Perencanaan Irigasi Dan Bendung

Perencanaan Irigasi dan Bangunan Air

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Keberhasilan sistem irigasi sangat dibutuhkan guna menunjang pembangunan

di sektor pertanian terutama pada musim kemarau karena sering terjadi kekeringan. Untuk itu dibutuhkan suatu ketelitian dalam memilih alternatif yang cocok dari sistem irigasi yang ada. Penerapan dari beberapa tipe bangunan sangat tergantung pada kondisi daerah/alamnya masing-masing. Landasan pemilihan didasarkan pada kebutuhan elevasi dan besarnya debit andalan dari sumber air yang ada. Sumber air dari sistem irigasi diperoleh dari sungai. Untuk dapat mengairi daerah-daerah yang membutuhkan, maka sungai harus dibendung guna menaikkan `muka airnya, sehingga air dapat sampai ke daerah-daerah yang membutuhkan pelayanan irigasi. Jenis bendungan dipilih berdasarkan studi kelayakan dalam hal teknis dan biaya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kelayakan teknis meliputi keadaan cuaca, geologi, dan topografi seperti kebutuhan elevasi dan besarnya debit andalan dari sumber air yang ada. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kelayakan biaya meliputi tersedianya bahan bangunan pada daerah tersebut serta kelancaran fasilitas transportasi yang masuk ke daerah tersebut. Yang dimaksud dengan bangunan utama (head work) adalah semua bangunan yang direncanakan di sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke dalam jaringan saluran irigasi agar dapat dipakai untuk keperluan irigasi, biasanya dilengkapi dengan kantong lumpur agar bisa mengurangi sedimen yang berlebihan serta memungkinkan untuk mengukur air yang masuk. Bangunan utama di dalamnya tercakup bangunan pengelak (bendung pelimpah maupun bendung gerak), bangunan pengambilan, bangunan pembilas (penguras), kantong lumpur, pekerjaan pengaturan sungai, dan bangunan-bangunan pelengkap lainnya. Sedangkan yang dimaksud dengan bendung adalah suatu bangunan yang diletakkan melintang pada suatu aliran sungai dengan maksud untuk menaikkan muka air aliran agar dapat dialirkan pada tempat-tempat yang lebih tinggi dari dasar Mahathir/0904101010120


sungai tersebut. Hal ini harus dibedakan dengan pengertian waduk yang bersifat menampung air, yang berarti bahwa air boleh terus mengalir terus melimpah bendung.

1.2

Maksud dan Tujuan Melalui pembuatan tugas perencanaan irigasi dan bangunan air ini diharapkan

dapat menambah wawasan dan pengetahuan mahasiswa untuk lebih memahami perencanaan bendung irigasi dan bangunan pelengkapnya mulai dari awal sampai akhir perencanaan disertai dengan uji keamanan bangunan tersebut (stabilitas) terhadap daya dukung tanah yang diizinkan, guling, dan gelincir, baik pada saat debit rendah maupun pada saat debit banjir.

Mahathir/0904101010120


BAB II DATA PERENCANAAN

Data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan bangunan utama dalam suatu jaringan irigasi adalah : 2.1. Data Topografi Disini penulis mencoba untuk merencanakan irigasi pada suatu daerah dengan luas sawah 907,68 ha pada kiri bendung, dimana sumber air irigasinya berasal dari Sungai Kr. Samalanga yang memiliki luas DAS sebesar 142,96 km2. Panjang sungai utama adalah 30,94 km dengan kemiringan memanjang rata-rata 0,066. Peta situasi sungai dengan skala 1 : 10.000 terdapat pada lampiran.

2.2

Data Hidrologi Data hidrologi adalah data aliran sungai yang meliputi data banjir yang

mencakup beberapa periode ulang, daerah hujan, tipe tanah dan vegetasi yang terdapat di daerah aliran. Dalam perencanaan ini, data hidrologi yang diketahui adalah debit rencana 100 tahun sebesar 462,57 m3/dt.

2.3

Data Morfologi Data morfologi diperlukan untuk menentukan jumlah kandungan semen, baik

kandungan semen dasar (bed load) maupun kandungan semen layang (suspended load) yang akan dicegah agar tidak masuk jaringan saluran irigasi. Pada perencanaan ini diasumsikan bahwa 5 ‰ dari debit sadapan adalah berupa lumpur yang harus diendapkan di kantong lumpur. Data morfologi termasuk juga distribusi ukuran butir, perubahan-perubahan yang terjadi pada dasar sungai, secara horizontal maupun vertikal, unsur kimiawi sedimen.

Mahathir/0904101010120


2.4

Data Geologi Data geologi berupa kondisi umum permukaan tanah daerah yang

bersangkutan, keadaan geologi lapangan, kedalaman lapisan keras, sesar, kelulusan (permeabilitas) tanah, bahaya gempa bumi, parameter yang harus dipakai.

2.5

Data Mekanika Tanah Data mekanika tanah yang diperlukan berupa bahan pondasi, bahan konstruksi,

sumber bahan timbunan, batu untuk pasangan batu kosong, agregat untuk beton, batu belah untuk pasangan batu, parameter tanah yang harus digunakan.

2.6

Standar Untuk Perencanaan Standar perencanaan yang digunakan berupa peraturan dan standar yang telah

ditetapkan secara nasional, seperti Kriteria Perencanaan Bagian Perencanaan Jaringan Irigasi (KP-01), Perencanaan Bangunan Utama (KP-02), Saluran (KP-03), Bangunan (KP-04), dan Petak Tersier (KP-05).

Mahathir/0904101010120


BAB III TINJAUAN PUSTAKA

Dalam melakukan perencaaan teknis jaringan irigasi diperlukan rumus-rumus yang dipakai dalam perhitugan. Pada bab ini dikemukakan beberapa teori dan rumus yang berkaitan dengan dasar perencanaan. 3. 1

Debit Perencanaan

3.1.1

Debit Andalan Bila kebutuhan air sawah tidak dapat dipenuhi oleh hujan, maka untuk

mengairi sawah diperlukan sumber air yang berasal dari sungai. Debit sungai yang dapat diandalkan sebagai dasar perencanaan untuk kebutuhan air disebut debit andalan. Menurut Anonim 1 (2002), debit andalan untuk perencanaan irigasi adalah debit sungai dengan kemungkinan tak terpenuhi 20%. Debit andalan sungai dianalisa berdasarkan debit bulanan rata-rata. Bila tidak terdapat data debit, menurut Anonim 1 (2002), debit sungai dapat dihitung dengan beberapa langkah, yaitu yang pertama dengan Metode Mock dan yang kedua hasil dari Metode Mock tersebut diprobabilitaskan. Langkah-langkah perhitungan Metode Dr. Mock adalah sebagai berikut: ΔE

= ET0

(18 - n) ....................................................................

(3.1)

E

= ET0 – ΔE ............................................................................

(3.2)

SMS = ISM + Re – E .....................................................................

(3.3)

WS = ISM + Re – E – SMS .........................................................

(3.4)

inf

= WS x IF ..............................................................................

(3.5)

G. STORt = G. STOR(t-1) x Rc + 0,5(1 + Rc) x inf ........................

(3.6)

Qbase = inf - G. STORt + G. STOR(t-1)

...........................................

(3.7)

Qdirect = Ws x (1 - IF) ......................................................................

(3.8)

Qstorm = Re x PF ..............................................................................

(3.9)

Qtotal = Qbase + Qdirect + Qstorm ......................................................

(3.10)

Mahathir/0904101010120


Qs = Qtotal x A .............................................................................

(3.11)

dengan: ΔE

= perbedaan antara evapotranspirasi potensial dan aktual (mm/bulan);

ET0

= evapotranspirasi potencial (mm/bulan);

m

= proporsi permukaan tanah yang tidak ditutupi oleh vegetasi tiap bulan;

n

= jumlah hari hujan;

E

= evapotranspirasi aktual (mm/bulan);

SMS

= simpanan kelembaban tanah (mm/bulan);

ISM

= kelembaban tanah awal (mm/bulan);

Re

= curah hujan bulanan (mm/bulan);

Ws

= kelembaban air (mm/bulan);

inf

= infiltrasi (mm/bulan);

IF

= faktor infiltrasi = 0,4;

G.STORt = daya tampung air tanah pada awal bulan (mm/bulan); G.STORt-1 = daya tampung air tanah pada bulan sebelumnya (mm/bulan); Rc

= konstanta pengurangan aliran;

Qbase

= besar limpasan dasar (mm/bulan);

Qdirect

= besar limpasan permukaan (mm/bulan);

Qstrom

= besar limpasan hujan sesaat (mm/bulan);

Qtotal

= besar limpasan (mm/bulan);

Qs

= debit rata-rata bulanan (mm/bulan);

A

= luas daerah aliran sungai (DAS) (km2); Menurut Anonim 1 (2002) debit andalan diperoleh dengan mengurutkan debit

rata-rata bulanan dari urutan besar ke urutan kecil. Nomor urut data yang merupakan debit andalan Dr. Mock dapat dihitung dengan mengunakan rumus: Pr 

m x 100 % n 1

……………………………………..............

(3.12)

dengan: Pr = probabilitas (%); n

= jumlah tahun data;

m = nomor urut data setelah diurut dari nilai besar kenilai yang kecil.

Mahathir/0904101010120


3.1.2

Debit Banjir Debit banjir dapat dihitung dengan metode SCS (Soil Conservation Service).

Dalam menggunakan metode SCS, run off dari sebuah daerah aliran (catchment) yang kejatuhan air hujan ditentukan berdasarkan dari ciri-ciri catchmentnya, yang diukur dari peta atau penilaian pada saat pengamatan di lapangan. Kunci parameter dari catchment yang bersangkutan adalah luas, panjang, kemiringan dari tapak aliran, serta tata guna lahan. Parameter tata guna lahan meliputi neraca antara komponenkomponen yang kedap dan meresap air serta jenis dari komponen yang meresap. US SCS membangun persamaan dengan koefisien empirik yang berhubungan dengan elemen-elemen dari unit hidrograf yang mewakili karakteristik dari daerah aliran. Unit hidrograf ditentukan dari elemen-elemen seperrti Qp dan tp, yang ditulis dalam persamaan: ……………………………………………............

(3.13)

……………………………………...............................

(3.14)

……………………………………................................

(3.15)

(

)

……………………………………...

(3.16)

dengan: Qp

= debit puncak (m3/detik);

tp

= waktu debit puncak (jam);

tc

=

waktu

konsentrasi

(jam).

Mahathir/0904101010120


3.2

Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi

3.2.1

Evapotranspirasi Potensial Menurut Yulianur (2005), besaran evapotranspirasi potensial yang terjadi

dapat dihitung dengan menggunakan metode Penman Modifikasi. Rumus ini menghasilkan ETo dari tanaman acuan berupa rerumputan pendek dengan albedo 0,25. Besarnya evapotranspirasi yang terjadi dipengaruhi oleh beberapa faktor klimatologi seperti temperatur udara, kelembapan udara, kecepatan angin, dan penyinaran matahari. Persamaan Penman Modifikasi dirumuskan sebagai berikut : ET0

= c[ W.Rn + (1-W) . f (u) . (ea –ed)] ………………

(3.17)

Rn

= Rns – Rn1 ....................................................................

(3.18)

Rns

= (1 - )Rs ..........…………………………….……..

(3.19)

Rs

= Ra (0,25 + 0,50 n/N) …………………………….

(3.20)

Rn1

= f (T) x f(ed) x f(n/N) ………………………….

(3.21)

f(u)

= 0,27 (1 + U/100) …………………………………

(3.22)

ed

= ea x RH / 100 …………………………………….

(3.23)

dengan : ET0

= evapotranspirasi potensial (mm/hari);

c

= faktor yang menunjukkan pengaruh perbedaan kecepatan angin pada siang dengan malam hari (= 1);

W

= faktor yang tergantung pada posisi;

Rn

= radiasi bersih (mm/hari);

Rns

= radiasi matahari gelombang pendek (mm/hari);

Rnl

= radiasi matahari gelombang panjang (mm/hari);

Rs

= harga radiasi matahari (mm/hari);

ea

= tekanan uap jenuh (mbar);

ed

= tekanan uap udara (mbar);

Ra

= radiasi yang sampai pada lapisan atas atmosfir (mm/hari);

f(T)

= faktor yang tergantung pada temperatur udara (oC); Mahathir/0904101010120


f(u)

= faktor kecepatan angin rata-rata yang diukur pada ketinggian 2 m (km/hari);

f(ed)

= faktor yang tergantung pada uap jenuh;

f(n/N) = faktor yang tergantung pada jam penyinaran matahari; n

= lama penyinaran matahari (jam/hari);

N

= lamanya penyinaran rata-rata yang mungkin terjadi;

U

= kecepatan angin (km/hari);

RH

= kelembaban relatif (%).

3.2.2

Perkolasi Menurut Yulianur (2005), laju perkolasi untuk tanaman palawija sama

dengan tanaman padi, pada daerah yang mempunyai tanah lempung diperkirakan berkisar 1-3 mm/hari. Tanah yang banyak mengandung pasir, laju perkolasi dan rembesan dapat mencapai angka yang lebih tinggi.

3.2.3 Menentukan Waktu dan Kebutuhan Air untuk Persiapan Lahan Anonim 1 (2002) menyebutkan kebutuhan air untuk penyiapan lahan umumnya menentukan kebutuhan maksimum air irigasi pada suatu proyek irigasi. Faktor-faktor yang menentukan besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah:

1.

Jangka Waktu Penyiapan Lahan

Faktor yang mempengaruhi lamanya jangka waktu penyiapan lahan adalah tersedianya tenaga kerja dan alat untuk penyiapan lahan serta perlunya memperpendek jangka waktu tersebut agar tersedia cukup waktu untuk menanam padi. Jangka waktu penyiapan lahan untuk petak tersier yang dikerjakan dengan traktor secara luas diambil satu bulan dan untuk jangka waktu penyiapan lahan yang tidak dikerjakan dengan traktor diambil 1,5 bulan (Anonim 1, 2002).

Mahathir/0904101010120


2.

Kebutuhan Air untuk Penyiapan Lahan

Menurut Anonim 1 (2002), kebutuhan air untuk penyiapan lahan dipengaruhi oleh kedalaman dan porositas tanah di sawah. Untuk tanah bertekstur berat tanpa retak-retak kebutuhan air untuk penyiapan lahan diambil 200 mm. Ini termasuk air untuk penjenuhan dan pengolahan tanah. Setelah transplantasi selesai, lapisan air di sawah akan ditambah 50 mm. Secara keseluruhan lapisan air yang diperlukan 250 mm untuk penyiapan lahan dan untuk lapisan air awal setelah transplantasi selesai. Pada lahan yang dibiarkan bera atau tidak digarap dalam jangka waktu 2,5 bulan atau lebih, maka lapisan air yang diperlukan untuk penyiapan lahan diambil 300 mm, 250 mm untuk penyiapan lahan dan 50 mm untuk penggenangan setelah transplantasi.

3.

Kebutuhan Air selama Penyiapan Lahan

Menurut Anonim 1 (2002 : 64), besarnya kebutuhan air selama penyiapan lahan dihitung dengan metode yang dikembangkan oleh Van de Goor dan Ziljlstra, dengan rumus sebagai berikut:

M .e k ........……………………………………………...... (3.24) IR  k (e  1) M =

k

Eo + P

M .T S

…………………………………………………....(3.25)

.……………………………………………….....

(3.26)

dengan : IR

= kebutuhan air untuk penyiapan lahan, (mm/hari);

M

= kebutuhan air untuk mengganti/mengkonpensasi air yang hilang akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang telah di dijenuhkan, (mm/hari);

Eo

= evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 x ETo selama penyiapan lahan, (mm/hari);

P

= perkolasi, (mm/hari);

k

= parameter fungsi dari air yang

diperlukan untuk penjenuhan waktu

penyiapan lahan dan kebutuhan air untuk lapisan pengganti; T

= jangka waktu penyiapan lahan, (hari);

Mahathir/0904101010120


S

= kebutuhan air untuk penjenuhan ditambah dengan lapisan air, (mm).

3.2.4

Kebutuhan Air Tanaman Besarnya penggunaan konsumtif air oleh tanaman dihitung berdasarkan

metode prakira empiris, dengan menggunakan data iklim dan koefisien tanaman pada tahap pertumbuhan (Anonim 1, 2002). Perhitungan kebutuhan air konsumtif (Etc) dengan menggunakan persamaan: ETc = kc x ETo ……………………………….……….............

(3.27)

dengan : ETc

= kebutuhan air konsumtif (mm/hari);

kc

= koefisien tanaman padi atau palawija;

ETo

= evapotranspirasi potensial (mm/hari).

3.2.5 Penggantian Lapisan Air

WLR (Water Layer Requirement) setinggi 50 mm dilakukan dua kali, yaitu satu bulan setelah pemindahan bibit ke petak sawah (transplantasi) dan dua bulan setelah transplantasi. Penggantian lapisan air dilakukan setelah proses pemupukan dilakukan. Oleh karena itu jadwal penggantian air sangat dipengaruhi oleh umur tanaman padi (Anonim 1, 2002 : 66). Penggantian lapisan air dapat diberikan selama setengah bulan yaitu 50 mm dibagi setengah bulan (15 hari) sebesar 3,3 mm/hari dan selama satu bulan yaitu 50 mm dibagi satu bulan (30 hari) sebesar 1,7 mm/hari.

3.2.6 Curah Hujan Efektif Anonim 1 (2002) menyebutkan curah hujan efektif ditentukan untuk setengah bulanan yaitu merupakan hujan 70% dari hujan yang berpeluang terpenuhi 80% untuk padi dan hujan yang berpeluang terpenuhi 50 % untuk palawija. Re  Re 

R80% ( setengah bulan) x 70 % 15 R50 % (setengah bulan) 15

x 70 %

(untuk padi) ....................................

(3.28)

(untuk palawija) ..............................

(3.29)

Mahathir/0904101010120


Pr =

m 100% n 1

dengan : R80 % (setengah bulanan) = hujan setengah bulanan berpeluang terpenuhi 80 %, (mm) R50 % (setengah bulanan) = hujan setengah bulanan berpeluang terpenuhi 50 %, (mm). Re

= curah hujan efektif (mm/hari);

Pr

= probabilitas (%);

m

= nomor urut data setelah diurut dari besar ke kecil;

n

= jumlah tahun data.

3.2.6 Pola Tanam Pola tanam disesuaikan dengan daerah studi. Pola tanam adalah penggantian berbagai jenis tanaman yang ditanam dalam waktu tertentu. Musim tanam adalah penentuan waktu untuk melakukan penanaman. Penentuan waktu untuk satu kali tanam ditentukan oleh umur dan jenis tanaman (Yulianur, 2005).

3.2.7 Kebutuhan Air Irigasi Tanaman Padi Menurut Yulianur (2005), kebutuhan bersih air untuk padi di sawah (NFR=Net Field Water Requirement) dapat dihitung dengan persamaan : Kebutuhan bersih air di sawah saat penyiapan lahan NFR = IR – Re

...........................................................................

(3.30)

Kebutuhan bersih air setelah penanaman padi atau sesudah penyiapan lahan NFR = ETc + P – Re + WLR ......................................................

(3.31)

Sedangkan kebutuhan bersih air untuk palawija dihitung dengan menggunakan persamaan: NFR = ETc + P – Re

………………………………..................

(3.32)

Mahathir/0904101010120


dengan : NFR

= kebutuhan bersih air untuk padi, (mm/hari);

IR

= kebutuhan air untuk penyiapan lahan, (mm/hari);

Re

= curah hujan efektif, (mm/hari);

ETc

= kebutuhan air konsumtif, (mm/hari);

P

= perkolasi, (mm/hari);

WLR = penggantian lapisan air, (mm/hari).

3.2.8 Kebutuhan Pengambilan Kebutuhan pengambilan untuk tanaman adalah jumlah debit air yang dibutuhkan oleh satu hektar sawah untuk menanam padi atau palawija. Kebutuhan pengambilan ini dipengaruhi oleh efisiensi irigasi. Efisiensi irigasi adalah perbandingan jumlah air yang benar-benar sampai ke petak tersier dengan jumlah air yang disadap (Yulianur, 2005 : 26). Besarnya kebutuhan pengambilan dihitung dengan rumus berikut.

DR = ef

.............................................................................

(3.33)

= ef1 x ef2 x ef3 .....................................................................

(3.34)

dengan: DR

= kebutuhan pengambilan (ltr/dt/ha);

NFR

= kebutuhan bersih air di sawah (mm/hari);

ef

= efisiensi irigasi total;

ef1

= efisiensi pada jaringan utama (90%);

ef2

= efisiensi pada jaringan sekunder (90%);

ef3

= efisiensi pada jaringan tersier (80%); dan

1/8,64 = angka konversi satuan mm/hari menjadi ltr/dt/ha.

Mahathir/0904101010120


3.2.9 Debit Pengambilan Debit pengambilan ditentukan oleh kebutuhan pengambilan dan luas daerah yang akan diairi. Debit pengambilan dapat dihitung dengan rumus (Yulianur, 2005) :

Q=

...................................................................................

(3.35)

dengan: Q

= debit pengambilan (m3/dt);

DR

= kebutuhan pengambilan (ltr/dt/ha); dan

A

= luas areal sawah (ha).

3.3

Perencanaan Jaringan Irigasi Teknis Menurut Anonim 1 (2002), perencanaan jaringan irigasi teknis pada dasarnya

adalah mengatur tata letak saluran, agar air irigasi dapat dibagi secara merata ke petak-petak sawah. Jaringan irigasi teknis adalah pemisahan antara jaringan irigasi dan jaringan pembuang. Hal ini berarti bahwa saluran irigasi maupun pembuang tetap bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing. Saluran irigasi mengalirkan air irigasi ke sawah dan saluran pembuang mengalirkan air lebih dari sawah ke saluran pembuang. Perencanaan jaringan pada dasarnya berkenaan dengan unit tanah pada petak tersier. Petak ini menerima air irigasi yang dialirkan dan diukur pada bangunan sadap tersier. Bangunan sadap tersier mengalirkan air ke saluran tersier. Batas ujung saluran tersier adalah boks bagi kuarter yang terakhir. Luas petak tersier yang ideal antara 50-100 ha. Boks tersier hanya membagi air irigasi ke saluran kuarter saja. Boks tersier membagi air irigasi antara saluran kuarter dan tersier. Petak tersier harus mempunyai batas-batas yang jelas seperti parit, jalan dan batas desa. Petak tersier dibagi menjadi petak-petak kuarter dengan luas masing-masing 8-15 ha (Anonim 1, 2002).

Mahathir/0904101010120


3.4

Trase Saluran Saluran irigasi terdiri dari saluran primer, sekunder, dan tersier. Saluran

tersebut dapat merupakan saluran garis tinggi dan dapat juga saluran punggung tergantung pada keadaan topografi di lapangan yang direncanakan. Saluran induk atau primer, biasanya selalu merupakan saluran garis tinggi dan adakalanya berakhir dengan saluran punggung. Letak saluran induk direncanakan pada lahan paling tinggi, supaya luas sawah yang dapat diairi menjadi seluas mungkin. Menurut Anonim 1 (2002), kriteria yang akan diterapkan untuk perencanaan jaringan didasarkan pada kondisi topografi, panjang saluran kuarter < 500 m, panjang saluran tersier < 1500 m, jarak antara saluran kuarter dan saluran pembuang < 300 m.

3.5

Saluran Pembawa Menurut Anonim 1 (1986), saluran pembawa terdiri dari saluran primer,

sekunder dan tersier. Saluran primer membawa air dari jaringan utama ke saluran sekunder dan ke petak-petak tersier yang diairi. Batas ujung saluran primer adalah pada bangunan bagi yang terakhir. Saluran sekunder membawa air dari saluran primer ke petak-petak tersier yang di layani oleh saluran sekunder tersebut. Batas ujung saluran sekunder adalah pada bangunan sadap terakhir. Saluran muka tersier membawa air dari bangunan sadap tersier ke petak tersier yang terletak di seberang petak tersier lainnya.

3.6

Dimensi Saluran Menurut Anonim 1 (2002), setelah debit rencana diketahui maka dapat

dihitung dimensi saluran. Dimensi saluran dihitung berdasarkan tampang saluran ekonomis. Kecepatan aliran dihitung dengan menggunakan rumus kecepatan manning. Unsur-unsur geometris penampang saluran dihitung sebagai berikut yaitu :

R=

……………………………………….……

(3.36)

……………………………………

(3.37)

A ……………………………………………….…..… P

(3.38)

Mahathir/0904101010120


……………………………….………

(3.39)

Q = A x V…………………………………………….……

(3.40)

dengan: b

= lebar dasar saluran (m);

h

= tinggi air (m);

A

= luas tampang basah saluran (m2);

P

= keliling basah (m);

R

= jari-jari hidrolis saluran (m);

I

= kemiringan memanjang saluran;

n

= koefisien Manning;

V

= kecepatan aliran (m/dt);

Q

= debit aliran (m3/dt).

3.7

Elevasi Muka Air Menurut Anonim 1 (2002), tinggi elevasi muka air yang diinginkan dalam

jaringan utama didasarkan pada muka air yang diperlukan di sawah-sawah yang diairi. Elevasi muka air yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus berikut : Pm = At + a + bs + nk . ck + d + mt . et + f + gt +  H + zt…...…

(3.41)

dengan: Pm

= muka air yang dibutuhkan jaringan utama di hulu bangunan sadap tersier;

At

= elevasi sawah yang menentukan di petak tersier;

a

= kedalaman air di sawah (10 cm);

bk

= kehilangan tinggi energi dari saluran kuarter ke sawah (5 cm);

ck

= kehilangan energi di boks bagi kuarter (5 cm/boks);

nk

= jumlah boks bagi kuarter pada saluran yang direncana;

mt

= jumlah boks bagi tersier pada saluran yang direncana;

d

= kehilangan tinggi energi selama pengairan di saluran irigasi;

et

= kehilangan tinggi energi di boks bagi tersier (10 cm);

Mahathir/0904101010120


f

= kehilangan tinggi energi di gorong-gorong (5 cm);

gt

= kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier;

 H = variasi tinggi muka air;

zt

= kehilangan tinggi energi di bangunan-bangunan tersier yang lain.

3.8

Dimensi Bangunan Menurut anonim 2 (2002), bangunan bagi dan sadap adalah bangunan yang

berfungsi untuk membagi air dan menyadapnya di saluran. Dimensi bangunan bagi sadap ditentukan berdasarkan lebar bangunan ukur dan pengatur muka air yang ditempatkan pada bangunan sadap. Salah satu dari bangunan ukur dan pengatur muka air adalah pintu Romijn. Pintu Romijn adalah alat ukur ambang lebar yang bisa digerakkan untuk mengatur dan mengukur debit dalam saluran irigasi. Agar dapat bergerak, mercunya dibuat dari plat baja dan dipasang di atas pintu sorong. Direktorat Irigasi telah membuat standar lebar pintu Romijn demi keseragaman dan memudahkan pemesanan.

3.9

Analisa Mercu

3.9.1 Tinggi Air sebelum Pembendungan Persamaan

yang

digunakan

untuk

menghitung

tinggi

air

sebelum

pembendungan adalah dengan persamaan berikut:

R=

A P

Q=AxV

dengan: b

= lebar sungai (m);

h

= tinggi air sebelum pembendungan (m);

Mahathir/0904101010120


A

= luas tampang basah sungai (m2);

P

= keliling basah (m);

R

= jari-jari hidrolis sungai (m);

I

= kemiringan memanjang sungai;

n

= koefisien Manning;

V

= kecepatan aliran (m/dt);

Q

= debit aliran (m3/dt).

3.9.2

Debit per satuan Lebar Bendung Debit persatuan lebar bendung dapat dihitung dengan menggunakan rumus

sebagai berikut : Beff = 90 % B…...……………………………….………………

(3.42)

Qm ax …...…………………………….…………………… Beff

(3.43)

qeff =

dengan : qeff

=

debit per satuan lebar bendung (m3/dt) (m3/dt)

Qmaks =

debit banjir rencana

Beff

=

lebar efektif bendung (m)

B

=

lebar rata-rata sungai

(m)

3.9.3 Menghitung Tinggi Air diatas Mercu Tinggi air di atas mercu bendung dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus-rumus berikut. Q

= Cd x

Cd

=

….……………….……

(3.44)

….………………………….…

(3.45)

Beff x

dengan :

Mahathir/0904101010120


Q

=

debit rencana (m3/dt)

Beff

=

lebar efektif sungai (m)

H1

=

tinggi energi hulu (m)

Harga-harga koefisien C0, C1, dan C2 ditentukan dari grafik 4.5, 4.6 dan 4.7 pada Anonim 2 (2002).

3.10

Tinjauan Stabilitas Konstruksi

3.10.1 Stabilitas Erosi bawah Bendung (Piping) 1 Lv   LH 3 CL= HW

….………………………….……

(3.46)

dengan: CL

: Angka rembesan Lane

LV

: Jumlah panjang vertikal (m)

LH

: Jumlah panjang horizontal (m)

HW

: Beda tinggi muka air (m)

3.10.2 Gaya-Gaya yang Bekerja pada Tubuh Bendung a. Tekanan Air Gaya tekanan hidrostatis Tekanan hidrostatis, merupakan fungsi kedalaman di bawah permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. Dimana : W = ½ (h  w) h ............................................................ (3.47)

dimana: W

= Gaya tekanan hidrostatis (ton);

w

= Berat volume air (w = 1 t/m3);

h

= kedalaman air (m);

Mahathir/0904101010120


3.10.3 Berat Sendiri Konstruksi (G) Berat sendiri konstruksi atau berat mati bangunan bergantung kepada material yang dipakai untuk membuat bangunan itu.Berat volume untuk : - pasangan batu

= 2,2 t/m2

- beton tumbuk

= 2,3 t/m2

- beton bertulang = 2,4 t/m2 Rumus yang digunakan : G = A   ........................................................................

(3.48)

dimana : G

=

berat sendiri konstruksi

A

=

luas penampang



=

berat volume material (t/m2)

(ton)

(m2)

Dalam perencanaan ini digunakan material beton bertulang (  = 2,4 t/m2 )

3.10.4 Gaya Akibat Gempa Bumi Ad

= n (ac x z)m ….………………… .............. …………

(3.49)

E

=

Ad ….…………………………………………….. g

(3.50)

dengan: Ad

=

percepatan gempa rencana, cm/dt2

n, m

=

koefisien jenis tanah (1,56 dan 0,89)

ac

=

percepatan gempa dasar, cm/dt2 / 160 cm/dt2

E

=

koefisien gempa

g

=

percepatan gravitasi, cm/dt2 (≈ 9,81)

z

=

faktor yang tergantung dari letak geografis.

Mahathir/0904101010120


3.10.5 Tekanan Tanah Tekanan tanah, termasuk tekanan lumpur di dalamnya (sediment pressure), bekerja secara horizontal terhadap bangunan bendung dan dianggap sebagai tekanan tanah aktif. Dalam perhitungan diasumsikan lumpur yang terjadi adalah setinggi mercu, sehingga kedalaman lumpur dihitung dari elevasi mercu sampai elevasi paling bawah dari bendung. Rumus yang digunakan adalah :

   w  PS   s   Ka  h 2 .................................... ….(3.51) 2   dengan nilai :

  Ka  tan 2  45   ................................................. (3.52) 2  dengan : PS

=

tekanan tanah aktif

(ton)

s

=

berat volume tanah/lumpur

w

=

berat volume air

Ka

=

koefisien tanah aktif

(s = 1,8 t/m2)

(w = 1 t/m2)

h

=

kedalaman tanah

(m)



=

sudut gesekan dalam yang tergantung dari jenis tanah ( = 300)

3.10.6 Gaya Hidrostatis Gaya hidrostatis dapat dihitung dengan persamaan : W = ½ γw h2 ............................................................... (3.53) dengan : W

= gaya hidrostatis persatuan lebar (kg/m);

γw

= berat volume air (kg/m3);

h

= tinggi air (m).

Mahathir/0904101010120


3.10.7 Gaya Hidrodinamis Gaya ini terjadi bila air melintasi tubuh bendung, yaitu pada keadaan muka air banjir. Menurut Sugiarto dan Supriyana besar gaya ini dapat dihitung dengan persamaan : W = ½ γw h2 + γw h2 ...........................................................(3.54)

3.10.8 Gaya Tekanan ke Atas (Uplift Force) Besar gaya angkat dapat dihitung dengan persamaan : U = Luas diagram gaya angkat x Panjang bendung ......... …..(3.55)

Berdasarkan gaya-gaya yang bekerja, dapat diketahui stabilitas konstruksi terhadap penggulingan, pergeseran dan kuat tanah pondasi. -

Tinjauan terhadap guling n=

-

Tinjauan terhadap geser n=

-

M > 1,5 ........................................................................ (3.56) M

 V tan  > 1,5 ............................................................... (3.57) H

Tinjauan kuat dukung tanah a=

M ................................................................................ (3.58) V

e=

B  a ............................................................................... (3.59) 2

τ=

V 1  6e  < τizin......................................................... (3.60) B 

B

dengan : n

= faktor keamanan;

M-

= momen negatif yang timbul;

M+

= momen positif yang timbul;

ΣV

= jumlah gaya vertikal; Mahathir/0904101010120


ΣH

= jumlah gaya horizontal:

τ

= tegangan tanah yang timbul;

B

= lebar tubuh bendung;

E

= eksentrisitas.

3.10.9 Keamanan terhadap Gelincir

S

=

f x

Rv (3.61) Rh  Ep ……………………………. .

dengan : f

=

koefisien gesek (=0,50)

S

=

faktor keamanan ( S = 2, untuk kondisi beban normal dan S = 1,25 untuk kondisi beban ekstrim)

3.10.10

Keamanan terhadap Erosi bawah Tanah (Piping)

Untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan, harga keamanan terhadap erosi tanah harus sekurang–kurangnya 2. Keamanan dapat dihitung dengan rumus sebagai berkut :

S

=

 a s 1   s  hs

……………………………..(3.62)

dengan : S

=

faktor tekanan (S = 2)

s

=

kedalaman tanah

a

=

tebal lapisan lindung (andaikan 0,0 m)

hs

=

tekanan air pada titik tinjauan

3.10.11

Tekanan Air Akibat Gaya Sentrifugal

p=

d v2  …………………………………………….. (3.63) g r

Mahathir/0904101010120


d=

q eff ……………………………………………….. (3.64) v

v=

2g(H1  z) ……………………………………….. (3.65)

dimana : p

= tekanan air (t/m2)

d

= tebal pancaran air (m)

g

= percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

v

= kecepatan pancaran air (m/dt)

r

= jari-jari bak (m)

H1

= tinggi air di atas mercu (m)

z

= beda antara elevasi mercu (HL) dengan elevasi dasar kolam olak

3.11

Bangunan Pengambilan Kapasitas pengaliran menurut standar perencaaan irigasi dapat ditentukan

dari persamaan : Q = μba 2gz ………………………………………….. .. (3.66)

dengan: Q

= kapasitas saluran (m3/dt);

μ

= koefisien debit;

a

= tinggi bukaan pintu (m);

b

= lebar bangunan pengambilan (m);

z

= perbedaan elevasi muka air antara hulu dengan hilir (m)

3.12

Bangunan Penguras Karena sungai diperkirakan mengangkut batu-batu bongkah, diperlukan

bangunan penguras dengan bagian depan tertutup. Lebar bersih bangunan penguras (Bsc) adalah 0,6  lebar total pengambilan.

Mahathir/0904101010120


3.13

Kantung Lumpur Standar Perencanaan Irigasi (2002) menyatakan bahwa dimensi kantung

lumpur dapat dihitung dengan persamaaan : V = t b L + 0,5 (is – in) L2 b…………………………….. . (3.67) dengan : V

= volume kantung lumpur (m3);

t

= tinggi kantung lumpur (m);

b

= lebar dasar kantung lumpur(m);

L

= panjang Kantung lumpur (m);

is

= kemiringan kantung lumpur;

in

= kemiringan saluran induk;

Mahathir/0904101010120


BAB IV PERENCANAAN JARINGAN IRIGASI

Dalam bab ini akan diberikan analisis data dan perhitungan-perhitungan untuk perencanaan irigasi. Pembahasan ini menggunakan teori-teori dan rumus-rumus yang diperoleh dari tinjauan putaka. Pembahasan ini dimulai dengan menentukan curah hujan efektif, kemudian menentukan daerah layanan beserta irigasinya. Lalu dilakukan perhitungan debit dan perencanaan bendung beserta saluran-saluran irigasinya.

4.1

Curah Hujan Efektif Curah hujan efektif ditentukan untuk setiap setengah bulanan, yaitu hujan 70%

dari hujan berpeluang terpenuhi 80% pada tanaman padi. Dengan kata lain hujan ini berpeluang gagal sebesar 20%, yang berarti memiliki periode ulang kegagalan ratarata 5 tahun sekali. Sedangkan pada palawija hujan berpeluang terpenuhi 50%. Langkah penyelesaian untuk menetukan curah hujan efektif dilakukan dengan mengurutkan data dari terbesar ke nilai terkecil lalu hitung probabilitas terpenuhi. Untuk mencari curah hujan untuk probabilitas 80% dan 50% harus dilakukan dengan interpolasi linear, yang hasilnya dapat dilihat pada lampiran tabel.

4.2

Daerah Layanan Daerah yang akan dilayani adalah sawah dengan luas 907,68 ha yang terdiri

dari 27 petak sawah yaitu dengan memakai sistem golongan (VI golongan ), yaitu Golongan I yang terdiri dari 1 petak sawah , Golongan II yang terdiri dari 7 petak sawah, Golongan III yang terdiri dari 8 petak sawah , Golongan IV yang terdiri dari 6 petak sawah, Golongan V yang terdiri dari 2 petak sawah, dan Golongan VI yang terdiri dari 3 petak sawah, dengan luas masing-masing sawah 124,63 ha, 195,45 ha, 234,96 ha, 180,82 ha, 79,28 ha, dan 169,81. Kebutuhan pengambilan air pada saat rendaman penuh diperhitungkan sebanyak 2,37 l/dt/ha. Lay out jaringan irigasinya diperlihatkan pada lampiran gambar.

Mahathir/0904101010120


4.3

Luas Daerah Aliran Luas daerah aliran sungai (DAS) dihitung dengan menggunakan planimeter

pada peta topografi yang berskala 1 : 50.000. Luas DAS diperoleh sebesar 142,961 km2 dengan panjang sungai berjarak 30,94 km dari bendung.

4.4

Debit Andalan

Setelah diperoleh debit rerata 32 tahun dengan menggunakan metode RainfallRunoff, kemudian dicari debit andalan dengan menggunakan metode Dr. Mock (probabilitas). Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran tabel.

4.5

Debit Pengambilan dan Musim Tanam Evapotranspirasi

potensial

tanaman

acuan

(ETo)

dihitung

dengan

menggunakan rumus Penman Modifikasi. Perhitungan dapat dilihat pada tabel di lampiran. Setelah mengetahui ETo, maka dengan kebutuhan air penggunaan konsumtif tanaman (ETc) dihitung dengan mengalikan ETo dan koefisien tanaman. Koefisien tanaman padi adalah varietas unggul menurut FAO. Perkolasi ditetapkan 2 mm/hari. Pergantian lapisan air (WLR) setinggi 50 mm selama setangah bulan yang dihitung seperti di bawah ini:

= 3,3/hari

Curah hujan didapatkan seperti pada tabel. Dari diperolehnya ETo, P, Re, WLR, C, dan ETc, kebutuhan bersih air di sawah (NFR) dapat dicari. Setelah diperoleh nilai NFR, kebutuhan pengambilan (DR) dapat dicari. Kebutuhan pengambilan adalah jumlah debit air yang dibutuhkan oleh satu hektar sawah. Perhitungan kebutuhan pengambilan dirumuskan dengan kebutuhan bersih air di sawah dibagikan efesiensi irigasi biasanya 61,2% dengan angka konversi dari mm/hari menjadi l/det/ha. Debit kebutuhan irigasi (Qp) dicari dengan mengalikan kebutuhan pengambilan dengan luas area sawah. Musim tanam yang direncanakan

Mahathir/0904101010120


ialah padi-padi-palawija. Hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada lampiran tabel.

4.6

Curah Hujan Rencana Untuk menghitung debit banjir rencana diperlukan data hujan maksimum yaitu

curah hujan rencana, hal ini dikarenakan sungai pada perencanaan ini tidak memiliki data debit. Hujan rencana ditentukan dengan metode distribusi Log Pearson III. Hasil Perhitungan uji sebaran Log Pearson III dan hasil perhitungan curah hujan rencana dapat dilihat pada tabel.

4.7

Debit Banjir Rencana Perencanaan banjir rencana dilakukan dengan metode Haspers dengan luas

DAS 142,961 km2. Debit yang dihitung adalah debit banjir rencana (QT) untuk 2, 5, 10, 50 dan 100 tahun. Untuk mencari debit banjir, curah hujan rencana harus dihitung terlebih dahulu dari data curah hujan maksimum yang diberikan. Dari hasil perhitungan dengan menggunakan metode Log Pearson III, didapat: R2th = 116,985 mm, R5th = 131,147mm R10th = 140,6 mm, R50th = 161,68 mm, dan R100th = 170,778 mm. Debit banjir untuk luas DAS 142,961 km2 dan panjang sungai 30,94 km, dihitung dengan metode Haspers, sehingga diperoleh: Q2th = 292,2 m3/dtk, Q5th = 327,58 m3/dtk Q10th = 351,19 m3/dtk, Q50th = 403,84 m3/dtk, dan Q100th = 426,57 m3/dtk. Perhitungan lengkap dapat dilihat pada lampiran tabel. Mahathir/0904101010120


4.8 Dimensi Saluran A. Saluran Pembawa

1. Saluran Pembawa {penampang trapesium) Primer Perhitungan saluran pembawa dapat dilihat sebagai berikut: DR

= 2,37 lt/dt/ha

Luas sawah yang diairi (A) = 907,68 ha n

= 0,030 (saluran tanah)

I

= 0,001622

Kemiringan tebing = 1 : R

= h/2 =0,5 h

Langkah perhitungan: a. Debit Rencana Saluran Qrencana =

DR  A 2,37 x907,68 3   2,151 m /dt 1000 1000

b. Luas tampang aliran

c. Keliling basah

Jari–jari hidrolis

Mahathir/0904101010120


d. Kecepatan aliran

2,151  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,001622 3 0,03

2,151  (1,156h 2  0,577h 2 )  0,8499h 2,151  (1,733h 2 )  0,8499h

2,151  2,1009h

8

2

2

1

2

3

3

3

1,155 m

Tinggi jagaan diambil 0,6 m untuk Q = 1,5 - 5 m3/ dt

1

h =1,155 m

1/3

b =1,335 m

Mahathir/0904101010120


2. Saluran Pembawa {penampang trapesium) Skunder Perhitungan saluran pembawa dapat dilihat sebagai berikut: DR

= 2,37 lt/dt/ha


= 0,030 (saluran tanah)

I

= 0,002687


= h/2 =0,5 h


DR  A 2,37 x364,1 3   0,863 m /dt 1000 1000


c. Keliling basah


Mahathir/0904101010120


d. Kecepatan aliran

0,863  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,002687 3 0,03

0,863  (1,156h 2  0,577h 2 )  1,088h 0,863  (1,733h 2 )  1,088h

2

2

1

2

3

3

0,746 m

Tinggi jagaan diambil 0,5 m untuk Q = 0,5 - 1,5 m3/ dt

1

h =0,746 m

1/3

b =0,862 m

3. Saluran Pembawa {penampang trapesium) Tersier Perhitungan saluran pembawa dapat dilihat sebagai berikut: DR

= 2,37 lt/dt/ha


= 0,030 (saluran tanah) Mahathir/0904101010120


I

= 0,002373


= h/2 =0,5 h


DR  A 2,37 x17,97 3   0,043 m /dt 1000 1000


c. Keliling basah


Mahathir/0904101010120


d. Kecepatan aliran

0,043  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,002373 3 0,03

0,043  (1,156h 2  0,577h 2 )  1,023h 0,043  (1,733h 2 )  1,023h

2

2

1

2

3

3

0,247 m

Tinggi jagaan diambil 0,4 m untuk Q < 0,5 m3/ dt

1 1/3

h =0,247 m

b =0,286 m

`

Mahathir/0904101010120


Tabel 4.1 Dimensi Saluran Pembawa Primer, Skunder, dan Tersier

1

Saluran Tanah Primer

2,37

907,68

0,03

6412,2

199,6

210

0,001621908

0,577

0,5h

2,151

1,155

1,335

Tinggi Jagaan (m) 0,6

2

Saluran Tanah Skunder

2,37

364,1

0,03

1748,83

194,7

199,4

0,002687511

0,577

0,5h

0,863

0,746

0,862

0,5

3

Saluran Tanah Skunder 1

2,37

385

0,03

1365,94

196,3

199,5

0,002342709

0,577

0,5h

0,912

0,781

0,903

0,5

4


2,37

210,7

0,03

5873,43

185

197,1

0,002060125

0,577

0,5h

0,499

0,639

0,738

0,4

5


2,37

249,09

0,03

4720,91

184,3

194,7

0,002202965

0,577

0,5h

0,590

0,671

0,776

0,5

6

Saluran Tanah Tersier 1

2,37

17,97

0,03

800,48

197,3

199,2

0,002373576

0,577

0,5h

0,043

0,247

0,286

0,4

7


2,37

15,98

0,03

72,56

199,2

199,4

0,00275634

0,577

0,5h

0,038

0,230

0,266

0,4

8


2,37

122,87

0,03

631,56

194,6

196,3

0,002691747

0,577

0,5h

0,291

0,496

0,573

0,4

9


2,37

47,62

0,03

663,14

193,9

194,8

0,001357179

0,577

0,5h

0,113

0,395

0,457

0,4

10


2,37

37,73

0,03

489,46

193,2

193,4

0,000408614

0,577

0,5h

0,089

0,454

0,525

0,4

11


2,37

56,38

0,03

663,14

189,6

191,3

0,002563561

0,577

0,5h

0,134

0,374

0,432

0,4

No

Nama Saluran

DR (l/dt/ha)

A (ha)

n

L (m)

H1 (m)

H2 (m)

I

m

R

Qr (m3/dt)

h (m)

b (m)

Mahathir/0904101010120


B. Saluran Pembuang Perhitungan debit pembuang dengan menggunakan rumus Modulus Drainase Modulus Pembuang: D(n)  R(n) 5  n (I  ET 0  P)  Δs

D(n) = 131,15 + 3 (12,75– 4,28 – 2) – 50 = 100,56 mm

Modulus Drainase Rencana : D(m) =

1.

D ( n) 100 ,56   3,88 lt/dtk/ha nx8,64 3  8,64

Saluran Pembuang (saluran trapesium) 1

Data. : D(m) = 3,88 lt/dt/ha As

= 28,33 ha

n

= 0,025

I

= 0,001876

Langkah perhitungan : A0,92

Qd = 1,62



D(m)

= 1,62



3,88  28,330.92



= 136 l/d = 0,136 m3/d Luas tampang aliran

Keliling basah


Mahathir/0904101010120


Kecepatan aliran

0,136  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,001876 3 0,025

0,136  (1,156h 2  0,577h 2 )  1,0914h 0,136  (1,733h 2 )  1,0914h

2

2

1

2

3

3

0,373 m

Mahathir/0904101010120



1 1/3

h =0,373 m

b =0,431 m

2.



= 13,93 ha

n

= 0,025

I

= 0,002005


Qd = 1,62



D(m)

= 1,62



3,88  13,930.92




Keliling basah


Mahathir/0904101010120


Kecepatan aliran

0,071  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,002005 3 0,025

0,071  (1,156h 2  0,577h 2 )  1,128h 0,071  (1,733h 2 )  1,128h

2

2

1

2

3

3

0,288 m

Mahathir/0904101010120



1 1/3

h =0,288 m

b =0,333 m

3.



= 17,97 ha

n

= 0,025

I

= 0,002639


Qd = 1,62



D(m)

= 1,62



3,88  17,970.92




Keliling basah


Mahathir/0904101010120


Kecepatan aliran

0,090  (b 

2 1 1 3h)h   (0,5h) 3  0,002639 3 0,025

0,090  (1,156h 2  0,577h 2 )  1,294h 0,090  (1,733h 2 )  1,294h

2

2

1

2

3

3

0,299 m


1 1/3

h =0,299 m

b =0,346 m

Mahathir/0904101010120


Tabel 4.2 Dimensi Saluran Pembuang

1

Saluran pembuang 1

3,88

28,33

0,025

1278,91

198,2

200,6

0,001876598

0,577

0,5h

0,136

0,373

0,431

Tinggi Jagaan (m) 0,2

2

Saluran pembuang 2

3,88

13,93

0,025

947,34

197,3

199,2

0,002005616

0,577

0,5h

0,071

0,288

0,333

0,2

3

Saluran pembuang 3

3,88

17,97

0,025

947,34

196,5

199

0,002638968

0,577

0,5h

0,090

0,299

0,346

0,2

4

Saluran pembuang 4

3,88

34,14

0,025

1231,54

195,2

198,5

0,002679572

0,577

0,5h

0,162

0,372

0,430

0,2

5

Saluran pembuang 5

3,88

106,92

0,025

1278,91

193,7

197

0,002580322

0,577

0,5h

0,462

0,555

0,642

0,2

6

Saluran pembuang 6

3,88

19,32

0,025

1452,59

196,9

199,4

0,001721064

0,577

0,5h

0,096

0,332

0,384

0,2

7

Saluran pembuang 7

3,88

45,6

0,025

821,03

193,9

195,1

0,001461579

0,577

0,5h

0,211

0,461

0,532

0,2

8

Saluran pembuang 8

3,88

53,46

0,025

821,03

193,7

194,7

0,001217982

0,577

0,5h

0,244

0,503

0,582

0,2

9

Saluran pembuang 9

3,88

29,65

0,025

947,34

193,9

194,7

0,00084447

0,577

0,5h

0,142

0,440

0,509

0,2

10

Saluran pembuang 10

3,88

122,87

0,025

2210,46

193,1

193,3

0,00009048

0,577

0,5h

0,526

1,092

1,263

0,2

11

Saluran pembuang 11

3,88

37,73

0,025

709,87

192,8

193,1

0,000422613

0,577

0,5h

0,177

0,544

0,629

0,2

12

Saluran pembuang 12

3,88

26,06

0,025

1026,29

184,7

187,6

0,002825712

0,577

0,5h

0,126

0,336

0,388

0,2

13

Saluran pembuang 13

3,88

26,06

0,025

1057,86

184,1

184,7

0,000567183

0,577

0,5h

0,126

0,453

0,524

0,2

14

Saluran pembuang 14

3,88

124,63

0,025

1215,75

204,6

206,6

0,001645075

0,577

0,5h

0,532

0,637

0,737

0,2

Saluran pembuang 15

3,88

124,63

0,025

1010,5

204,2

204,8

0,000593765

0,577

0,5h

0,532

0,771

0,892

0,2

No

15

Nama Saluran

Dm (l/dt/ha)

A (ha)

n

L (m)

H1 (m)

H2 (m)

I

m

R

Qd (m3/dt)

h (m)

b (m)

Mahathir/0904101010120


Elevasi Muka Air Pada Mercu

Tinjauan Sawah Tertinggi Elevasi muka air pada mercu HL : 1. Elevasi sawah tertinggi

= + 208,14

2. Ketinggian air di sawah

=

0,1

3. Kehilangan energi selama pengaliran

=

1,9

5. Kehilangan energi di pintu Romijn ( 2/3 H)

=

0,77

Ketinggian elevasi mercu

+

= + 210,91 m

Tinjauan Sawah Teujung Elevasi muka air pada mercu HL : 1. Elevasi sawah terujung

= + 185

2. Ketinggian air di sawah

=

0,1

3. Kehilangan energi selama pengaliran

=

25

4. Kehilangan energy di gorong-gorong (2 x 0,05 m)

=

0,1

(2/3x1,15 + 2/3x0,753x3 + 2/3x0,693x3

=

3,55

Ketinggian elevasi mercu

= + 213,75 m

5. Kehilangan energi di pintu Romijn ( 2/3 H) +

4.9 Perencanaan Bangunan Pelengkap 4.9.1

Pintu Romijn

1. Pintu Romijn Intake 1a

Data : a. QR

= 0,863 m3/dt

b. bsaluran = 0,862 m c. hsaluran = 0,746 m

Mahathir/0904101010120


Langkah perhitungan: 1. Elevasi muka air pada bangunan bagi sadap = + 213,75 – 10,6 – 0,05 = +203,1 m 2. Elevasi muka air ditambah tinggi jagaan = + 203,1 + 0,60 = + 203,7 m 3. Direncanakan pintu Romijn dengan lebar 0,75 (berdasarkan KP-04 untuk debit 0,08-0,9 m3/dt digunakan pintu dengan lebar 1,5 m, karena lebar saluran tidak mencapai angka tersebut digunakan lebar sebesar 0,75) 4. Elevasi pintu pada posisi terendah

= + 203,1– (h sal ) = + 203,1– (0,746) = + 202,354 m

+203,7 +203,1

Pintu pada posisi tertinggi

+202,354 Pintu pada posisi terendah

0,75 m


Data : d. QR

= 0,912 m3/dt

e. bsaluran = 0,903 m f. hsaluran = 0,781 m

Mahathir/0904101010120


Langkah perhitungan: 1. Elevasi muka air pada bangunan bagi sadap = + 213,75 – 10,8 – 0,05- 0,52 = +202,349 m 2. Elevasi muka air ditambah tinggi jagaan = + 202,349 + 0,50 = + 202,85 m 3. Direncanakan pintu Romijn dengan lebar 0,75 (berdasarkan KP-04 untuk debit 0,08-0,9 m3/dt digunakan pintu dengan lebar 1,5 m, karena lebar saluran tidak mencapai angka tersebut digunakan lebar sebesar 0,75) 4. Elevasi pintu pada posisi terendah

= + 202,349– (h sal ) = + 202,349– (0,781) = + 201,567 m

+202,85 +202,349



0,75 m


Data : g. QR

= 0,912 m3/dt

h. bsaluran = 0,903 m i. hsaluran = 0,781 m

Mahathir/0904101010120


Langkah perhitungan: 1. Elevasi muka air pada bangunan bagi sadap = + 213,75 – 11,2 – 0,05 – 1,04 = +201,458 m 2. Elevasi muka air ditambah tinggi jagaan = + 201,458 + 0,50 = + 201,96 m 3. Direncanakan pintu Romijn dengan lebar 0,75 (berdasarkan KP-04 untuk debit 0,08-0,9 m3/dt digunakan pintu dengan lebar 1,5 m, karena lebar saluran tidak mencapai angka tersebut digunakan lebar sebesar 0,75) 4. Elevasi pintu pada posisi terendah

= + 201,458– (h sal ) = + 201,458– (0,781) = + 200,677 m

+201,96 +201,458



0,75 m

Mahathir/0904101010120


Tabel 4.3 Dimensi dan Elevasi Pintu Romijn

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Nama Pintu Romijn Pintu Romijin 1a Pintu Romijin 1b Pintu Romijin 2a Pintu Romijin 2b Pintu Romijin 2c Pintu Romijin 3a Pintu Romijin 3b Pintu Romijin 4a Pintu Romijin 4b Pintu Romijin 4c

Qr (m3/ dt) 0,863 0,912 0,912 0,038 0,043 0,912 0,912 0,499 0,291 0,113

h (m)

b (m)

0,7 46 0,7 81 0,7 81 0,2 30 0,2 47 0,7 81 0,7 81 0,6 39 0,4 96 0,3 95

0,86 2 0,90 3 0,90 3 0,26 6 0,28 6 0,90 3 0,90 3 0,73 8 0,57 3 0,45 7

Tinggi Jagaan (m)

Elevasi Muka Air pada Mercu (m)

0,60

213,75

10,6

0,05

-

0,75

203,70

203,100

202,354

213,75

10,6

0,05

-

0,75

203,60

203,100

202,319

0,50

213,75

10,8

0,05

0,52

0,75

202,88

202,379

201,598

0,40

213,75

10,8

0,05

0,52

0,25

202,78

202,379

202,149

0,40

213,75

10,8

0,05

0,52

0,25

202,78

202,379

202,132

0,50

213,75

11,2

0,05

1,04

0,75

201,96

201,458

200,677

213,75

11,8

0,05

1,04

0,75

201,36

200,858

200,077

0,40

213,75

12,9

0,05

2,08

0,50

199,12

198,716

198,078

0,40

213,75

12,9

0,05

2,08

0,75

199,12

198,716

198,220

0,40

213,75

15,2

0,1

2,41

0,50

196,44

196,035

195,640

0,50

0,50

Kehilanga Kehilanga Kehilangan n Energi n Energi Energi di Selama di Pintu GorongPengaliran Romijn Gorong (m) (m) (m)

Mahathir/0904101010120

Lebar Pintu Romijn (m)

Elevasi Muka Air ditambah Tinggi Jagaan (m)

Pintu pada Posisi Tertinggi (m)

Pintu pada Posisi Terenda h (m)


11 12 13 14 15 16

Pintu Romijin 5a Pintu Romijin 5b Pintu Romijin 6 Pintu Romijin 7a Pintu Romijin 7b Pintu Romijin 7c

0,499 0,089 0,499 0,590 0,590 0,134

0,6 39 0,4 54 0,6 39 0,6 71 0,6 71 0,3 74

0,73 8 0,52 5 0,73 8 0,77 6 0,77 6 0,43 2

0,40

213,75

16,7

0,1

2,41

0,50

194,94

194,535

193,897

0,40

213,75

16,7

0,1

2,41

0,50

194,94

194,535

194,082

0,40

213,75

17,6

0,1

2,84

0,75

193,61

193,210

192,571

213,75

17,8

0,1

0,52

0,75

195,83

195,329

194,658

0,50

213,75

18,7

0,1

0,97

0,75

194,48

193,981

193,310

0,40

213,75

18,7

0,1

1,00

0,40

194,35

193,950

193,576

0,50

Mahathir/0904101010120


4.9.2 Gorong-gorong a.

BGG 1 Saluran primer ; b = 1,335 m ; h = 1,155 m Lebar gorong-gorong = b + h = 1,335 + 1,155 = 2,49 m Tinggi bukaan = h + 0,6 m = 1,155 + 0,6 = 1,755 m

a.

BGG 2 Saluran primer ; b = 0,738 m ; h = 0,639 m Lebar gorong-gorong = b + h = 0,738 + 0,639 = 1,38 m Tinggi bukaan = h + 0,4 m = 0,639 + 0,4 = 1,039 m

Mahathir/0904101010120


BAB V PERENCANAAN PROFIL MERCU BENDUNG DAN KOLAM OLAK

5.1

Perencanaan Profil Mercu Bendung Dalam perencanaan konstruksi bangunan air yang harus diperhatikan untuk

merencanakan mercu bendung adalah debit banjir yang akan dilewatkan, ketinggian air sebelum pembendungan dan kemiringan muka bendung bagian hulu dan hilir. Untuk memilih mercu bendung, terlebih dahulu harus diperhatikan adalah ketinggian air sebelum pembendungan dan tinggi rencana mercu. Jika ketinggian air sebelum pembendungan lebih rendah dari tinggi mercu yang direncanakan maka dipilih mercu tipe ogee, tetapi bila ketinggian air sebelum pembendungan diperoleh lebih tinggi dari tinggi mercu rencana, maka mercu yang akan digunakan adalah mercu bulat. Untuk merencanakan profil mercu bendung maka diperlukan data-data sungai sebagai berikut:

Qmaks

= 426,57 m3/dt

Lebar sungai (B)

= 45 m

Slope sungai (I)

= 0,000982

Talud sungai (V : H)

= 1:1

Manning sungai (n)

= 0,04 dt/m1/3

Elevasi dasar sungai bagian hulu (UGL)

= + 209 m

Eevasi dasar sungai bagian hilir (DGL)

= + 209 m

Elevasi muka air pada mercu HL

= +213,75 m

Tinggi pembendungan (P)

= +213,75 m – (+ 209 m) = +4,75 m

Perhitungan Kedalaman Air di Sungai Sebelum Pembendungan Mahathir/0904101010120


A

=

(B+mH)H

P

=

B + 2H 1  m 2

R

=

A P

V

=

1 2/3 1/2 R I n

Q

=

A.V

Dimana : A = luas tampang aliran sungai (m2) B = lebar sungai (m) m = talud sungai H = kedalaman air sebelum pembendungan (m) P = keliling basah sungai (m) R = jari-jari hidrolis sungai (m) v

= kecepatan aliran (m/dt)

n

= koefisien Manning sungai (dt/m1/3)

I

= slope memanjang sungai

Q = debit sungai (m3/dt)

 R= R=

A P BH  H 2

B  2H 2

Q =Av Q =(B+mH)H 426,57 = ( 45 + H ) H 

1 BH  H 2 2 3 ( )  0,000982 1 2 0,04 B  2H 2

1 45H  H 2 2 3 ( )  0,000982 0,04 45  2H 2

12

Diperoleh H sebesar 4,57 m Jadi kedalaman air sebelum pembendungan adalah sebesar H = 4,57 m.

Mahathir/0904101010120


Elevasi muka air bagian hulu sungai sebelum pembendungan :

UWLawal = UGL + H = + 209 + 4,57 = + 213,57 m

Karena elevasi mercu (HL = +213,75) berada di atas elevasi muka air sungai (UWLawal = +213,57), maka tipe aliran adalah jatuh bebas. Mercu yang digunakan adalah mercu tipe Ogee.

Perhitungan Debit Persatuan Lebar Bendung qeff

=

Q m ax B eff

=

426 ,57 0,9 x 45

= 10,57 m3/dt/m Perhitungan Tinggi Air di atas Mercu Bendung Untuk mercu Ogee perhitungan dilakukan dengan cara coba banding dengan menetapkan nilai Hd sampai didapat q ≈ qeff dengan rumus berikut: 3/2 3/2   V2   2 V2       q = C d 2g  Hd  3 2g    2g  

Cd = 0,611 + 0,08 V =

Hd P

q eff Y

Y = Hd + P

Tabel 5.1 Perhitungan Tinggi Air Setelah Pembendungan

Mahathir/0904101010120


No 1 2 3 4 5 6 7

Hd 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

P 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75

Y 5,25 5,75 6,25 6,75 7,25 7,75 8,25

V 2,006 1,831 1,685 1,560 1,452 1,359 1,276

Cd 0,619 0,628 0,636 0,645 0,653 0,662 0,670

V2/2g 0,205 0,171 0,145 0,124 0,108 0,094 0,083

q 0,913 2,218 3,860 5,810 8,053 10,575 13,370

qeff 10,57 10,57 10,57 10,57 10,57 10,57 10,57

Dari perhitungan diatas diperoleh Hd = 3 m, sehingga q = qeff. Jadi tinggi Air diatas mercu = 3 m.

Desain Mercu Hd = 3 m a = 0,237 x hd = 0,237 x 3 = 0,711 m b = 0,139 x hd = 0,139 x 3 = 0,417 m R = 0,68 x hd

= 0,68 x 3 = 2,04 m

r = 0,21 x hd

= 0,21 x 3 = 0,63 m

Mencari koordinat titik singgung pada mercu digunakan persamaan Scemeni : X n = K x (hd)n-1 x Y Dimana : K dan n = parameter yang tergantung pada kemiringan muka pelimpah bagian hulu. Tabel harga K dan n Kemiringan muka bagian hulu 3:1

K

n

1,936

1,836

X1,836 = 1,936 x (3)1,836-1 x Y Y = 0,206 X1,836 dy = (0,206 x 1,836) X0,836 dx dy = 0,378 X0,836 dx

Mahathir/0904101010120


1 = 0,378 X0,836 X = 3,20 m X Y

0 0

dan 0,5 0,058

Y =1,743 m 1 0,206

1,5 0,434

2 0,735

2,5 1,108

3 1,548

Dari hasil perhitungan diatas dapat digambar bentuk Mercu tipe ogee:

1 3

Gambar. Profil mercu

5.2

Perencanaan Kolam Olak

Mahathir/0904101010120


Untuk merencanakan kolam olak diperlukan data-data seperti UWL, DGL, dan DWL. Dari data elevasi mercu (HL) dan tinggi air di atas mercu (hd) dapat dihitung elevasi muka air bagian hulu sungai sesudah pembendungan (upstream water level). UWL = HL + hd = +213,75 + 3 = +216,75 m Dari data elevasi dasar sungai bagian hilir (DGL) dan tinggi air sebelum pembendungan (H) dapat dihitung elevasi muka air sungai bagian hilir bendung (downstream water level). DWL = DGL + H = + 209 + 4,57 = + 213,57 m Beda tinggi muka air antara hulu dengan hilir : H

= UWL - DWL = 216,75  213,57 = 3,18 m

Kedalaman kritis : yc =

3

q eff

2

g

=

3

10,572 9,81

yc = 2,24 m  Merencanakan Kolam Loncat Air digunakan Tabel Perbandingan Tak Berdimensi H1 = hd +

v2 2g

= 3 + 0,094

H 3,18 = H 1 3,09 H = 1,189 H1

= 3,094 m Berdasarkan tabel A.2.1( KP-02) diperoleh nilai sbb :

Mahathir/0904101010120




yu = 0,2460 H1

→

yu = 0,7611

Hu = 2,6790 H1

→

Hu = 8,289

yd = 1,4308 H1

→

yd = 4,4270

Hd = 1,503 H1

→

Hd = 4,650

Bilangan Froude vu =

q eff yu

=

10,57 = 13,84 m/det 0,7611

H2 = yu +

vu 2 2g

= 0,7611 +

13,84 2 2  9,81

= 10,52 m Ternyata nilai Hu tidak sama dengan nilai H₂ maka dicari nilai yu yang baru dengan cara “trial & error”. Tabel perbandingan nilai yu yu 0,871 0,872 0,873 0,874 0,875 0,876

vu 12,0896 12,0757 12,0619 12,0481 12,0343 12,0205

H2 8,320 8,304 8,288 8,272 8,256 8,241

Hu 8,289 8,289 8,289 8,289 8,289 8,289

Sehingga bilangan Froudenya: Fr =

Fr =

vu gyu 12 ,06 9,81  0,873

Mahathir/0904101010120


Fr = 4,12

Mengingat nilai bilangan Froude sebesar 4,12 terletak di diantara 2,4 - 4,5 maka digunakan kolam olakan USBR tipe IV.

w = yu = 0,873 m 2,5 w = 2,5 x 0,873 = 2,183 m 2 yu = 2 x 0,873 = 1,746 m 1,25 yu = 1,25 x 0,873 = 1,09 m (tinggi endsil) Elevasi Kolam = 209 – yd = 209 – 4,42 = 204,58 m

Kontrol kedalaman air hilir minimum, y2 + endsill > 1,1 yd (4,42-0,873) + 1,1 = 4,647 > 1,1(4,42) = 4,862(tidak aman)

Kolam olakan harus diturunkan lagi sebesar 4,862 - 4,647 = 0,225 = 0,3 m Maka elevasi kolam olak adalah 204,58 – 0,3 = + 204,28 m

Panjang kolam olak L = 2 yu ( 1  8( Fr) 2 -1) L = 2 x 0,873 ( 1 8(4,12) 2 -1) L = 18,67 = 19 m

Mahathir/0904101010120


BAB VI STABILITAS BENDUNG

Stabilitas bendung harus dicek pada dua macam kondisi, yaitu: 

selama debit sungai rendah (muka air normal); dan



selama terjadi banjir rencana (muka air banjir).

6.1

Stabilitas Bendung Selama Debit Sungai Rendah (Muka Air Normal)

Saat debit sungai rendah diasumsikan: 

Elevasi muka air hulu (UWL) = elevasi mercu bendung (HL) = + 213,75



Elevasi muka air hilir (DWL) = elevasi ambang kolam olak dengan bak yang dipompa sampai kering = +204,28

1 3

Ao A E

D

B

C

R

F

G

H I

J

K N

L

O

P

M

Q

Gambar 6.1 Konstruksi bendung tanpa lantai hulu

Sebelum diselidiki stabilitasnya, terlebih dahulu dicek rembesan dan tekanan air di bawah tanah sehingga dapat diketahui apakah diperlukan lantai lindung atau tidak. Dengan menggunakan rumus Metode Lane, di mana:

Mahathir/0904101010120


CL 

L

V

1  LH 3 .................................................................... Hw



(6.1)

Keterangan: CL

= angka rembesan Lane;

LV = jumlah panjang vertikal (m); LH = jumlah panjang horizontal (m); dan Hw = beda tinggi muka air (m).

a. Perhitungan jalur rembesan dan tekanan air tanah untuk konstruksi awal bendung

Tabel 6.1 Jalur rembesan air tanah untuk konstruksi awal bendung Titik

Garis

(1) A0 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R

(2) A0-A A-B B-C C-D D-E E-F F-G G-H H-I I-J J-K K-L L-M M-N N-O O-P P-Q Q-R

Jumlah

Ver (m) (3)

Lrembesan Hor (m) (4)

Hor/3 (m) (5)

1,000 3,000 2,000

0,667

1,000

0,333

2,000

0,667

2,000

0,667

2,000

0,667

3,000

1,000

20,160

6,720

1,000

0,333

ΣLH 33,160

1/3 ΣLH 11,053

2,200 3,000 3,000 3,000 3,000 2,200 2,200 9,080 ΣLV 31,680

Lhitung

Lx

(6)

(7)

1,000 3,000 0,667 2,200 0,333 3,000 0,667 3,000 0,667 3,000 0,667 3,000 1,000 2,200 6,720 2,200 0,333 9,080

1,000 4,000 4,667 6,867 7,200 10,200 10,867 13,867 14,533 17,533 18,200 21,200 22,200 24,400 31,120 33,320 33,653 42,733

Mahathir/0904101010120


Beda tinggi muka air antara hulu dan hilir adalah: Hw = Elevasi muka air bagian hulu  Elevasi muka air bagian hilir = HL  Elevasi titik R = 213,75  204,28 = 9,47 m Dari tabel di atas dihitung angka rembesan Lane-nya:

L

V

CL 

1  LH 3 Hw



31,68 m  11,053 m 9,47 m

CL 

C L  4,512 Harga minimum angka rembesan Lane untuk pasir halus = 7,0 , sedangkan hasil yang diperoleh adalah 4,512 berarti: CL hit < CL min. Oleh karena itu, untuk melindungi terhadap bahaya rembesan dan erosi bawah tanah yang akan terjadi pada bendung diperlukan perlindungan tambahan berupa konstruksi lindung. Dalam perencanaan ini digunakan lantai hulu. Lantai hulu tersebut akan memperpanjang jalur rembesan. Untuk keperluan perhitungan diasumsikan panjang lantai hulu 16,75 m. b. Perhitungan jalur rembesan dan tekanan air tanah untuk konstruksi bendung dengan lantai hulu. 1 3

Ao

Ao A3

A4

A7

A8

A11

A E

D

B A1

A2

A5

A6

A9

A10

C

R

F

G

H I

J

K N

L

O

P

M

Q

Gambar 6.2 Konstruksi bendung dengan lantai hulu

Mahathir/0904101010120


Tabel 6.2 Jalur rembesan dan tekanan air tanah untuk bendung dengan lantai hulu Lrembesan Titi k

Garis

Ver

Hor

(2)

(m) (3)

(m) (4)

(1) A0 A1 A2 A3 A4

A0-A1 A1-A2 A2-A3 A3-A4

4,500

A5

A4-A5

3,500

A6

A5-A6

A7

A6-A7

A8

A7-A8

A9

A8-A9

A10 A11

A9A10 A10A11

A

A11-A

B

A-B

C

B-C

D

C-D

E

D-E

F

E-F

G

F-G

H

G-H

I

H-I

J

I-J

K

J-K

Hor/ 3 (m) (5)

1,000

0,333

4,000

1,333

3,500

Lx

(6)

(7) 0,000 4,500 4,833 8,333 9,667 13,16 7 13,50 0 17,00 0 18,33 3 21,83 3 22,16 7 25,66 7 27,00 0 30,00 0 30,66 7 32,86 7 33,20 0 36,20 0 36,86 7 39,86 7 40,53 3 43,53 3 44,20

4,500 0,333 3,500 1,333 3,500

1,000

0,333

3,500

0,333 3,500

4,000

1,333

3,500

1,333 3,500

1,000

0,333

3,500

0,333 3,500

4,000

1,333

3,000

1,333 3,000

2,000

0,667

2,200

0,667 2,200

1,000

0,333

3,000

0,333 3,000

2,000

0,667

3,000

0,667 3,000

2,000

0,667

0,667

0,667

3,000 0,667

3,000 2,000

Hx

P= Hx [(Lx/L) × Hw ]

0,065 0,070 0,121 0,141

(9) 4,750 9,250 9,250 5,750 5,750

(10) 4,750 8,630 8,584 4,602 4,418

0,192

9,250

7,436

0,196

9,250

7,390

0,247

5,750

3,408

0,267

5,750

3,224

0,318

9,250

6,242

0,323

9,250

6,196

0,373

5,750

2,214

0,393

5,750

2,030

0,436

8,750

4,617

0,446

8,750

4,525

0,478

6,550

2,022

0,483

6,550

1,976

0,527

9,550

4,562

0,536

9,550

4,471

Lx / ΣLhit

Lhitung

(8)

0,580 0,590 0,633 0,643

12,55 0 12,55 0 15,55 0 15,55

7,057 6,965 9,552 9,460

Mahathir/0904101010120


L

K-L

3,000

M

L-M

N

M-N

O

N-O

P

O-P

Q

P-Q

R

Q-R

3,000 3,000

1,000

2,200

2,200 20,16 0

6,720

2,200

6,720 2,200

1,000

0,333

9,080

Jumlah

1,000

ΣLV

ΣLH

52,68 0

48,16 0

0,333 9,080 ΣLhitu

0 47,20 0 48,20 0 50,40 0 57,12 0 59,32 0 59,65 3 68,73 3

0,687 0,701 0,733 0,831 0,863 0,868 1,000

0 18,55 0 18,55 0 16,35 0 16,35 0 18,55 0 18,55 0 9,470

12,047 11,909 9,406 8,480 10,377 10,331 0,000

1/3 ΣLH ng 16,05 68,733 3

*) HX = Elevasi muka air bagian hulu (HL = +213,75)  Elevasi terhadap titik yang ditinjau. Setelah dibuat lantai hulu dengan teori yang sama dicek kembali angka rembesan Lane-nya (Tabel A.51): CL 

CL 

L

V

1  LH 3 Hw



52 ,680 m  16 ,053 m 9,47 m

C L  7,258 CL = 7,258  syarat CL min = 7. Dengan demikian konstruksi bendung telah aman terhadap rembesan dan tekanan air tanah. Selanjutnya dihitung tekanan air tanahnya dengan rumus:

PX  H X 

LX Hw .........................................................  LHIT

(6.2)

di mana: PX

= tekanan air pada titik X (t/m2);

Mahathir/0904101010120


HX

= tinggi energi di hulu bendung pada titik X (m);

LX

= jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai titik X (m);

L

= panjang total/lintasan jalur rembesan (m); dan

Hw = beda tinggi muka air (m). dengan X adalah titik yang ditinjau.

6.1.1 Stabilitas Gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung adalah: a. Tekanan air Gaya tekanan hidrostatis. Tekanan hidrostatis, merupakan fungsi kedalaman di bawah permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. Dimana: W = ½ γw h2 ......................................................................................

(6.3)

Keterangan: W = Gaya tekanan hidrostatis (ton); w = Berat volume air (w = 1 t/m3); dan h

= kedalaman air (m).

b. Tekanan tanah Tekanan tanah, termasuk tekanan lumpur di dalamnya (sediment pressure), bekerja secara horizontal terhadap bangunan bendung dan dianggap sebagai tekanan tanah aktif. Dalam perhitungan diasumsikan lumpur yang terjadi adalah setinggi mercu, sehingga kedalaman lumpur dihitung dari elevasi mercu sampai elevasi paling bawah dari bendung. Rumus yang digunakan adalah:

   w  PS   s   Ka  h 2 ............................................................... 2  

(6.4)

dengan nilai:

Mahathir/0904101010120


  Ka  tan 2  45   ....................................................................... 2 

(6.5)

Keterangan: PS = tekanan tanah aktif (ton); s = berat volume tanah/lumpur (s = 1,8 t/m2); w = berat volume air (w = 1 t/m2); Ka = koefisien tanah aktif; h

= kedalaman tanah (m); dan



= sudut gesekan dalam yang tergantung dari jenis tanah ( = 280).

c. Berat mati bendung (G) Berat sendiri konstruksi atau berat mati bangunan bergantung kepada material yang dipakai untuk membuat bangunan itu. Berat volume untuk:  pasangan batu

= 2,2 t/m2

 beton tumbuk

= 2,3 t/m2

 beton bertulang

= 2,4 t/m2

Rumus yang digunakan: G = A   .........................................................................................

(6.6)

Keterangan: G

= berat sendiri konstruksi (ton);

A

= luas penampang (m2); dan



= berat volume material (t/m2).

Dalam perencanaan ini digunakan material beton bertulang ( = 2,4 t/m2).

W22 1 3

Ao A E

D

B

C

F

G

R

H I

J

K N

L

O

P

M

Q

Mahathir/0904101010120 W11

W13 W14 W12 W15

W16

W17

W18

W19

W20 W21


Gambar 6.3 Gaya-gaya pada debit sungai rendah

Tabel 6.3 Gaya dan momen pada bendung selama debit rendah Gaya (1) W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9

Vertikal

Horizontal

(m) (2)

(m) (3)

4,75 3,00 3,00 2,20 2,20 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 2,20 2,20 2,20

4,75 2,03 4,62 4,52 2,02 1,98 4,56 4,47 7,06 6,97 9,55 9,46 12,05 11,91 9,41 8,48

γ

(t/m2) (4) Horizontal 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Gaya

Lengan

Momen

(ton) (5)

(m) (6)

(ton m) (7)

11,28 6,09 3,88 -4,45 -2,75 5,93 3,88 13,41 3,88 20,90 3,88 28,38 3,88 -20,69 -2,75 18,66

15,10 11,52 10,85 10,62 10,25 10,50 10,00 7,50 7,00 4,50 4,00 1,50 1,00 1,10 0,73 1,10

170,35 70,16 42,10 -47,23 -28,22 62,24 38,80 100,59 27,16 94,03 15,52 42,57 3,88 -22,76 -2,01 20,52

Mahathir/0904101010120


W10 S1

G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G14 G15 G16 G17 G18 G19 W11 W12 W13 W14 W15 W16 W17 W18 W19 W20 W21 W22

2,20 10,38 1,00 9,08 10,33 1,00 1/2x0,36x(1,8-1)x18,5^2 Jumlah Vertikal 4,75 1,60 2,40 4,75 2,16 2,40 4,75 4,71 2,40 1,00 8,47 2,40 1,80 1,80 2,40 2,20 2,00 2,40 2,20 1,10 2,40 3,00 2,00 2,40 6,00 2,00 2,40 4,02 2,14 2,40 4,02 4,02 2,40 4,98 28,36 2,40 0,80 26,36 2,40 2,20 3,00 2,40 2,20 1,10 2,40 2,20 1,10 2,40 2,20 1,00 2,40 1,10 2,20 2,40 1,10 1,00 2,40 9,14 2,02 2,50 4,00 9,03 14,02 19,01 23,96 2,50 9,41 17,89 1,90 8,48 20,71 4,75

2,00 1,10 1,10 1,00 2,00 2,00 2,00 3,00 1,10 1,10 20,16 1,10 1,10 1,00 1,60

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

2,09 -46,90 49,280 97,86

0,73 3,67 6,170

1,52 -172,13 304,06 721,13

-9,12 -24,62 -26,85 -20,33 -3,89 -10,56 -2,90 -14,40 -28,80 -20,65 -19,39 -338,96 -50,61 -15,84 -2,90 -2,90 -5,28 -2,90 -2,64

35,39 33,78 31,13 32,23 27,39 35,46 34,09 31,36 29,36 27,29 24,88 14,18 13,18 24,86 22,99 1,37 0,50 1,37 0,50

-322,76 -831,80 -835,75 -655,17 -106,49 -374,46 -99,00 -451,58 -845,57 -563,45 -482,48 -4806,43 -667,06 -393,78 -66,76 -3,98 -2,64 -3,98 -1,32

9,14 2,22 1,38 2,00 9,03 14,02 19,01 35,93 1,38 10,35 180,29 1,04 9,33 10,35 3,80

35,46 33,91 33,91 32,86 31,36 29,36 27,36 24,86 22,81 22,81 12,18 1,55 1,55 0,50 35,92

324,15 75,41 46,68 65,68 283,27 411,70 520,17 893,32 31,40 236,00 2195,95 1,62 14,46 5,18 136,50

Mahathir/0904101010120


Jumlah

-294,270

-6272,966

Gaya-gaya resultan yang bekerja pada bendung: RV

= 294,27 ton

RH

= +97,86 ton

MV

= 6272,966 tm

MH

= +721,13 tm

Jumlah momen total adalah: MO

= MV + MH = 6272,966 tm + 721,13 tm = 5551,84 tm

Garis tangkap (line of action) gaya resultante sekarang dapat ditentukan sehubungan dengan titik M. h=

M H 721,13tm = R H 97 ,86 ton

v=

M V 6272 ,966 tm = = 21,32 m RV 294 ,27 ton

= 7,37 m

6.1.2 Kestabilan Konstruksi Bendung tanpa Dipengaruhi Gaya Gempa

Kestabilan tubuh bendung harus dicek terhadap: (a) Eksentrisitas Eksentrisitas:

L M  e =     O  ................................................ (6.7)  2   RV   36,46 m   5551,84 tm   e =      2   294,27 t  e = -0,636 m

Dengan L adalah panjang telapak pondasi = 36,46 m. Batas maksimum eksentrisitas adalah: esyarat =

1 1 L =  36,46 = 6,07 m 6 6

Mahathir/0904101010120


Karena eksentrisitas yang diperoleh e = -0,636 m 

1 L  6.07 m  OK 6

(b) Tekanan tanah di bawah bendung Tekanan tanah: 

=

RV  6e  1   ............................................. (6.8) L  L



=

294,27  6  0,636  1   36,46  36,46 

maks = 8,92 ton/m2 min = 7,23 ton/m2 Daya dukung tanah yang diizinkan untuk pasir dan kerikil adalah 20 – 60 t/m2 atau 200 – 600 kN/m2. Karena tekanan tanah maksimum dan minimum lebih kecil dari

daya dukung tanah yang diizinkan, maka konstruksi bendung

aman.

(c) Gelincir Keamanan terhadap gelincir meliputi bagian tanah pasif di ujung hilir konstruksi. Karena perkembangan tanah pasif memerlukan gerak, maka hanya separuh dari tekanan yang benar-benar berkembang yang dihitung. Juga dengan mempertimbangkan gerusan yang mungkin terjadi sampai setengah kedalaman pondasi, tekanan tanah pasif Ep1 menjadi: Dimana nilai koefisien tanah pasif adalah:

  Kp  tan 2  45   ......................................................................... (6.9) 2  28   Kp  tan 2  45   2   Kp  2,77



Tekanan tanah pasif pada koperan Q-R:

Ep M-N = ½  (ρs – ρw)  0,5 hQR  Kp Mahathir/0904101010120


Ep M-N = ½  (1,8 – 1,0)  (0,5 × 9,08)  2,77 Ep M-N = 5,03 t/m 

Tekanan tanah pasif Ep1 menjadi:

Ep1 = 1/2  (0,5 hMN  Ep QR) = 1/2  (0,5  9,08 m × 5,03 t/m) = 17,42 ton 

Tekanan tanah pasif pada koperan M - N:

Ep I-J = ½  (ρs – ρw)  hMN  Kp Ep I-J = ½  (1,8 – 1,0)  2,2  2,77 Ep I-J = 3,43 t/m 

Tekanan tanah pasif Ep2 menjadi:

Ep2

= 1/2  (hIJ  Ep I-J) = 1/2  (2,2 m × 2,43 t/m) = 2,68 ton

Maka, tekanan total tanah pasif adalah: Ep

= Ep1 + 2Ep2 = (17,42 + 2x3,68) ton = 24,78 ton

Keamanan terhadap gelincir sekarang menjadi: S =f

RV .......................................................................... (6.10) R H  Ep

Keterangan: f = koefisien gesek (f = 0,5 untuk tanah kerikil berpasir, table A.53) S = faktor keamanan (S = 2 untuk kondisi beban normal dan S = 1,25 untuk kondisi beban ekstrim)

Mahathir/0904101010120


S = 0,5 

294 ,27 97 ,86  24 ,78

S = 2,013 > 2  OK Karena diperoleh nilai S > 2, berarti bendung aman terhadap gelincir.

6.1.3

Keamanan terhadap Erosi bawah Tanah (piping) Harga keamanan terhadap erosi tanah harus sekurang-kurangnya 2, untuk

mencegah pecahnya bagian hilir bangunan. Keamanan terhadap erosi bawah tanah (piping) dapat dihitung dengan rumus berikut ini:  a s 1   s S =  ................................................................................. (6.11) hs

Keterangan: S = faktor tekanan (S = 2); s = kedalaman tanah (9,08 m); a = tebal lapisan lindung (andaikan 0,0 m); hs = tekanan air pada titik Q (m) PQ – hQR = 10,331 – 9,08 = 1,251 Keamanan terhadap erosi bawah tanah menjadi:

0   9,081   9,08   S = 1,251 = 7,26 > 2  OK

6.1.4

Kestabilan Konstruksi Bendung terhadap Gaya Gempa Dari peta daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa. ad = n (ac  z)m ............................................................................. (6.12) E =

ad ............................ ........................................................... g

(6.13)

Keterangan:

Mahathir/0904101010120


= percepatan gempa rencana, (cm/dtk2);

ad

n,m = koefisien jenis tanah (disini digunakan jenis tanah aluvium, n = 1,56, m = 0,89); ac

= percepatan gempa dasar, (160 cm/dtk2);

z

= faktor yang tergantung dari letak geografis (0,56);

E

= koefisien gempa bumi; dan

g

= percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2).

Maka, nilai koefisien gempa: ad

= 1,56 (160  0,56)0,89 = 85,247 cm/dtk2

E

=

85,247 cm / dtk 2 = 0,087  0,10  ambil E = 0,10 981 cm / dtk 2

Gaya horizontal tambahan ke arah hilir adalah: He = G  E = 503,55 ton  0,10 = 50,36 ton Momen tambahan yang dipakai adalah: MHe = He  h = 50,36 ton  19,08 m = 960,57 tm Jumlah momen sekarang menjadi: M

= MO + MHe = 5551,84 + 960,57 = 4591,27 tm

Keterangan: He

= gaya akibat gaya gempa bumi ditinjau arah hilir (ton);

G

= gaya berat sendiri konstruksi (ton);

MHe = momen yang terjadi akibat gempa (tm);

Pengecekan stabilitas bendung terhadap gaya gempa. Mahathir/0904101010120


(a) Eksentrisitas Eksentrisitas:

e

 L M =     o  2   RV

  

e

 36,46 m   4591,27 tm   =    2    294,27 t 

e

= 2,63 m < esyarat =

1 L  6,07 m  OK 6

(b) Tekanan tanah di bawah bendung Tekanan tanah: 

=

RV  6e  1   L  L



=

294,27  6  2,63  1   36,46  36,46 

maks = 11,56 ton/m2 min = 4,58 ton/m2 maks dan min, berada di bawah batas tekanan yang diizinkan untuk pasir dan kerikil yaitu 20 – 60 t/m2 atau 200 – 600 kN/m2  OK.

(c) Gelincir S = f

RV R H  H e  Ep

S = 0,5 

294 ,27 97 ,86  50 ,35  24 ,78

S = 1,79 > 1,25  OK

6.2

Stabilitas Bendung Selama Terjadi Debit Banjir (Muka Air Banjir) Selama terjadi rencana (Qmax = 462,57 m3/dtk), muka air hulu bendung adalah

UWL = 216,75 m dan di hilir bendung DWL = + 208,85 m (dengan asumsi h1 = H1). Tekanan air pada tubuh bendung dihitung seperti selama debit rendah, tetapi dalam hal ini Hw = 216,75 – 208,85= 7,9 m, maka diperoleh:

Mahathir/0904101010120


Tabel 6.4 Gaya pada Bendung Selama Terjadi Debit Banjir (Qmaks) Lrembesan Titi k

Garis

Ver

Hor

(1) A0

(2)

(m) (3)

(m) (4)

A1

A0-A1

4,500

A2

A1-A2

A3 A4

A2-A3 A3-A4

3,500

A5

A4-A5

3,500

A6

A5-A6

A7

A6-A7

A8

A7-A8

A9

A8-A9

A10 A11

A9A10 A10A11

A

A11-A

B

A-B

C

B-C

D

C-D

E

D-E

F

E-F

G

F-G

H

G-H

I

H-I

1,000 4,000

Hor/ 3 (m) (5)

Lx

(6)

(7) 0,000

(8)

4,500

4,500

0,065

0,333

0,333

4,833

0,070

1,333

3,500 1,333

8,333 9,667 13,16 7 13,50 0 17,00 0 18,33 3 21,83 3 22,16 7 25,66 7 27,00 0 30,00 0 30,66 7 32,86 7 33,20 0 36,20 0 36,86 7 39,86 7 40,53 3

0,121 0,141

3,500 1,000

0,333

3,500

0,333 3,500

4,000

1,333

3,500

1,333 3,500

1,000

0,333

3,500

0,333 3,500

4,000

1,333

3,000

1,333 3,000

2,000

0,667

2,200

0,667 2,200

1,000

0,333

3,000

0,333 3,000

2,000

0,667

3,000

0,667 3,000

2,000

Lx / ΣLhit

Lhitung

0,667

0,667

0,192 0,196

Hx (9) 7,750 12,25 0 12,25 0 8,750 8,750 12,25 0 12,25 0

P= Hx [(Lx/L) × Hw ] (10) 7,750 11,733 11,694 7,792 7,639 10,737 10,698

0,247

8,750

6,796

0,267

8,750

6,643

0,318 0,323

12,25 0 12,25 0

9,741 9,702

0,373

8,750

5,800

0,393

8,750

5,647

0,436 0,446

11,75 0 11,75 0

8,302 8,225

0,478

9,550

5,772

0,483

9,550

5,734

0,527 0,536 0,580 0,590

12,55 0 12,55 0 15,55 0 15,55 0

8,389 8,313 10,968 10,891

Mahathir/0904101010120


J

I-J

K

J-K

L

K-L

M

L-M

N

M-N

O

N-O

P

O-P

Q

P-Q

R

Q-R

Jumlah

3,000

43,53 3 44,20 0 47,20 0 48,20 0 50,40 0 57,12 0 59,32 0 59,65 3 68,73 3

3,000 2,000

0,667

3,000

0,667 3,000

3,000

1,000

2,200

1,000 2,200

20,16 0

6,720

2,200

6,720 2,200

1,000

0,333

9,080 ΣLV

ΣLH

52,68 0

48,16 0

0,333 9,080 ΣLhitu

0,633 0,643 0,687 0,701 0,733 0,831 0,863 0,868 1,000

18,55 0 18,55 0 21,55 0 21,55 0 19,35 0 19,35 0 21,55 0 21,55 0 12,47 0

13,546 13,470 16,125 16,010 13,557 12,785 14,732 14,694 4,570

1/3 ΣLH ng 16,05 68,733 3

*) HX = Elevasi muka air bagian hulu (UWL = +216,75)  Elevasi terhadap titik yang ditinjau. CL 

CL 

L

V

1  LH 3 Hw



52 ,68 m  16 ,05 m = 8,7 7,9 m

Nilai CL = 8,7  syarat CL min = 7. Dengan demikian konstruksi bendung telah aman terhadap rembesan dan tekanan air tanah. W22 1 3

Ao A

C

W23

E

D

B

F

G

R

H I

J

K N

L

W11

O

P

M

Q

W13 W14 W12 W15

W16

W17

W18

W19

W20 W21

Mahathir/0904101010120


Gambar 6.4 Gaya-gaya pada debit banjir Tabel 6.5 Gaya dan Momen pada Bendung Selama Terjadi Debit Banjir (Qmaks) Vertikal

Horizontal

(1)

(m) (2)

(m) (3)

W1

7,75

7,75

Gaya

W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 S1

G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8

γ

(t/m2) (4) Horizontal 1,00

3,00 5,65 1,00 3,00 8,30 1,00 2,20 8,23 1,00 2,20 5,77 1,00 3,00 5,73 1,00 3,00 8,39 1,00 3,00 8,31 1,00 3,00 10,97 1,00 3,00 10,89 1,00 3,00 13,55 1,00 3,00 13,47 1,00 3,00 16,12 1,00 2,20 16,01 1,00 2,20 13,56 1,00 2,20 12,78 1,00 2,20 14,73 1,00 13,55 4,57 1,00 1/2x0,36x(1,8-1)x18,5^2 Jumlah Vertikal 4,75 1,60 2,40 4,75 2,16 2,40 4,75 4,71 2,40 1,00 8,47 2,40 1,80 1,80 2,40 2,20 2,00 2,40 2,20 1,10 2,40 3,00 2,00 2,40

Gaya

Lengan

Momen

(ton) (5)

(m) (6)

(ton m) (7)

30,03

15,10

453,47

16,94 3,98 -12,70 -2,70 17,20 3,98 24,94 3,98 32,67 3,98 40,41 3,98 -29,83 -2,70 28,13 2,14 -30,95 49,280 62,78

11,52 10,85 10,62 10,25 10,50 10,00 7,50 7,00 4,50 4,00 1,50 1,00 1,10 0,73 1,10 0,73 3,67 6,170

195,15 43,21 -134,87 -27,66 180,62 39,83 187,03 27,88 147,03 15,93 60,61 3,98 -32,81 -1,97 30,94 1,56 -113,60 304,06 1380,42

-9,12 -24,62 -26,85 -20,33 -3,89 -10,56 -2,90 -14,40

35,39 33,78 31,13 32,23 27,39 35,46 34,09 31,36

-322,76 -831,80 -835,75 -655,17 -106,49 -374,46 -99,00 -451,58

Mahathir/0904101010120


G9 G10 G11 G12 G13 G14 G15 G16 G17 G18 G19

6,00 4,02 4,02 4,98 0,80 2,20 2,20 2,20 2,20 1,10 1,10

2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40

-28,80 -20,65 -19,39 -338,96 -50,61 -15,84 -2,90 -2,90 -5,28 -2,90 -2,64

29,36 27,29 24,88 14,18 13,18 24,86 22,99 1,37 0,50 1,37 0,50

-845,57 -563,45 -482,48 -4806,43 -667,06 -393,78 -66,76 -3,98 -2,64 -3,98 -1,32

W11 W12

16,53 2,00 1,00 5,77 1,10 1,00 2,45 1,10 1,00 11,51 1,00 1,00 16,70 2,00 1,00 21,86 2,00 1,00 27,02 2,00 1,00 32,14 3,00 1,00 2,45 1,10 1,00 13,56 1,10 1,00 26,34 20,16 1,00 1,95 1,10 1,00 12,78 1,10 1,00 29,43 1,00 1,00 4,75 1,60 1,00 1/2x1x4,42^2 + 1x4,42^2

16,53 6,35 1,35 5,75 16,70 21,86 27,02 48,20 1,35 14,91 265,53 1,07 14,06 14,71 3,80 29,30 -14,13 -149,185

35,46 33,91 33,91 32,86 31,36 29,36 27,36 24,86 22,81 22,81 12,18 1,55 1,55 0,50 35,92 12,70 12,70

586,05 215,32 45,75 189,05 523,77 641,78 739,16 1198,31 30,77 340,16 3234,12 1,66 21,80 7,36 136,50 372,11 -179,42 -3410,205

W13 W14 W15 W16 W17 W18 W19 W20 W21 W22 W23 Fc

Jumlah

2,00 2,14 4,02 28,36 26,36 3,00 1,10 1,10 1,00 2,20 1,00

Tekanan air pada bak bertambah akibat gaya sentrifugal dan sama dengan:

d v2 p =  g r d = v =

q eff v

2g ( H1  z)

Keterangan:

Mahathir/0904101010120


p = tekanan air (t/m2) d = tebal pancaran air (m) g = percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2) v = kecepatan pancaran air (m/dt)

r = jari-jari bak (m) H1 = tinggi air di atas mercu (m) z = beda antara elevasi mercu (HL) dengan elevasi dasar kolam olak (z = 213,75 – 204,28 = 9,47 m)

Tanpa menghitung gesekan, kecepatan air pada elevasi +204,28 adalah: v

=

2g ( H1  z)

=

2 (9,81m dtk 2 ) (4,75m  9,47 m)

= 16,70 m/dtk Tebal pancaran air: d

= =

q eff v

10,57 m 3 dtk 16,70 m dtk

= 0,63 m Tekanan sentrifugal pada bak: p

=

d v2  g r

=

0,63 m (16,70 m dtk ) 2  4,7 m 9,81 m dtk 2

= 3,82 ton/m2

Gaya sentrifugal resultan: Fc = =

  p R 4

  3,82   4,7 4

Mahathir/0904101010120


= 14,13 ton (hanya bekerja ke arah vertikal saja).

Gaya-gaya resultan yang bekerja pada bendung adalah: RV = -149,18 ton RH = +62,78 ton MV = -3410,205 tm MH = +1380,42 tm Jumlah momen total adalah: MO = MV + MH = 3410,205 tm + 1380,42 tm = 2029,79 tm Garis tangkap (line of action) gaya:

6.2.1

h=

MH 1380 ,42 tm = = 21,99 m RH 62 ,78ton

v=

MV 3410 ,205 tm = = 22,86 m 149 ,18 ton RV

Kestabilan Konstruksi Bendung

Kestabilan tubuh bendung dicek terhadap: (a) Eksentrisitas Eksentrisitas:

e

=

 L   M O    2   RV

  

e

=

 36,46 m   2029,79 tm       2    149,18 t 

e

=

4,62 m  esyarat =

1 L  6,07 m  OK 6

(b) Tekanan tanah di bawah bendung Tekanan tanah:



=

RV  6e  1   L  L

Mahathir/0904101010120




=

149,18  6  (4,62)  1   36,46  36,46 

maks = 7,20 ton/m2 min = 0,97 ton/m2 maks dan min, berada di bawah batas tekanan yang diizinkan untuk pasir dan kerikil yaitu 20 – 60 t/m2 atau 200 – 600 kN/m2  OK.

(c) Keamanan gelincir Tanpa tanah pasif: S

= f

RV RH

= 0,5 

149 ,18 ton 62 ,78 ton

= 1,18 > S = 1,00  OK Dengan tanah pasif S

= f

RV R H  Ep

= 0,5 

149 ,18 62 ,78  24 ,78

= 1,96 > S = 1,25  OK

(d) Keamanan daya dukung S

=

 semua  maks

=

20 7,20

= 2,78> S = 1,25  OK

Mahathir/0904101010120


BAB VII PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

7.1 Bangunan Pengambilan Debit Pengambilan Qn 

DRxA 2,37 x907,68   2,151m 3 /dt 1000 1000

Kebutuhan pengambilan rencana untuk bangunan pengambilan adalah 2,151 m3/dt. Dengan adanya kantong lumpur, debit rencana pengambilan ditambah 20%, sehingga debit rencana pengambilan menjadi: Qrencana = 1,2 Qn = 1,2 (2,151) = 2,58 m3/dt Kecepatan pengambilan rencana (V) diambil 1,5 m/dt. Dimensi bangunan pengambilan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut; 

2g z

v

=

Q

= Vab

dimana : Q

= Debit rencana, m3/dt



= Koefisien debit (= 0,8 pengambilan tenggelam)

a

= Tinggi bersih bukaan, m

b

= lebar bersih bukaan, m

g

= percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2

z

= kehilangan tinggi energi pada bukaan, m

Dengan kecepatan pengambilan rencana 1,500 m/dt, kehilangan tinggi energi menjadi : v

= 

1,500 = 0,8 z

2g z 2 (9,81) z)

= 0,18 m Mahathir/0904101010120


Kehilangan tinggi energi di atas ambang pengambilan (sebelum pintu pengambilan, v1 = 1,000 m/dt) adalah : 2

z1 =

v1 = 2g

1,000 2 = 2  9,81

0,050

sedangkan setelah pintu pengambilan, kehilangan tinggi energinya (v2 = 1,500 m/dt): 2

z2 =

v2 = 2g

1,500 2 = 0,110 m 2  9,81

Elevasi dasar bangunan pengambilan berada 0,200 m di atas muka kantong lumpur dalam keadaan penuh, guna mencegah pengendapan partikel sedimen di dasar pengambilan itu sendiri. Elevasi dasar sungai

= + 209

Tinggi ambang pengambilan

= 1,5 m (sungai mengangkut batu bongkah) KP-02 hal 86

Elevasi minimum pengambilan

= 209 + 1,5 = + 210,5

Kehilangan energi pada bukaan (z)

= 0,2 m

(n)

= 0,05 m

Tinggi bukaan (a)

= 213,75 - 210,5 - 0,2 - 0,05 =3m

Lebar bersih pintu bangunan pengambilan : b= =

Q rencana va 2,58 m 3 /dt 1,500 m/dt  3 m

= 0,52 m  0,6 m Dengan lebar bersih 0,6 m diperlukan 1 bukaan. Tinggi pintu diambil : a + 0,300 = 3+ 0,300 = 3,3 m

Mahathir/0904101010120


Gambar 7.1 Potongan Melintang Bangunan Pengambilan

7.2 Bangunan penguras Karena sungai diperkirakan mengangkut batu-batu bongkah, diperlukan bangunan penguras dengan bagian depan tertutup. Lebar bersih bangunan penguras (Bsc) adalah 0,60  lebar total pengambilan. Maka : Bsc = 60 %  ( 0,6) = 0,36 m dipakai 0,5 m

7.3.

Perencanaan Kantong Lumpur

7.3.1

Luas Permukaan Rata – rata Kecepatan endap ω dibaca dari Grafik 7.4 (KP-02). Di Indonesia dipakai

suhu air 20o C. Dengan diameter 70 μm atau 0,07 mm, kecepatan endap ω = 0,004 m/dt.

LB =

Qn





2,151  537,75m2 0,004

Ket : L = panjang kantong lumpur (m) B = lebar kantong lumpur (m) Qn = debit saluran (debit sadap) (m3/dt) ω = kecepatan endap paertikel sedimen (m/dt)

Mahathir/0904101010120


Untuk mencegah agar aliran tidak meander di dalam kantong, maka dimensi kantong sebaiknya mengikuti kaidah

L  8 , sehingga lebar saluran dapat dihitung B

sebagai berikut : LB

= 537,75 m2

8B2 = 537,75 m2 B

= 8,199 m

L

= 65,58 m

Pada perhitungan selanjutnya digunakan nilai B = 8,0 m.

7.3.2

Penentuan In (Eksploitasi Normal, Kantung Sedimen Hampir Penuh) Biasanya Vn diambil 0,40 m/dt untuk mencegah tumbuhnya vegetasi dan agar

partikel–partikel yang besar tidak langsung mengendap di hilir pengambilan. Harga Ks adalah 40 (koefisien strickler). Untuk menentukan Rn, luas harus diperkirakan dulu. Qn 2,151   5,38 m2 Vn 0,40



Luas Penampang basah, An =



Kedalaman normal, hn =



Kemiringan saluran = V : H = 1 : 2 m =

An 5,38   0,6725 m B 8

horizontal 2  2 vertikal 1

Jadi lebar dasar kantong lumpur adalah : bn = B – 2 (hn) = 8– 2 (0,6725) = 6,65 m

Kontrol perhitungan untuk mencari hn yang sesungguhnya dengan bn = 6,65 m Karena tampang saluran berupa trapesium, maka rumus yang digunakan adalah : An = (bn + m hn) hn

Mahathir/0904101010120


An

= (bn + m hn) hn

5,38

= (6,65 + 2 x 0,6725 ) 0,6725

5,38

= 5,38

Keliling Basah Pn menjadi:

1  m  2

Pn = bn + 2 hn

Pn = 6,65 + (2) (0,6725)

1 2  2

Pn = 9,66 m

Rn =

An 5,38   0,56 m Pn 9,66

In dapat ditentukan sebagai berikut: In =

In =

R

Vn

2

2/3

Ks

n



2

0,40 2

0,56

2/3

40



2

In = 0,0002166 Sebenarnya In ini tidak sahih untuk seluruh panjang kantung lumpur karena luasnya akan bertambah ke arah hilir. Perbedaan elevasi yang dihasilkan sangat kecil dan boleh diabaikan.

1 hn = 0,67 m

2

bn = 6,65 m

B = 8,0 m Gambar 7.2. potongan melintang kantong lumpur

Mahathir/0904101010120


7.3.3 Penentuan Is (Pembilasan, Kantung Lumpur Kosong) Sedimen di dalam kantung berupa pasir halus. Untuk asumsi awal dalam menentukan Is, kecepatan aliran untuk pembilasan diambil 1,000 m/dt. Debit untuk pembilasan diambil Qs = 1,2 x Qn = 1,2 x 2,151 = 2,58 m3/dt. 

Luas penampang basah, As As As

= B x hs

2,58

= 6,65 x hs

hs 

Qs 2,58   2,58 m2 V s 1,000

=

= 0,387 m (diperoleh kedalaman air normal di kantong lumpur)

Keliling Basah, Ps P s = B + 2 hs Ps = 8,0 + (2) (0,387) Ps = 7,424 m

Rs =

As 2,58   0,347 m Ps 7,424

Is dapat ditentukan sebagai berikut: Is =

Is =

R

Vs

2

2/3

Ks

s



2

1,000 2

0,347

2/3

40

2

Is = 0,00256 Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran harus dijaga agar tetap subkritis atau Fr < 1 Fr =

Vs ghs

Mahathir/0904101010120


=

1,000 9,81  0,387

= 0,513 < 1

OK

τ = ρw.g.hs.Is τ = 1000 x 9,81 x 0,387 x 0,00256 τ = 9,72 N/m2

Dari diagram Shields (Lampiran Grafik) dapat diperoleh diameter partikelnya d = 10 mm. Berarti partikel-partikel yang lebih kecil dari 10 mm akan terbilas (ukuran partikel yang direncanakan, d = 0,07 mm, dapat terbilas).

7.3.4

Menghitung Panjang Kantong Lumpur Panjang kantong lumpur dihitung dengan memperhatikan beberapa tinjauan.

Dari tinjauan-tinjauan tersebut kemudian diambil nilai panjang kantong lumpur yang terbesar.  Tinjauan pertama Dengan diameter partikel = 0,07 mm,  = 0,004 m/dt, H = hn = 0,67 m, maka : H =T 0,67 m = T  0,004 m/dt T

= 167,5 dt

sehingga diperoleh : L= vT = 0,4 m/dt  167,5 dt = 67 m  Tinjauan kedua L 8 B

L>8B

Mahathir/0904101010120


L > 8 (6,65 m) L > 53,2 m  Tinjauan ketiga (dengan memperhatikan volume kantong lumpur) Diasumsikan air yang dielakkan mengandung 0,5 %o sedimen yang harus diendapkan dalam kantong lumpur. Direncanakan pembilasan dilakukan tiga minggu sekali.

Volume kantong lumpur : Q = V/t V = 0,5 %o  Qn  t V = 0,0005  2,151 m3/dt  (21 hari  24 jam  3600 dt) V = 1951,39 m3

Dari volume kantong lumpur yang diperoleh, dapat dihitung panjang kantong lumpur V

= 0,50 bn L + 0,5 (Is – In) L2 bn

1951,39 = 0,50 (6,65) L + 0,5 (0,00257– 0,0002166) L2 (6,65) L = 330,66 m dipakai 331 m

Jadi, dari ketiga tinjauan di atas, agar volume kantong lumpurnya nanti lebih besar daripada volume sedimen yang terjadi, maka diambil nilai L yang terbesar sebagai panjang kantong lumpur, yaitu L = 331.

Gambar 7.3. potongan memanjang kantong Lumpur

Mahathir/0904101010120


7.3.5 Pengecekan Efisiensi Dari diagram Camp, efisiensi kantung lumpur untuk berbagai diameter sedimen dapat ditentukan. Dengan panjang (L) = 331 m dan kedalaman air rencana (hn) = 0671 m serta kecepatan (Vn) = 0,400 m/dt, kecepatan endap rencana (ω) dapat disesuaikan. hn

o



ωo = ωo =

L Vn

h nV n L

0,670,400 331

ωo = 0,000812 mm/dt Diameter yang sesuai do = 0,070 mm Fraksi rencana 0,070 mm dengan kecepatan endap 0,004 m/dt. Efisiensi pengendapan fraksi 0,070 mm sekarang dapat dihitung sebagai berikut. ω = 0,004 m/dt ω o = 0,00081 m/dt Vo = 0,400 m/dt

 0,004   4,94  o 0,00081

 Vo



0,004  0,01 0,400

Dari Grafik Pembilasan sedimen Camp diperoleh efisiensi 1

Mahathir/0904101010120


7.4

Bangunan Pembilas

7.4.1

Saluran pembilas Kecepatan pada saluran pembilas diambil vp = vs = 1,000 m/dt untuk

membilas sedimen ke sungai. Muka air keluar (outflow) rencana terjadi selama Q1/5 atau muka banjir yang tejadi 1 kali selama 5 tahun. Elevasi dasar sungai bagian hilir adalah + 209 Panjang saluran pembilas 80 m Dengan kecepatan rencana vp = vs = 1,000 m/dt, dimensi saluran pembilas dihitung dengan langkah-langkah berikut (diandaikan kemiringan talud V:H = 1:1). Qs m

= 1,2 Qn = 2,58 m3/dt =

H 1,5 =  1,5 V 1

Nilai banding n = b/h = 2,1 Nilai kekasaran diambil : ks = 40 ( diambil berdasarkan tabel A.2.1 Lampiran 2 Kp03) 

Tinggi Saluran Pembilas hp Ap =

Qs 2,58 m 3 /dt = = 2,58 m3 vp 1,000 m/dt

Ap = (b + m hp) hp = b hp + m hp2 = (n . hp) hp + m hp2 = n . hp2 + m hp2 = hp2 (n + m) hp=



Ap (n  m)

=

2,58 = 0,85 m (2,1  1,5)

Lebar Saluran Pembilas bp n

=

bp hp

Mahathir/0904101010120


bp = n hp = 2,1  0,85 = 1,79 m 

Keliling Basah Pp Pp = bp + 2 hp (1  m 2 ) = 1,79 +2 (0,85) (1  1,5 2 ) = 4,85 m



Jari-Jari Hidraulis Rp Rp =



Pp

=

2,58 = 0,53 m 4,85

Kemiringan Saluran Pembilas Ip Ip =

7.4.2

Ap

v 2p 2 (R 2/3 p  ks )

=

1,0002 = 0,00146 (0,532 / 3  40) 2

Pintu pembilas Bangunan pembilas tidak boleh menjadi gangguan selama pembilasan

dilakukan. Oleh sebab itu aliran pada pintu pembilas harus tidak tenggelam. Keadaan ini selalu terjadi pada debit sungai di bawah Q1/5. Penurunan kecepatan aliran akan berarti menurunnya kapasitas angkutan sedimen. Oleh karena itu kecepatan pembilas di depan pintu tidak boleh berkurang. Lebar total bangunan pembilas akan diambil sama dengan lebar saluran pembilas. Kedalaman air pembilas adalah hs = 0,39 m pada debit pembilas rencana Qs = 1,2 Qn = 2,58 m3/dt. Kecepatannya diambil vs = 1,000 m/dt. Luas basah pada pintu harus ditambah dengan cara menambah kedalaman air. bn  hs = bnf  hnf Keterangan : bn : Lebar dasar katong lumpur (bn = 6,65 m) hs : Kedalaman air pembilas (hs = 0,39 m) bnf : Lebar bersih bukaan pembilas

Mahathir/0904101010120


hnf : Kedalaman air pada bukaan pembilas bnf = 1,5 m bn  hs = bnf  hnf hnf =

bn  hs 6,65  0,39 = = 1,729 m b nf 1,5

Jadi kedalaman tambahan = hnf – hs = 1,729 – 0,39= 1,339 m. Kedalaman tambahan inilah yang harus ditambahkan ke dasar bangunan pembilas.

Gambar 7.4. Potongan Memanjang Bangunan Pembilas

Muka air rencana di hilir pintu pembilas menjadi : = +209,34 - tinggi kehilangan energi = +209,34 – = +209,34 –

v 2p 2g 1,000 2 2(9,81)

= +209,29

Kemudian muka air rencana di hilir saluran pembilas menjadi: = +209,29 – (Ip × panjang saluran pembilas) = +209,29 – (0,00146 × 80) = +209,17

Mahathir/0904101010120


Elevasi dasar titik temu sungai adalah: = +209,17 - hp = +209,17 – 0,85 = +208,32

Saluran Pembilas

Kantong lumpur

Sungai

+209,34 +209,29 +209,17 +208,95

hp = 0,85 m

+209

+207,611

Ip = 0,0

0146

+208,32

Gambar 7.5. Potongan Memanjang Saluran Pembilas

7.5

Bangunan Pengambilan Saluran Primer Bangunan saluran primer dilengkapi dengan pintu untuk mencegah agar

selama pembilasan air tidak mengalir kembali ke saluran primer dan mencegah masuknya air pembilas yang mengandung sedimen ke dalam saluran. Ambang pengambilan di saluran primer diambil 0,100 m diatas muka kantong lumpur dalam keadaan penuh (+). Muka air di sebelah hulu pengambilan adalah: = +210,23+ hn = +210,23 + 0,67 = +210,9

Diandaikan kehilangan energi 0,100 m di atas pengambilan. Kemudian sekarang dapat dihitung dimensi bangunan pengambilan. Qn

= μ hi bi

2gz

Mahathir/0904101010120


2,151 bi

= (0,900) (0,47) bi =

2(9,81)(0,100)

3,63 m diambil 4 m (lebar bersih bangunan pengambilan saluran primer)

Dengan menggunakan 2 bukaan lebar 1,5 m dan pilar 1 m.

Gambar 7.6. Potongan Memanjang Bangunan Pengambilan Saluran Primer

Mahathir/0904101010120


BAB VIII KESIMPULAN DAN SARAN

8.1

Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan yang telah telah dilakukan dapat disimpulkan

bahwa : 1.

Sistem penanaman yang direncanakan menggunakan padi varietas unggul dan palawija jenis jagung dengan perencanaan 3 (tiga) kali penanaman dalam setahun, yaitu padi -padi-palawija dengan memakai sistem golongan;

2.

yaitu dengan memakai sistem golongan (VI golongan ), yaitu Golongan I yang terdiri dari 1 petak sawah , Golongan II yang terdiri dari 7 petak sawah, Golongan III yang terdiri dari 8 petak sawah , Golongan IV yang terdiri dari 6 petak sawah, Golongan V yang terdiri dari 2 petak sawah, dan Golongan VI yang terdiri dari 3 petak sawah, dengan luas masing-masing sawah 124,63 ha, 195,45 ha, 234,96 ha, 180,82 ha, 79,28 ha, dan 169,81;

3.

Kontruksi bendung didapat mercu ogee dengan elevasi dasar sungai +209 m dan tinggi pembendungan yaitu 4,75 m dengan kemiringan sebelah hilir 1:1;

4.

Kolam olak yang digunakan adalah kolam olak USBR Tipe IV;

5.

Kantong lumpur memerlukan lebar 6,65 m dan panjang sebesar 331 m;

6.

Panjang saluran pembilas direncanakan 80. m

8.2

Saran Dalam Perencanaan, sebaiknya peta situasi sungai dan peta situasi daerah

irigasi memiliki data yang berkaitan.

Mahathir/0904101010120


DAFTAR PUSTAKA

Anonim 1, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 01, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 2, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 02, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 3, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 03, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Anonim 4, 2002, Standar Prencanaan Irigasi, KP 04, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta. Dirwan, S.U., 2004, Bangunan Air I, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh. Triatmodjo, B., 2003, Hidraulika II, Penerbit Beta Offset, Yogyakarta. Yulianur, A., 2005, Debit Kebutuhan Irigasi, Banda Aceh.

Mahathir/0904101010120

Perencanaan Irigasi Dan Bendung

Recommend Documents