EVALUASI HIDROLIS BENDUNG LAMA TERHADAP RENCANA BENDUNG BARU PADA BENDUNG TIMBANG LAWAN DI KABUPATEN LANGKAT
TUGAS AKHIR
TRISNAFIA SIAGIAN 050404085
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Bendung merupakan bangunan air yang berfungsi untuk menaikkan elevasi muka air. Bendung Timbang Lawan adalah bendung yang memanfaatkan sungai Bahorok yang memiliki fungsi bukan hanya mengairi areal pertanian akan tetapi menjadi daerah wisata di kawasan pariwisata Bukit Lawang. Bendung ini telah mengalami rehabilitasi dari bendung tidak tetap (terbuat dari batu kali) menjadi bendung tetap (terbuat dari beton cor) dikarenakan banjir bandang pada tahun 2003. Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi bendung lama terhadap rencana bendung baru dalam hal keamanannya dengan tetap mengarah kepada kriteria perencanaan sehingga dapat meminimalisasi kegagalan bendung (jebol), bendung berfungsi sebagaimana adanya dan tidak merugikan masyarakat disekitarnya. Dalam penentuan debit banjir rencana terlebih dahulu dilakukan analisa frekuensi dan penetapan sebaran data curah hujan kemudian diuji dengan chi kuadrat, dimana distribusi yang sesuai adalah distribusi Log Pearson Type III sehingga curah hujan rencana menggunakan distribusi Log Pearson Type III. Dari hasil analisa debit banjir rancangan, untuk merencanakan tanggul banjir digunakan debit banjir kala ulang 100 tahun dengan metode kombinasi Haspers - Haspers didapat Q100 = 497,034 m3/detik, kombinasi Haspers - Log Pearson III didapat Q100 = 398,866 m3/detik dan metode Melchior Haspers didapat Q100 = 266,716 m3/detik, metode Melchior - Log Pearson III Q100 = 322,256 m3/detik. Berdasarkan hal tersebut kemudian dihitung keamanan dari bendung dengan analisa stabilitas bendung dan diperoleh bahwa dengan Q100 = 322,256 m3/detik bendung lama jebol sedangkan bendung baru tidak jebol sehingga bendung baru layak untuk digunakan dan sesuai dengan kriteria perencanaan. Berdasarkan perhitungan, bendung baru ( beton cor) tidak mengalami tegangan tarik, momen tahanan ( Mt) lebih besar dari momen guling ( Mg ), dan tidak bergeser serta tegangan tanah yang terjadi tidak melebihi tegangan tanah yang diijinkan.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Terpujilah Allah yang agung dan mulia, Allah yang telah menciptakan langit dan bumi. Bersyukur buat setiap pemeliharaan-Nya serta kasih setia-Nya yang selalu menuntun penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah “Evaluasi Hidrolis Bendung Lama Terhadap Rencana Bendung Baru Pada Bendung Timbang Lawan Di Kabupaten Langkat”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari dalam mengerjakan penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, bantuan dan doa dari semua pihak. Penulis mengucapkan terima kasih atas setiap jerih payah, motivasi serta doa yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, terutama kepada : •
Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pemikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis sehingga tugas akhir ini dapat selesai.
•
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
•
Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
•
Bapak Bapak Ir. Syahrizal, Ir. Makmur Ginting M.Sc Bapak Ivan Indrawan, ST,MT, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
•
Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara dan para pegawainya.
•
Kepada kedua orang tuaku Bapak (Bungaran Siagian) dan Mama (Tiurmida Sitompul) yang selalu berdoa, mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
•
Kepada adik - adikku ( Josua, Febri, Andreas, Antoni, Berlian ), terima kasih buat setiap doa dan dukungan semangatnya.
•
Buat PKKku B’Ivent dan B’Amran terima kasih buat setiap doa dan dukungan semangatnya.
•
Buat KTB KKPS (Imelda, Elli, Cahaya, Grace, Dian dan Saor), adik KK (Atania, Arta, Ester, Gabe Sri, Putri, Pricilia, Mutiara, Yetty) terimakasih ya buat setiap doa dan dukungan semangatnya.
•
Buat Sahabatku Rasdiana, Cory, Inneke, Naria dan yang tidak tesebutkan namanya, terima kasih ya buat doa dan dukungan semangatnya.
•
Buat teman-teman UKM KMK USU UP FT terima kasih ya buat doanya, juga untuk adik-adik terima kasih telah memberi waktu dan tenaga untuk membantu penulis pada saat pengerjaan tugas akhir ini.
•
Buat teman-teman stambuk 2005 (Habibie, Andrisyam, Elsa, Ema, dan yang lainnya yang tidak tersebutkan oleh penulis, terimakasih buat dukungan doa dan semangatnya.
Universitas Sumatera Utara
•
Teman-teman satu kost senina 30, jalan bahagia dan berdikari 66 yang tidak tersebutkan namanya satu persatu terima kasih ya buat doa dan semangat yang diberikan.
Medan,
Agustus 2012
Trisnafia S 050404085
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................ i KATA PENGANTAR ................................................................................... ii DAFTAR ISI .................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN............................................................................... 1 I.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 I.2 Lokasi Kegiatan ........................................................................................... 2 I.3 Perumusan Masalah ..................................................................................... 2 I.4 Tujuan dan Manfaat ..................................................................................... I.4.1 Tujuan ............................................................................................. 2 I.4.2 Manfaat ........................................................................................... 3 I.5 Ruang Lingkup Studi ................................................................................... 3 I.6 Metodologi dan Gambran Lokasi Penelitian……………………………..3 I.7 Sistematika Penulisan .................................................................................. 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II.1Kondisi Umum............................................................................................. II.2Kondisi Bendung/Jaringan yang ada .......................................................... II.3Bencana Banjir Bandang ............................................................................. II.4 Kondisi Bendung Sekarang........................................................................ II.5Kondisi Hidrolis Bendung ..........................................................................
9 9 10 11 12 14
BAB III METODOLOGI DAN GAMBARAN LOKASI PENELITIAN16 III.1Uraian Umum ............................................................................................. 16 III.2 Siklus Hidrologi ........................................................................................ 16 III.3 Hujan .......................................................................................................... 18 III.3.1 Pengertian Hujan ........................................................................... 18 III.3.2 Karakteristik Hujan ....................................................................... 18 III.3.3 Analisa Data Curah Hujan ............................................................ 20 III.4 Daerah aliran sungai (DAS) ..................................................................... 21 III. 4.1 Defenisi DAS Berdasarkan Fungsi .............................................. 33 III.5 Analisa Debit Banjir Rencana .................................................................. 34 III.6 Tinjauan Hidraulis Bendung..................................................................... 35 III.6.1 Elevasi Mercu Bendung ................................................................ 35 III.6.2 Lebar Efektif Bendung ............................................................... 36 III.6.3 Tinggi Muka Air Banjir di Atas Mercu Bendung ....................... 36 III.6.4 Tinggi Muka Air Banjir di Hilir Bendung ................................... 37 III.6.5 Penentuan Dimensi Mercu Bulat ................................................. 38 III.6.5 Bangunan Pengambilan ................................................................ 38 III.7 Analisa Stabilitas Bendung ....................................................................... 39 III.7.1 Akibat Berat Sendiri Bendung ................................................. 39
Universitas Sumatera Utara
III.7.2 Gaya Angkat (Uplift Pressure) ................................................ 40 III.7.3 Gaya Gempa .............................................................................. 40 III.7.4 Gaya Hidrostatis ........................................................................ 41 III.7.5 Gaya Akibat Tekanan Tanah Aktif dan Pasif.......................... 42 III.8 Analisa Stabilitas Bendung ....................................................................... 43 III.8.1 Stabilitas Terhadap Bendung ................................................... 43 III.8.2 Stabilitas Terhadap Geser ......................................................... 43 III.8.3 Stabilitas Terhadap Eksentritas ................................................ 43 III.8.4 Terhadap Daya Dukung Tanah ................................................ 44 III.9 Tekanan Air ............................................................................................... 44 III.9.1 Tekanan Hidrostatik .................................................................. 44 III.9.2 Tekanan Hidrodinamik .................................................................. 45 III.9.3 Rembesan ........................................................................................ 45 III.9.4 Kombinasi Pembebanan ................................................................ 49 III.9.5 Daya Dukung Tanah Bawah Untuk Pondasi ................................ 50 III.9.5.1 Penurunan Tanah Dasar .............................................................. 51 III.9.6 Spesifikasi Mutu / Material ........................................................... 52
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 55 IV.1 Umum ........................................................................................................ 55 IV.2 Analisa Hidrologi ...................................................................................... 56 IV.2.1Analisa Hidrologi yang Dilakukan .............................................. 56 IV.2.1.1 Inventarisasi Data Stasiun Curah Hujan ............................ 56 IV.2.2 Perhitungan Curah Hujan Rencana ............................................. 57 IV.3 Analisa Stabilitas ...................................................................................... 64 IV.3.1 Gaya-Gaya yang Bekerja ............................................................ 64 IV.3.1.1 Gaya Berat ........................................................................... 64 IV.3.1.2 Gaya Gempa……………………………………………..66 IV.3.1.3 Tekanan Lumpur ................................................................. 66 IV.3.1.4 Gaya Hidrostatis ................................................................. 67 IV.3.1.5 Uplift-Pressure .................................................................... 69 IV.3.2 Syarat-Syarat Stabilitas ................................................................ 71 IV.1 Analisa Hidrologi ..................................................................................... 73 IV.1.1 Pengolahan Data Curah Hujan ................................................... 73 I V.1.1.1 Analisa Hujan dengan Metode Rata-Rata Aljabar ............ 74 IV.1.1.2 Penentuan Pola Distribusi Hujan ....................................... 75 IV.1.1.3 Perhitungan Curah Hujan Rencana Dengan Metode Log Pearson Type III ................................................................. 80 IV.1.1.4 Perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi Log Pearson Type III ................................................................................. 81 IV.1.1.5 Menentukan Nilai Chi- Kuadrat ......................................... 83 IV.1.1.6 Menentukan Nilai Chi Kuadrat Kritis (X2 Kr) ................... 84 IV.1.1.7 Perhitungan Curah Hujan Rencana dengan Metode Haspers .................................................................................. 88
Universitas Sumatera Utara
V.2 Analisa Stabilitas Bendung ....................................................................... 103 IV.2.1 Tinjauan Stabilitas Bendung Lama ............................................ 103 IV.2.2 Tinjauan Stabilitas Bendung Baru .............................................. 103 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 124 V.1 Kesimpulan ................................................................................................. 124 V.2 Saran ............................................................................................................ 125 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... xv LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
