Bab I Pendahuluan A. Latar Latar Belakang Belakang Masala Masalah h Waduk adalah danau buatan manuasia sebagai tempat menampung dan tanggapan air yang yang umumn umumnya ya dibent dibentuk uk dari dari sungai sungai atau atau rawa rawa dengan dengan tujuan tujuan tertent tertentu, u, waduk waduk dibang dibangun un dengan tujuan multifungsi yaitu sebagai pembangkit listrik tenaga air (PLTA), sumber air minum, kegiatan pertanian, pengendali banjir, sarana olahraga air, budidaya perikanan dan untuk pariwisata. ndonesia mempunyai sekitar !"" danau serta #$% waduk buatan besar dan ke&il untuk kepentingan irigrasi pertanian, bahan baku air bersih, dan PLTA. 'ekitar "" danau danau dan waduk waduk di indone indonesia sia teran&am teran&am punah punah akibat akibat pengel pengelola olaan an yang yang tidak tidak optima optimal, l, dimulai dari hulu hingga hilir. Apabila anda melakukan perjalanan ke Tulungagung, luangkan waktu berkunjung ke bendungan yang berada di #% km sebelah barat kota mamer ini. endungan terbesar di Asia Tenggara dengan debit #.""" m* perdetik, berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik, pengairan, perikanan, olah raga air dan tempat rekreasi, yang dilengkapi dengan +aebo, -ome stay, Taman, area peman&ingan, speed boad penginapan dan tempat pementasan seni tradisional. iak air bendungan yang tenang, berkilau dibawah sinar matahari dan berwama biru seolah/olah menyapa pengunjung yang datang ke endungan Wonorejo. 'uasana sejuk, jalan berkelok, dipagari pohon/pohon rindang nan hijau, menaungi siapa pun yang lewat, agar panas tak terasa. 'arana pemasok air P0A1 diresmikan oleh Wakil Presiden (waktu itu) 1egawati 'oekamoputri, %# 2uni %""#, terletak di desa Wonorejo 3e&amatan Pagerwojo 3abupaten Tulungagung. Lokasi bendungan berada pada 3ali +ondang, 4 5"" meter di hilir pertemuan antara 3ali odeng dengan 3ali Wangi. -ulu 3ali +ondang berada di selatan +unung Wilis. dibangun sebagai pengendalian banjir di kota seluas #.",$ kilometer persegi itu. 'alah satu permasalahan yang di hadapi waduk di ndonesia saat ini adalah tinggi nya sedimentasi yang telah menjadi faktor utama penyebab penurunan daya dukung ekosistem waduk. Tidak terke&uali pada waduk Wonorejo Wonorejo yang terletak di 2awa Timur.
1
B. Rumusan Masalah 1asalah umum dalam laporan ini laporan ini dirumuskan yaitu bagaimana
observasi bendungan
Wonorejo6 1asalah khusus dalam laporan ini dirumuskan sebagai berikut7 #. %. *. 5. . $. 8.
C.
agaimana sejarah agaimana sejarah singk singkat at endun endungan gan Wo Wonorejo norejo66 0imanaa lokasi 0iman lokasi dan dan distribu distribusi si air waduk Wo Wonorejo norejo66 3apan dan bagaima bagaimana na pelaksanaan pelaksanaan pemb pembangun angunan an Wo Wonorejo norejo66 Apa tujuan awal dibang dibangunny unnyaa waduk waduk Won Wonorejo6 orejo6 agaim agaimana ana data data tekni tekniss bendu bendunga ngan n Wonorejo Wonorejo 6 6 agaim agaimana ana sistem sistem kerja kerja waduk waduk Wonorejo Wonorejo66 Apa fungsi fungsi dan permasal permasalaha ahan n waduk waduk Wonorejo Wonorejo 6 6
Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan dan manfaat dari penyusunan laporan yang berjudul 9:bser;asi endungan 3edung :mbo< adalah #. %. *. 5. . $. 8.
Agar mahasiswa mengetahui sejarah singkat endungan Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui lokasi dan distribusi air waduk Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui pelaksanaan pembangunan waduk Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui tujuan awal dibangunnya waduk Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui data teknis endungan Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui sistem s istem kerja Waduk Wonorejo Agar mahasiswa mengetahui fungsi dan permasalahan waduk Wonorejo
BAB II Hasil Observasi Lapangan 2
A. ambaran !mum L"#asi Observasi
$. %ejarah %ing#at Bendungan &"n"rej"
Proyek endungan 'erbaguna Wonorejo adalah salah satu Proyek dalam rangka Pengembangan Wilayah 'ungai 3ali =growo yang merupakan anak 'ungai 3ali rantas. Pengembangan 3ali =growo ini berdasarkan 'tudi en&ana nduk Pengembangan Wilayah 'ungai 3ali rantas. Proyek Pengembangan Waduk Wonorejo dimulai pada tahun #>!* dengan 0ana Loan A0 untuk membiayai ?easibility 'tudynya yang bertujuan untuk pengembangan irigasi di daerah Tulungagung dengan membangun endungan 'erbaguna Wonorejo. 'elanjutnya re;iew studi kelayakan dan detail desain proyek dibiayai oleh :@? pada tahun #>>% dengan tujuan utama untuk memenuhi kebutuhan air baku untuk air minum dan industri di daerah 'urabaya dan sekitarnya dan pada tahun #>>5 dilanjutkan pembiayaan pelaksanaan konstruksinya oleh Loan :@?. '. L"#asi dan Manfaat &adu# &"n"rej"
endungan 'erbaguna Wonorejo terletak di hilir pertemuan 3ali +ondang dengan 3ali Wangi B #$ 3m sebelah barat 3ota Tulungagung 0esa Wonorejo 3e&. Pagerwojo 3ab. Tulungagung Propinsi 2awa Timur. endungan yang diresmikan pada tahun %""# oleh Wakil Presiden ndonesia 1egawati 'ukarnoputri ini, berfungsi sebagai pengendalian banjir di kota seluas #.",$ kilometer persegi itu. 'ekaligus sebagai pembangkit tenaga listrik, terutama juga untuk menyediakan pasokan air baku untuk 'urabaya dan sekitarnya. 3arena itu pula salah satu bendungan terbesar di kawasan Asia Tenggara ini memiliki banyak kelebihan. Caitu pada ele;asi titik pun&ak setinggi #!! meter, tinggi bendungan #"" meter, panjang bendungan 5 meter, ;olume timbunan $," juta meter kubik, serta luas permukaan air maksimal *,! juta meter persegi. 'edangkan bersebelahan dengan keberadaan bendungan terdapat bangunan pelimpahan ('pillway), yang berguna untuk penampungan luapan air banjir. 0engan sebanyak kapasitas limpahan 5" meter kubik per detik. Tidak hanya itu, endungan Wonorejo juga memiliki sejumlah fungsi penting lainnya. 3hususnya bagi kelangsungan hidup masyarakat luas. ?ungsi itu antara lain, menyediakan air baku untuk Perusahaan 0aerah Air 1inum (P0A1) 3ota 'urabaya sebanyak delapan meter kubik per detik, mengusahakan pembangkit tenaga listrik $,"% megawatt, mengendalikan banjir bagi daerah Tulungagung seluas #.58> hektar, dan mendukung irigasi pertanian untuk sawah penduduk setempat seluas #.%"" hektar.
3
(. Pela#sanaan Pembangunan Bendungan &"n"rej"
/
Pekerjaan Persiapan 3egiatan pekerjaan persiapan untuk memper&epat pelaksanaan proyek dimulai tahun #>!* dan pada tahun #>! telah selesai dibangun 0i;ersion Tunnel dan sebagai offerdam yang dilaksanakan se&ara swakelola dengan dana AP= rupiah murni.
/
Pelaksanaan Pembangunan
Pembangunan proyek endungan Wonorejo dilaksanakan oleh pemborong melalui dan L. Pelaksanaan dibagi menjadi % tahap sesuai dengan tahap pembiayaan, selesai tahun %""" dan penggenangan pada bulan 'eptember %""#.
). *ata Te#nis Bendungan
/
&adu#
Luas daerah tangkapan air 7 #.*" km%
Luas genangan masksimum 7 !! km%
si total 7 8*.""".""" m*
si efektif 7 55".""".""" m*
si kantong lumpur 7 #%".""".""" m*
@le;asi muka air banjir tertinggi 7 B #*>,#" m
@le;asi muka air banjir ren&ana 7 B #*!,%" m
@le;asi muka air terendah 7 B #%8,"" m
@le;asi muka air normal 7 B #*$,"" m
4
/
Bendungan
Tipe 7 Timbunan bantu dengan inti kedap ditengah
Lebar pun&ak 7 8 m
Panjang pun&ak 7 !*" m
Tinggi tubuh bendungan 7 5" m
@le;asi pun&ak 7 B #5%,"" m
si timbunan 7 #.%%*.""" m*
3emiringan hulu 7 # 7 *,#
3emiringan hilir 7 # 7 %,%
/
Bangunan Pelimpah
Lokasi 7 Tebing kiri
Tipe 7 Pelimpah dengan pintu
Pintu 7 adial 8, (L) D 8,! (T) 7 5 buah
3apasitas 7 5"" m*Edt
@le;asi pun&ak 7 B #*#,"" m
/
Bangunan Pengambilan
Pintu terowong 7 , (L) D , (T) 7 # buah
/
%aluran Pemba+a
Tipe 7 Terowong bentuk lingkaran
Fkuran 7 0iameter , m
Panjang terowong 7 %$5,$% m
5
3apasitas 7 8 m*Edt
@le;asi ambang 7 B ##$,"" m
/
Penst",#
Fkuran 7 0iameter ,% m / *,$ m
Panjang terowong 7 *$,5$ m
/
-atup Pelepas
Tipe 7 -ollow 2et Gal;e
Fkuran 7 0iameter #,> m
3apasitas 7 * m*Edt
/
Pembang#it Tenaga Listri#
0aya terpasang 7 #%,5 1W
Turbin 7 % unit
Produksi pertahun 7 *%.$"" 1Wh
6
B. Masalah ang di#aji
$. Reta# hidr"lis
etak hidrolis adalah suatu fenomena retaknya permukaan inti kedap air bendungan urugan batu oleh karena tekanan hidrolis air waduk. ?enomena ini bisa terjadi karena fenomena busur (ar&hing) yang terjadi pada inti kedap air bendungan urugan batu oleh karena beberapa hal. ?enomena busur yang terjadi pada inti kedap air bendunganurugan baru menyebabkan tegangan ;ertikal total akan berkurang dari nilai tekanan o;erburden. Pada saat penggenangan, waduk, dan inti menjadi basah, tegangan efektif pada inti kedap air akan berkurang oleh karena adanya tegangan air pori. Pada suatu kondisi, dimana tegangan efektif kurang dari tegangan tarik tanah, maka tekanan air waduk dapat meretakkan permukaan inti kedap air suatu bendungan urugan batu. Apabila retak pada inti kedap air berlanjut dengan rembesan dan erosi buluh (piping), maka terdapat potensi runtuhnya bendungan, seperti yang dialami oleh bendungan Teton di Amerika 'erikat ada tahun #>8$. etak hidrolis (hydrauli& fra&turing) pada bendungan urugan batu didefinisikan sebagai peristiwa retaknya permukaan hulu inti oleh tekanan air waduk, karena terjadinya fenomena busur (ar&hing) yang menyebabkan tegangan total ;ertikal kurang dari beban diatasnya (o;erburden pressure), dan pada penggenangan pertama tegangan air pori mengurangi tegangan efektif sedemikian rupa sehingga tekanan hidrolis air waduk dapat membuat retak tarik (tension fra&ture) (=obari et al., #>8*, 'eed et al., #>8$., dan =g dan 'mall #>>>). eberapa bendungan ter&atat telah mengalami retak hidrolis antara lainH bendungan alderhead, CardIs reek, Teton, Giddals;atn, -tteju;et dan lain/lainnya.etak hidrolis yang terjadi pada bendungan urugan batu tidak dipengaruhi oleh ke&epatan penimbunan dan ke&epatan pengisian waduk. seperti disampaikan pada Tabel #. Pada pelaksanaan penimbunan yang lebih lama, tubuh bendungan akan mengalami konsolidasi yang lebih besar dibandingkan dengan bendungan dengan pelaksanaan penimbunan yang &epat, demikian pula pada pengisian waduk yang lebih lama, inti akan mengalami pembasahan yang lebih lama, sehingga jejaring aliran (flownet) sudah terbentuk dibandingkan dengan pengisian waduk yang lebih &epat. etak hidrolis selalu terjadi pada saat penggenangan pertama,dimana inti kedap air akan menjadi basah oleh karena air waduk. 0engan terjadinya pembasahan inti kedap air, maka tegangan efektif akan
7
semakin ke&il, dan pada saat tegangan efektif yang terjadi kurang dari tegangan tarik tanah, maka akan terjadi retakan pada permukaan hulu inti kedap air.
8
C.
Alternatif Pemecahan Masalah
$. /A-TOR P0120BAB /01OM01A B!%!R
?enomena busur (ar&hing) yang terjadi pada bendungan urugan batu adalah berkurangnya tegangan total ;ertikal (J)dari nilai yang seharusnya yaitu sebesar beban diatasnya. 'ebagai bukti, tegangan ;ertikal yang terukur pada intikedap air bendungan -olle dan -arspranget di =orwegia, hanya sebesar "K dari beban timbunan diatasnya (Lofuist, #>#). ?enomena busur dapat disebabkan oleh perbedaan modulus yang besar antara bahan timbunan inti kedap air dengan ona timbunan batuan, dan kemiringan pangkal bendungan (abutment). a;ounidis dan Gairi (#>!%) melakukan analisis pengaruh plastisitas bahan timbunan terhadap perpindahan beban. Pada kemiringan pangkal bendungan #G 7 ",-, tegangan total yang terukur hanya sebesar ",% beban timbunan di atasnya, sedangkan pada kemiringan #G 7 ",!-, tegangan total hanya sebesar ",85 beban timbunan di atasnya (Mhang dan0u, #>>8). ?enomena busur dapat memi&u terjadinya retak hidrolis pada bendungan urugan batu. eberapa peneliti telah melakukan penelitian pada pengaruh fenomena busur terhadap retak hidrolis. 3ulhawy dan +urtowski (#>8$) melakukan analisis terhadap kemungkinan terjadinya hydrauli& fra&turing pada bendungan ro&kfill oleh pengaruh load transfer. Mhu dan Wang (%""5) melakukan analisis pengaruh busur terhadap terjadinya retak hidrolis pada bendungan urugan batu. ?enomena busur pada bendungan urugan batu tidak bisa dihindarkan, jadi yang dapat dilakukan adalah mengurangi besaran fenomena busur yang terjadi, dengan mengendalikan selisih modulus yang besar antara inti kedap air dengan ona timbunan batu, dengan &ara menambahkan ona timbunan filter hulu dan ona transisi diantaranya. -al ini terbukti bahwa dengan ;ariasi susunan bahan timbunan tersebut, perbedaan modulus dapat se&ara bertahap berkurang, sehingga fenomena busur menjadi lebih ke&il. Pembuatan pangkal bendungan yang lebih landai juga dapat mengurangi besaran fenomena busur pada inti kedap air bendungan urugan batu. 3enaikan modulus elastisitas atau poisson ratio bahan timbunaninti kedap air dapat mengurangi pengaruh fenomena busur. Pelebaran bidang kontak inti kedap air dengan fondasi bendungan, yang menyebabkan inti kedap air lebih tebal juga dapat mengurangi pengaruh fenomena busur.
9
'. /A-TOR P0120BAB R0TA- HI*ROLI%
?aktor penyebab terjadinya retak hidrolis pada bendungan urugan batu se&ara pasti sudah disepakati oleh para peneliti adalah karena fenomena busur. ?enomena busur yang terjadi pada inti bendungan urugan batu dapat disebabkan oleh karena7 konfigurasi atau bentuk inti kedap air, tinggi bendungan, dan susunan bahan timbunan bendungan urugan batu. 'elain masalah fenomena busur, tanah sebagai bahan timbunan inti kedap air juga mempunyai kontribusi terhadap inisiasi terjadinya retak hidrolisyaituH nilai kohesi tanah (&), dan kandungan mineral lempung. ?enomena busur pada bendungan urugan batu tidak dapat dihindari, tetapi perlu dilakukan rekayasa baik pada bentuk dan konfigurasi inti kedap air, dan susunan bahan timbunan bendungan urugan batu agar fenomena busur yang terjadi tidak besar. Pemilihan bahan timbunan inti kedap air yang kompeten dimaksudkan untuk memperoleh nilai kuat tarik tanah (Jt) yang &ukup besar, sehingga tekanan hidrolis air waduk terhadap inti kedap air (wedging) yang menimbulkan tegangan tarik pada permukaan hulu inti kedap air tidak melebihi nilai kuat tarik tanah yang digunakan sebagai bahan inti kedap air. Fntuk mengetahui faktor penyebab terjadinya retak hidrolis dan &ara menghindarinya, maka dilakukan uji retak hidrolis di laboratorium dengan alat uji khusus yang dibuat untuk mengetahui nilai kuat tarik tanah (Jt), dan analisa numeris dengan menggunakan metoda elemen hingga pada &ontoh tanah sebagai bahan timbunan inti kedap air dari $ (enam) bendungan urugan batu di ndonesia yaituH bendungan atubulan dan Pelaparado di 'umbawa, bendungan atutegi di Lampung, endungan 'ermo di Cogyakarta, bendungan 3edungombo di 2awa Tengah, serta bendungan Wonorejo di 2awa Timur. Fntuk memperoleh hasil yang komprehensif, selain pada kondisi aslinya, bahan inti kedap air tersebut diatas dimodelkan kembali dengan kadar butiran halus (N O ","85 mm) dari *", 5", ", $", 8" dan !" persen, sedangkan pemadatan dimodelkan pada kondisi kering, optimum dan basah. 0ari pemodelan tersebut diperoleh *%5 &ontoh tanah yang berbeda. 3omposisi mineral lempung dari masing masing bahan timbunan inti kedap air juga dianalisa guna analisa pengaruh mineral lempung terhadap retak hidrolis.
10
(. !3I R0TA- HI*ROLI% *I LABORATORI!M
Pada penelitian ini, konsep retak hidrolis pada permukaan hulu inti kedap air bendungan urugan batu didasarkan pada pengembangan konsep penelitian terdahulu yaitu tekanan;ertikal efektif pada suatu titk kurang dari tekanan hidrolis, sedangkan tegangan efektif ;ertikal pada titik tersebut kurang dari tekanan oleh berat sendiri karena pengaruh busur (ar&hing), dan pola kerusakan adalah retak tarik (tension). enda uji bukan merupakan model inti di lapangan, tetapi benda uji hanya suatu sarana untuk memperoleh nilai tegangan tarik tanah pada saat retak (Jt) dengan pola retak tarik di laboratorium, yang tegangan awal uji sebagai representasi tegangan pada permukaan inti. Pada penelitian ini, uji retak hidrolis di laboratorium dilakukandengan asumsi sebagai berikut7 a. tegangan pada seluruh titik di dalam benda uji dianggap sama, b. tekanan hidrolis dianggap sebagai tinggi muka air di dalam waduk, &. tegangan awal adalah tegangan ;ertikal (Jy) dan tegangan horiontal (JD) pada permukaan hulu inti, d. tegangan pada permukaan lubang di dalam benda uji dianggap sama, e. kuat tarik benda uji saat retak dirumuskan sebagai tegangan utama major efektif dikurangi dengan tekanan retak hidrolis, dan dapat dinyatakan dalam persamaan7
dengan Jt kuat tarik tanah pada saat retak (kPa), JI# tegangan efektif utama major (kPa), dan uf tekanan retak hidrolis (kPa) f. fenomena busur oleh pengaruh kemiringan bukit sandaran bendungan urugan batu tidak termodelkan dalam uji retak hidrolis di laboratorium.
11
Pada penelitian ini bentuk benda uji yang digunakan adalah silider dengan lubang ditengah. 0imensi benda uji adalah tinggi #%" mm, diameter #"5 mm, sedangkan diameter lubang ditengah adalah #! mm. +ambar # menunjukkan benda uji untuk uji retak hidrolis di laboratorium.
Alat uji hydrauli& fra&turing di laboratorium dibuat khusus dan merupakan pengembangan dan penyempurnaan dari alat uji serupa yang dibuat olehH =obari et al (#>8*), -assani et al (#>!) dan 1ori and Tamura (#>!8). Alat uji akan terdiri dari beberapa bagianEkomponen yang mempunyai fungsi yang berbeda. agian atau komponen alat uji hydrauli& fra&turing inti kedap air bendungan ro&kfill di laboratorium adalah7 a. hydrauli& fra&turing &hamber, b. pressure &hamber, &. alat untuk pemberi tekanan hidraulik, d. alat untuk pemberi takanan isotropik, e. alat pengukur tegangan pada benda uji, f. alat pengukur deformasi aksial benda uji, g. alat pengukur aliran air ke dalam benda uji. 12
). A1ALI%I% 1!M0RI- R0TA- HI*ROLI% B01*!1A1 !R!A1 BAT!
Analisis numerik retak hidrolis dilakukan dengan metoda elemen hingga, dengan analisis &ouple untuk analisis deformasiEtegangan dengan analisis aliran air dalam media porous. Pemilihan analisis &ouple dilakukan untuk memodelkan perilaku bendungan pada saat penggenangan untuk pertama kali, dimana retak hidrolis pada inti kedap air dapat terjadi. Fntuk memeperoleh hasil yang lebih akurat dalam analisis &ouple disarankan menggunakan elemen high order pada elemen berbentuk triangular dan uadrilateral. Pemilihan model tanah (soil model) harus disesuaikan dengan kondisi pembebanan di lapangan, agaruji laboratorium yang diperlukan sebagai data masukan oleh program komputer yang digunakan dapat dilakukan dengan seksama. Pada pelaksanaan penimbunan bendungan, pemadatan dilakukan lapis demi lapis dengan tebal lapisan sekitar *" &m pada inti kedap air sampai dengan #"" &m pada timbunan ro&kfill, memberikan gambaran bahwa tegangan yang terjadi pada tubuh bendungan akan naik se&ara bertahap mengikuti perkembangan tinggi bendungan. Apabila tinggi bendungan dikon;ersikan terhadap tekanan kekang (&onfining pressure), maka kenaikan tegangan di dalam tubuh bendungan dapat dimodelkan sebagai fungsi dari tekanan kekang, dan mengingat bahwa sifat sifat tanah tidak dapat dimodelkan sebagai bahan yang linier elastis, maka model tanah pada penimbunan bendungan lebih sesuai apabila dimodelkan sebagai non/linear elasti& hyperboli& soil model. Perlu diperhatikan pula pemodelan fase air (water phase) yaitu fungsi perubahan kadar air ;olumetrik akibat penggenangan yang dirumuskan dalam program elemen hingga. Apabila pemodelan fase air digunakan model elastis, maka pemilihan soil model juga harus selaras dengan pemodelan fase air tersebut, dan apabila kedua model berbeda maka analisis &ouple tidak dapat dilakukan. 3riteria terjadinya retak hidrolis dalam analisis retak hidrolis dengan metoda elemen hingga diperoleh dari e;aluasi tegangan sebagai berikut7 a. nilai tegangan ;ertikal efektif (JyI) pada permukaan hulu inti hasil analisis tegangan dan deformasi denganmenggunakan analisis ganda dibandingkan dengan tekanan hidrolis air waduk (Jw) dalam suatu table dan grafik, b. apabila tegangan ;ertikal efektif pada suatu titik lebih ke&il dari tekanan hidrolik (JyI O Jw), maka pada titik tersebut terjadi tegangan tarik (Jt) dan berpotensi terjadi retak hidrolis ,. tegangan tarik yang terjadi pada titik tersebut kemudian dibandingkan dengan tegangan tarik pada saat terjadi retakan hasil uji retak hidrolis di laboratorium,
13
d. apabila tegangan tarik pada titik yang ditinjau lebih besar dari tegangan tarik pada saat terjadi retakan hasil uji retak hidrolis di laboratorium, maka akan terjadi retak hidrolis, e. apabila tegangan tarik pada titik yang ditinjau lebih ke&il dari tegangan tarik pada saat terjadi retakan hasil uji retak hidrolis di laboratorium, meskipun terjadi tegangan tarik, tetap tidak terjadi retak hidrolis. *.
Alternatif Pemecahan Masalah
$. Pengaruh bentu# inti #edap air bendungan urugan batu
entuk inti kedap air sangat mempengaruhi kemungkinan terjadinya retak hidrolis pada bendungan urugan batu. Fntuk membuktikan hal ini, dilakukan analisa retak hidrolis dengan analisa numerik pada bendungan -ytteju;et yang mengalami retak hidrolis seperti dilaporkan oleh 3jaernsli dan Torblaa (#>$!). +ambar * menunjukkan potongan melintang bendungan -ytteju;et, dengan bentuk inti kedap air yang menipis se&ara drastis pada bagian atas, dan ;ertikal pada bagian hilirnya.
-asil analisa numerik dengan metoda elemen hingga menunjukkan bahwa dengan mengganti parameter bahan timbunan inti kedap air dengan bahan timbunan inti kedap air dari bendungan atubulan, atutegi, 3edungombo, Pelaparado, 'ermo dan Wonorejo pada $ ;ariasi kadar butiran halus dan * ;ariasi pemadatan, semua menunjukkan terjadinya retak hidrolis. +ambar 5 menunjukkan &ontoh hasil analisa numerik model bendungan -ytteju;et dengan bahan timbunan inti kedap air dari bendungan atubulan yang dipadatkan pada kondisi optimum. Lebih spesifik, hasil analisa menunjukkan lokasi terjadinya retak hidrolis relati;e sama, dan sesuai dengan lokasi yang dilaporkan oleh (3jaernsli dan Torblaa, #>$!). -al ini menunjukkan bahwa bentuk dan konfigurasi inti kedap air suatu bendungan urugan batu akan sangat menentukan kemungkinan terjadinya retak hidrolis.
14
Pada kasus bendungan -ytteju;et, konfigurasi dan bentuk inti kedap air tidak laim digunakan pada peren&anaan bentuk inti kedap air bendungan urugan batu. Penipisan bagian atas inti kedap air bendungan -ytteju;et dilakukan karena tegangan air pori pada inti kedap air bagian bawah &ukup besar, sehingga diputuskan pada bagian atasdilakukan re;isi dengan penipisan bendtuk inti kedap air. -al ini tanpa disadari menambah nilai fenomena busur. ara menghindarkan terjadinya retak hidrolis dalam hal ini adalah meren&anakan inti kedap air dengan kemiringan sisi hulu dan hilir se&ara simetris, dengan sudut tertentu yang tergantung dari parameter bahan timbunan inti kedap air, agar fenomena busur dapat dikurangi.
'. Pengaruh tinggi bendungan
Pengaruh tinggi bendungan dalam hal ini adalah perubahan rasio tinggi berbanding lebar dasar inti kedap air suatu bendungan urugan batu apabila bendungan tersebut semakin tinggi dengan mempertahankan kemiringan sisi hulu dan hilir, serta lebar atas inti kedap air dari bendungan tersebut. Pada penelitian ini, data inti kedap air dari ke/enam bendungan yang diteliti disampaikan pada Tabel *, sedangkan apabila ke/enam bendungan tersebut dimodelkan mempunyai tinggi #% meter dengan kemiringan sisi hulu dan hilir, serta lebar atas inti kedap air sama, maka konfigurasi inti kedap air disampaikan dalam Tabel 5. 3alau di&ermati, dalam hal ini yang berubah adalah rasio tinggi berbanding lebar dasar inti kedap air. Analisis statistikoleh ?ell et al (%""5), menyatakan bahwa rasio tinggi berbanding lebar dasar inti bendungan (-EW Q %) adalah bendungan yang sangat rawan terhadap retak hidrolis, sedangkan apabila rasio #O(-EW)O%, maka bendungan tersebut rawan terjadi retak hidrolis. -al ini menempatkan bendungan atubulan, atutegi, 3ebungombo, Pelaparado dan 'ermo adalah bendungan yang rawan terhadap retak hidrolis, sedangkan bendungan Wonorejo adalah bendungan yang sangat rawan terhadap retak hidrolis.
15
-asil analisa numerik dengan metoda elemen hingga pada keenam bendungan yang diteliti menunjukkan bahwa7 a. endungan atubulan dengan tinggi aslinya *8 meter, padamodel dengan tinggi #% meter dengan bahan timbunan mengandung *" R $"K butiran halus (N O ","85 mm) mengalami retak hidrolis, b. endungan 3edungombo dengan tinggi aslinya $" meter, pada model dengan tinggi #% meter dengan bahan timbunan mengandung *" R 8"K butiran halus (N O ","85 mm) mengalami retak hidrolis, ,. endungan Pelaparado dengan tinggi aslinya $# meter, pada model dengan tinggi #% meter dengan bahan timbunan mengandung *" R 8"K butiran halus (N O ","85 mm) mengalami retak hidrolis, d. endungan 'ermo dengan tinggi aslinya 5> meter, pada model dengan tinggi #% meter dengan bahan timbunan mengandung *" R "K butiran halus (N O ","85 mm) mengalami retak hidrolis, e. endungan Wonorejo dengan tinggi aslinya #"" meter, pada model dengan tinggi #% meter tidak mengalami retak hidrolis, f . endungan atutegi dengan tinggi aslinya #% meter, tidak dilakukan analisis karena tinggi aslinya sudah sama dengan model yang diteliti.
+ambar menunjukkan pola tegangan efektif pada bendungan atubulan pada tinggi asli dan model #% meter.
16
(. Pengaruh susunan bahan timbunan bendungan
Pengaruh susunan bahan timbunan dalam hal ini adalah susunan bahan timbunan pada bagian hulu bendungan urugan batu. 0alam hal ini perbedaan nilai modulus antara timbunan batuan dengan inti kedap air yang terbuat dari tanah adalah sangat besar. Perbedaan nilai modulus yang besar mempunyai potensi yang besar dalam menimbulkan fenomena busur, sehingga harus ada ona timbunan diantara timbunan batuan dan inti kedap air yang mempunyai modulus diantara keduanya sebagai jembatan (bridging) untuk mengurangi fenomena busur. Pada bendungan modern ona timbunan transisi yang terdiri dari batuan dengan gradasi yang lebih ke&il dibandingan ona timbunan batuan dan filter hulu dilaksanakan untuk maksud mengrangi fenomena busur. 'ebagai bukti bahwa ona timbunan filter hulu atau ona transisi dapat mengurangi fenomena busur dan disampaikan dengan &ara memodelkan bendungan -ytteju;et yang mengalami retak hidrolis dengan mem;ariasikan tebal filter hulu. +ambar $ menunjukkan ;ariasi tebal filter hulu, sedangkan +ambar 8 menunjukkan diskretisasi elemen pada model bendungan -ytteju;et. Analisa retak hidrolis dilaksanakan dengan analisa numeris menggunakan metoda elemen hingga.
17
18
+ambar !a memperlihatkan bahwa hampir seluruh tegangan efektif ;ertikal pada permukaan hulu inti kurang dari tekanan hidrolis air waduk, sehingga dapat disimpulkan bahwaapabila bendungan urugan batu dilaksanakan tanpa ona timbunan transisi maupun filter hulu, maka dipastikan akan terjadi retak hidrolis. Pada ;ariasi tebal dasar filter hulu antara % sampai $ meter seperti yang ditunjukkan pada +ambar !b, terlihat semakin tebal dimensi filter hulu, pengaruh fenomena busur pada permukaan hulu inti berkurang, sehingga resiko terhadap terjadinya retak hidrolis juga akan berkurang. +ambar !b juga memperlihatkan bahwa pada dimensi filter hulu dengan lebar bawah $,"" meter dan tebal atas %,"" meter, lokasi terjadinya retak hidrolis sesuai dengan yang dilaporkan oleh 3jaernsli dan Toeblaa (#>$!), sedangkan apabila dimensi filter hulu dipertebal menjadi lebar dasar !,"" dan #","" meter dan tebal atas %,"" meter seperti terlihat pada +ambar !&, pengaruh fenomena busur sedemikian ke&il, sehingga tidak terjadi retak hidrolis. -al ini membuktikan bahwa susunan dan dimensi ona timbunan bagian hulu suatu bendungan urugan batu akan menentukan kemungkinan terjadinya retak hidrolis.
). Pengaruh #"hesi tahan bahan timbunan inti #edap air
3ohesi tanah merupakan salah satu parameter kuat geser tanah. 0i dalam penelitian tentang retak hidrolis pada bendungan urugan batu (0jarwadi, %"">), dilakukan usaha untuk mengetahui hubungan retak hidrolis dengan parameter tanah yang digunakan sebagai inti kedap air padabeberapa bendungan yang diteliti. 'alah satu dari hasil penelitian adalah hubungan antara nilai kohesi bahan timbunan inti kedap air dari ke enam bendungan yang diteliti dengan kuat tarik tanah pada saat mengalami retakan (Jt). +ambar > menunjukkan hubungan antara nilai kohesi bahan inti kedap air bendungan dengan kuat tarik tanah pada saat mengalami retakan. +ambar > tesebut menginformasikan bahwa terdapat ke&enderungan hubungan antara kohesi tanah (&) dengan kuat tarik saat retak pada uji retak hidrolis sebagai berikut7 a. kuat tarik saat retak (Jt) &enderung naik pada kohesi tanah yang lebih besar, b. kuat tarik saat retak (Jt) &enderung lebih ke&il pada uji dengan tegangan awal yanglebih besar.
19
4. Pengaruh mineral lempung
-asil uji kuantitatif mineral lempung pada ke enam bendungan yang diteliti mengandung mineral lempung halloysite, alpha uart dan hematite dengan persentase yang berbeda seperti terlihat pada Tabel , sedangkan endungan atubulan, Wonorejo, dan 3edungombo mempunyai mineral montmorillonite masing/masing sebesar %.8!K dan #8.58K dan feldspar masing/masing %".%%K, #5.5"K dan >,>#K. Telah diketahui bahwa mineral montmorrilonite#E%a,=a (Al,1g,?e)5('i,Al)!:%"(:-)5.n-%: mempunyai sejumlah molekul air (n-%:) didalamnya yang memberikan pengaruh terhadap kemampuan menyerapair tinggi, tetapi tidak mempunyai daya adhesi (le katan) antar molekulnya, sehingga nilai dispersi;itas tanah yang mengandung mineral montmorrilonite tinggi. -al ini yang menyebabkan kuat tarik pada saat retak (Jt) pada bahan inti bendungan atubulan lebih ke&il dibanding dengan inti bendungan Wonorejo dan 3edungombo. Tampak bahwa mineral lempung montmorillonite mempengaruhi nilai tekanan retak hidrolis (uf) pada inti bendungan urugan batu.
20
BAB III PENUTUP -0%IMP!LA1
1asalah retak hidrolis pada bendungan urugan batu, penyebabnya dan &ara menghindarinya telah dibahas berdasarkan hasil penelitian di laboratorium dan analisa numeris dengan menggunakan metoda elemen hingga, beberapa kesimpulan yang dapat dijadikan a&uan di dalam peren&anaan dan pelaksanaan bendungan urugan batu disampaikan sebagai berikut7 a. etak hidrolis pada bendungan urugan batu disebabkan oleh fenomena busur yang terjadi oleh karena konfigurasi dan bentuk inti kedap air, tinggi bendungan, kemiringan pangkal bendungan (abutment), dan modulus bahan timbunan bendungan. b. nti kedap air bendungan urugan batu disarankan mempunyai bentuk trapesium dengan kemiringan sisi hulu diperhitungkan agar tidak menyebabkan terjadinya fenomena busur se&ara berlebihan, ,. asio tinggi berbanding lebar dasar inti kedap air agar diperhatikan guna mengurangi besaran fenomena busur, d. ahan timbunan inti kedap air diusahakan mempunyai nilai kohesi yang besar agar kuat tarik saat retak (Jt) tanah &ukup besar, e. ahan timbunan inti kedap air diusahakan tidak mengandung mineral lempung montmorillonite.
21
*aftar Pusta#a
http7EEsipil.ft.uns.a&.idEkonteks8EprosidingE%">+.pdf http7EEwikipedia.&om
22
*"#umentasi Observasi Bendungan &"n"rej"
23