BAB II TINJAUAN PUSTAKA. curah hujan (karena di tempat ini ditempatkan takaran hujan - titik 0),

BAB II Tinjauan Pustaka

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hujan rata-rata pada suatu daerah Kalau dalam suatu daerah ada satu tempat, dimana diketahui besarnya curah hujan (karena di tempat ini ditempatkan takaran hujan - titik 0), berlakulah tinggi air hujan ini dibuat titik 0 atau dengan kata lain apakah untuk daerah itu tinggi hujannya sama ? Jawabnya ialah : tidak dan ini telah dibuktikan oleh penyelidikan Melchior. Andai kata 0 adalah pusatnya hujan, maka tinggi air hujannya makin menjauh dari titik 0 makin berkurang dan titik-titik dengan tinggi air hujan sama merupakan lingkaran dengan titik pusatnya 0 sebagai pusat lingkaran.

Gambar.2.1. Menghitung dengan memakai sumbu Y dan X melalui titik 0

II -1


Dengan memakai sumbu Y dan X melalui titik 0 dalarn satu bidang lengkung pengaruh dirumuskan : Y=1+

59 1  0,35 X 2

hingga; kalau ada titik X, dari pusat 0, maka : tinggi hujan pada jarak XI adalah :Y1 = 1 +

59 1  0,35 X 12

harga ini merupakan lingkaran dengan jari X 2 , dan pusatnya titik 0. Kalau ada dua titik 0 dan M, maka garis baginya merupakan garis batas pengaruh dari titik 0 dan M. Kalau dititik M hujannya lebih tinggi dari titik 0 apakah garis sama pengaruh ini akan bergeser ke arah 0 ? Pertanyaan kedua adalah, apakah tempat tempat takaran selalu tempat pusat hujan ? Karena uraian diatas masih kurangnya pengetahuan dalam bentuk pengaruh pusat hujan, maka untuk menghitung hujan rata-rata ditempuh jalan lain.

2.1.1. Dengan Cara Segitiga Stasiun-stasiun hujan dihubungkan hingga terbentuk jaringan segitiga, hujan rata-rata untuk tiap segitiga sama dengan dikalikan sepertiga jumlah tinggi hujan yang merupakan titik sudut segitiga atau secara umum : q e  F ABC x

h A  h B  hC 3

II -2


hrata

h  h B  hC     F ABC x A  3    F

1 F hrata   ABC h A  h B  hC  3 F

Gambar.2.2. Perhitungan Cara Segi Tiga

Tabel.2.1.Contoh Perhitungan Cara Segi Tiga : 

q

MFG

7 + 4 + 3 = 14

8

1,12

MGB

7 + 3 + 8 = 18

7

1,26

MBC

7 + 8 + 10 =

6

1,50

MCH

25

7

2,17

MHI

7 + 10 + 14 =

9

2,61

MIE

31

10

2,00

MFF

7 + 14 + 8 =

11

1,76

FGH

29

9

1,89

BCH

7 + 8 + 5 = 20

4

1,24

HID

7 + 5 + 4 = 16

10

1,60

II -3


AFE

4 + 3 + 14 =

9

2,17

AGB

21

5

0,75

CHD

8 + 10 + 14 =

4

0,56

DHE

32

1

0,23

14 + 8 + 4 = 26 4 + 4 + 5 = 13 4 + 3 + 8 = 15 10 + 4 + 4 = 14 4 + 14 + 5 = 23

2.1.2. Dengan Cara Thiesen Sebagai dasar Thiesen mengambil garis bagi antara dua stasiun hujan dan dalam daerah yang dibatasi oleh garis bagi ini berlaku besarnya hujan dari stasiun di dalamnya.

II -4


Gambar .2.3. Gambar dengan cara Thiesen

2.1.3. Dengan Cara Isohyet Dengan adanya pengukuran berbagai stasiun, maka diusahakan menarik garis sama tinggi hujan dan seterusnya harga rata tinggi hujan ditentukan.

Gambar.2.4 Dengan Cara Isohyet

II -5


Tabel 2.2 Dengan cara Ishoyet Luas km2

3

15 20 25 12 10 15 100

Luas relatif % nmn3 15 20 25 12 10 15 100%

Isotach rata-rata 14 12 9 6,5 4,5 3,5 3

Tinggi hujan mm 0,42 1,80 1,80 1,63 0,54 0,35 0,45 6,99

2.1.4. Memakai Perumusan Perumusan hubungan antara luas daerah (F) dan koefisien reduksi ini didapat dari penyelidikan pada tahun 1889 selama 2000 hari pada daerah seluas 2000 km2 dimana terdapat 44 stasiun hujan. Menghitungnya h ratarata dengan memakai cara segitiga dan setelah h ini dibagi dengan h maksimun dari salah satu stasiun dalam daerah A, maka terdapat harga untuk luas daerah A km 2.

2.2. Analisa Hujan Rencana Dalam perencanaan bendung di sungai, untuk perhitungan mercu tembok tebing, hujan yang mana yang kita akan pakai untuk perhitunganperhitungan tinggi air di atas bendung dengan berdasarkan atas tinggi hujan. Untuk menjawab permasalahan diatas, diambil contoh data hujan maksimum beberapa tahun seperti pada Tabel.2.3.

II -6


Tahun

1980 1981 1982 1983 1984

R maksimum Tahun mm / 24 jam 140 150 160 140 170

1985 1986 1987 1988 1989

R maks mm / jam 160 170 140 130 120

Tahun

R maks mm / 24 jam

1990 1991 1992 1993 1994

180 170 180 160 160

24

Tabel.2.3 Analisa Hujan Rencan Untuk keperluan ini bisa dipakai : a. Tinggi hujan maks. pernah tercatat, di sini R = 180 mm/24 jam selama pencatatan 15 tahun. b. Hujan rata-rata maksimum selama 15 tahun ialah: 2330/15= 155 mm/24 jam c. Hujan rata-rata maksimum dari lima tahun terakhir ialah: 850/5= 170 mm/24 j am d. Hujan rata-rata maksimum dari lima tahun berturut yang maksimum dan ini ialah 850/5 = 170 mm/24 j am . Untuk perhitungan bendung dipakai yang maksimum ialah 180 mm/24 jam, maka bangunan lebih aman dari pada jika mengunakan hujan rata-rata maksimum, dan akan lebih baik jika pengamatan berlangsung lebih lama. Andaikata hujan maksimum ini telah melampaui batas hujan rencana maka besar kemungkinan bangunan akan hancur . Timbul pemikiran, setelah beberapa waktu bangunan itu mungkin hancur dan apakah

kehancuran

dipandang

dari

sudut

ekonomi

dapat

dipertanggungjawabkan. Untuk menjawab pemikiran ini maka perlu di desain hujan rencana, ialah hujan yang mungkin bisa diharapkan terjadi

II -7


sekali dalam waktu tertentu, misalnya R50, ialah tinggi hujan yang mungkin bisa terjadi sekali 50 tahun. Kalau terjadi tinggi hujan R50 dan bangunan hancur, maka kehancuran ini mungkin baru setelah 50 tahun. Pemilihan dan pertimbangan dalam menentukan besamya tinggi hujan rencana akan mengakibatkan besarnya debit banjir rencana R 50 atau R100 atau R500 dan akan sangat mempengaruhi pada besamya bangunan dan besamya akibat kehancurannya. Perhitungan hujan rancangan dapat dikerjakan dengan berbagai cara untuk menentukan besamya curah hujan rencana, diantaranya adalah :  Cara Kurva  Cara Gumbel  Cara Iwai Kadoya

2.2.1. Cara Kurva Cara Kurva atau cara grafts adalah suatu cara untuk mendapatkan tinggi hujan rencana dengan mengolah data hujan maksimum tahunan dan membuat hubungan antara tinggi hujan sebagai ordinat dan waktu luang atau probabilitas turunnya hujan 1 (satu) kali dalam periode waktu tertentu sebagai absis. Sebagai contoh Tabel .2.3 disusun menjadi Tabel.2.4 dengan memperhatikan jumlah kejadian besaran tinggi hujan selama periode pencatatan (kolom 2) dan dihitung kejadian tinggi hujan tersebut selama periode ulang setiap berapa tahun (kolom 3).

II -8


Tabel.2.4. Periode Ulang Tinggi Curah Hujan h dalam mm/24 n kali dalam 15 Satu kali dalam m tahun jam

tahun

120

15

1

=1

130

14

15/14

= 1,07

140

13

15/13

= 1,15

150

10

15/10

= 1,50

160

9

15/9

= 1,66

170

5

15/5

=3

180

2

15/2

=7½

Dalam kolom kedua dihitung banyak kali terjadi tinggi hujan dalam 15 tahun dan dalam kolom ketiga sekali dalam m tahun. Hasil dari kolom 3 dilukiskan dalam kurva yang smooth memberikan harga daripada R n .

Gambar.2.5. Cara kurva

II -9


Misal direncanakan tinggi hujan rencana untuk periode ulang 5 tahun terjadi 1 (satu) kali hujan besar, maka besaran tinggi hujan tersebut dapat diketahui dengan menarik dari sumbu absis pada angka 5, ditarik sejajar sumbu ordinat hingga memotong lengkung curva dan dihubungkan ke sumbu ordinat dan diketahui besaran tinggi hujan rencananya (178 mnd24jam).

2.2.2. Cara Gumble: Untuk perhitungan dipakai perumusan : XT 

1 YT  b a

1 y  a x



x  X2  Y

2

Dimana : XT

= angka hujan selama 1 hari (24 jam) yang mungkin terjadi dalam waktu T tahun

X2

= angka rata-rata dari X2

X 

= kuadratnya dari X

y

= diambil dari daftar A (nilai standard deviation untuk reduce

2

2

variate) Yt

= diambil dari daftar A (nilai rata-rata untuk reduce variate)

Yt Y

= diambil dari daftar B (reduce variate sebagai fungsi balik waktu)

II -10


Daftar : A N

yt

y

N

yt

y

5

0,2935

0,8620

28

0,5137

1,1139

6

0,3403

0,8898

29

0,5155

1,1176

7

0,3719

0,9156

30

0,5172

1,1210

8

0,3950

0,9385

31

0,5188

0,1243

9

0,4128

0,9584

32

0,5203

1,1274

10

0,4271

0,9757

33

0,5217

1,1304

11

0,4388

0,9911

34

0,5231

1,1332

12

0,4486

1,0046

35

0,5244

1,1359

13

0,4570

1,0167

36

0,5256

1,1385

14

0,4642

1,0276

37

0,5268

1,1410

15

0,4706

1,0375

38

0,5279

1,1434

16

0,4762

1,0465

39

0,5289

1,1457

17

0,4811

1,0547

40

0,5299

1,1479

18

0,4856

1,0622

41

0,5390

1,1500

19

0,4896

1,0691

42

0,5318

1,1520

20

0,4933

1,0755

43

0,5327

1,1540

21

0,4966

1,0815

44

0,5335

1,1559

22

0,4996

1,0871

45

0,5343

1,1577

23

0,5024

1,0922

46

0,5351

1,1595

24

0,5050

1,0971

47

0,5358

1,1612

25

0,5074

1,1017

48

0,5365

1,1628

II -11


N

yt

y

N

yt

y

26

0,5096

1,1060

49

0,5372

1,1644

27

0,5117

1,1101

50

0,5379

1,1660

n = banyak tahun pengamatan Sebagai contoh diambil K. Lahor, dalam daerah pematusannya terdapat station hujan. Daftar B : T

Y

F (x)

T

Y

F (x)

2

0,4476

0,50

200

5,2958

0,995

3

0,9027

0,70

250

5,5194

0,996

5

1,4999

0,80

333

5,8067

0,997

10

2,2504

0,90

500

6,2136

0,998

20

2,9702

0,95

1000

6,9073

09990

33

3,4812

0,97

2000

7,6007

0,9993

50

3,9019

0,998

5000

8,5167

0,9997

100

4,6002

0,99

10000

9,2113

0,9999

Referensi dapat dilihat pada tabel 8.4 buku hidrologi teknik, Ir. CD Soemarto, Dipl. HE. Reduce variate dapat (Y) dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : YTt = - 1n [ - 1n {(Tr – 1)/Tr}]

II -12


Misal T = 5 tahun Y5 = -1n [ - 1n {(5r – 1)/5r}] YTt = 1,4999

2.3. Perhitungan Debit Banjir Rencana Dalam perencanaan bendungan, spillway, bangunan Flood Control, jembatan, Culvert, dan drainage jalan raya, perlu memperkirakan debit terbesar dari aliran sungai yang mungkin terjadi dalam suatu periode tertentu, debit ini disebut debit rencana. Periode tertentu yang mungkin terjadi banjir rencana berulang disebut "Peiode Ulang". Penentuan debit rencana berikut periode ulang ditentukan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan diantaranya adalah sebagai berikut : 

Biaya pembangunan dan biaya pemeliharaan bangunan pengendalian banjir : makin besar periode Wang, makin aman, tetapi biaya makin besar (over design).



Umur ekonomis dari bangunan pengendalian banjir. (Jangan mendesain untuk Q dengan period ulang 75 tahun kalau umur bangunan hanya 50 tahun)



Besamya kerugian yang akan ditimbulkan, bila bangunan pengendalian banjir dirusak oleh banjir, serta sering/tidaknya kerusakan itu terjadi.

Penentuan debit rencana dapat dilakukan dengan beberapa metoda-metoda:

II -13


grafis 1. Analisa statistik analisis Qo dapat dihitung dengan mencari distribusi nilai-nilai extreem/max, bila tersedia data pengamatan aliran sungai jangka panjang (Metoda E.J. Gumble, metoda California, metoda Faster, metoda Hazen, metoda Ven Te chow, analisa frekwensi). 2. Metoda Rational : Q = C.i.A. Bila data aliran sungai tidak mencukupi, sehingga data curah hujan dipakai dalam rumus tersebut i = intensitas curah hujan ; C = koef run off = R.O P 3. Metoda Empiris Sama dengan metoda rational, hanya di sini hubungan debit dan intensitas curah hujan diturunkan menurut persamaan matematis berdasarkan pengamatan di suatu daerah aliran tertentu.

2.3.1. Metode Infiltrasi Metode ini menghitung besarnya kapasitas infiltrasi dan sehingga dapat diketahui run off yang terjadi dan merupakan debit aliran. Parameter prinsip dasar yang perlu diketahui diantaranya adalah Indeks Infiltrasi adalah nilai rata-rata dari intensitas air yang hilang II -14


(intensitas hujan yang datang dikurangi tinggi aliran permukaan) 

= (Ptot – Pnet) / t

= (Ptot – Q) / lamanya hujan = (d (P – Q)) / dt Limpasan langsung adalah besamya presipitasi dikalikan dengan koefisien limpasan langsung. RO = K.P (Limpasan langsung = Koef limpasan langsung x Presipitasi). Sedangkan K =

i  Windek ; dimana i = intensitas hujan. i

Gambar.2.5. Kurva Kapasitas infiltrasi

Windex

= kecepatan infiltrasi rata-rata selama intensitas hujan melebihi kapasitas infiltrasi: [ cm/jam ] =

Fe P  Q.O  Se  Te Te

II -15


F,

= Masa infiltrasi yang terjadi selama intensitas hujan melebihi kapasitas infiltrasi.

Te

= Waktu selama infiltrasi yang terjadi sacra dengan kapasitas infiltrasi [jam].

P

= Hujan komulative yang menyebabkan R.O.

R.O

= Aliran permukaan komulative yang ada hubungannya dengan P.

se

= Aliran permukaan effective (depression storage), umumnya diabaikan.

2.3.2. Metoda Rational (Rational Method) Di dalam rumus yang dipakai, terlihat hubungan antara debit (Q), dengan intensitas hujan (i), y a n g merupakan fungsi dari parameter fisika. Q = C.i.A dengan Q

= debit rencana

C

=

Koef Limpasan (berbeda-beda untuk macammacam

D.A.S. harus ditentukan berdasarkan

R.O P

i

= Intensitas hujan

A

= Luas D.A.S

Yang termasuk cara rational ini, adalah : -

Metoda Melchior

-

Metoda Weduwen

II -16


-

Metoda Haspers

Ketiga Metoda di atas mengikuti konsep yang sama tetapi masing-masing metoda mempunyai parameter yang berbeda.

Metoda Melchior Rumus yang dipakai dikenal sebagai rumus Pascher, yaitu: Qp = ..q.A

 = Koef. Limpasan =

Limpasan Curah Hujan Total

 = koefisien reduksi =

Hujan Rata-Rata di DAS Hujan Harian Maksimum dari Salah Satu Stasiun Dalam DAS

q

= besarnya hujan terbesar (max. point rain fall) (m3/det/km2)

A

= Iuas D.A.S (km2)

Qp = debit puncak banjir (m3/det.)

Metoda Weduwen Rumus yang dipakai : Qp =  .  . q . A Dengan :  = Koef. Limpasan = = 0.2 +

Limpasan Curah Hujan Total

0 .8 tc  1

II -17


tc = waktu konsentasi = waktu yang dibutuhkan oleh air untuk bergerak dari titik terjauh mencapai titik tertentu dihilir sungai (mulut D.A.S.)  = koef Reduksi T 1 .F T 9 180  F

180 

=

(menurut Ir. Boerena dianggap dapat berlaku untuk

seluruh Indonesia) T = Duration hujan yang diharapkan dapat menyebabkan banjir =2tc F = luas ellips yang dapat mencakup D.A.S. = ¼ .a.b. a

= sumbu panjang ellips (km)

b = sumbu pendek ellips (km) q = besamya hujan terpusat yang maksimum =

2.4. T  360 (m3/det/km) 6T  7

A = Luas D.A.S.(km2) Qp = debit puncak banjir (m3/det) Ketiga metoda ini, dahulu sering dipakai di Indonesia, tetapi kini telah ditinggalkan, karena dianggap estimasinya terlalu besar (Over estimate).

2.3.3. Metoda Empiris (Empirical Method) Rumus-rumus berikut ini digunakan, dengan mendasarkan ketentuanketentuannya pada hasil pengamatan. Rumus-rumus empiris yang sudah dipakai antara lain :

II -18




Unit graph method/Actual unit hydrograph Sherman L.K. 1932.



Synthetic unit Hydrograph  Snyder. FF. 1938.



Dimensionless Unit Hydrograph.



Distribution Graph.

2.3.3.1. Metode Unit Graph (Unit Graph Method/Actual Unit Hidrograph) Dalam metode ini dikemukakan bahwa unit hydrografh hasil pengolahan data dan pengukuran merupakan salah satu alat untuk memperkirakan hidrograph jika diketahui data curah hujan, selama karakteristik fisik daerah aliran tidak mengalami banyak perubahan. Metode ini dipergunakan bila data-data yang tersedia didapatkan dengan periode pendek dan berlaku untuk D.A. yang tidak terlalu besar. Prosedure Pengerjaan Hidograf Satuan (Actual Unit Hydrograph): 1. Dari pencatatan hujan lebat, yang turun merata di suatu daerah, pilih beberapa intensitas dengan duration tertentu. 2. Dari pencatatan data debit banjir, dipersiapkan hidrograph banjir (Flood Hydrograph) selama beberapa hari sebelum dan sesudah perioda hujan pada butir 1 3. Pisahkan aliran dasar (Base Flow): terhadap aliran permukaan dengan berbagai metoda yang ada 4. Dari hasil pemisahan ini, akan didapat/dihitung ordinat aliran dasar dan ordinat limpasan langsung 5. Dihitung vol. limpasan langsung dengan persamaan:

II -19


V nett o  tr Q net .dt Heff = deff =  A A

=

 Q net .t (cm) A

dengan: A = luas daerah aliran (m2) Qnet

= Ordinat debit limpasan langsung

(Qnet

= Qtot- QBF)

Qtot

= debit limpasan total

QBF

= debit limpasan dasar

t

= batas interval

6. Hitung ordinat-ordinat Hidrograph satuan dengan rumus.

Ordinat-Ordinat Limpasan Langsung Ordinat-ordinat hidrograph satuan =

heff

Tabel 2.5. Contoh tabel Menghitung Hidrograf Satuan Waktu

Debit Total

Aliran

Ordinat limpasan Ordinat

Tgl. Jam

(m3/det)

Dasar

langsung

hidrograph

(m3/det)

(m3/det)

satuan (m3/det)

(3)

(4) = (2) – (3)

(5) = (4)/heff

(1)

(2)

II -20


Q

net

heff =

 ..............................

Q

net

. t

A



Q net . x 60 x 60 t A

Dimana: Q = debit (m3/det) A = Luas Daerah Aliran Sungai (DAS) (m2) T = periode / durasi waktu lamanya debit aliran (detik atau jam)

2.3.3.2. Metode Syntetic Unit Hydrograph Cara ini mempergunakan metoda empiris, dengan memperkirakan adanya hubungan antara debit, time of concentration, terhadap karakteristik daerah aliran data suatu bentuk persamaan-persamaan seperti dibawah ini: a ). Metode Syntetic Unit Hydrograf dari Snyder qp 

275 tp

Dengan qp = debit maximum unit hydrograph [ma/det/km2] tp = lag time. [jam] = Ct.(Lc.L)" L = panjang sungai [Km] Lc = panjang sungai ke titik das [km] n = 0,3 ,koefisien yang bersifat proporsional terhadap Ct.

II -21


Ct&Cp = koefisien yang tergantung pada karakteristik daerah aliran. Umumnya dipakai harga: Ct = 1.1 - 1.4 Menurut Snyder Cp = 0,56 - 0.69 Bentuk dari synthetic unit hydrograph ini mengikuti persamaan alexseyev :

* y = 10-a

(1  x) x

dengan :

y = Q/Qp x = t/Tp a = 1.32 2 + 0.15  + 0.045 =

Qp . Tp W

λ=

Qp . Tp heff . A

Qp = debit maksimum limpasan total [m3/det] = qp. Heff. A. n,

Ct, & Cp. Didapat dengan Trial & Error sehingga hydrograph banjir

(Flood hydrograph) hasil perhitungan = hasil pengamatan.

Gambar.2.6. Hidrograf Banjir Metode Synthetic Unit Hydrograf II -22


Prosedure pembuatan Metode Syntytic Unit Hydrograf dari Snyder. 1) Menentukan satuan curah hujan efektif. (heft) dan tr = time duration. heft

= 1 mm atau 1 cm atau 1 inch.

tr

= 1 jam atau 1 menit.

2) Menentukan nilai Ct, Cp, n untuk kemudian menghitung: - tp. (lag.time ) = Ct. (Lc. L)" - qp. (debit max unit hydrogaph / Km2 bias) qp = 275

Cp tp

3) Menghitung Tp (time rise to peak). - te (lamanya hujan eff) =

tp (seharusnya te = tr) 5,5

- Bila te > tr dilakukan koreksi terhadap tp t’p = tp + 0.25

(tr – te),

sehingga didapat waktu mencapai debit

maksimum Tp = t’p + 0,5 tr Jika te < tr , maka Tp = tp + 0,5 tr Tp = time rise to peak Tr = lamanya hujan efektif 1 jam, dengan tinggi 1 inch . 4) Menghitung

Qp

(debit

maaxumum

Synthetic

unit

hidrograph) Qp = qp. A. Heft. Dengan :

qp [m3 /det/km2 ]

A [Km2] heff [m] II -23


Qp [m3/det] 5) Menentukan grafik hubungan antara Q dan t (UH) berdasarkan persamaan alexeye:

1 x  2

y = 10-a dengan :

x y = Q/Qp

x = t/Tp a = 1.32 2 + 0.15  + 0,045 =

Qp . Tp W

λ =

Qp . Tp heff . A

-

; W = 1000 h . A

Setelah X dan a dihitung, maka nilai y untuk masing-masing x dapat dapat dihitung. (secara langsung atau tabel)

-

Sehingga apabila nilai x ditransper menjadi t = x.Tp. dan nilai y ditransfer menjadi Q = y.Qp. maka grafik hubungan Q dan t dapat diplot.

-

Grafik hubungan antara Q dan t ini dapat dinyatakan sebagai hydrograph satuan (Unit hydrograph) apabila heff

=

 Q.dt.  Q . t   1 mm atau 1 inch A A

Bila heff = 1 satuan curah hujannya. Maka ordinat Q dikoreksi. 6) Buat hidrograph banjir (flood hydrograph) bare berdasarkan perhitungan.

II -24


7) Cek hidrograph banjir hasil perhitungan di atas terhadap hidrograph hasil pengamatan. 8) Bila masih jauh berbeda, ulangi prosedure no. 2 sampai dengan no. 7, sehingga didapat hidrograph banjir hasil perhitungan mendekati hidrograph pengamatan.

2.4. Bendung Bendung merupakan salah satu bengunan utama yang direncanakan di dan sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air untuk dimasukkan ke dalam jaringan saluran menuju ke tujuan penggunaannya atau merupakan salah satu tipe bangunan pengelak. Fungsi bangunan bendung diantaranya berfungsi untuk : -

menaikkan tinggi muka air sehingga dapat dialirkan secara gravitasi sampai mencapai tujuan kegunaannya

-

menaikkan dan menahan aliran air agar dapat di pompa ketempat yang lebih tinggi untuk mencapai tujuan kegunaannya

-

mengendalikan pola aliran sedimen agar tidak mengganggu morfologi dasar sungai

-

mengatur pola aliran debit sungai agar tetap terjaga kehidupan biota di dalam air sungai Didalam uraian selanjutnya bangunan bendung yang akan ditinjau

khususnya untuk keperluan irigasi.

II -25


2.4.1.Bagian-bagian Bangunan Utama Bangunan utama terdiri dari berbagai bagian yang akan dijelaskan secara terinci dalam pasal berikut ini. Pembagiannya dibuat sebagai berikut : -

Bangunan pengelak

-

Bangunan pengambilan

-

Bangunan pembilas (penguras)

-

Kantong lumpur

-

Pekerjaan sungai

-

Bangunan-bangunan pelengkap

2.4.1.1. Bangunan Pengelak Bangunan pengelak adalah bagian dari bangunan utama yang benarbenar dibangun di dalam air. Bangunan ini diperlukan untuk memungkinkan dibelokkannya air sungai ke jaringan irigasi, dengan jalan menaikkan muka air di sungai atau dengan memperlebar pengambilan di dasar sungai seperti pada tipe bendung saringan bawah (bottom rack weir) Bila bangunan tersebut juga akan dipakai untuk mengatur elevasi air di sungai, maka ada dua tipe yang dapat digunakan, yakni : (1) Bendung pelimpah, dan (2) Bendung gerak (barrage) Gambar 6.2 memberikan beberapa tipe denah dan potongan melintang bendung gerak dan potongan melintang bendung saringan bawah.

II -26


Bendung adalah bangunan pelimpah melintang sungai yang memberikan tinggi muka air minimum kepada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi.

Bendung

merupakan

penghalang

selama

banjir

dan

dapat

menyebabkan genangan luas di daerah-daerah hulu bendung tersebut. Bendung gerak adalah bangunan berpintu yang dibuka selama aliran besar, masalah yang ditimbulkannya selama banjir kecil saja. Bendung gerak dapat mengatur muka air di depan pengambilan agar air yang masuk tetap sesuai dengan kebutuhan irigasi. Bendung gerak mempunyai kesulitan-kesulitan eksploitasi karena pintunya harus tetap dijaga dan dioperasikan dengan baik dalam keadaan apapun. Bendung saringan bawah adalah tipe bangunan yang dapat menyadap air dari sungai tanpa terpengaruh oleh tinggi muka air. Tipe ini terdiri dari sebuah parit terbuka yang terletak tegak lurus terhadap aliran sungai. Jeruji baja (saringan) berfungsi untuk mencegah masuknya batu-batu bongkah ke dalam parit. Sebenarnya bongkah dan batu-batu dihanyutkan ke bagian hilir sungai. Bangunan ini digunakan di bagian/ruas atas sungai di mana sungai hanya mengangkut bahan-bahan yang berukuran sangat besar. Untuk keperluan-keperluan irigasi, bukanlah selalu merupakan keharusan untuk meninggikan muka air di sungai. Jika muka air sungai cukup tinggi, dapat dipertimbangkan pembuatan pengambilan bebas : bangunan yang dapat mengambil air dalam jumlah yang cukup banyak selama waktu pemberian air irigasi, tanpa membutuhkan tinggi muka air tetap di sungai.

II -27


Dalam hal ini pompa dapat juga dipakai untuk menaikkan air sampai elevasi yang diperlukan. Akan tetapi, karena biaya pengelolaannya tinggi, maka harga air irigasi mungkin menjadi tertalu tinggi pula.

2.4.1.2. Bangunan Pengambil Pengambilan adalah sebuah bangunan berupa pintu air. Air irigasi dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini. Pertimbangan utama dalam merencanakan sebuah bangunan pengambilan adalah debit rencana dan pengelakan sedimen.

2.4.1.3. Pembila Pada tubuh bendung tepat di hilir pengambilan, dibuat bangunan pembilas guna mencegah masuknya bahan sedimen kasar kedalam jaringan saluran irigasi. Pembilas dapat direncanakan sebagai : (1) Pembilas pada tubuh bendung dekat pengambilan (2) Pembilas bawah (undersluice) (3) Shunt undersluite (4) Pembilas bawah tipe boks. Tipe (2) sekarang umum dipakai; tipe (1) adalah tipe tradisional; tipe (3) dibuat di luar lebar bersih bangunan pengelak dan tipe (4) menggabung pengambilan dan pembilas dalam satu bidang atas bawah. Perencanaan pembilas dengan dinding pemisah dan pembilas bawah telah diuji dengan berbagai penyelidikan model. II -28


2.4.1.4.Kantong Lumpur Kantong lumpur mengendapkan fraksi-fraksi sedimen yang lebih besar dari fraksi pasir halus (0,006 - 0,007 mm) dan biasanya ditempatkan persis disebelah hilir pengambilan. Bahan-bahan yang lebih halus tidak dapat ditangkap dalam kantong lumpur biasa dan harus diangkut melalui jaringan saluran ke sawah-sawah. Bahan yang telah mengendap didalam kantong kemudian dibersihkan secara berkala. Pembersihan ini biasanya dilakukan dengan menggunakan aliran air yang deras untuk menghanyutkan bahan endapan tersebut ke sungai. Dalam hal-hal tertentu, pembersihan ini perlu dilakukan dengan cara lain, yaitu dengan jalan mengeruknya atau dilakukan dengan tangan.

2.4.1.5. Pekerja Pengatur Sungai Pembuatan bangunan-bangunan khusus di sekitar bangunan utama untuk menjaga agar bangunan tetap berfungsi dengan baik, terdiri dari : (1)

pekerjaan pengaturan sungai guna melindungi bangunan terhadap kerusakan akibat penggerusan dan sedimentasi. Pekerjaan-pekerjaan ini umumnya berupa krib, matras batu, pasangan batu kosong dan/atau dinding pengarah.

(2)

tanggul banjir untuk melindungi lahan yang berdekatan terhadap genangan akibat banjir.

(3)

saringan bongkah untuk melindungi pengambilan/pembilas bawah agar bongkah tidak menyumbat bangunan selama terjadi banjir. II -29


(4)

tanggul penutup untuk menutup bagian sungai lama atau, bila bangunan pengelak dibuat di kopur, untuk mengelakkan sungai melalui bangunan tersebut.

2.4.1.6. Pekerjaan Pelengkap Pekerjaan-pekerjaan ini terdiri dari bangunan-bangunan atau perlengkapan yang akan ditambahkan ke bangunan utama untuk keperluan : (1)

pengukuran debit dan muka air di sungai maupun di saluran;

(2)

pengoperasian pintu;

(3)

peralatan komunikasi, tempat teduh serta perumahan untuk tenaga eksploitasi, gudang dan ruang kerja untuk kegiatan eksploitasi dan pemeliharaan;

(4)

jembatan di atas bendung, agar seluruh bagian bangunan utama mudah dijangkau, atau agar bagian-bagian itu terbuka untuk umum;

(5)

instalasi tenaga air mikro atau mini, tergantung pada hasil evaluasi ekonomi serta kemungkinan hidrolik. Instalasi ini bisa dibangun di dalam bangunan pengelak atau di ujung kantong Lumpur atau di awal saluran.

2.4.2. Data Perencanaan Bendung Perencanaan bendung diawali dengan pengumpulan data, diantaranya adalah : data topografi, data hidrologi, data morfologi, data geologi, data

II -30


mekanika tanah, data lingkungan dan ekologi serta standar peraturan yang akan digunakan.

2.4.2.1. Data Topografi Data-data topografi yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : (1) Peta dasar lebih disukai dengan skala 1 : 50.000 yang menunjukkan sungai mulai dari sumbernya sampai muaranya di laut. Garis-garis ketinggian (kontur) harus diberikan setiap 25 m. Berdasarkan peta ini dapat disiapkan profil memanjang sungai tersebut, dan juga luasnya daerah aliran sungai dapat diukur. (2) Peta situasi sungai dimana bangunan utama akan dibuat. Peta ini sebaiknya berskala 1 : 2.000. Peta itu harus meliputi jarak 1 km ke hulu dan 1 km ke hilir dari bangunan utama, dan melebar 250 m dari masing-masing tepi sungai. Daerah bantaran juga harus tercakup. Peta ini juga harus dilengkapi dengan garis ketinggian setiap 1,0 m, kecuali di dasar sungai di mana diperlukan garis ketinggian setiap 0,50 m. Peta itu juga harus mencakup lokasi alternatif yang sudah diidentifikasi serta panjang yang diliput harus memadai agar dapat diperoleh informasi mengenai bentuk denah sungai dan memungkinkan dibuatnya sodetan/kopur dan juga untuk merencana tata letak dan trase tanggul penutup. Peta itu harus mencantumkan batas-batas yang penting, seperti batas-batas desa, sawah dan seluruh prasarananya. Harus ditunjukkan pula titik-titik tetap

II -31


(Benchmark) yang ditempatkan di sekitar daerah yang bersangkutan, lengkap dengan koordinat dan elevasinya. (3) Gambar potongan memanjang sungai dengan potongan melintang setiap 50 m. Panjang potongan memanjang dengan skala pada peta yang dijelaskan (2) di atas; skala vertikalnya 1 : 200. Skala untuk potongan melintang 1 : 200 horizontal dan 1 : 200 vertikal. Panjang potongan melintangnya adalah 50 m ke kedua tepi sungai. Elevasi akan diukur pada jarak maksimum 25 m atau untuk beda ketinggian 0,25 m tergantung mana yang dapat dicapai lebih dahulu. Dalam potongan memanjang sungai, letak pencatat muka air otomatis (AWLR) dan papan duga harus ditunjukkan dan titik nolnya harus diukur. (4) Pengukuran detail terhadap situasi bendung yang sebenarnya harus dipersiapkan, yang menghasilkan peta berskala 1 : 200 atau 1 : 500 untuk areal seluas kurang lebih 50 ha (1.000 x 500 m2). Peta tersebut harus memperlihatkan bagian-bagian lokasi bangunan utama secara lengkap, termasuk lokasi kantong lumpur dan tanggul penutup. Peta ini harus dilengkapi dengan titik ketinggian dan garis ketinggian yang tepat setiap 0,25 m. Foto udara akan sangat bermanfaat untuk penyelidikan lapangan. Apabila foto udara dari berbagai tahun pengambilan juga tersedia, maka ini akan lebih menguntungkan untuk penyelidikan perilaku dasar sungai.

II -32


Bangunan-bangunan yang ada di sungai di hulu dan hilir bangunan utama yang direncanakan harus diukur dan dihubungkan dengan hasil-hasil pengukuran bangunan utama.

3.4.2.2. Data Hidrologi 1. Debit Banjir Data-data yang diperlukan untuk perencanaan bangunan utama adalah : data untuk menghitung berbagai harga banjir rencana data untuk menilai debit rendah andalan, dan data untuk membuat neraca air sungai secara keseluruhan. Banjir rencana maksimum untuk bangunan pengelak diambil sebagai debit banjir dengan periode ulang 1.000 tahun diperlukan untuk mengetahui tinggi tanggul banjir dan mengontrol keamanan bangunan utama. Untuk bangunan yang akan dibuat di hilir waduk, banjir rencana maksimum akan diambil sebagai debit dengan periode ulang 100 tahun dari daerah antara dam dan bangunan pengelak, ditambah dengan aliran dari waduk yang disebabkan oleh banjir dengan periode ulang 100 tahun. Elevasi tanggul hilir sungai dari bangunan utama didasarkan pada tinggi banjir dengan periode ulang 5 sampai 25 tahun. Periode ulang tersebut (5 - 25 tahun) akan ditetapkan berdasarkan jumlah penduduk yang terkena akibat banjir yang mungkin terjadi, serta pada nilai ekonomis tanah dan semua prasarananya. Biasanya di sebelah hulu

II -33


bangunan utama tidak akan dibuat tanggul sungai untuk melindungi lahan dari genangan banjir. Saluran pengelak, jika diperlukan selama pelaksanaan, biasanya direncana berdasarkan banjir dengan periode ulang 25 tahun, kecuali kalau perhitungan risiko menghasilkan periode ulang lain yang lebih cocok (lihat Bab 10.2). Rangkaian data debit banjir untuk berbagai periode ualng harus andal. Hal ini berarti bahwa harga-harga tersebut harus didasarkan pada catatancatatan banjir yang sebenarnya yang mencakup jangka waktu lama (sekitar 20 tahun). Apabila data semacam ini tidak tersedia (dan begitulah yang sering terjadi), kita harus menggunakan cara lain, misalnya berdasarkan data curah hujan di daerah aliran sungai. Jika ini tidak berhasil, kita usahakan cara lain berdasarkan data yang diperoleh dari daerah terdekat. Debit banjir dengan periode-periode ulang berikut harus diperhitungkan : 1, 5, 25, 50, 100, 1000 tahun. 2. Debit rendah andalan Perhitungan debit rendah andalan dengan periode ulang yang diperlukan (biasanya 5 tahun), dibutuhkan untuk menilai luas daerah potensial yang dapat diairi dari sungai yang bersangkutan. Adalah penting untuk memperkirakan debit ini seakurat mungkin. Cara terbaik untuk memenuhi persyaratan ini adalah dengan melakukan pengukuran debit (atau membaca papan duga) tiap hari. Jika tidak tersedia II -34


data mengenai muka air dan debit, maka debit rendah harus dihitung berdasarkan curah hujan dan data limpasan air hujan dari daerah aliran sungai. 3. Neraca air Neraca air (water balance) seluruh sungai harus dibuat

guna

mempertimbangkan perubahan alokasi/penjatahan air akibat dibuatnya bangunan utama. Hak atas air, penyadapan air di hulu dan hilir sungai pada bangunan pengelak serta kebutuhan air di masa datang, harus ditinjau kembali.

2.4.2.3. Data Morfologi Konstruksi bangunan pengelak di sungai akan mempunyai 2 konsekuensi (akibat) terhadap morfologi sungai : pertama, konstruksi itu akan mengubah kebebasan gerak sungai ke arah horizontal; kedua, konsentrasi sedimen akan berubah karena air dan sedimen dibelokkan, dari sungai dan hanya sedimennya yang akan digelontor kembali ke sungai. Data-data fisik yang diperlukan dari sungai adalah : -

kandungan dan ukuran sedimen

-

tipe dan ukuran sedimen

-

pembagian (distribusi) ukuran butir

-

banyaknya sedimen dalam waktu tertentu

-

pembagian sedimen secara vertikal dalam sungai.

II -35


Kandungan sedimen selama banjir mendapat perhatian khusus. Selain data-data ini, data historis mengenai potongan memanjang sungai dan gejala terjadinya degradasi dan agradasi sungai juga harus dikumpulkan.

2.4.2.4.Data Geologi Teknik [1]

Geologi Geologi permukaan suatu daerah harus diliput pada peta geologi permukaan. Skala peta yang harus dipakai adalah : (a) Peta daerah dengan skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000 (b) Peta semidetail dengan skala 1 : 25.000 atau 1 : 5.000 (c) Peta detail dengan skala 1 : 2.000 atau 1 : 100. Peta-peta

tersebut

harus

menunjukkan

geologi

daerah

yang

bersangkutan, daerah pengambilan bahan bangunan, detail-detail geologis yang perlu diketahui oleh perekayasa, seperti : tipe batuan, daerah geser, sesar, daerah pecahan, jurus dan kemiringan lapisan. Berdasarkan pengamatan dari sumuran dan paritan uji, perubahanperubahan yang terjadi dalam formasi tanah maupun tebal dan derajat pelapukan tanah penutup (overburden) harus diperkirakan. Dalam banyak hal, pemboran mungkin diperlukan untuk secara tepat mengetahui lapisan dan tipe batuan. Hal ini sangat penting untuk pondasi bendung. Adalah perlu untuk mengetahui kekuatan pondasi maupun tersedianya batu di daerah sekitar untuk menentukan lokasi

II -36


bendung itu sendiri, dan juga untuk keperluan bahan bangunan yang diperlukan, seperti misalnya agregat untuk beton, batu untuk pasangan atau untuk batu candi, pasir dan kerikil. Untuk memperhitungkan stabilitas bendung, kekuatan gempa perlu diketahui. [2]

Data mekanika tanah Cara terbaik untuk memperoleh data tanah pada lokasi bangunan pengelak ialah dengah menggali sumur dan parit uji, karena sumuran dan paritan ini akan memungkinkan diadakannya pemeriksaan visual dan diperolehnya contoh tanah yang tidak terganggu. Apabila pemboran memang harus dilakukan karena adanya lapisan air tanah atau karena diperlukan penetrasi yang dalam, maka contoh harus sering diambil dan dicatat dalam borlog. Kelulusan tanah harus diketahui agar gaya angkat dan perembesan dapat diperhitungkan.

2.5 Pelimpah (spillway)

Pelimpah (spiilway) adalah suatu struktur yang di gunakan untuk mengalirkan air yang ada di atas mercu ke daerah hilir. Spillway meloloskan banjir, sehingga air tidak melampaui tanggul atau tubuh bendungan. Fungsinya untuk mengindari kerusakan bendungan. Air yang melimpah melalui spillway mempunyai kecepatn jatuh yang besar. Oleh sebab itu kecepatan aliran harus dikurangi sebeum memasuki saluran yang berada di hilirnya.

II -37


Sifat-sifat hidrolik saluran alam biasanya sangat tidak .menentu, sedangkan sifat-sifat hidrolik pada saluran buatan dapat diatur menurut keinginan atau dirancang untuk tujuan tertentu.

Jenis Spillwaydapat dibedakan menjadi :

2.5.1.Spillway Terkendali

Spillway terkendali memiliki struktur mekanik atau pintu air untuk mengatur laju aliran air, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.2. Desain inimemungkinkan mengatur arus muka air waduk yang akan digunakan untuk menyimpan air sepanjang tahun, dan saat banjirpintu air dioperasikan untuk mengendalikan banjir di daerah hilir.

Gambar .2.7. Spillway Terkendal II -38


2.5.2.Spillway Tidak Terkendali

Spillway tidak terkendali tidak memiliki pintu, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3. Ketika air naik diatas puncak spillway air dari waduk mulai mengalir. Semua volume penyimpanan dalam waduk diatas puncay spillway hanya dapat digunakan untuk penyimpanan sementara air banjir, sehingga waduk sebagai pengendali banjir dapat berfungsi dengan baik

Gambar 2.8. Spillway tidak Terkendali

Spillway dirancangan berdasarkan hujan rencana. Adanya climate change berpengaruh pada pningkatan aras muka air di waduk. Sehingga perlu dikaji kapasitas aliran spillway yang di pasang. Peran spillway dalam melimpahkan aircukup besar, apabila kapsitas spillway ditingkatkan kemungkina fungsi pengendalian banjir berkurang . Disisi lain, peningkatan kapasitas spillway bias mengurangi laju permukaan air, sehingga tubuh bendungan aman dari overtroping. II -39

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. curah hujan (karena di tempat ini ditempatkan takaran hujan - titik 0),

Recommend Documents