A. Data - data perencanaan Karakteristik Sungai 1. Lebar dasar sungai (b) 2. Kemiringan dasar sungai ( I ) 3. Koefisien kekasaran Manning ( n ) 4. Debit banjir rencana ( Q100 ) 5. Bentuk tebing sungai
= = = =
80
m
0.021 350
m³/dt
Karakteristik Bendung 1. Elevasi dasar sungai lokasi bendung 2. Elevasi sawah tertinggi 3. Tinggi genangan 4. Kehilangan tekanan - Dari saluran tersier kesawah - Dari saluran induk tersier - Sepanjang saluran - Pada bangunan ukur - Pada bangunan pengambilan - Untuk eksploitasi 5. Jenis tanah pada lokasi bendung 6. Bahan pembentuk tubuh bendung 7. Berat jenis bahan - Batu kali - Beton massa - Beton bertulang 8. Luas daerah irigasi 9. Kebutuhan air tanam
= = = = = = = = = : : = = = = =
0.13
m m m
0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.2 m 0.3 m 0.4 m Gravel and sand Batu kali 2200 2300 2400 1870 1.2
kg/m³ kg/m³ kg/m³ Ha l/dtk/ha
Lain-lain Data-data dan hal-hal lain yang diperlukan dapat dilengkapi dan ditentukan sendiri dengan persetujuan asistensi tugas. B. Lingkup Tugas
Dalam penyelesaian tugas irigasi II ( Perencanaan Bendung ) langkah-langkah yang harus dikerjakan adalah sebagai berikut : 1. Perhitungan lengkung debit sungai 2. perhitungan elevasi mercu 3. Perhitungan lebar sungai 4. Perhitungan tinggi air maksimum diatas mercu, koefisien debit, dan lebar efektif bendung 5. Perhitungan kolam olak (peredam energi) 6. Perhitungan tebal dan panjang apron 7. Perhitungan bangun-bangun pelengkap 8. Perhitungan stabilitas 9. Gambar perencanaan denah, potongan (minimal 3 potongan), detail (mercu bendung, peredam energi, pintu pengambilan, pintu pembilas, dan lain-lain)
ntukan sendiri
ng harus dikerjakan
n lebar efektif bendung
ail (mercu bendung,
Penentuan Lebar Dasar Sungai dan Bentuk Sungai
Patok
Elevasi Awal
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12
67.243 65.063 62.903 60.125 50.439 48.709 49.171 52.041 52.041 52.041 52.041 52.041
Elevasi akhir
Jarak Total
Jarak ke Patok
67.79 0.32 0.04 63.798 0.21 0.11 62.118 0.51 0.42 59.011 0.18 0.13 49.373 0.17 0.04 Elevasi pada garis kontur 50.439 0.06 0.05 53.048 5.97 0.99 53.048 5.97 1.99 53.048 5.97 2.99 53.048 5.97 3.99 53.048 5.97 4.99
Penentuan Kemiringan Sungai
Elevasi dicari 67.722 64.461 62.764 59.816 49.624 48.709 49.382 52.881 52.712 52.544 52.375 52.206
Dimana : I = Kemiringan ( m ) SI = Jumlah Kemiringan 10 n = Jumlah I
Patok
Elevasi Awal
Elevasi akhir
Jarak Total
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11
49 49 49 49 49 49 49 49 49 49 49
50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
0.26 0.46 0.63 0.62 0.66 0.55 0.15 0.34 0.69 0.48 0.52
Jarak Jarak ke Patok Perpatok 0.93 0.93 0.92 1.16 1.08 1.1 1.34 1.15 0.95 0.93 1.08
5000 5000 5000 5000 5000 5500 5000 5000 5000 5000 5000
Maka: kemiringan sungai : Elevasi dasar sungai :
0.0004 50
m m
Gambar Penampang Sungai 80.000 70.000 60.000 50.000 40.000 30.000
Elevasi dicari 46.423 47.978 48.540 48.129 48.364 49.000 41.067 46.618 48.623 48.063 47.923 SI = Rata-Rata
30.000 20.000 10.000 0.000 0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Kemiringan (I) 0.000311037 0.000112284 0.000082130 0.0000469208 0.0001272727 0.001442424 0.001110196 0.000401108 0.00011214 0.00002788 0.003773 0.0004
X 5000 10000 15000 20000 25000 30500 35500 40500 45500
y 67.722 64.461 62.764 59.816 49.624 48.709 49.382 52.881 52.712
50500 55500
52.544 52.375
Karakteristik Sungai 1. Lebar dasar sungai (B) = 2. Kemiringan dasar sungai ( I ) = 3. Koefisien kekasaran Manning ( n ) = 4. Debit banjir rencana ( Q100 ) = 5. Bentuk tebing sungai =
14 0.0004 0.021 350 Trapesium
m
m³/dt
Dimensi Penampang B Lebar dasar sungai a Lebar sisi kiri & kanan bagian dasar sungai H Tinggi penampang sungai h Tinggi air pada penampang sungai Data Teknis : B a H
= = =
14 4 10
m m m
m
=
0.4
m
( Rencanakan ) ( Rencanakan )
Catatan : Untuk mendapatkan nilai h dilakukan dengan cara Trial and Error Elevasi dasar sungai = 50 m Luas Penampang Basah
A
=
14.4 m²
Keliling Penampang Basah
P Jari - Jari Hidrolis
=
16.154 m
R
=
0.891 m
V
=
0.903 m/det
Q
=
13.004 m³/det
Kecepatan
Debit
Perhitungan selanjutnya ditabelkan :
No
h (m)
A ( m² )
P (m)
1 2 3 4 5 6 7 8
1 3 5 7 7.85 9 11 13
14.4 45.6 80 117.6 134.549 158.4 202.4 249.6
16.154 20.462 24.770 29.078 30.909 33.387 37.695 42.003
Dari grafik diperoleh nilai h untuk Q : 350 Jadi tinggi muka air sebelum dibendung adalah Sehingga elevasi muka air sebelum dibendung :
0.891 2.228 3.230 4.044 4.353 4.744 5.369 5.942
Qd Q V ( m³/det ( m³/det ( m/det ) ) ) 0.903 13 350 1.664 76 350 2.131 170 350 2.476 291 350 2.601 350 350 2.754 436 350 2.991 605 350 3.201 799 350
14 12 10 Axis Title
R (m)
8 6 4 2 0 0
m³/det , yaitu : 7.85 7.85 m 57.85 m
m
50
100
150
Lengkung Debit Sungai
150
200
250
300 Axis Title
350
400
450
500
550
600
Karakteristik Bendung a. Tinggi Mercu Bendung 1. Elevasi dasar sungai lokasi bendung 2. Elevasi sawah tertinggi 3. Tinggi genangan 4. Kehilangan tekanan - Dari saluran tersier kesawah - Dari saluran induk tersier - Sepanjang saluran - Pada bangunan ukur - Pada bangunan pengambilan - Untuk eksploitasi
= = =
50 51.9 0.13
m m m
= = = = = =
0.5 0.5 0.5 0.2 0.3 0.4
m m m m m m
Elevasi Mercu Bendung
=
54.43
m
Tinggi mercu bendung
=
4.43
m
b. Lebar Bendung * Lebar bendung ( B ) adalah jarak tembok pangkal satu dengan tembok sisi lainnya . Lebar maksimum bendung hendaknya tidak boleh lebih dari 1.2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil (Standar Perencanaan Irigasi KP.02,hal 38 ) - Lebar dasar sungai - Lebar bendung ( B )
= =
14 16.8
m m
c. Lebar Efektif * Lebar bendung sebenarnya ( B' ) adalah lebar bendung total yang telah dikurangi oleh pintu penguras dan tebal pilar. * Lebar efektif ( Be ) adalah lebar bendung sebenarnya yang telah dikurangi oleh koefisien pilar dan dan koefisien pangkal bendung Karena adanya pilar dan bangunan pembilas, maka lebar total bendung tidak seluruhnya dapat dimanfaatkan untuk melewati debit yang ada . Jadi lebar efektif bendung lebih pendek dari lebar bendung yang sebenarnya. t
Dengan : b n Kp
= = =
Lebar pintu penguras (m) Jumlah pilar Koefisien pilar
Ka H1 St
= = =
Koefisien pangkal bendung Tinggi energi (m) Jumlah tebal pilar penguras (m)
Data perencanaan desain lebar efektif : Harga-harga koefisien Ka dan Kp (tabel 4.1 KP 02, hal 40 ) Kp Ka
= =
0.01 0.1
n Tebal pilar
= =
2 1
( untuk pilar berujung bulat ) ( pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah alir 0.5H1 > r > 0.15H1 ) buah m
Pada setiap bendung terdapat bangunan pembilas atau bangunan yang berfungsi mengurangi banyaknya bahan padat yang masuk ke pintu pengambilan, dan bangunan penguras biasanya diletakkan pada sisi tegak lurus as bendung. Lebar Pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya 1/6 -1/10 dari Lebar bersih Bendung (jarak antar pangkalnya) untuk sungai-sungai yang lebarnya kurang dari 100 m ( KP 02 , hal 88 ).
Be =
b=
2.8
m
b=
1.68
m
Digunakan
b=
2
m
t
B' =
12.8
m
-
0.24
12.8
x H1
d. Tinggi Air Maksimum diatas Mercu * Bentuk mercu bendung yang direncanakan bertipe bulat Debit melimpah mercu bulat adalah :
Dengan : Q Cd g b
= = = =
Debit ( m³/dt ) Koefisien debit ( Cd = Co x C1 x C2 ) Percepatan gravitasi ( 9.8 m/dt² ) Lebar mercu (m)
H1
=
Tinggi energi diatas ambang (m)
r
=
Cd Q g Be
= = = =
Jari-jari mercu bendung berkisar antara (0.3 - 0.7) H1.max ; Bahan tubuh bendung adalah batu kali 1.3 ( direncanakan ) 350 m³/dt ( debit banjir rencana ) 9.81 m/dt² 12.8 0.24 x H1
Kriteria perencanaan :
Maka dengan Tria and Error Cd
2/3 =
(2/3)*g
Be
H1
1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
0.667 0.667 0.667 0.667 0.667
2.557 2.557 2.557 2.557 2.557
12.56 12.08 11.6 11.4176 11.12
1 3 5 5.76 7
Didapat nilai H1 =
5.760
Q m³/dt (trial and 28 139 287 350 456
Q m³/dt (desain) 350 350 350 350 350
m
e. Koefisien Debit ( Cd ) Pengecekan nilai Cd : P
=
Tinggi mercu bendung
P H1 r
= = = =
4.43 5.760 0.5 2.880
2
=
1.35
0.8
=
0.95
0.8
=
1.003
=
1.3
( analisa )
Cd
=
1.3
( rencana )
m m x H1 , direncanakan
Jadi :
Maka:
Sehingga Lebar Effektif Bendung
Be =
12.8
-
0.24
x H1
gi oleh pintu penguras koefisien pilar dan
uruhnya dapat dimanfaatkan ar bendung yang sebenarnya.
mbok hulu pada 90 ke arah aliran
i mengurangi uras biasanya
sih Bendung KP 02 , hal 88 ).
ntara (0.3 - 0.7) H1.max h batu kali
jir rencana )
( Ganbar 4.5, KP.02 hal 97 ) ( Gambar 4.6, KP.02 hal 97 ) ( Gambar 4.7, KP.02 hal 98 )
OK
=
11.418
m
f. Kolam Olak Aliran air yang telah melewati mercu pelimpah mempunyai kecepatan yang sangat tinggi, dengan kondisi aliran sangat kritis. Dalam kondisi ini dapat menimbulkan kerusakan berupa penggerusan pada bagian belakang pelimpah , hingga menyebabkan terganggunya kestabilan sedari bendung tersebut. Untuk menghindari hal tersebut dilakukan upaya dalam mengubah kondisi aliarn superkritis menjadi subkritis yaitu dengan meredam energi aliran tersebut, dengan mendesain Kolam Olak . Tipe-tipe yang digunakan untuk meredam energi : 1. Tipe loncatan (jump bazin) 2. Tipe kolam olak (stilling bazin) 3. Tipe bak pusaran (roller bucket) Adapun tipe kolam olak berdasarkan bilangan froude (Kp 04 hal 99) : 1. Untuk Fr<1.7 tidak diperlukan kolam olak, pada saluran tanah bagian hilir harus dilindungi dari bahaya erosi, saluran pasangan batu atau beton tidak memerlukan perlindungan khusus. 2. Bila 1.74.5 ini merupakan kolam olak paling ekonomis karena kolam olak ini pendek, termasuk kolam olak tipe III yang dilengkapi blok depan dan blok halang. Data perencanaan desain kolam olak : P H1 Q B g
= = = = =
4.43 1.529 350 83.633 9.81
m tinggi puncak mercu m tinggi energi diatas ambang m³/dt ( debit banjir rencana ) m lebar efektif bendung m/dt²
Kecepatan Air ` Jadi :
Dengan trial and error : =
498.369 x V0
=
4.263
B*(P+H1)
B*(1/2g)
Vo
498.369 498.369 498.369 498.369 498.369
4.263 4.263 4.263 4.263 4.263
0.1 0.3 0.5 0.705 0.9
Didapat nilai V0
=
0.705
x V0³
(B*(P+He))*Vo (B*(Vo²/2*g))*Vo 49.837 149.511 249.185 351.350 448.532
0.004 0.115 0.533 1.494 3.107
m/det
Sehingga : Ha =
0.025
m
H1 =
1.529
m
Hd =
1.504
m
Kecepatan Air Meluncur dari Mercu (Penampang I = V1 )
Dari Persamaan Energi :
Dengan trial and error :
V1 =
4.185 yu
(Q/B)²/2g
yu
P + H1 (trial and error)
0.893 0.893 0.893 0.893 0.893
1 3 5 5.934 7
1.893 3.099 5.036 5.959 7.018
Didapat nilai y1=yu =
5.934
P + H1 5.959 5.959 5.959 5.959 5.959
m, ( tinggi air setelah meluncur, sebelum olakan )
Maka : V1 =
0.705
m/det
dan : 0.025 m Sehingga : Fr =
0.092
Karena Fr < 1.7, maka menurut KP.04 hal 99, tidak diperlukan kolam olak.
Tinggi Loncatan Air
y2 = 0.0997
Tinggi Air Setelah Olakan ( Penampang II = V2 ) v2 =
41.964 m/det
89.756 m
Persamaan Energi pada Penampang 2
m
Dhf =
-83.8969
Dimensi Kolam Olak Berdasarkan KP 04 Hal 102, Panjang Kolam Olak Adalah : Kolam Olak USBR Tipe IV Dimana : L yu Fr
= = =
panjang kolam olak (m) kedalaman air pada kaki pelimpah (m) Bilangan froude
Data perencanaan : yu Fr
= =
0.885 m 4.436
maka: L =
20.508
m
21 0.885 0.5
m m m
Direncanakan : - Panjang kolam olak (L) : - Lebar blok/maks gerigi (W=yu) : - Jarak fraksi ( 0.5 x w ) :
Elevasi Dasar Kolam Olak
Data perencanaan : Elevasi Mercu H1
y1
= = =
65.43 m 1.529 m 0.025 m
=
0.885 m
maka: Elevasi Dasar Kolam Olak =
62.991 m
@
kestabilan engubah kondisi engan mendesain
gan khusus.
Pada umumnya muka air DZ < 1.5 m
ak yang tepat. Loncatan auh. Digunakan blok yang
ek, termasuk
Q (trial and error) (m³/dt)
Q (m³/dt)
50 149 249 350 445
350 350 350 350 350
eluncur, sebelum olakan )
kolam olak.
1
m
g. Apron Panjang dan tebal apron di belakang serta di depan bendung dirancang untuk menahan gaya uplift dan mengurangi hydraulic. Data perencanaan desain apron : - Elevasi dasar sungai - Tinggi mercu - Nilai Hd - Tinggi loncatan air ( y2 )
= = = =
50 4.43 1.504 0.0997
* Elevasi air dihulu pada saat banjir
* Elevasi air dihulu pada saat banjir
*DH banjir
* Elevasi air normal
m m m m
=
55.934 m
=
50.0997 m
=
5.8339 m
=
55.834 m
* Elevasi lantai hilir
=
50
m
* DH air normal
=
5.834
m
* Kondisi tanah=
Pasir Kasar
Berdasarkan KP.02 halaman 126, dengan kondisi tanah dasar pasir kasar dapat diketahui angka rembesan lane (CL) = 5
Dimana : Cl Lv LH DH
Angka rembesan lane Jumlah panjang vertikal ( m ) Jumlah panjang horizontal ( m ) Beda tinggi muka air
Dianggap jalur vertikal memiliki daya tahan terhadap aliran 3x lebih kuat dari jalur horizontal. * Panjang Creep Line No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Jumlah
LV 3 2 2 2 2 2 3 1.5 2.5 4 2.5 2.5 2.5 4 35.5
LH 1.5 4.4 1.5 4.4 1.5 3.24 1.6 1.9 2 2.5 1 3.65 1 30.19
Rencanakan
Angka rembesan untuk menentukan tekanan air (CW) Harga minimum CL untuk pasir kasar = 5
CL Banjir =
7.81
>
5
CL Normal =
7.81
>
5
ari jalur horizontal.
OK
