BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Gambaran Umum Lokasi Penelitian Daerah penelitian merupakan daerah yang memiliki karakteristik tanah
yang mudah meloloskan air. Berdasarkan hasil borring dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi II bahwasanya tanah di sekitar bendung ini adalah pasir halus kelanauan. Ini dipengaruhi oleh sedimen
yang terbawa oleh sungai yang mengalir ke
bendung tersebut. Sedimen yang terbawa oleh air merupakan tanah yang berbutir halus yang sangat berpotensi terhadap erosi. Butiran halus ini akan terbawa oleh air dan akan terjadi gejala piping, akibatnya terjadi penurunan pada tubuh bendung dan lama-lama bendung akan hancur. Adapun data-data umum bendung adalah sebagai berikut: 1. Dimensi Bendung Panjang bendung
: 64,51 m
Lebar bendung
: 30,26 m
Tipe mercu bendung : mercu bulat dengan jari-jari 2 m 2. Data Muka Air pada Bendung Muka air banjir Muka air hulu
: +21,63 m
Muka air hilir
: +16,55 m
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw)
: 5,08 m
Muka air normal Muka air hulu
: +17,07 m
Muka air hilir
: +12,37 m
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw)
: 4,70 m
3. Data Karakteristik Tanah Dalam menghitung
rembesan yang terjadi di dasar bendung data
mekanika tanah sangat penting untuk menentukan besar dan laju aliran dalam
25
26
tanah. Besarnya rembesan di dasar bendung bergantung pada jenis tanah yang ada di bawahnya. Data-data tersebut diantaranya yaitu berat jenis tanah, berat volume tanah, angka pori, porositas, tegangan efektif, dan kepadatan relatif. Adapun data material yang diperoleh dari Balai Sungai Sulawesi II, yaitu: Kohesi (c)
: 0,150 kg/cm2
Berat jenis tanah (𝛾)
: 2,461 g/cm3
Berat isi tanah ( γd)
: 1,153 gr/cm2
Sudut geser dalam (𝜑)
: 11,5°
Pada penelitian ini terdapat dua titik borring, yaitu pada abutment kiri dan pada abutment kanan. Kedua hasil borring tersebut memiliki empat lapisan tanah yang berbeda. Untuk menghitung debit rembesan yang terjadi di dasar bendung ini dilakukan pada bagian kiri dan kanan bendung, karena berdasarkan hasil borring yang diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi II kedua hasil borring tersebut memiliki jenis dan tinggi lapisan tanah yang berbeda. Adapun hasil kedua borring tersebut dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Titik BH 1 (abutment kanan) Lapisan pertama mulai dari permukaan tanah hingga kedalaman 5 meter terbentuk oleh alluvial endapan limpah banjir sungai (flood deposit), berupa lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan konsistensi lunak. Lapisan kedua terbentuk oleh pasir (sand), warna abu-abu kecoklatan, butiran pasir berukuran halus sampai sedang diameter 0,08–1,2 mm, densitas relatif agak padu (sligthly dense). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada kedalaman 5-8 meter. Lapisan ketiga terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand), warna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm, densitas relatif padu sedang (medium dense), tebal mencapai 5 meter yaitu pada kedalaman 8-13 meter.
27
Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abuabu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6 mm, densitas relatif padu–sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai 7 meter yaitu pada kedalaman 13–20 meter. b. Titik BH 2 (abutment kiri) Lapisan pertama mulai dari permukaan sampai kedalaman 3 meter terbentuk oleh alivial endapan limpah banjir sungai (flood deposit), berupa lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan konsistensi lunak. Lapisan kedua terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand), berwarna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm, densitas relatif agak lepas (loose). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada kedalaman 3-6 meter. Lapisan ketiga terbentuk oleh lempung (clay), berwarna abu-abu kehijauan, sangat plastis dan konsistensi agak kenyal (slightly stiff), tebal mencapai 5,5 meter yaitu pada kedalaman 6–11,5 meter. Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abuabu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6 mm, densitas relatif padu – sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai 8,5 meter yaitu pada kedalaman 11,5–20 meter. 4.2
Perhitungan Rembesan Dalam memperoleh kestabilan suatu bendung banyak faktor yang harus
diperhatikan, terutama masalah penurunan yang akan terjadi apabila bendung beroperasi nanti. Penurunan disebabkan oleh besarnya rembesan yang terjadi pada dasar bendung (pondasi bendung). Rembesan yang besar sangat dipengaruhi oleh jenis tanah yang ada pada dasar suatu bendung. Pentingnya pondasi untuk suatu konstruksi bendung, sehingga perlu diadakan peninjauan kembali mengenai masalah rembesan yang terjadi di Bendung Alopohu. Perhitungan rembesan menggunakan cara flownet, karena dianggap lebih mudah dalam perhitungannya. Kemudian perhitungan ini akan dilakukan pada
28
saat muka air banjir dan pada saat muka air normal. Data sekunder yaitu data borring yang dilakukan pada dua titik yaitu pada abutment kiri dan abutment kanan bendung. 4.2.1
Penentuan Nilai Koefisien Permebilitas Penentuan nilai koefisien permeabilitas k dengan cara empiris berdasarkan
Tabel 2.2 (Das, 1985) seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.1. Tabel 4.1 Penentuan Nilai k untuk Empat Lapisan Tanah di Dasar Bendung Alopohu Jenis Tanah
Lapisan 1 Lapisan 2
Nilai k (mm/det)
Abutment kiri
Abutment Kanan
Lanau lempungan
lanau lempungan (clayey silt)
(clayey silt) Pasir Halus Lanauan silty fine sand) lempung (clay)
Lapisan 3 pasir kasar (coarse sand), Lapisan 4
Abutment kiri
Abutment kanan
10-5
10-5 10-1
pasir (sand)
pasir halus lanauan (silty fine sand), pasir kasar (coarse sand),
10-3 10-5 10-3 102
102
Berdasarkan Tabel 4.1 nilai koefisien permeabilitas k sangat bergantung pada jenis tanah. Untuk jenis tanah yang granular memiliki nilai koefisien permeabilitas yang besar, sedangkan untuk tanah yang kohesif dan memiliki ciriciri fisik yang relatif padat nilai koefisien permeabilitasnya kecil. lanau lempungan memiliki nilai koefisien permeabilitas yang sangat kecil yaitu sebesar 10-5 m/detik, dan pasir kasar yang memiliki ciri-ciri fisik yang berbutir dan agak longgar nilai koefisien permeabilitasnya cukup besar yaitu 10 m/detik. 4.2.2
Perhitungan Nilai Koefisien Permeabilitas Ekivalen Arah Horisontal dan Arah Vertikal
1) Abutment kanan Diketahui, H1
: 5 x 103 mm, k1
: 10-5 mm/detik
H2
: 3 x 103 mm, k2
: 10-1 mm/detik
H3
: 5 x 103 mm, k3
: 10-3 mm/detik
29
: 7 x 103 mm, k4
H4 maka
: 102 mm/detik
(H 1 x k 1 )+(H 2 x k 2 )+(H 3 x k 3 )+(H 4 x k 4 )
kx =
H 1 + H 2 +H 3 +H 4 5000 𝑥 0,0000 1 +(3000 𝑥 0,1)+(5000 𝑥 0,001)+(7000 𝑥 100)
=
5000 +3000 +5000 +7000
= 35.015 mm/detik H 1 + H 2 +H 3 +H 4
kz =
H1 k1
+
H2 k2
+
H3 k3
+
H4 k4
5000 +3000 +5000 +7000
=
5000 0,0000 1
+
3000 0,1
+
5000 0,001
+
7000 100
= 1x10-16 mm/detik 2) Abutment kiri Diketahui, H1
: 3 x 103 mm, k1
: 10-5 mm/detik
H2
: 3 x 103 mm, k2
: 10-3 mm/detik
H3
: 5.5 x 103 mm, k3
: 10-5 mm/detik
H4
: 8.5 x 103 mm, k4
: 102 mm/detik
(H 1 x k 1 )+(H 2 x k 2 )+(H 3 x k 3 )+(H 4 x k 4 )
maka kx =
H 1 + H 2 +H 3 +H 4
=
3000 𝑥0,0000 1 +(300 𝑥0,001)+(5.500𝑥0,00001 )+(8500 𝑥100) 3000 +3000 +5500 +8500
= 42.5 mm/detik H 1 + H 2 +H 3 +H 4
kz = =
H1 k1
+
H2 k2
+
H3 k3
+
H4 k4
3000 +3000 +5500 +8500 3000 0,0000 1
+
3000 0,001
+
5500 0,00001
+
8500 100
= 1x 10-20 mm/detik Berdasarkan
perhitungan
nilai
koefisien
permeabilitas
ekivalen
bahwasanya nilai kx harus lebih besar kz, karena rembesan yang terjadi cenderung lebih besar dalam atau sejajar lapisan daripada tegak lurus lapisannya.
30
4.2.3
Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air Banjir Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir
untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Diketahui, Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw)
: 5.08 x 103 mm
kx abutment kanan
: 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan
: 1x10-16 mm/detik
kx abutment kiri
: 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri
: 1x10-20 mm/detik
Nf
:3
Nd
: 28
Gambar 4.1 Jaring Arus pada Abutment Kanan untuk Muka Air Banjir
31
Gambar 4.2 Jaring Arus pada Abutment Kiri untuk Muka Air Banjir
32
33
maka nilai Q untuk abutment kanan adalah: Q
Nf
= Hw k x ∗ k z
Nd
= 3.22 x10-5 mm3/detik dan untuk abutment kiri yaitu: Q
Nf
= Hw k x ∗ k z
Nd
= 3.54 x 10-7 mm3/detik Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air banjir ditunjukkan dalam Tabel 4.2. Tabel 4.2 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Banjir No 1 2
4.2.4
Deskripsi lokasi Abutment kanan Abutment kiri
Nf
Nd 28
Hw (mm) 5.08x103
kx (mm/det) 35.015
kz (mm/det) 1x10-16
Q (mm3/det) 3.22 x10-5
3 3
28
5.08x103
42.5
1x10-20
3.54 x 10-7
Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air Normal Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir
untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Diketahui, Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw)
: 4.70 x 103 mm
kx abutment kanan
: 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan
: 1x10-16 mm/detik
kx abutment kiri
: 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri
: 1x10-20 mm/detik
Nf
:3
Nd
: 28
34
Gambar 4.3 Jaring Arus pada Abutment Kiri untuk Muka Air Normal
Gambar 4.4 Jaring Arus pada Abutment Kanan untuk Muka Air Normal
35
36
Diketahui, Hw
: 4.70 x 103 mm
kx abutment kanan
: 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan
: 1x10-16 mm/detik
kx abutment kiri
: 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri
: 1x10-20 mm/detik
Nf
:3
Nd
: 28
maka nilai Q untuk abutment kanan adalah: Q
= Hw k x ∗ k z -5
Nf Nd 3
= 2.97 x10 mm /detik dan untuk abutment kiri yaitu: Q
= Hw k x ∗ k z
Nf Nd
= 3.28 x 10-7 mm3/detik Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air normal ditunjukkan dalam Tabel 4.3. Tabel 4.3 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Normal No
1 2 4.3
Deskripsi lokasi Abutment kanan Abutment kiri
Nf
Nd
Hw (mm)
3
28
4,70*103
3
28
4,70*103
kx kz (mm/det (mm/det) ) 35,015 1x10-16 42,5
1x10-20
Q (mm3/det) 2.97 x10-5 3.28 x 10-7
Perhitungan Bahaya piping Hitungan faktor aman dari bahaya piping dihitung berdasarkan cara Lane,
adalah sebagai berikut: 1. Pada saat muka air banjir Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh)
: 64,51 m (lihat lampiran 1)
Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv)
: 43,15 m (lihat lampiran 1)
Muka air hulu
: 21,63 m
Muka air hilir
: 16,55 m
Hw
: 5,08 m
37
Lw
Σ Lh
=
3
+ 𝚺 Lv
64,51
=
+ 43,15
3
= 64,65 m WCR = H =
Lw 1 −H 2
64,65 5.08
= 12,72 ≥ 6 ........ok (aman) 2. Pada saat muka air normal Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh) : 64,51 m (lihat lampiran 1) Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv)
: 43,15 m (lihat lampiran 1)
Muka air hulu
: 17’07 m
Muka air hilir
: 12,37 m
Hw
: 4,70 m
Lw
Σ Lh
=
3
+ 𝚺 Lv
64,51
=
3
+ 43,15
= 64,65 m
WCR = H =
Lw 1 −H 2
64,65 4.70
= 13 75 ≥ 6 ........ok (aman) Berdasarkan perhitungan bahaya piping dengan metode Lane bahwa bendung Alopohu aman terhadap bahaya piping.
