PERENCANAAN BANGUNAN PELIMPAH (SPILLWAY) TIPE GERGAJI (STUDI KASUS : SITU GINTUNG) 1
Miftah Hazmi Heri Suprapto . . .1,
[email protected] Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Gunadarma (Jl. Margonda Raya 100, Depok, Jawa Barat, Indonesia) . 2
.ABSTRACT Situ Gintung there is one there that works for water tourism, flood control and conservation of water resources around Jakarta. Situ built since 1932 it has burst its banks resulting in 94 fatalities. One cause of the breakdown Situ Gintung the spillway is not sufficient capacity to drain the Flood March 27, 2009 resulting in overtopping the channel wall above this resulted in the elevation of water level occurred in Situ Gintung burdening the embankment beyond capacity and is also coupled with the reduced strength of the embankment due to the establishment of housing around embankment. So need for planning buildings that can bestow spillway water in flood conditions. Type spillway planned are two types of saws with 1 m wide door in every door in the left side of the building spillway. From the calculation of flood discharge planning with the 1000 plan year (Q1000) of 128.845 m3/s obtained spillway building dimensions with effective width (the length of one sawtooth) 20.53 m, the peak elevation spillway building on 97.5 + with a base of the building elevation spillway at +90. For the planning pool used eddy USBR Type III column with a length of 13.8 m. The eddy field From the calculation of stability in earthquake and flood conditions spillway empty buildings earthquake safe to bolster stability, shear stability, carrying capacity Keyword : spillway, planning, labyrinth spillway
ABSTRAK Situ gintung merupakan salah satu situ yang berfungsi untuk pariwisata air, pengendalian banjir dan konservasi sumber daya air di sekitar Daerah Khusus Ibukota Jakarta. Situ yang dibangun sejak tahun 1932 ini mengalami jebol yang mengakibatkan 94 korban jiwa. Salah satu penyebab jebolnya Situ Gintung yaitu kapsitas saluran pelimpah tidak cukup untuk mengalirkan Banjir 27 Maret 2009 sehingga terjadi overtopping diatas dinding saluran, hal ini mengakibatkan terjadi peninggian muka air di Situ Gintung yang membebani tanggul melebihi kapasitas dan juga ditambah dengan berkurangnya kekuatan tanggul akibat didirikannya perumahan disekitar tanggul. Sehingga diperlukannya perencanaan Bangunan pelimpah yang dapat melimpahkan air pada kondisi banjir. Tipe pelimpah yang direncanakan adalah tipe gergaji dengan 2 pintu selebar 1 m disetiap pintunya yang berada di sebelah kiri bangunan pelimpah. Dari hasil perhitungan perencanaan dengan debit banjir rencana 1000 tahun (Q1000) sebesar 128,845 m3/s didapatkan dimensi bangunan pelimpah dengan lebar efektif (panjang satu gigi gergaji) 20,53 m, elevasi puncak bangunan pelimpah pada + 97,5 dengan elevasi dasar bangunan pelimpah pada +90. Untuk perencanaan kolam olakan digunakan kolom olakan USBR tipe III dengan panjang kolam olakan 13,8 m. Dari hasil perhitungan stabilitas pada kondisi banjir gempa dan kosong gempa bangunan pelimpah aman terhadap stabilitas guling, stabilitas geser, dan stabilitas daya dukung Kata Kunci : Bangunan pelimpah, perencanaan, pelimpah tipe gergaji PENDAHULUAN Tragedi Situ Gintung, Ciputat Tangerang, yang terjadi pada tanggal 27 Maret 2009 lalu, telah menelan korban jiwa hampir 100 orang. Peristiwa tersebut, telah membukakan mata hati kita semua akan pentingnya pengelolaan sumber daya air. Karena salah satu penyebab keruntuhan dari Situ Gintung adalah Saluran luncur tidak cukup kapasitasnya untuk mengalirkan Banjir 27 Maret 2009 sehingga terjadi overtopping diatas dinding saluran dan terjadi peninggian air di saluran buang karena adanya hambatan perumahan, penyempitan saluran buang, dan pengaruh back water Sungai Pesanggrahan. (PUSAIR, 2010). Situ Gintung sebelum jebol sudah berusia 76 tahun, dan merupakan bendungan homogen dengan satu macam jenis tanah atau bendungan urugan homogen. Situ Gintung ketika itu dilengkapi dengan pelimpah (spillway) yang lebarnya 5 meter terletak dibagian tengah. Selain itu, juga dilengkapi dengan dua saluran irigasi dengan lebar masing-masing 1 meter. Bendungan ini, juga memiliki pintu air kecil untuk irigasi, tetapi sudah tidak berfungsi karena lahan-lahan pertanian di wilayah sekitarnya sudah menjadi kawasan perumahan. Sehingga diperlukan perencanaan bangunan pelimpah yang sesuai dengan standar perencanaan yang ada agar peristiwa tersebut tidak terulang kembali. Tujuan penulisan ini adalah Menghitung analisis hidrologi untuk mendapatkan debit banjir rencana yang akan dipergunakan dalam perencanaan spillway, Dapat melakukan perencanaan spillway di bendungan gintung, Mengambarkan profil aliran air yang melewati spillway, dan Mengetahui apakah spillway tersebut aman dan stabil. METODE PENELITIAN Metodologi penelitian dalam melakukan Perencanaan Spillway Bendungan Gintung adalah sebagai berikut : Dalam tahapan perencanaan ini dibagi menjadi 2 tahapan utama yaitu analisis hidrologi dan analisis hidolika: Analisis hidrologi meliputi : a. Inventarisasi data curah hujan yang mempengaruhi pada daerah yang disurvey. b. Uji Kesesuaian c. Perhitungan curah hujan rencana
d. Perhitungan debit banjir pada periode ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, 30 tahun, 50 tahun dan 100 tahun. Sedangkan, analisis hidrolika meliputi : a. Mengambarkan rating curve pelimpah dengan debit rencana dari hasil analisi hidrologi b. Menggambarkan bentuk penampang pelimpah. c. Menggambarkan perhitungan profil muka air di atas pelimpah. d. Merencanakan kolam olakan. e. Perhitungan stabilitas spillway terhadap guling, geser dan daya dukung. Start
Data Hidrologi dan Data Teknis Bendungan Gintung Uji Distribusi Data Hujan
Hujan Periode Ulang Hidrograph Hujan Periode Ulang
Preliminary Design Spillway
Menggambarkan Rating Curve
Perencanaan Tinggi Muka Air di Atas Spillway :
Tidak OK
1. Saluran Pengarah 2. Saluran Pengatur 3. Saluran Peluncur 4. Peredam Energi
Perhitungan Stabilitas Spillway Terhadap Guling dan Geser OK Selesai
Gambar 1 Flow Chart Perencanaan Spillway Bendungan Gintung HASIL & PEMBAHASAN Dalam analisa ini, data curah hujan harian maksimum tahunan diambil dari pos penakar hujan yang berdekatan dengan daerah aliran sungai Pesanggrahan dengan periode pengamatan 18 tahun. Stasiun tersebut ialah : Stasiun Tanjung Priok, Stasiun BMG, Stasiun Tangerang, Stasiun Pakubuwono Stasiun Depok, Stasiun Cileduk, Stasiun Halim, Stasiun Cengkareng dan Stasiun Rangunan.
Gambar 2 Lokasi Situ Gintung dan Pos-Pos Hujan Disekitar Situ Gintung Sumber: Puslitbang SDA (2011)
Metode Aritmatik Pengukuran hujan di stasiun-stasiun hujan merupakan hujan titik (point rainfall), sedangkan informasi yang dibutuhkan dalam analisis adalah hujan yang terjadi dalam suatu DAS tertentu (catchment rainfall). Untuk memperkirakan hujan rata-rata DAS dapat dilakukan dengan beberapa metode sebagai berikut ini (Chow dan Maidment, 1988; Sri Harto, 2000). Metode ini merupakan perhitungan curah hujan wilayah dengan rata-rata aljabar curah hujan di dalam dan sekitar wilayah yang bersangkutan. n
P
Pi
i 1
n
Dimana : P = curah hujan rata-rata wilayah atau daerah Pi = curah hujan di stasiun pengamatan ke-i n = jumlah stasiun pengamatan Analisis Hujan Rata-Rata Wilayah Dengan Metode Aritmatik Karena analisis hidrologi ini dipergunakan untuk mendapatkan debit maksimum yang mungkin akan terjadi maka analisis hujan rata-rata ini menggunakan curah hujan harian maksimum . Curah hujan rata-rata wilayah harian maksimum dari kesembilan stasiun tersebut dihitung dengan menggunakan metode aritmatik. Perhitungan menggunakan metode aritmatik untuk bulan Januari tahun 1986: P
83,0
107,4
68,0
41,0
47,0
46,2
85,0
175,0
8
P = 81,575 mm Dengan melakukan hal yang sama pada setiap bulan dari setiap tahun maka didapatkan diperoleh besar curah hujan harian maksimum sebagai berikut: Tabel 1 Urutan Curah Hujan Harian Maksimum No urut
Tahun
Max
1
1987
124.250
2
2002
110.133
3
1986
106.725
4
1997
104.144
5
2003
101.533
6
2005
98.167
7
2004
97.033
8
1998
83.078
9
1988
82.667
10
1992
81.575
11
1993
80.833
12
1994
79.433
13
2001
79.211
14
1989
72.867
15
1991
72.344
16
1990
71.778
17
1999
71.678
18
2000
60.722
Sumber : BMKG (2005)
Uji Distribusi Analisis Frekuensi Diperlukan penguji parameter untuk menguji kecocokan (the goodness of fittest test) distribusi frekuensi sampel data terhadap fungsi distribusi peluang yang diperkirakan dapat menggambarkan atau mewakili distribusi frekuensi tersebut. Pengujian parameter yang sering dipakai adalah Chi-Square dan Smirnov-Kolmogorov (Suripin, 2004). Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran Dari hasil perhitungan penentuan pola distribusi hujan didapatkan tabel berikut ini. Tabel 2 Kesesuaian Data Curah Hujan Terhadap Jenis Sebaran No Jenis Sebaran Syarat Hasil Perhitungan Ket 1 Normal Cs ≈ 0 0.550 Sesuai Ck ≈ 3 3.037 Sesuai 2 Log Normal Cs (ln X) ≈ 0 0.207 Sesuai Ck (ln X)≈ 3 2.826 Sesuai 3 Log Pearson Cs>0 0.550 Sesuai 2 Ck = 1,5 Cs +3 3.037 Sesuai 4 Log Pearson -Type III Cs (ln X)>0 0.207 Sesuai Ck (ln X) = 1,5 (Cs(lnX)2+3 2.826 Sesuai 5 Gumbel Cs =1,14 0.550 Tidak Sesuai Ck =5,4 3.037 Tidak Sesuai Sumber : Hasil Analisis (2011)
Berdasarkan tabel 2, maka distribusi Gumbel (Cs > 1,14 dan Ck < 5,4) tidak dapat digunakan sebagai metode perhitungan curah hujan rancangan. Berdasarkan analisis frekuensi yang dilakukan pada data curah hujan harian maksimum diperoleh bahwa jenis distribusi yang
paling cocok dengan sebaran data curah hujan harian maksimum adalah distribusi Log Normal. Jika menggunakan software Easyfit didapatkan grafik sebaran seperti gambar dibawah ini
Gambar 3 Probably density function dari Gumbel, Log Pearson Type III, Log Normal dan Normal Sumber : Hasil Analisis (2011)
Dari gambar 3 didapatkan kurva yang mendekati histogram dari data curah hujan yang ada ialah kurva Log Normal. Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Log Normal. Pada metode log normal ini, maka data curah hujan harian maksimum yang diperoleh diubah dalam bentuk logaritmik sehingga parameter statistik yang digunakan adalah parameter statistik sebaran logaritmatik. Tabel 3 Curah hujan setelah di kalikan nilai koefisien pengaliran Sehingga dari tabel di atas didapatkan curah hujan 1000 tahun adalah 69,523 mm. Tahun 2 5 10 25 50 100 200 500 1000
Rt 85,64 100,82 109,82 121,56 129,68 137,61 145,43 151,91 163,36
Sumber : Hasil Analisis (2011)
α 0,288 0,325 0,344 0,366 0,380 0,392 0,403 0,412 0,426
Re 24,635 32,799 37,813 44,506 49,232 53,918 58,595 62,514 69,523
Perhitungan Debit Banjir Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Perhitungan debit banjir pada sungai Pasanggrahan diperlukan untuk mengetahui besarnya debit perkiraan untuk berbagai kala ulang yang nantinya berguna untuk perencanaan spillway di Situ Gintung.
Qp= 1,939 m3/detik/ mm
Gambar 4. Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Sumber : Hasil Analisis (2011)
Dengan memasukkan nilai curah hujan perjam pada hidrograf satuan sintetik Nakayasu di atas maka didapatkan
Qp= 128,845 m3/dt
Gambar 5 Hidrograf Sintetik Nakayasu Sumber : Hasil Analisis (2011)
Jadi debit yang digunakan untuk perhitungan berikutnya adalah 128,845 m3/dt Analisis Hidrolika Bangunan Pelimpah Tipe Gergaji Bangunan pelimpah adalah bangunan pelengkap dari suatu bendungan yang berguna untuk mengalirkan kelebihan air reservoir agar bendungan tetap aman bila terjadi banjir. Debit rencana yang didapatkan dari hasil analisis hidrologi sebesar 128,845 m3/dt dan lebar yang sediakan untuk bangunan pelimpah hanya sebesar 11,2 m. Jika menggunakan bangunan pelimpah mercu biasa hanya dapat melimpahkan debit air sebesar 61,773 m2/dt sehingga diperlukan optimasi bentuk dengan pelimpah tipe gergaji ditambah 2 pintu air yang memiliki lebar disetiap pintunya 1 meter. Dari hasil perhitungan pelimpah ini dapat melimpahkan debit air sebesar 137,555 m3/dt.
Gambar 11 Sketsa pelimpah mercu biasa dan tipe gergaji serta debit air yang dapat dilimpahkan Perhitungan Profil Muka Air di Atas Pelimpah dan perencanaan kolam olakan Perhitungan profil muka air di atas pelimpah didasarkan pada perhitunganperhitungan hidrolika untuk memperoleh gambaran kondisi pengaliran melalui saluran tersebut pada debit-debit tertentu.
Gambar 12 profil muka air di atas pelimpah Sumber : Hasil Analisis (2011)
Dari hasil perhitungan profil muka air di hilir didapatkan nilai bilangan Froude diatas 4,5 yaitu sebesar 4,521 sehingga dipilihlah Kolam USBR tipe III untuk perencanaan kolam olakan. Analisis Stabilitas Analisis stabilitas bangunan pelimpah dilakukan pada 2 kondisi ekstem yaitu pada kondisi banjir gempa dan kosong gempa. Skema pembebanan dapat dilihat dibawah ini :
9 .7 0
+100.00
+95.00
PW 1
Wa 4
Wa 1
PD
+90.00 +90.00
W 14 +90.00
Wa 5 W 9
Wa 3 W 13
Wa 2 W 15
1
W 11
Wa 6
5 W 12
4
W 17
0.
1 1 .8 2
W 18
W 10 W 8
+87.00
W 16
71
8.76 5
6
1.4
+85.00
CA 1
2
7 1.00
W 7
Wa 7
3 0.75
W 3 2 .0 0
11 W 2 W 1
1 .6 7
2 .5 7
3 .6 5
89
WE 1 W 4 10
W 6
5 .0 0
3.
W 5
2 .5 0
5 .9 06 .4 4
CA 2
1.00
0
9
8 PA 2
1.1
06
4.65 1.
PA 1
13
12 0.50
Gambar 13. Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Banjir Gempa
CP 1
PP 1
+ 1 0 0 .0 0
Wa 4 + 9 5 .0 0
W 14
+ 9 0 .0 0
+ 9 0 .0 0
+ 9 0 .0 0
Wa 5 W 9
W 13 W 15
1
W 11
W 16 W 18
W 10 W 8
+ 8 7 .0 0
Wa 6
5 W 12
4
W 17
0.
71
8 .7 6 45
6
1.
+ 8 5 .0 0
PA 1
CA 1
2
7 1 .0 0
W 7
Wa 7
3 0 .7 5
W 3 2 .0 0
11 W 2
W 1
1 .6 7
2 .5 7
3 .6 5
89
WE 1 W 4 10
W 6
2 .5 0
3.
W 5
CA 2
1.
1 .0 0
0
9
8 PA 2
1 .1
06
4 .6 5
13
12
CP 1
0 .5 0
Gambar 14. Skema Pembebanan Pelimpah Kondisi Kosong Gempa Dari 2 skema diatas didapatkan hasil perhitungan stabilitas terhadap guling, geser, dan daya dukung. Stabilitas terhadap guling Dalam kondisi banjir Mt = 5228,900 ton.m Mg = 1027,701 ton.m SF = 5,088 > 1,1 Aman Dalam kondisi kosong Mt = 2347,259 ton.m Mg = 188,075 ton.m SF = 12,48 > 1,1 Aman Stabilitas terhadap geser Dalam kondisi banjir ΣV = 61,086 ton ΣH = 79,928 ton SF
1, 3
50
61, 086
tan 24
79, 928
1,1
SF = 1,15 > 1,1 Aman Dalam kondisi kosong ΣV = -26,850 ton ΣH = 4,212 ton SF
1, 3 50
26, 850
tan 24
1,1
4, 212
SF = 12,59322 > 1,1 Aman Stabilitas terhadap gaya dukung Dalam kondisi banjir ΣMv = 5270,333 ton.m ΣMh = 1027,701 ton.m ΣV = 61,086 ton B=8m e
5 2 7 0, 3 3 3 - 10 2 7 , 7 0 1
8
6 1, 0 8 6
2
PP 1
e = 65,45 m > L/6 e = 65,45 m > 1,3333 X
8
3.
65, 45
2
X = 184,360 2V m ax
L. X 2 61, 086
m ax
8 184, 360
m ax
0, 083
57, 0875
Am an
Dalam kondisi kosong ΣMv = 2387,147 ton.m ΣMh = 188,075 ton.m ΣV = 26,850 ton B=8m e
2 3 8 7 ,1 4 7 - 1 8 8, 0 7 5
8
2 6, 8 50
2
e = 85,90 m > L/6 e = 85,90 m > 1,3333 X
8
3.
85, 90
2
X = 269,706 2V m ax
L. X 2 26, 850
m ax
8
m ax
269, 7 06
0, 0249
57, 0875
Am an
SIMPULAN & SARAN Dari perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh beberapa kesimpulan, meliputi : 1). Perhitungan curah hujan rencana menggunakan metode Log Pearson III yang di uji kesesuaian dengan metode Chi Kuadrat. Dari hasil perhitungan debit banjir dengan metode hidrograf satuan sintetik Nakayasu didapatkan debit untuk periode ulang 1000 tahun sebesar 128,845 m3/dt.; 2). Bangunan pelimpah (spillway) direncanakan tipe gergaji dengan 2 pintu yang memiliki lebar 1 meter disetiap pintunya di samping kiri bangunan pelimpah (spillway). Dimensi bangunan pelimpah (spillway) adalah lebar efektif 20,53 meter dan tinggi 7,5 meter. Ruang olakan direncakan dengan kolam USBR tipe III sepanjang 13,8 meter. ; 3). Dari hasil perhitungan profil muka air di atas pelimpah dan ruang olak terlihat bahwa dimensi saluran pelimpah dan ruang olakan yang direncakan memiliki dimensi yang mencukupi.;4). Dari hasil perhitungan stabilitas pada kondisi banjir gempa dan kosong gempa bangunan pelimpah aman terhadap stabilitas guling, stabilitas geser, dan stabilitas daya dukung. Dan juga penulis menyarankan : 1). Untuk memaksimalkan debit outflow spillway dari spillway tipe gergaji menurut peraturan PD. T-01-2004-A. Penulis menyarankan untuk memodifikasi bentuk gergaji tersebut. 2). Diperlukannya perhitungan pengaruh akibat sedimentasi terhadap peningkatan muka air waduk untuk penelitiannya selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA BBWS Ciliwung Cisadane, Dirjen PU. 2009. Rehabilitasi Bendungan Gintung. Jakarta.
Chow, V T ”Hidrolika Saluran Terbuka”, Jakarta, Erlangga.1997 Chow, V.T., D.R. Maidment, and L.W. Mays,. Applied Hydrology. McGraw-Hill, New York. 1988 Pusat Litbang Sumber Daya Air, 2004. Perencanaan hidraulik bendung dan pelimpah bendungan tipe gergaji , No. PD. T-01-2004-A, Bandung. Stasiun Klimatologi Pondok Betung, BMKG. 2009. Analisis Curah Hujan Seputar Jebolnya Tanggul Situ Gintung. Tangerang. Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan. Andi Offset, Yogyakarta.
