat ditempatkan di lokasi yang tepat supaya jumlah sedimen yang masuk dapat diusahakan sedikit mungkin. 4.4.

POMPA

Pompa diperlukan untuk menaikkan/mengangkat muka air. Tenaga yang dibutuhkan untuk menaikkan muka air:

D =

Qh HP 76

dimana: D = daya dalam HP (Horse Power) Q = debit dalam l/det H = gaya angkat vertikal (m) Untuk mencari Daya (netto) masih dikalikan dengan efisiensi pompa. D (n) = D x eff Efisiensi pompa yang dioperasikan dengan baik sekitar 75 % dan untuk mesin 90 %  memberikan efisiensi total sekitar 65 %. Efisiensi mesin akan berkurang dalam hal-hal sebagai berikut: Tabel 4.4: Efisiensi Mesin Pompa

1. 2. 3. 4. 5. 6.

untuk ketinggian 300 m di atas muka air laut o jika temperatur pada waktu eksploitasi di atas 18 C untuk perlengkapan yang menggunakan alat penukar panas radiator, kipas (fan) untuk operasi dengan beban terus menerus kehilangan tenaga pada alat transmisi (drive losses)

4.5.

Berkurangnya Effisiensi (%) 3 1 5 5 20 0 – 15

B ENDUNG S ARINGAN B AWAH

Bendung dengan saringan bawah cocok untuk sungai yang kemiringan memanjangnya curam, mengangkut bahan-bahan yang berukuran besar dan memerlukan bangunan dengan elevasi rendah. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan: 1. Bendung saringan bawah tidak cocok untuk sungai yang fluktuasi angkutan bahan besar dari silt sampai gravel dan boulder. Untuk sungai-sungai dari gunung api muda akan terjadi agradasi dan degradasi yang besar tidak cocok. 2. Dasar sungai yang rawan gerusan akan memerlukan pondasi yang dalam. 3. Perencanaan harus saksama agar aman dari rembesan. 4. Saringan dibuat sederhana, tahan benturan batu dan mudah dibersihkan bila tersumbat. 5. Bangunan dilengkapi kantong lumpur, pengelak sedimen, ditempatkan di depan pintu pengambilan dan di belakang kantong lumpur. 6. Dibuatkan pelimpah di saluran primer agar bila kelebihan air dapat dibuang. Rumus untuk mencari panjang saringan:

L

= 2.561 ⋅

q0 λ h 1

dimana: L = panjang kerja saringan ke arah aliran (m)

BAB 4

4 - 17


q = debit permeter lebar (m3/det.m)

λ = ψμ 2g ⋅ cos θ

ψ = n / m (lihat gambar) 0.13

⎛ m ⎞ m μ= 0.66 ⋅ ψ−0.16 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ untuk : 0.3 < < 5.0 h1 ⎝ h 1 ⎠ g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) θ = kemiringan saringan, derajat h1 = c . 2/3 H H = kedalaman energi di hulu saringan, m

Gambar 4.16: Hidrolika saringan bawah Tabel 4.5: Harga-harga c yang bergantung pada kemiringan saringan: c θ/ θ/ 0 1.0 14 2 0.980 16 4 0.961 18 6 0.944 20 8 0.927 22 10 0.910 24 12 0.894 26

4.6.

c 0.879 0.865 0.851 0.837 0.825 0.812 0.800

STABILITAS B ENDUNG

Gaya yang bekerja pada bangunan: 1. Tekanan air baik dari dalam maupun luar 2. Tekanan lumpur (sedimen pressure) 3. Gaya gempa 4. Berat bangunan 5. Reaksi pondasi 4.6.1. TEKANAN AIR Gaya tekan air dapat dibagi menjadi: a. gaya hidrostatik b. gaya hidrodinamik Tekanan air selalu bekerja tegak lurus muka bangunan. Dalam perhitungan hendaknya gaya horisontal dan vertikal dikerjakan secara terpisah.

BAB 4


4 - 18

Gaya tekan ke atas Bangunan akan mendapatkan tekanan air bukan hanya pada permukaan luar tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan. Gaya tekan ke atas ini menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan di atasnya.

Gambar 4.17: Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan

Rumus gaya tekan ke atas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah:

Wu

1 = c ⋅ γw ⋅ ⎡⎢h 2 + ξ⋅ (h 1 − h 2 )⎤⎥ ⋅ A 2 ⎣ ⎦

dimana: c = proporsi luas di mana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1 untuk semua tipe pondasi) γw = berat jenis air (kN/m3) h2 = kedalaman air hilir (m) ξ = proporsi tekanan (tabel harga-harga ξ) h1 = kedalaman air hulu (m) A = luas dasar (m2) Wu = gaya tekan ke atas resultante (kN) Tabel 4.6: Harga-harga ξ Tipe pondasi batuan Berlapis horisontal Sedang, pejal (massive) Baik, pejal

ξ 1.00 0.67 0.50

Gaya tekan ke atas untuk bangunan yang terletak pada tanah dasar (subgrade) dapat ditemukan dengan membuat jaringan aliran (flow net) atau dengan asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory)

Gambar 4.18: Konstruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik

BAB 4


4 - 19

Gambar 4.19: Jaringan aliran di bawah dam pasangan batu pada pasir

Dalam teori angka rembesan Lane, diandaikan bahwa bidang horisontal memiliki daya tahan terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan dengan bidang vertikal. Ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan ke atas di bawah bendung dengan cara membagi beda tinggi energi pada bendung sesuai dengan panjang relatif di sepanjang pondasi.

Gambar 4.20: Gaya angkat pada pondasi bendung

Dalam bentuk rumus, ini berarti bahwa gaya angkat pada titik x di sepanjang dasar bendung dapat dirumuskan sebagai berikut:

Px

= Hx −

Lx L

⋅ ΔH

dimana: Px = gaya angkat pada x (kg/m2) L = panjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah (m) Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x (m) ΔH = beda tinggi energi (m) Hx = tinggi energi di hulu bendung (m) dan dimana L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung pada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45o atau lebih terhadap bidang horisontal, dianggap vertikal.

BAB 4


4 - 20

4.6.2. TEKANAN L UMPUR Tekanan lumpur bekerja di hulu bendung atau pada pintu pembilas. Rumus umum:

Ps

=

γs ⋅ h2

2

⎛ 1 − sin ϕ ⎞ ⎟⎟ ⋅ ⎜⎜ + 1 cos ϕ ⎝ ⎠

dimana: Ps = gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang bekerja secara horisontal γs = berat lumpur, kN h = dalamnya lumpur, m ϕ = sudut gesekan dalam, derajat Beberapa asumsi dapat dibuat seperti berikut: dimana: γs’ = berat volume kering tanah ≈ 16 kN/m3 − G 1 γ s = γ 's ⋅ G = berat volume butir = 2.65 3 G  menghasilkan γs = 10 kN/m Sudut gesekan dalam, yang bisa diandaikan 30 atau untuk kebanyakan hal menghasilkan: Ps = 1.67 h2



4.6.3. G AYA GEMPA Harga-harga gaya gempa didasarkan pada peta Indonesia yang menunjukkan berbagai daerah dan resiko. Faktor minimum yang akan dipertimbangkan adalah 0.1 g perapatan gravitasi sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya dipertimbangkan dengan cara mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya horisontal menuju ke arah yang paling tidak aman, yakni arah hilir. 4.6.4. B ERAT BANGUNAN Berat bangunan tergantung dari bentuk dan bahan bangunan yang dipakai: pasangan batu 22 kN/m3 ≈ 2200 kg/m3 beton tumbuk 23 kN/m3 ≈ 2300 kg/m3 beton bertulang 24 kN/m3 ≈ 2400 kg/m3 Berat volume beton tumbuk bergantung pada berat volume agregat serta ukuran maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm dengan berat volume 2.65  berat volumenya lebih dari 24 kN/m3. 4.6.5. REAKSI PONDASI Reaksi pondasi boleh diandaikan berbentuk trapesium dan tersebar secara linier.

Gambar 4.21: Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi

BAB 4

4 - 21


Tekanan vertikal pondasi adalah:

p

=∑

(W)

A

+∑

(W) ⋅ e I

m

dimana: p = tekanan vertikal pondasi Σ(W) = keseluruhan gaya vertikal, termasuk tekanan ke atas, tetapi tidak termasuk reaksi pondasi A = luas dasar (m2) e = eksentrisitas pembebanan, atau jarak dari pusat gravitasi dasar (base) sampai titik potong resultante dengan dasar I = momen kelembaman (moment of inertia) dasar, di sekitar pusat gravitasi m = jarak dari titik pusat luas dasar sampai ke titik di mana tekanan dikehendaki Untuk dasar segi empat dengan panjang l dan lebar 1.0 m  I = l3/12 dan A = 1, maka

p

rumus menjadi:

= ∑

(W)

1

12e ⋅ ⎧⎨1 + 2 ⋅ m ⎫⎬ ⎩ l ⎭

sedangkan tekanan vertikal pondasi pada ujung bangunan ditentukan dengan rumus:

p' =

∑ (W) ⋅ ⎧⎨1 + 6e ⎫⎬ dengan m’ = m” = ½ l l

⎩

l2

⎭



p" =

∑ (W) ⋅ ⎧⎨1 + 6e ⎫⎬ l

⎩

l2

⎭

Bila harga e lebih besar dari 1/6 maka akan dihasilkan tekanan negatif pada ujung bangunan. Biasanya tarikan tidak diijinkan, maka untuk dasar segi empat resultante semua kondisi pembebanan harus jatuh pada daerah inti. KEBUTUHAN STABILITAS

Ada tiga penyebab runtuhnya bangunan gravitasi, yaitu: 1. gelincir (sliding) a. sepanjang sendi horisontal di atas pondasi b. sepanjang pondasi, atau c. sepanjang bawah pondasi 2. guling (overturning) a. di dalam bendung b. pada dasar (base), atau c. pada bidang di bawah dasar 3. erosi bawah tanah (piping) K ETAHANAN TERHADAP GELINCIR: Tangen θ: sudut antara garis vertikal dan resultante semua gaya, termasuk gaya angkat, yang bekerja pada bendung di atas semua bidang horisontal, harus kurang dari koefisien gesekan yang diijinkan pada bidang tersebut.

∑ (H) = tanθ< f S ∑ (V − U)

dimana: Σ (H) = keseluruhan gaya horisontal yang bekerja pada bangunan, kN Σ(V-U) = keseluruhan gaya vertikal (V) dikurangi gaya tekan ke atas yang bekerja pada bangunan, kN θ = sudut resultante sumua gaya terhadap garis vertikal, derajat f = koefisien gesekan S = faktor keamanan Tabel 4.7: Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan f: Bahan f Pasangan batu pada pasangan batu 0.60 – 0.75 Batu keras berkualitas baik 0.75 Kerikil 0.50 Pasir 0.40 Lempung 0.30

BAB 4


4 - 22

Untuk bangunan-bangunan kecil dimana berkurangnya umur bangunan, kerusakan besar dan terjadinya bencana besar belum dipertimbangkan, harga-harga faktor keamanan (S) yang dapat diterima adalah 2.0 untuk kondisi pembebanan normal dan 1.25 untuk kondisi pembebanan ekstrem (tak ada aliran di atas mercu selama gempa atau banjir rencana maksimum). Ketahanan terhadap guling : Agar bangunan aman terhadap guling, maka resultante semua gaya yang bekerja pada bagian bangunan di atas bidang horisontal, termasuk gaya angkat, harus berada pada teras (kern) Tabel 4.8: Harga-harga perkiraan daya dukung: 2

Daya dukung (kg/cm ) 100 40 2–6 1-3 1.5-3 0.75-1.5 < 0.75

1. batu sangat keras 2. batu kapur/pasir keras 3. kerikil rapat 4. pasir rapat 5. lempung kenyal 6. lempung teguh 7. lempung lunak dan lumpur

Tiap bagian bangunan dianggap berdiri sendiri, maka tebal lantai olak:

dx ≥ S ⋅

Px

− Wx τ

dimana: dx = tebal lantai pada titik x, m Px = gaya angkat pada titik x, kg/m2 Wx = kedalaman air pada titik x, m τ = berat jenis bahan, kg/m3 S = faktor keamanan (=1.50 untuk kondisi normal dan 1.25 untuk kondisi ekstrem.

Gambar 4.22: Tebal lantai kolam olak

STABILITAS TERHADAP EROSI BA WAH TANAH (PIPING) Bahaya piping banyak terjadi pada tanggul maupun bangunan air. Hal ini disebabkan oleh terjadinya erosi bawah tanah karena aliran rembesan air. Bahaya piping dapat diperiksa dengan jalan membuat jaringan aliran (flownet) dan beberapa metode empiris, seperti: a. Metode Bligh b. Metode Lane c. Metode Koshia Paling banyak dipakai adalah metode Lane yang cukup aman dan memberikan hasil yang memuaskan. Metode ini dapat digambarkan sebagai berikut:

BAB 4

4 - 23


CL

=

∑L

1 3 H

V +

∑L

H

dimana: CL = angka rembesan Lane ΣLV = jumlah panjang vertikal (m) ΣLH = jumlah panjang horisontal (m) H = beda tinggi muka air (m)

Gambar 4.23: Metode angka rembesan Lane Tabel 4.9: Harga-harga minimum angka rembesan Lane (CL): Pasir sangat halur atau lanau Pasir halus Pasir sedang Pasir kasar Kerikil halus Kerikil sedang Kerikil kasar termasuk berangkal Bongkah dengan sedikit berangkal dan kerikil Lempung lunak Lempung sedang Lempung keras Lempung sangat keras

8.5 7.0 6.0 5.0 4.0 3.5 3.0 2.5 3.0 2.0 1.8 1.6

Untuk mengatasi erosi bawah tanah elevasi dasar hilir harus diasumsikan pada pangkal koperan hilir. Keamanan terhadap rekah bagian hilir bangunan dicek dengan rumus:

⎛ S = ⎝

s⎜ 1 + hs

a ⎞ ⎟ s ⎠

dimana:S = faktor keamanan s = kedalaman tanah (m) a = tebal lapisan pelindung (m) hs = tekanan air pada kedalaman s (kg/m2)

Gambar 4.24: Ujung hilir bangunan: sketsa parameter-parameter stabilitas

BAB 5 –

5.1.

B A N G UN A N S I L A N G D A N BA NGUNAN TERJUN

B ANGUNAN SILANG

Bangunan silang adalah bangunan yang membawa air buangan atau air hujan dari saluran atas ke saluran bawah melalui suatu hambatan alam misalnya sungai, jalan dan sebagainya. Macam-macam dari bangunan silang:a. sipon b. gorong-gorong c. talang d. alur pembuang

5.1.1.

SIPON

Disebut bangunan sipon apabila muka air saluran irigasi hanya sedikit lebih tinggi dari pada muka banjir sungai yang dilintasi, maka saluran irigasi perlu disalurkan di bawah sungai dengan bangunan sipon. Kecepatan air dalam sipon harus antara 1.50 – 2.0 m/det. Bila kecepatan terlalu besar mengakibatkan kehilangan tekanan makin besar dan mengurangi servis area. Bila kecepatan terlalu kecil menimbulkan pengendapan dalam sipon. Ukuran minimal diameter sipon adalah 0.20 m.

Gambar 5.1: Contoh: Sipon

BAB 5

5 - 2

BANGUNAN SILANG DAN BANGUNAN TERJUN

Kehilangan tinggi energi yang timbul dalam pengaliran melalui sipon adalah: a. Kehilangan akibat gesekan dimana: h f = kehilangan akibat gesekan (m) v 2 ⋅L v = kecepatan dalam bangunan (m/det) h f = 2 C ⋅R L = panjang pipa R = jari-jari hidrolis (m) R = A/P P = keliling basah (m) 1/6 C = kR C = koefisien Chezy k = koefisien kekasaran Strickler Tabel 5.1: Koefisien kekasaran Strickler: Bahan Baja beton Beton, bentuk kayu, tidak selesai Baja Pasangan batu

k 76 70 80 60

b. Kehilangan energi pada peralihan Untuk peralihan pada saluran terbuka dengan bilangan Froude kecil dari 0.5 maka kehilangan energi pada peralihan masuk dan keluar dinyatakan dengan rumus Borda:

ΔH masuk

= ς masuk ⋅

(va − v1)2

ζmasuk, ζkeluar = faktor kehilangan energi

2g 2

ΔH keluar

= ς keluar ⋅

dimana:

(v2 − va )

2g

va = kecepatan rata-rata yang dipercepat (m/det) v1 = kecepatan rata-rata di hulu (m/det) v2 = kecepatan rata-rata di hilir (m/det)

c. Kehilangan energi pada bagian siku dan tikungan

va 2 dimana: K b = koefisien kehilangan energi ΔH b = K b ⋅ 2g Tabel 5.2: Koefisien Kehilangan Energi: Potongan 5 10 15 22.5 bulat 0.02 0.03 0.04 0.05 segiempat 0.02 0.04 0.05 0.06 5.1.2.

sudut a 30 45 0.11 0.24 0.14 0.3

60 0.47 0.6

75 0.80 1.0

90 1.1 1.4

GORONG-GORONG

Gorong-gorong adalah bangunan drainase silang untuk melewatkan air banjir/drain, air hujan dan air pembuangan di bawah saluran irigasi, jalan raya maupun kereta api dalam jumlah yan relatif kecil. Untuk menghitung ukuran lobang gorong-gorong didasarkan pada Q banjir sebesar Q 20. Kecepatan air di dalam gorong-gorong umumnya 1.50 – 2.0 m/det. Ukuran lubang dihitung menurut rumus: Q=F.V

dimana: V = K R2/3 I1/2

Bila lobang gorong-gorong tenggelam dalam air maka kehilangan tekanan:

h f =

v 2 ⎛ S ⋅ ⎜ 1 + a + b ⋅ L ⋅ ⎞⎟ 2g ⎝ 4F ⎠

BAB 5


5 - 3

dimana: S = keliling basah lobang F = luas lobang a = koefisien kehilangan tekanan pada mulut lobang = 1/u 2 – 1 (u = 0.80 - 0.83) b = koefisien kehilangan tekanan akibat gesekan dalam pipa pipa bulat  1.50 (0.01989 + 0.0005078/d) pipa bersudut  1.50 (0.01989 + 0.0005078/4R) 0.0005078/4R) L = panjang pipa Bila lobang gorong-gorong tidak tenggelam



Q = μ⋅ b ⋅ h 1 2gz

z = 0.85 – 0.80

Gorong-gorong dapat dari pipa beton yang dibungkus pasangan bata atau dari pasangan bata yang ditopang beton tumbuk atau beton bertulang.

Gambar 5.2: Contoh: Gorong-gorong untuk saluran kecil 5.1.3.

T AL ANG

Talang atau flum adalah penampang saluran buatan dimana air mengalir dengan permukaan bebas yang dibuat melintas cekungan, saluran, atau sepanjang lereng bukit. Bangunan ini dapat didukung oleh pilar atau konstruksi lain. Konstruksi talang dapat dibuat dari pasangan batu, beton atau besi. Kecepatan untuk beton: 1.50 – 2.0 m/det dan untuk besi: 2.5 – 3.0 m/det. Talang tersebut dilengkapi dengan saluran masuk dan saluran keluar. Potongan talang direncanakan dengan luas yang sama dengan potongan saluran, namun dimensinya dibuat sekecil mungkin tergantung pada kehilangan tinggi energi yang tersedia. Dalam merencanakan bangunan talang harus diusahakan supaya sambungan antara saluran dan bangunan talang tidak ada kebocoran. Salah satu usaha ialah saluran pada tempat sambungan dibeton atau hilir dibuat pasangan cukup panjang. Kehilangan energi pada talang pada prinsipnya adalah sama dengan pada sipon ataupun gorong-gorong: dimana: (va − v1)2 ζmasuk, ζkeluar = faktor kehilangan energi ΔH masuk = ς masuk ⋅ va = kecepatan rata-rata yang dipercepat (m/det) 2g

BAB 5

ΔH keluar


= ς keluar ⋅

(v2 − va )2 2g

5 - 4

v1 = kecepatan rata-rata di hulu (m/det) v2 v2 = kecepatan rata-rata di hilir (m/det)

Tinggi jagaan minimum untuk air yang mengalir dalam talang didasarkan pada debit, kecepatan dan faktor lain: Harga tinggi jagaan minimum untuk talang t alang adalah: Tabel 5.3: Harga Tinggi jagaan minimum untuk Talang 3 Debit (m /det) < 0.5 0.5 – 1.5 1.5 – 5.0 5.0 – 10.0 10.0 – 15.0 > 15.0

Tinggi jagaan (m) 0.2 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5

Gambar 5.3: Contoh Talang 5.1.4. A 5.1.4. A LUR PEMBUANG

Alur pembuang adalah bangunan yang dipakai untuk membawa air buangan dalam jumlah kecil ke saluran. saluran. Untuk aliran yang besar besar biasanya air diseberangkan diseberangkan lewat lewat atas atau bawah saluran dengan menggunakan gorong-gorong yang selanjutnya dibuang jauh di luar saluran. Hal ini terutama apabila aliran air diperkirakan mengangkut cukup banyak lanau, pasir atau benda-benda hanyut. Namun kadang lebih ekonomis untuk membawa air bersih ke dalam saluran daripada membelokkannya keluar. Alur pembuang bisa dibuat disalurkan ke pembuang alami atau di ujung saluran pembuang yang sejajar dengan saluran irigasi, karena ujung alur pembuang paling cocok digunakan juka saluran seluruhnya berada di bawah permukaan tanah asli.

Gambar 5.4: Potongan dan denah alur pembuang pipa

BAB 5

5.2.


5 - 5

B ANGUNAN TERJUN

Bangunan terjun atau got miring diperlukan jika kemiringan permukaan tanah asli lebih curam daripada kemiringan maksimum saluran yang diijinkan. Bangunan semacam ini mempunyai 4 bagian fungsional, masing-masing masing-masing memiliki sifat perencanaan yang khas sebagai berikut: a. Bagian hulu hulu pengontrol, pengontrol, yaitu bagian bagian dimana dimana aliran menjadi superkritis superkritis Pada bagian ini berfungsi sebagai pengontrol aliran. Hubungan tinggi energi yang memakai ambang sebagai acuan (h 1) dengan debit (Q) pada pengontrol bergantung pada ketinggian ambang (P 1), potongan memanjang mercu bangunan, kedalaman bagian yang tegak lurus terhadap aliran, dan lebar bagian pengontrol ini. Untuk bagian pengontrol ini ada 2 alternatif: 1. mempersempit luas basah tanpa ambang 2. pemakaian ambang dengan permukaan hulu miring Mempersempit luas basah berarti memperbaiki kurve Q-h bahkan bagian pengontrol segitiga bisa sesuai dengan kurve Q-h saluran tetapi bagian pengontrol segiempat lebih murah. Pemberian ambang memberikan pengaruh yang baik terhadap besaran debit di sebelah hulu pada debit rendah. Untuk saluran yang mengangkut aliran dengan kandungan sedimen tinggi, tidak perlu dibuat ambang agar tidak terjadi sedimentasi, dengan demikian mengurangi biaya pemeliharaan. b. Bagian dimana air dialirkan ke elevasi yang lebih rendah  atau disebut juga bagian pembawa ini hanya bergantung pada tinggi terjun saja. Jika tinggi terjun lebih dari 1.50 m akan dipakai bangunan terjun miring. Untuk tinggi terjun yang lebih rendah dapat dipakai bangunan terjun tegak. c. Bagian tepat di sebelah sebelah hilir potongan U  yaitu tempat dimana energi diredam d. Bagian peralihan saluran memerlukan perlindungan untuk mencegah erosi

Gambar 5.5: Contoh bangunan terjun tegak

Perencanaan hidraulis bangunan terjun tegak dipengaruhi oleh tinggi energi di muka ambang, perubahan tinggi energi dan tinggi energi hilir pada kolam olak.

Δz = (ΔH + Hd) – H1 dimana: Hd boleh diasumsikan = 1.67 H 1

BAB 5


5 - 6

Gambar 5.6: Contoh bangunan terjun miring

Disarankan untuk memakai kemiringan yang tidak lebih curam dari 12 m untuk mencegah pemisahan aliran pada sudut miring. Jika diperlukan kemiringan yang lebih curam, sudut runcing harus diganti dengan kurve peralihan dengan jari-jari maksimum: r = 0.5 H1. Tinggi energi H u pada luapan yang masuk kolam pada potongan U mempunyai harga yang jauh lebih tinggi jika digunakan permukaan hilir yang miring dibandingkan dengan bangunan terjun tegak.

BAB 6 –

B A N G UN A N P E NG A M B I L A N DA N P E MB I L A S

Bangunan pengambilan sebaiknya dibuat sedekat mungkin dengan pembilas dan as bendung atau bendung gerak. Lebih disukai jika pengambilan ditempatkan di ujung tikungan luar sungai atau pada ruas luar guna memperkecil masuknya sedimen. Bila bendung dengan pengambilan 2 sisi (kiri dan kanan) maka untuk satu sisi terutama yang kecil dapat dibuatkan pada pilar pembilas. Namun sering pula dibuatkan pengambilan kiri dan kanan. Pada perencanaan dinding dan sayap, sedapat mungkin dihindari turbulensi. Jari-jari lengkung minimal adalah ½ kali kedalaman air (H).

6.1.

B ANGUNAN PENGAMBILAN

Bangunan pengambilan berfungsi untuk mengelakkan air dari sungai dalam jumlah yang diinginkan. Kapasitas pengambilan diambil minimal 120 % dari kebutuhan. Kecepatan air di pengambilan biasa didekati dengan rumus: 1/3

⎛ h ⎞ v ≥ 32⎜ ⎟ ⋅ d ⎝ d ⎠ 2

dimana:

v = kecepatan rata-rata, m/det h = kedalaman air, m d = diameter butir, m

Kecepatan normal diambil 1.0 – 2.0 m/det sehingga butiran berdiameter 0.01 m sampai dengan 0.04 m masih dapat masuk dalam saluran.

Q = μ⋅ b ⋅ a ⋅ 2gz dimana:

Q = debit, m3/det μ = koefisien debit, untuk bukaan di bawah permukaan air dengan kehilangan tinggi energi kecil, μ = 0.80 b = lebar bukaan, m a = tinggi bukaan, m g = percepatan gravitasi = 9.8 m/det2 z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m

BAB 6

BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS

6 - 2

Gambar 6.1: Tipe pintu pengambilan

Bila pintu pengambilan dipasang pintu radial, maka μ = 0.80 jika ujung pintu bawah tenggelam 20 cm di bawah muka air hulu dan kehilangan energi sekitar 10 cm. Elevasi mercu bendung direncanakan 0.10 m di atas elevasi pengambilan yang dibutuhkan untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang. Elevasi ambang bangunan pengambilan ditentukan dari tinggi dasar sungai. Ambang direncanakan di atas dasar dengan ketentuan sebagai berikut: a. 0.50 m jika sungai hanya mengangkut lanau b. 1.00 m bila sungai juga mengangkut pasir dan kerikil c. 1.50 m kalau sungai mengangkut batu-batu bongkah. Harga-harga di atas hanya dipakai untuk pengambilan yang digabung dengan pembilas terbuka. Jika direncana pembilas bawah, maka kriteria ini tergantung pada ukuran saluran pembilas bawah. Dalam hal ini umumnya ambang pengambilan direncanakan: 0 < p < 20 cm di atas ujung penutup saluran pembilas bawah Bila pengambilan mempunyai bukaan lebih dari satu, maka pilar sebaiknya diundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus.

Gambar 6.2: Geometri bangunan pengambilan

Pengambilan hendaknya selalu dilengkapi dengan sponeng skot balok di kedua sisi pintu agar pintu itu dapat dikeringkan untuk keperluan pemeliharan dan perbaikan. Pintu pengambilan biasanya adalah pintu sorong kayu sederhana. Bila di daerah yang bersangkutan harga kayu mahal, maka dapat dipakai baja. Jika air di depan pintu sangat dalam, maka eksploitasi pintu sorong mungkin sulit, maka dipakai pintu radial atau segmen.

BAB 6


6 - 3

Gambar 6.3: Tipe-tipe pintu pengambilan: pintu sorong kayu dan baja

Gambar 6.4: Pintu pengambilan tipe radial

6.2.

B ANGUNAN PEMBILAS

Bangunan pembilas berfungsi untuk mengurangi sebanyak mungkin benda-benda terapung dan fraksi-fraksi sedimen kasar yang masuk ke jaringan saluran irigasi. Lantai pembilas merupakan kantong tempat mengendapnya bahan-bahan kasar di depan pembilas pengambilan. Sedimen yang terkumpul dapat dibilas dengan jalan membuka pintu pembilas secara berkala guna menciptakan aliran terkonsentrasi tepat di depan pengambilan. Berdasarkan pengalaman ditentukan lebar pembilas sebagai berikut: a. lebar pembilas + tebal pilar pembagi sebaiknya = 1/6 – 1/10 dari lebar bersih bendung (jarak antara pangkal-pangkalnya), untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m.

BAB 6


6 - 4

b. lebar pembilas sebaiknya diambil 60 % dari lebar total pengambilan termasuk pilar-pilarnya.

Gambar 6.5: Geometri pembilas

Pintu pembilas ada 2 macam: a. bagian depan terbuka b. bagian depan tertutup. Pintu pembilas bagian depan terbuka memiliki keuntungan-keuntungan: 1. ikut mengatur debit bendung 2. pembuangan benda-benda terapung lebih mudah Kelemahan-kelemahan: 1. sedimen akan terangkut ke pembilas selama banjir 2. benda-benda hanyut dapat merusakkan pintu Sekarang kebanyakan pembilas direncana dengan bagian depan terbuka. Jika bongkah yang terangkut banyak, kadang-kadang lebih menguntungkan untuk direncanakan pembilas samping (shunt sluice). Pembilas tipe ini terletak di luar bentang bersih bendung dan tidak menjadi penghalang jika terjadi banjir.

Gambar 6.6: Pembilas samping

BAB 6


6 - 5

Gambar 6.7: Tipe-tipe pintu bilas

Pada waktu mulai banjir, pintu pengambilan akan ditutup (tinggi muka air sekitar 0.50 m sampai 1.0 m di atas mercu dan terus bertambah), pintu pembilas akan dibiarkan tetap tertutup. Pada saat muka air surut kembali menjadi 0.50 m sampai 1.0 m di atas mercu dan terus menurun, pintu pengambilan tetap tertutup dan pembilas dibuka untuk menggelontor sedimen. Karena tidak ada air yang boleh mengalir di atas dinding pemisah selama pembilasan (sebab aliran ini akan mengganggu), maka elevasi dinding tersebut sebaiknya diambil 0.50 m atau 1.0 m di atas tinggi mercu. Jika pembilasan harus didasarkan pada debit tertentu di sungai yang masih cukup untuk itu muka dinding pemisah dapat ditentukan dari gambar berikut ini:

Gambar 6.8: Metode menemukan tinggi dinding pemisah

Biasanya lantai pembilas pada kedalaman rata-rata sungai. Namun demikian, jika hal ini berarti terlalu dekat dengan ambang pengambilan, maka lantai itu dapat ditempatkan lebih rendah asal pembilasan dicek sehubungan dengan muka air hilir (tinggi energi yang tersedia untuk menciptakan kecepatan yang diperlukan) Pembilas bawah:

Pembilas bawah direncanakan untuk mencegah masuknya angkutan sedimen dasar dan fraksi pasir yang lebih kasar ke dalam pengambilan. “Mulut” pembilas bawah ditempatkan di hulu pengambilan di mana ujung penutup pembilas membagi air menjadi dua lapisan: lapisan atas mengalir ke pengambilan dan

BAB 6


6 - 6

lapisan bawah mengalir malalui saluran pembilas bawah lewat bendung. Pintu di ujung pembilas bawah akan tetap terbuka selama aliran air rendah, pada musim kemarau pintu pembilas tetap ditutup agar air tidak mengalir. Apabila benda-benda hanyut mengganggu eksploitasi pintu pembilas, sebaiknya dipertimbangkan untuk membuat pembilas dengan dua buah pintu dimana pintu atas dapat diturunkan agar benda-benda hanyut dapat lewat. Jika kehilangan tinggi energi bangunan pembilas kecil, maka hanya diperlukan satu pintu, dan jika dibuka pintu tersebut akan memberikan kehilangan tinggi yang lebih besar di bangunan pembilas. Dimensi dasar pembilas bawah adalah: 1. tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1.5 kali diameter terbesar sedimen dasar di sungai 2. tinggi saluran pembilas bawah sekurang-kurangnya 1.0 m 3. tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai ¼ dari kedalaman air di depan pengambilan selama debit normal Dimensi rata-rata dari pembilas bawah yang direncanakan dan dibangun berkisar dari: 1. 5 sampai 20 m untuk panjang saluran pembilas bawah 2. 1 sampai 2 m untuk panjang tinggi saluran pembilas bawah 3. 0.20 sampai 0.35 m untuk tebal beton bertulang Luas saluran pembilas bawah harus sedemikian rupa sehingga kecepatan minimum dapat dijaga (v= 1.0 – 1.5 m/det). Tata letak saluran pembilas bawah harus direncana dengan hati-hati untuk menghindari sudut mati (dead corner) dengan kemungkinan terjadinya sedimentasi atau terganggunya aliran

Gambar 6.9: Pembilas bawah.

BAB 6


6 - 7

.Sifat tahan gerusan dari bahan yang dipakai untuk lining saluran pembilas bawah membatasi keepatan maximum yang diijinkan dalam saluran bawah, tetapi kecepatan minimum bergantung kepada ukuran butir sedimen yang akan dibiarkan tetap bergerak. Karena adanya kemungkinan terjadinya pusaran udara di bawah penutup atas saluran pembilas bawah dapat terbentuk kavitasi. Oleh karena itu, pelat baja bertulang harus dihitung sehubungan dengan beton yang ditahannya.

Gambar 6.10: Pusaran (vortex) dan kantong udara di bawah penutup atas saluran pembilas bawah

BA B 7 –

P E R E NC A N A A N K A N T O NG L U M P U R

Walaupun telah ada usaha untuk merencanakan sebuah bangunan pengambilan dan pengelak sedimen yang dapat mencegah masuknya sedimen ke dalam jaringan saluran irigasi, namun masih ada banyak partikel-partikel halus yang masuk ke jaringan tersebut. Untuk mencegah agar sedimen ini tidak mengendap di seluruh saluran irigasi, bagian awal dari saluran primer tepat di belakang pengambilan direncanakan untuk berfungsi sebagai kantong lumpur. Kantong lumpur ini merupakan pembesaran potongan melintang saluran sampai panjang tertentu untuk mengurangi kecepatan aliran dan memberi kesempatan pada sedimen untuk mengendap. Untuk menampung endapan sedimen ini, dasar bagian saluran tersebut diperdalam atau diperlebar. Tampungan ini dibersihkan tiap jangka waktu tertentu (sekali seminggu atau setengah bulan) dengan cara membilas sedimennya kembali ke sungai dengan aliran terkonsentrasi yang berkecepatan tinggi. Biasanya panjang kantong lumpur adalah 200 sampai 500 m, tergantung pada: a. diameter sedimen yang akan mengendap: 200 m untuk bahan sedimen kasar dan 500 m untuk partikel-partikel yang lebih halus b. topografi dan c. kemungkinan dilakukannya pembilasan. Pengambilan keputusan untuk merencanakan dan membuat kantong lumpur pada awal saluran primer, akan didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan ekonomis. Pertimbangan tersebut akan mencakup semua faktor yang akan mempengaruhi biaya dan kemudahan eksploitasi jaringan itu. Kantong lumpur tidak akan diperlukan jika volume sedimen yang masuk ke jaringan irigasi tetapi tidak sampai ke sawah (partikel yang lebih besar dari 0.06 – 0.07 mm) kurang dari 5 % dari kedalaman air di seluruh jaringan irigasi.

7.1.

K ONDISI -KONDISI B ATAS

7.1.1. B ANGUNAN PENGAMBIL AN

Bangunan ini pertama-tama untuk mencegah masuknya sedimen ke dalam saluran irigasi, karenanya pengambilan yang direncanakan dengan baik dapat mengurangi biaya pembuatan kantong lumpur yang mahal.

BAB 7

PERENCANAAN KANTONG LUMPUR

7 - 2

Penyebaran sedimen ke arah vertikal memberikan batasan diambilnya beberapa langkah perencanaan untuk membangun sebuah pengambilan yang dapat berfungsi dengan baik. Partikel-partikel yang lebih halus di sungai diangkut dalam bentuk sedimen layang dan tersebar merata di seluruh kedalaman aliran. Semakin besar dan berat partikel yang terangkut, semakin partikel-partikel itu terkonsentrasi ke dasar sungai. Perencanaan pengambilan juga dimaksudkan untuk mencegah masuknya lapisan air yang lebih rendah yang banyak bermuatan partikel-partikel kasar. 7.1.2. J ARINGAN SAL URAN

Jaringan saluran direncanakan untuk membuat kapasitas angkutan sedimen konstan atau makin bertambah ke arah hilir. Dengan kata lain, sedimen yang memasuki jaringan saluran akan diangkut lewat jaringan tersebut ke sawah-sawah. Dalam kaitan dengan perencanaan kantong lumpur, ini berarti bahwa kapasitas angkutan sedimen pada bagian awal dari saluran primer penting artinya untuk ukuran partikel yang akan diendapkan. Biasanya ukuran partikel ini diambil 0.06 – 0.07 mm guna memperkecil saluran primer. Bila kemiringan saluran primer serta kapasitas angkutan jaringan selebihnya dapat direncanakan lebih besar, maka tidak perlu menambah ukuran minimum partikel yang akan diendapkan. Umumnya hal ini akan menghasilkan kantong lumpur yang lebih murah, karena dapat dibuat lebih pendek. 7.1.3. TOPOGRAFI

Keadaan topografi tepi sungai maupun kemiringan sungai itu sendiri akan sangat berpengaruh terhadap kelayakan ekonomis pembuatan kantong lumpur. Kantong lumpur dan bangunan pelengkap-pelengkapnya memerlukan banyak ruang, yang tidak selalu tersedia. Oleh sebab itu, kemungkinan penempatannya harus ikut dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Kemiringan sungai harus cukup curam untuk menciptakan kehilangan tinggi energi yang diperlukan untuk pembilasan di sepanjang kantong lumpur. Tinggi energi dapat diciptakan dengan cara menambah elevasi mercu, tapi hal ini jelas akan memperbesar biaya pembuatan bangunan. 7.2.

DIMENSI K ANTONG L UMPUR

Pada gambar di bawah ini diberikan tipe tata letak kantong lumpur sebagai bagian dari bangunan utama.

Gambar 7.1: Tipe tata letak kantong lumpur

BAB 7


7 - 3

7.2.1. P ANJ ANG DAN L EBAR K ANTONG LUMPUR

Dimensi-dimensi L (panjang) dan B (lebar) kantong lumpur dapat diturunkan dari gambar skema kantong lumpur di bawah ini.

Gambar 7.2: Skema kantong lumpur

Partikel yang masuk ke kolam pada A, dengan kecepatan endap partikel w dan kecepatan air v harus mencapai dasar pada C. Ini berakibat bahwa partikel, selama waktu (H/w) yang diperlukan untuk mencapai dasar, akan berjalan (berpindah) secara horisontal sepanjang jarak L dalam waktu L/v. Jadi: dimana:

H w

L =

v

dengan v

Q =

HB

 LB

Q =

w

H = kedalaman aliran saluran, m w = kecepatan endap partikel sedimen, m/det L = panjang kantong lumpur, m v = kecepatan aliran air, m/det Q = debit saluran, m 3/det B = lebar kantong lumpur, m

Untuk perencanaan yang lebih detail, harus dipakai faktor koreksi guna menyelaraskan faktor-faktor yang mengganggu, seperti: turbulensi air, pengendapan yang terhalang dan bahan layang yang sangat banyak. Dimensi kantong sebaiknya juga sesuai dengan kaidah bahwa L/B > 8, untuk mencegah agar aliran tidak “meander” di dalam kantong. Apabila topografi tidak memungkinkan maka kantong lumpur harus dibagi-bagi ke arah memanjang dengan dinding-dinding pemisah (devider wall) untuk mencapai perbandingan antara L dan B ini. Faktor-faktor lain yang akan dipertimbangkan dalam pemilihan dimensi kantong lumpur adalah: a. kecepatan aliran dalam kantong lumpur hendaknya cukup rendah, sehingga partikel yang telah mengendap tidak menghambur lagi b. turbulensi yang mengganggu proses pengendapan harus dicegah c. kecepatan hendaknya tersebar secara merata di seluruh potongan melintang, sehingga sedimentasi juga dapat tersebar merata d. kecepatan aliran tidak boleh kurang dari 0.30 m/det, guna mencegah tumbuhnya vegetasi e. peralihan/transisi dari pengambilan ke kantong dan dari kantong ke saluran primer harus mulus, tidak menimbulkan turbulensi atau pusaran 7.2.2. VOLUME TAMPUNGAN

Tampungan sedimen di luar (di bawah) potongan melintang air bebas dapat mempunyai beberapa macam bentuk. Volume tampungan bergantung kepada banyaknya sedimen (sedimen dasar maupun sedimen layang) yang akan diendapkan hingga tiba saat pembilasan.

BAB 7


7 - 4

Gambar 7.3: Potongan melintang dan potongan memanjang kantong lumpur yang menunjukkan metode pembuatan tampungan

Banyaknya sedimen yang terbawa oleh aliran masuk dapat ditentukan dari: a. pengukuran langsung di lapangan b. rumus angkutan sedimen yang cocok, atau kalau tidak ada data yang andal c. kantong lumpur yang ada di lokasi lain yang sejenis. Sebagai perkiraan kasar yang masih harus dicek ketepatannya, jumlah bahan dalam aliran masuk yang akan diendapkan adalah 0.5 ‰ Kedalaman tampungan di ujung kantong lumpus (d s) biasanya sekitar 1.0 m untuk jaringan kecil (sampai 10 m 3/det), hingga 2.50 m untuk saluran yang sangat besar (100 m3/det)

BAB 7

7.3.


7 - 5

PEMBERSIHAN K ANTONG L UMPUR

Pembersihan kantong lumpur, pembuangan endapan sedimen dari tampungan, dapat dilakukan dengan pembilasan secara hidrolis, pembilasan secara manual atau secara mekanis. Metode pembilasan secara hidrolis lebih disukai karena biayanya tidak mahal. Kedua metode lainnya dipertimbangkan hanya kalau metode hidrolis tidak mungkin dilakukan. Jarak waktu pembilasan kantong lumpur, tergantung pada eksploitasi jaringan irigasi, banyaknya sedimen di sungai, luas tampungan serta tersedianya debit air sungai yang dibutuhkan untuk pembilasan. Untuk tujuan-tujuan perencanaan, biasanya diambil jarak waktu satu atau dua minggu. 7.3.1. PEMBERSIHAN SECARA HIDROLIS

Pembilasan secara hidrolis membutuhkan beda tinggi muka air dan debit yang memadai pada kantong lumpur guna menggerus dan menggelontor bahan yang telah terendap kembali ke sungai. Frekuensi dan lamanya pembilasan bergantung pada banyaknya bahan yang akan dibilas, tipe bahan kohesif atau nonkohesif dan tegangan geser yang tersedia oleh air. Kemiringan dasar kantong lumpur serta debit pembilasan hendaknya didasarkan pada besarnya tegangan geser yang diperlukan yang akan dipakai untuk menggerus sedimen yang terendap. Dianjurkan untuk mengambil debit pembilasan sebesar yang dapat diberikan oleh pintu pengambilan dan beda tinggi muka air. Untuk keperluan perencanaan, debit pembilasan diambil 20% lebih besar dari debit normal pengambilan. Untuk keperluan perhitungan pendahuluan, kecepatan rata-rata yang diperlukan selama pembilasan dapat diandaikan sebagai berikut: 1.0 m/det untuk pasir halus 1.5 m/det untuk pasir kasar 2.0 m/det untuk kerikil dan pasir kasar Makin tinggi kecepatan selama pembilasan, operasi menjadi semakin cepat. Namun demikian, besarnya kecepatan hendaknya selalu di bawah kecepatan kritis karena kecepatan superkritis akan mengurangi efektivitas proses pembilasan. 7.3.2. PEMBERSIHAN SECARA MANUAL /MEKANIS

Pembersihan kantong lumpur dapat juga dilakukan dengan peralatan mekanis. Pembersihan kantong lumpur secara menyeluruh jarang dilakukan secara manual. Dalam hal-hal tertentu, pembersihan secara manual bermanfaat untuk dilakukan di samping pembilasan secara hidrolis terhadap bahan-bahan kohesif atau bahan-bahan yang sangat kasar. Dengan menggunakan tongkat, bahan endapan ini dapat diaduk dan dibuat lepas sehingga mudah terkuras dan hanyut. Pembersihan secara mekanis dapat menggunakan mesin pengeruk, pompa (pasir), singkup tarik/back hoe atau mesin-mesin sejenis. Semua peralatan ini mahal dan sebaiknya tidak dipakai. 7.4.

T ATA L ETAK K ANTONG L UMPUR, PEMBILAS DAN PENGAMBILAN DI S ALURA N PRIMER

7.4.1. T ATA L ETAK

Tata letak terbaik untuk kantong lumpur,saluran pembilas dan saluran primer adalah bila saluran pembilas merupakan kelanjutan dari kantong lumpur dan saluran primer mulai dari samping kantong. Ambang pengambilan di saluran primer sebaiknya cukup tinggi di atas tinggi maksimum sedimen guna mencegah masuknya sedimen ke dalam saluran.

BAB 7


7 - 6

Gambar 7.4: Tata letak kantong lumpur yang dianjurkan

Kemungkinan tata letak lain adalah dimana saluran primer terletak di arah yang sama dengan kantong lumpur. Pembilas terletak di samping kantong. Agar pembilasan berlangsung mulus, perlu dibuat dinding pengarah rendah yang mercunya sama dengan tinggi maksimum sedimen dalam kantong

Gambar 7.5: Tata letak kantong lumpur dengan saluran primer berada pada trase yang sama dengan kantong

Dalam hal-hal tertentu, misalnya air yang tersedia di sungai melimpah, pembilas dapat direncanakan sebagai pengelak sedimen

BAB 7


7 - 7

Gambar 7.6: Pengelak sedimen

Kadang-kadang karena keadaan topografi, kantong lumpur dibuat jauh dari pengambilan. Kedua bangunan tersebut akan dihubungkan dengan saluran pengarah (feeder canal).

Gambar 7.7: Saluran pengarah

Kecepatan aliran dalam saluran pengarah harus cukup memadai agar dapat mengangkut semua fraksi sedimen yang masuk ke jaringan saluran pada lokasi pengambilan ke kantong lumpur. Di mulut kantong lumpur kecepatan aliran harus banyak dikurangi dan dibagi secara merata di seluruh lebar kantong. Oleh karena itu peralihan/transisi antara saluran pengarah dan kantong lumpur hendaknya direncana dengan seksama menggunakan dinding pengarah dan alat-alat distribusi aliran lainnya.

BAB 7


7 - 8

7.4.2. PEMBILAS

Dianjurkan agar aliran pada pembilas direncana sebagai aliran bebas selama pembilasan berlangsung. Dengan demikian pembilasan tidak akan terpengaruh oleh tinggi muka air di hilir pembilas. Kriteria utama dalam perencanaan bangunan ini adalah bahwa operasi pembilasan tidak boleh terganggu atau mendapat pengaruh negatif dari lubang pembilas dan bahwa kecepatan untuk pembilasan akan tetap dijaga. Dianjurkan untuk membuat bangunan pembilas lurus dengan kantong lumpur. Agar aliran melalui pembilas bisa mulus, lebar total lubang pembilas termasuk pilar dibuat sama dengan lebar rata-rata kantong lumpur. Pintu bangunan pembilas harus kedap air dan mampu menahan tekanan air dari kedua sisi. Pintu-pintu itu dibuat dengan bagian depan tertutup. 7.4.3. PENGAMBILAN SAL URAN PRIMER

Pengambilan dari kantong lumpur ke saluran primer digabung menjadi satu bangunan dengan pembilas agar seluruh panjang kantong lumpur dapat dimanfaatkan. Agar supaya air tidak mengalir kembali ke saluran primer selama pembilasan, pengambilan harus ditutup (dengan pintu) atau ambang dibuat cukup tinggi agar air tidak mengalir kembali. Selain mengatur debit, bangunan ini juga harus bisa mengukurnya. Kedua fungsi tersebut dapat digabung atau dipisah. Untuk tipe gabungan, pintu Romijn atau Crumpde Gruyter dapat dianjurkan untuk dipakai sebagai pintu pengambilan. Khususnya untuk mengukur dan mengatur debit yang besar, kedua fungsi ini lebih baik dipisah. Dalam hal ini fungsi mengatur dilakukan dengan pintu sorong atau pintu radial, dan fungsi mengukur dengan alat ukur ambang lebar. 7.4.4. S AL URAN PEMBIL AS

Selama pembilasan, air yang penuh dengan sedimen dialirkan kembali ke sungai asal, atau sungai yang sama tetapi di hilir bangunan utama, sungai lain atau ke cekungan. Kecepatan dalam saluran pembilas akan berkisar antara 1 sampai 1.5 m/det. Untuk perencanaan potongan memanjang saluran, diperlukan kurve muka air – debit sungai pada aliran keluar dan bagan frekuensi terjadinya muka air tinggi di tempat itu. Pengalaman telah menunjukkan bahwa perencanaan yang didasarkan pada kemungkinan pembilasan dengan menggunakan muka air sungai dengan periode ulang lima kali per tahun, akan memberikan hasil yang memadai. Lebih disukai jika saluran pembilas dihubungkan langsung dengan dasar sungai. Bila sungai sangat dalam pada aliran keluar, maka pembuatan salah satu dari kemungkinan-kemungkinan berikut hendaknya dipertimbangkan: a. bangunan terjun dengan kolam olak dekat sungai b. got miring di sepanjang saluran c. bangunan terjun dengan kolam olak dengan kedalaman yang cukup tepat di hilir bangunan pembilas. 7.5.

PERENCANAAN BANGUNAN KA NTONG L UMPUR

Pasangan (lining) kantong lumpur harus mendapat perhatian khusus berhubung adanya kecepatan aliran yang tinggi selama dilakukan pembilasan serta fluktuasi muka air yang sering terjadi dengan cepat. Pasangan hendaknya cukup berat dan dengan permukaan yang mulus agar mampu menahan kecepatan air yang tinggi. Untuk menahan tekanan ke atas akibat fluktuasi muka air, sebaiknya dilengkapi dengan filter dan lubang pembuang. Bila kantong lumpur dipisah dengan sebuah dinding pengarah dan adalah mungkin bahwa sebuah ruang kering dan bersih sementara yang lainnya penuh, maka stabilitas dinding pemisah terhadap pembebanan ini harus dicek.

BA B 8 –

PENGATURAN SUNGAI DAN B A N G UN A N P E L E N G K A P

8.1.

L INDUNGAN TERHADAP GERUSAN

Bangunan yang dibuat di sungai akan menyebabkan terganggunya aliran normal dan akan menimbulkan pola aliran baru di sekitar bangunan, yang dapat menyebabkan terjadinya penggerusan lokal/setempat di dasar dan tepi sungai. Adalah mungkin untuk melindungi bagian sungai di sekitar bangunan utama terhadap efek penggerusan semacam ini. Harap dicatat bahwa konstruksi-konstruksi lindung yang dibicarakan di sini tidak akan bermanfaat untuk mengatasi penurunan dasar sungai yang meliputi jangka waktu lama (degradasi). Hanya perencanaan bangunan itu sendiri yang akan mampu melindungi bangunan itu terhadap degradasi sungai. 8.1.1. L INDUNGAN DASAR SUNGAI Penggerusan lokal di hilir kolam olak dapat diatasi dengan lindungan dari pasangan batu kosong. Jika di daerah itu cukup tersedia batu-batu yang berkualitas baik dan beratnya memadai, maka dapat dibuat lapisan pasangan batu kosong. Bila direncana dengan baik, lapisan ini sangat menguntungkan dan awet. Agar tanah asli tidak hanyut, maka pasangan batu kosong sebaiknya selalu ditempatkan pada filter yang sesuai. Bronjong merupakan alternatif yang bagus, jika hanya batu-batu berukuran kecil saja yang tersedia, misalnya batu kali. Bronjongpun, karena merupakan perlindungan terbuka, sebaiknya ditempatkan pada filter yang sesuai: filter pasir-kerikil atau filter kain sintetis. Bronjong tidak boleh digunakan untuk bagian-bagian bangunan utama yang permanen. Bronjong paling sesuai untuk konstruksi pengaturan sungai. Pada umumnya tidak dianjurkan untuk memakai lindungan tertutup seperti pasangan batu di hilir bangunan di sungai, karena ini akan memperpanjang jalur rembesan dan menambah gaya tekan ke atas (uplift). Penggerusan lokal tepat di hulu tubuh bendung atau pilar bendung gerak, umum terjadi. Perlindungan terhadap penggerusan semacam ini adalah dengan membuat pasangan batu atau lantai beton di depan bangunan. Di sini lindungan tertutup akan menguntungkan karena akan dapat mengurangi gaya tekan ke atas. Karena pengaruh

BAB 8

PENGATURAN SUNGAI DAN BANGUNAN PELENGKAP

8 - 2

pencepatan aliran biasanya jauh lebih kecil daripada pengaruh penurunan kecepatan, maka panjang lindungan hulu terhadap gerusan lokal akan berkisar antara 2 sampai 3 kali kedalaman air rencana. Di hilir, panjang lindungan ini sekurang-kurangnya 4 kali kedalaman lubang gerusan. 8.1.2. L INDUNGAN TANGGUL SUNGAI Pekerjaan lindungan sungai berupa bronjong, pasangan batu kosong, pasangan batu atau pelat beton. Harus diperhatikan bahwa kedalaman pondasi lindungan memadai atau bagian dari konstruksi tersebut bisa mengikuti penggerusan dasar sungai tanpa hilangnya stabilitas bangunan secara keseluruhan. Mungkin diperlukan pekerjaan pengaturan sungai guna memperbaiki pola aliran di hulu bangunan atau untuk memantapkan bagian tanggul sungai yang belum stabil. Di ruas atas yang curam, palung kecil sungai itu mungkin tidak stabil dan diperlukan beberapa krib untuk menstabilkan dasar sungai di dekat pengambilan. Di ruas tengah dan bawah, biasanya lokasi bendung akan dipilih di ruas yang stabil. Pada sungai teranyam (braided river) atau sungai dengan tanggul pasir yang berpindah-pindah, ruas stabil seperti yang dimaksud mungkin tidak ada. Setelah pembuatan bendung atau bendung gerak di sungai semacam itu, dasar sungai di bagian hulu akan naik dan cenderung kurang stabil dari pada sebelumnya. Mungkin diperlukan pengaturan sungai yang ekstensif guna menstabilkan aliran di hulu bangunan yang baru.

Gambar 8.1: Pengarah aliran

Di hilir bangunan utama, bahaya penggerusan tanggul sungai biasanya lebih besar karena turbulensi dan kecepatan air lebih tinggi. Di sungai yang relatif lebar dan dalam, krib mungkin merupakan cara pemecahan yang ekonomis. Jarak antara masing-masing krib adalah:

C2h L< α⋅ 2g dimana:

L = jarak antar krib, m α = parameter empiris ( ≈ 0.6) C = koefisien Chezy, ( ≈ 45 untuk sungai) h = mean (nilai tengah) kedalaman air, m g = percepatan gravitasi ( ≈ 9.8)

BAB 8


8 - 3

Kalau tidak ada alur/trase krib yang paling cocok yang dapat diputuskan, maka sebaiknya diambil pemecahan termurah, yaitu yang tegak lurus terhadap tanggul.

Gambar 8.2: Contoh krib

Tinggi mercu krib sebaiknya paling tidak sama dengan elevasi bantaran. Kemiringan lapis lindung tanggul dan krib biasanya berkisar antara 1:2.5 sampai 1:3.5 untuk kemiringan di bawah muka air dan 1:1.5 sampai 1:2.5 untuk kemiringan di luar air. Kemiringan ujung krib kadang-kadang diambil 1:5 sampai 1:10 untuk mengurangi pusaran air/vortex dan efeknya. Krib dapat dibuat dengan tipe “terbuka” dimana air bisa mengalir melalui bangunan ini, yang biasanya dibuat dari pilar-pilar kayu yang dipancangke dasar sungai dan dipasang rapat satu sama lain guna menahan aliran. Bangunan terbuka ini kurang kuat dan mudah rusak selama banjir.

Gambar 8.3: Krib dari bronjong dan kayu

BAB 8

8.2.


8 - 4

T ANGGUL

8.2.1. P ANJANG DAN ELEVA SI Kurve pengempangan dipakai untuk menghitung panjang dan elevasi tanggul banjir di sepanjang sungai untuk banjir dengan periode ulang yang berbeda-beda. Perhitungan yang tepat untuk kurve pengempangan dapat dikerjakan dengan metode langkah standar (standard step method) bila potongan melintang, kemiringan dan faktor kekerasan sungai ke arah hulu lokasi bendung sudah diketahui sampai jarak yang cukup jauh.

Gambar 8.4: Kurve pengempangan

Perkiraan kurve pengempangan yang cukup akurat dan aman adalah:

⎛ x ⎞ z = h⋅ ⎜ 1− ⎟ ⎝ L ⎠

2

h

untuk:

untuk: dimana:

a

≥ 1− − > L =

2h I

h a+ h ≤ 1− − > L = a I

a = kedalaman air di sungai tanpa bendung, m h = tinggi air berhubung adanya bendung (di muka bendung), m L = panjang total di mana kurve pengempangan terlihat, m z = kedalaman air pada jarak x dari bendung, m x = jarak dari bendung, m I = kemiringan sungai

Akibat agradasi sungai di hulu bendung permanen, elevasi tanggul harus dicek untuk memastikan apakah tanggul itu sudah aman terhadap banjir selama umur bangunan. 8.2.2. A RAH POROS Tanggul banjir sebaiknya selalu jauh dari dasar air rendah sungai, atau dilindungi dari bahaya erosi akibat aliran yang cepat. 8.2.3. TINGGI JAGAA N Tanggul banjir sebaiknya direncana 0.25 m di atas elevasi pangkal bendung (abutment) guna menciptakan keamanan ekstra selama terjadi banjir yang luar biasa besar, bendung dan pangkalnya akan melimpah dulu melindungi bangunan agar tidak terlanda banjir.

BAB 8

8 - 5


8.2.4. POTONGAN MELINTANG Tanggul banjir akan direncana dengan lebar atas 3 m. Jika tanggul itu harus juga menyangga jalan di atasnya, maka lebar itu hendaknya ditambah sesuai dengan kebutuhan. Kemiringan hulu dan hilir diambil menurut harga-harga yang diberikan pada tabel di bawah ini. Harga-harga itu dianjurkan untuk tanggul tanah homogen (seragam) dengan pondasi yang stabil. Tanggul tanah tidak homogen harus direncana sesuai dengan teori yang sudah ada. Tabel 8.1: Harga-harga kemiringan talut untuk tanggul tanah homogen (menurut USBR, 1978)

Klasifikasi tanah hilir GW, GP, SW, SP GC, GM, SC, SM CL, ML CH, MH

Kemiringan hulu tak kedap air  tak cocok 1 : 2.5 1:3 1 : 3.5

Kemiringan

1:2 1 : 2.5 1 : 2.5

Tanggul yang tingginya lebih dari 5 m sebaiknya dicek stabilitasnya dengan menggunakan metode yang cocok. Bila pondasi tanggul tidak kedap air, maka harus dibuat parit halang (cutoff trench) yang dalamnya sampai 1/3 dari tinggi air

Gambar 8.5: Potongan melintang tanggul

8.2.5. PEMBUANG Pembuangan air (drainase) daerah di belakang tanggul banjir sampai ke sungai harus dipertimbangkan, khususnya jika tanggul sejajar dengan sungai

Gambar 8.6: Cara memecahkan masalah pembuangan air

BAB 8


8 - 6

Kebutuhan pembuangan air dapat dipenuhi dengan membuat saluran pembuang paralel yang mengalirkan airnya ke kantong lumpur, atau dengan pembuang yang memintas tanggul dan dilengkapi dengan pintu otomatis yang menjaga agar air tidak masuk selama muka air tinggi. Kemudian akan terjadi genangan dan oleh karena itu sistem ini tidak cocok untuk daerah-daerah yang berpenduduk. Bila tidak dapat dipakai pintu otomatis, maka dapat dipilih pintu sorong jika tenaga eksploitasinya tersedia. 8.3.

SODETAN SUNGAI

Kadang-kadang lebih menguntungkan untuk membuat bangunan utama di luar alur sungai yang ada dan membelokkan sungai itu sesudah pelaksanaan selesai. Dalam metode pelaksanaan ini, masalah keteknikan sungai hendaknya mendapat perhatian yang sungguh-sungguh selama perencanaan, misalnya alur sodetan, dimensi alur, perubahan dasar sungai serta penutupan sungai. Tata letak Tata letak yang tepat untuk sodetan bergantung pada banyak faktor: geologi, geologi teknik, bangunan, topografi dan sebagainya. Namun demikian, ada beberapa pertimbangan umum berdasarkan perilaku sungai yang dapat diberikan: a. Gangguan morfologi sungai diusahakan sesedikit mungkin b. Menurunnya dasar sungai akibat adanya sodetan harus dipikirkan: kedalaman pondasi bangunan di sebelah hulu hendaknya dicek.

Gambar 8.7: Kopur atau sodetan

Gambar di atas memberikan contoh sodetan pada sungai bermeander. Jarak antara A dan C diperpendek dengan sodetan. Dasar sungai akan turun guna mendapatkan kembali keseimbangan batasnya. Ini akan memerlukan banyak waktu, tetapi koperan hilir bendung dan pangkal bendung harus aman terhadap erosi semacam ini. Tanggul penutu p Penutupan dasar sungai lama dan pembelokkan sungai tersebut ke atau melalui bangunan utama yang baru hendaknya direncanakan secara terinci.

BAB 8


8 - 7

Ada beberapa hal yang akan membantu dalam perencanaan ini: a. aliran harus dibelokkan melalui sodetan (dan bangunan utama) dengan sedikit menaikkan muka air hulu b. penutupan sungai haruk dilakukan pada waktu terjadi aliran kecil yang meliputi jangka waktu lama c. penutupan harus dilakukan dengan amat cepat d. bahan yang dipakai untuk menutup sebaiknya bahan berat dan tersedia dalam jumlah yang cukup.

Gambar 8.8: Tipe tanggul penutup

Bila penutupan awal telah berhasil, maka tanggul penutup itu diperkuat supaya menjadi permanen. Tanggul harus diberi lindungan terhadap erosi, terutama sisi yang terkena air sungai. Dalam beberapa hal, tanggul penutup lebih baik dibuat jauh dari sodetan setelah aliran sungai berhasil dibelokkan. Dalam hal ini “lengan” sungai yang mati di hulu tanggul penutup akan terisi sedimen dan menambah aman tanggul tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Ankum, P., FLOW CONTROL IN IRRIGATION AND DRAINAGE, Lecture note of IHE – Delft, The Netherlands, 1995 Departemen Pekerjaan Umum, STANDAR PERENCANAAN IRIGASI Kriteria Perencanaan Bagian BANGUNAN UTAMA – KP 02, Badan Penerbit PU, Jakarta, 1986 Departemen Pekerjaan Umum, STANDAR PERENCANAAN IRIGASI Tipe Bangunan Irigasi – BI 01, Standar Bangunan Irigasi – BI 02, Badan Penerbit PU, Jakarta, 1986 Dirgutiswa, IRIGASI DAN BANGUNAN AIR, Penerbit Gunadarma, Jakarta, 1996 Dirjen Pengairan DPU, STANDAR PERENCANAAN IRIGASI, CV. Galang Persada, Bandung, 1986 Endang, Pipin Tachyan, M.Eng, Ir. Soetjipto, Dipl. HE, DASAR-DASAR DAN PRAKTEK IRIGASI Erlangga, Jakarta, 1992 Gandakoesoemah, R., IRIGASI, cetakan kedua, Sumur, Bandung, 1975 Rochmanhadi, Ir, PEDOMAN STANDAR DAN KRITERIA UNTUK PERENCANAAN PROYEK-PROYEK PENGAIRAN, PT.MEDISA-DPU, Jakarta, 1996 ,

Buku Ajar Irigasi 2.pdf

Recommend Documents