EVALUASI HIDROLIS KERUSAKAN DAN KONSEP PERBAIKAN BENDUNG CILEUMEUH DI KABUPATEN CILACAP

Jurnal Teknik Sipil Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Vol. I. No. 1 – Oktober 2013 ISSN : 2339-0271

EVALUASI HIDROLIS KERUSAKAN DAN KONSEP PERBAIKAN BENDUNG CILEUMEUH DI KABUPATEN CILACAP Insan Prasasti1), Mamok Suprapto2), Niken Silmi Surjandari3) 1)

Mahasiswa Magister Teknik Sipil, Uiversitas Sebelas Maret, 2; 3) Dosen Magister Teknik Sipil, Uiversitas Sebelas Maret Email: [email protected]

Abstrak Bendung Cileumeuh terletak di desa Cilopadang, kecamatan Majenang, Kabupaten Cilacap Provinsi Jawa Tengah. Bendung Cileumeuh memiliki dua saluran irigasi yakni saluran kanan untuk mengairi areal sawah seluas 94 ha, sedang saluran kiri untuk mengairi 1.270 ha. Kerusakan Bendung Cileumeuh terjadi pada bulan April 2010, terjadi aliran sungai yang sangat tinggi, padahal tanggul yang jebol pada tahun sebelumnya belum diperbaiki, sehingga kerusakan bertambah parah. Gerusan air pada bagian yang jebol terus terjadi hingga pondasi pada tubuh bendung terganggu stabilitasnya yang pada akhirnya tubuh bendung patah. Hal ini menarik untuk diteliti guna mendapat solusi terkait dengan penyebab kerusakan dan konsep perbaikannya, maka dalam penelitian ini akan dilakukan evaluasi stabilitas bendung berdasarkan debit banjir kala ulang 100 tahun. Dalam penelitian ini digunakan metode diskriptif quantitatif yaitu dilakukan dengan cara analisis debit banjir maksimum dengan metode log pearson type III didapatkan banjir kala ulang 100 tahun, selanjutnya analisis tinggi muka air bendung dilakukan dengan program HEC-RAS. Analisis stabilitas dilakukan dengan mengacu gambar as built drawing, data tanah, bahan dan elevasi muka air banjir kemudian dianalisis terhadap gaya geser, guling, scouring, dan daya dukung tanah. Hasil analisis menunjukkan bahwa stabilitas bendung tidak aman terhadap banjir kala ulang 100 tahun, kerusakan pada bendung Cileumeuh disebabkan karena adanya gerusan di bagian abutmen kanan tubuh bendung. Beberapa konsep perbaikan yang dapat dilakukan yaitu dengan cara membuat tanggul dengan perkuatan beton bertulang, pembuatan bangunan pengarah arus, dan pembuatan groundsill di hulu bendung untuk mengurangi kecepatan aliran. Kata kunci : Bendung Cileumeuh, stabilitas dan rehabilitasi, HEC-RAS.

1. PENDAHULUAN Bendung Cileumeuh berdiri pada tahun 1966, terletak di desa Cilopadang, kecamatan Majenang, Kabupaten Cilacap Provinsi Jawa Tengah. Bendung ini membendung sungai Cileumeuh, untuk memenuhi kebutuhan air irigasi seluas 1.364 Ha. Bendung Cileumeuh merupakan wewenang dari pemerintah provinsi Jawa Tengah. Bendung Cileumeuh memiliki dua saluran irigasi yakni saluran kanan dan saluran kiri. Saluran kanan untuk mengairi areal sawah seluas 94 ha, sedang saluran kiri untuk mengairi 1.270 ha. Lahan irigasi seluas itu tersebar di sembilan desa di Kecamatan Cimanggu dan Kecamatan Majenang.

Pada bulan Februari tahun 2009 terjadi banjir pada sungai Cileumeuh, tanggul sebelah kanan bendung Cileumeuh jebol. Pada bulan April 2010 terjadi lagi aliran sungai yang sangat tinggi, padahal tanggul yang jebol pada tahun sebelumnya belum diperbaiki, sehingga kerusakan bertambah parah. Gerusan air pada bagian yang jebol terus terjadi hingga pondasi pada tubuh bendung terganggu stabilitasnya yang pada akhirnya tubuh bendung patah, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.

54


Gambar 1. Kerusakan pada Bendung Cileumeuh Kondisi bendung yang demikian menarik untuk diteliti, khususnya yang terkait dengan stabilitas bendung. Berdasarkan desain awal, bendung Cileuneuh direncanakan dengan debit kala ulang 100 tahun, maka dalam penelitian ini akan dilakukan evaluasi stabilitas bendung berdasarkan debit banjir kala ulang 100 tahun..

2. KAJIAN PUSTAKA 2.1.

Debit Banjir

Debit puncak dan hidrograf banjir diperlukan untuk analisis debit banjir (Sri Harto, 1993). Metode yang digunakan untuk analisis debit banjir banyak dipengaruhi oleh ketersediaan data. Apabila data limpasan tidak tersedia, maka analisis debit banjir dapat menggunakan hidrograf satuan sintetik (HSS) dan yang banyak digunakan adalah HSS Snyder, HSS Nakayasu, HSS Gama I, dan HSS Soil Conservation Service. Perhitungan debit aliran puncak pada Daerah Aliran Sungai bertujuan untuk mengetahui Debit Maksimum Air yang tertampung pada tahun dengan curah hujan tinggi pada daerah rawan banjir. Selain itu perhitungan debit air sebagai salah satu indikator dalam skoring untuk menentukan daerah yang berpotensi rawan banjir selain berdasarkan indikator tingginya curah hujan, topografi dan penggunaan lahan di sekitar sungai (Wismarini, 2011). 2.2.

Stabilitas Bendung

Bendung merupakan konstruksi bangunan air yang melintang sungai untuk menaikkan muka air, agar air dapat dialirkan secara gravitasi untuk mengairi sawah (irigasi). Bendung memiliki dua tipe berdasarkan sifat dari

konstruksinya; yakni bendung sederhana dan bendung teknis. Bendung teknis atau permanen dapat dibagi lagi, yaitu bendung tetap dan bendung gerak. Bendung Cileumeuh termasuk ke dalam tipe bendung tetap dengan konstruksi pasangan batu kali. Simulasi aliran di saluran terbuka (open channel) merupakan salah satu cara untuk mempelajari pola aliran di sepanjang saluran tersebut. Simulasi dilakukan secara nyata dengan mengalirkan air ke saluran yang umumnya dibuat dalam skala laboratorium (model fisik) atau secara virtual dengan melakukan serangkaian hitungan hidraulik yang umumnya diwadahi dalam suatu perangkat program aplikasi komputer (model matematik). Melalui model fisik, sejumlah fenomena fisik aliran di saluran atau sungai nyata (prototipe) ditirukan di saluran atau sungai yang dibuat dengan ukuran yang lebih kecil (model). Interpretasi terhadap fenomena yang diamati atau diukur di model akan memberikan petunjuk terhadap fenomena yang terjadi di prototipe. Model matematik menirukan fenomena fisik aliran di saluran nyata (prototipe) melalui serangkaian persamaan matematik yang menjabarkan hubungan antar variabel-variabel aliran (variabel geometri, kinematik, dinamik). Apabila pada model fisik dilakukan pengukuran atau pengamatan untuk mendapatkan parameter aliran, pada model matematik parameter aliran diperoleh melalui hitungan atau penyelesaian persamaan matematik (Hydrologic Engineering Center, 2010). 2.3.

Kerusakan Bendung

Menurut Miller (2003), jika struktur ditempatkan pada suatu arus air, aliran air di sekitar struktur tersebut akan berubah, dan gradien kecepatan vertikal (vertical velocity gradient) dari aliran akan berubah menjadi gradien tekanan (pressure gradient) pada ujung permukaan struktur tersebut. Permasalahan perbedaan tinggi energi yang mengakibatkan gerusan pada saat banjir yang sering terjadi diatasi dengan pembuatan pelimpah bertingkat (cascade). Bangunan pelimpah cascade sangat efisien untuk menghilangkan sejumlah komponen dari energi aliran (Chanson, 1994). Menurut Laursen (1952), gerusan didefinisikan sebagai pembesaran dari suatu aliran yang disertai pemindahan material 55


melalui aksi gerakan fluida. Gerusan merupakan fenomena alam yang disebabkan oleh aliran air yang mengikis dasar dan tebing saluran. Gerusan lokal (local scouring) terjadi pada suatu kecepatan aliran dimana sedimen diangkut lebih besar dari sedimen yang dipasok. Scouring yang terjadi pada bendung tergantung pada beberapa parameter seperti: geometri saluran olak dan saluran yang curam (Pagliara, 2010). Kolam olak yang baik adalah yang dapat berfungsi sebagai peredam energi. Proses erosi dan deposisi di sungai pada umumnya terjadi karena perubahan pola aliran, terutama pada sungai alluvial. Perubahan tersebut terjadi karena adanya rintangan pada aliran sungai, berupa rintangan bangunan air seperti abutment jembatan, pilar jembatan, crib sungai, revetment dan sebagainya. Bangunan semacam ini dipandang dapat mengubah geometri alur serta pola aliran selanjutnya diikuti gerusan lokal di dekat bangunan (Legono, 1990 dalam Alifi Y, 2006). Menurut Breusers dan Raudkivi (1991), proses gerusan dimulai pada saat partikel yang terbawa bergerak mengikuti pola aliran dari bagian hulu kebagian hilir saluran. Pada kecepatan tinggi, partikel yang terbawa akan semakin banyak dan lubang gerusan akan semakin besar baik ukuran maupun kedalamanya. Kedalaman gerusan maksimum akan tercapai pada saat kecepatan aliran mencapai kecepatan kritik. Peningkatan debit banjir juga dapat berdampak pada kegagalan bangunan pengendali banjir (bendung, tanggul, saluran drainase, dll). Hal ini disebabkan karena bangunan pengendali banjir tidak mampu menahan beban gaya akibat debit banjir yang telah mengalami peningkatan akibat perubahan tata guna lahan (Siagian, 2012) 2.4.

Konsep Perbaikan Bendung

Menurut Widagdo (2008), untuk mengatasi scouring yang terjadi pada bagian hilir bendung, maka diisi batu kosong sebagai selimut lindung bagi tanah asli. Selain itu bangunan bendung tidak aman terhadap eksentrisitas, maka perlu adanya desain ulang bangunan bendung. Pemasangan bronjong kawat diutamakan untuk melindungi tebing dari arus air dimana di atasnya terdapat bangunan penduduk. Tanaman Vetiveria dipilih untuk ditanam karena kecepatan aliran pada penggal alur

sungai, sesuai yang dengan kecepatan yang diijinkan dalam pertumbuhan Vetiveria. Selain itu akar dari Vetiveria memiliki sifat dapat mengikat butir-butir tanah dengan baik sehingga mengurangi terjadinya erosi tebing dan juga dapat mengurangi sedimentasi di bagian hulu bendung (Sianipar, 2003).

3. METODE PENELITIAN 3.1.

Lokasi Penelitian

Penelitian akan dilakukan di Bendung Cileumeuh yang terletak di Sungai Cileumeuh, Desa Cilopadang yang merupakan bagian dari Kecamatan Majenang Kabupaten Cilacap. Dinas PSDA Pemprov Jateng adalah pihak yang mengelola Bendung Cileumeuh. Lokasi penelitian ini dipilih dengan pertimbangan adanya kerusakan yang sama dan terjadi berkali-kali karena penanganan yang belum tepat. Tata letak lokasi penelitian ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Lokasi Penelitian 3.2. Analisis Data 3.2.1. Menentukan Debit Banjir 1. Uji konsistensi data debit Sebelum data debit digunakan dalam analisis hidrologi, terlebih dahulu dilakukan pengujian terhadap data debit. Uji data yang digunakan untuk memastikan bahwa data debit tersebut layak digunakan untuk analisis selanjutnya, yaitu dengan uji konsistensi. 2. Distribusi frekuensi debitPerhitungan distribusi frekuensi debit terdapat beberapa metode yang dapat dipakai yaitu Normal, Gumbel, Log Pearson Tipe III, Log Normal. Keempat metode ini

56


nantinya dipilih yang memenuhi parameter persyaratan. 3. Uji kesesuaian distribusiPerhitungan untuk lebih meyakinkan dilakukan uji kesesuaian distribusi dengan metode Chi Square dan metode Smirnov Kolmogorov. 4. Debit banjir rencanaMenentukan debit banjir rencana kala ulang 100 tahun sesuai dengan distribusi frekuensi debit yang diterima uji kesesuaian distribusi.. 3.2.2. Analisis Stabilitas Bendung 1. Analisis Tinggi Muka Air Bendung Analisis hidrolika dilakukan untuk mendapatkan tinggi muka air bendung Cileumeuh pada debit kala ulang 100 tahun. Untuk mempercepat perhitungan, digunakan alat bantu perangkat lunak (software) HEC-RAS. HEC-RAS kependekan dari Hydrologic Engineering Center_river Analysis System yang dikembangkan oleh US Army Corps of Engineers (2002). 2. Analisis Gaya-gaya Bendung Perhitungan gaya-gaya pada tubuh bendung dengan menganalisis: a. Berat sendiri bendung Berat bangunan arah garis kerjanya pada titik berat konstruksi. b. Gaya gempa Untuk arah garis kerja pada gaya gempa dititikberatkan pada titik berat konstruksi. Harga-harga gempa didasarkan pada peta Indonesia yang menunjukkan berbagai daerah dan resiko. c. Gaya hidrostatis Menghitung tekanan hidrostatis terhadap tubuh bendung, air yang berada di belakang bendung atau di atas bendung di anggap berhenti dan membebani seluruh badan bendung. tekanan air ini selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. gaya tekanan di tinjau dalam keadaan air normal dan keadaan air banjir. d. Gaya tekan ke atas (uplift pressure) Menghitung tekanan gaya angkat terhadap tubuh bendung, air yang berada di bawah bendung. tekanan air ini selalu bekerja tegak lurus terhadap muka bangunan. gaya tekanan di tinjau dalam keadaan air normal dan keadaan air banjir.

e. Gaya tekanan lumpur Menghitung endapan lumpur setinggi mercu, sesudah bendung mulai berfungsi. 3. Mengontrol stabilitas bendung a. terhadap guling (overtuning) Bangunan bendung harus aman terhadap guling sehingga momen tahan lebih besar dair momen guling. b. terhadap geser (sliding) Konstruksi bangunan harus kuat menahan gaya geser yang bekerja. c. daya dukung tanah Bangunan akan mengalami penurunan bila daya dukung tanah yang di ijinkan tidak kuat menahan berat bangunan di atasnya. untuk itu besarnya tegangan tanah yang terjadi akibat berat bangunan diatasnya harus lebih kecil daripada daya dukung tanah yang diijinkan. d. Menganalisis Scouring Menghitung kedalaman gerusan pada tanah di sekitar bangunan yang disebabkan oleh pusaran air. Untuk diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat pada gambar 3 dibawah.

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Debit Banjir 57


4.1.1. Data Bendung Cileumeuh Tabel 1. Hasil pencatatan debit banjir maksimum di bendung Cileumeuh No Tanggal 1

Tinggi Debit Limpas (m3/det) (cm) 190 257.64

29 Nopember 1985 2 5 Januari 1986 210 307.50 3 15 Maret 1987 250 415.84 4 15 Februari 1988 190 257.64 5 10 Januari 1989 160 192.42 6 23 Desember 1990 180 235.82 7 7 Desember 1991 160 192.42 8 5 Juni 1992 190 257.64 9 18 April 1993 260 444.61 10 16 Desember 1994 190 257.64 11 3 Februari 1995 290 542.39 12 20 Februari 1996 250 415.84 13 12 Februari 1997 180 235.82 14 18 Februari 1998 130 135.79 15 10 Februari 1999 150 172.78 16 2 Maret 2000 180 235.82 17 16 Februari 2001 200 282.19 18 25 Januari 2002 210 307.50 19 2 Desember 2003 300 573.75 20 4 Maret 2004 270 476.48 21 12 Maret 2005 290 542.39 22 4 Maret 2006 230 360.29 23 4 April 2007 210 307.50 24 14 Desember 2008 150 172.78 25 4 Maret 2009 250 415.84 26 21 April 2010 300 573.75 Sumber: Dinas PSDA Serayu Citanduy Pemprov Jateng (2011) Tabel 2. Data Tanah Parameter Nilai Titik sampel Bore Hole 2 (BH2) Jenis Tanah Batupasir lempungan, kuning, keras Kadar Air (ω) 38.28 Spesific 2.65 Grafity (Gs) Berat Volume 1.40 Kering (γdry) Berat isi 1.93 Tanah (γ) Sudut Gesek 13.87 Dalam (φ) Kohesi (c) 1.1

Satuan

% T/m3 T/m3 ° T/m2

Sumber: Data tanah Bendung Cileumeuh BBWS Citanduy (2011) 4.1.1. Uji Konsistensi, Distribusi Frekuensi Debit Dan Kesesuaian Distribusi Untuk tahapan pertama dilakukan uji konsistensi, distribusi frekuensi debit dan uji kesesuaian distribusi debit yang ada, data debit yang dipakai adalah debit limpas maksimum tahunan Bendung Cileumeuh kurun waktu tahun 1985 sampai 2010. hasil analisa dapat dilihat pada tabel 1. Dari hasil uji konsistensi, diketahui bahwa nilai Q = 1.83 dan nilai R = 3. Maka nilai hitung = 0,36 dan

hitung =

0,58; dimana n adalah jumlah data. Untuk level of significant (tingkat kepercayaan) 95% dengan melihat Tabel 2.1, maka nilai 1,21 dan

kritis =

kritis = 1,48. Berdasarkan

nilai-nilai tersebut diatas maka untuk kriteria kritis > kritis >

hitung dan hitung, dapat disimpulkan

bahwa data debit konsisten. Pemilihan jenis distribusi debit puncak ditunjukkan pada tabel 3. Tabel 3. Pemilihan jenis distribusi debit puncak N Jenis Syarat Hasil Keputusa o Distribus Analisi n i s 1 Normal Cs ≈ Cs = Ya 0 0.56 Ck = Ck = Tidak 3 2.45 2 Log Cs ≈ Cs = Ya Normal 0 0.56 Ck = Ck = Tidak 3 2.45 4 Log Cs = Pearson Cs ≠ Ya 0 0.56 type III 5

Gumbell

Cs ≈ 1.139 6 Ck ≈ 5.400

Cs = 0.56

Tidak

Ck = 2.45

tidak

58


N o

Jenis Distribus i

Syarat

Hasil Analisi s

Keputusa n

2 Berdasarkan pada tabel 3 dipilih distribusi Log Pearson type III yang memenuhi syarat. Maka dari perhitungan statistik menggunakan distribusi Log Pearson type III didapatkan debit rencana untuk berbagai kala ulang, ditunjukkan pada tabel 4. Tabel 4. Debit Rencana Untuk Berbagai Kala Ulang Tabel 5. Uji Keselarasan Distribusi Uji Keselarasan Syarat Hasil Analsis Distribusi Uji Chi X2cr X2cr Kuadrat Analisis < Analisis = X2cr Tabel 6.31 < X2cr Tabel = 7.81 Uji SmirnovDmax Dmax Kolmogorov Analisis < Analisis = Do Tabel 12.4 % < Do Tabel = 26.4% Debit rencana yang dipakai sesuai dengan perencanaan awal bendung Cileumeuh, yaitu debit kala ulang 100 tahun. Berdasarkan tabel 4 maka debit kala ulang yang dipakai untuk analisis adalah debit kala ulang 100 tahun yaitu sebesar 783.12 m3/det 4.2. Stabilitas Bendung 4.2.1. Analisis Tinggi Muka Air Analisis hidrolika perhitungan hidrolis tinggi muka air dilakukan dengan bantuan perangkat lunak (Software) HEC-RAS. Input yang digunakan adalah debit banjir kala ulang 100 tahun. Output running program ditunjukkan pada Tabel 6 dan Gambar 4. Tinggi muka air pada Gambar 4.

No Q 1 2 3 4 5 6 7 8

K

2 0.002 5 0.84 10 1.28 25 1.74 50 2.04 100 2.31 200 2.56 1000 3.06

K.Sd Log Xt(m3/det) X 0.00 2.48 304.96 0.14 2.63 429.61 0.22 2.71 513.56 0.30 2.79 620.93 0.36 2.84 701.77 0.41 2.89 783.12 0.45 2.93 866.08 0.54 3.02 1064.95

Gambar 4. Tinggi muka air Bendung Cileumeuh dengan kala ulang 100 tahun Tabel 6. Hasil tinggi muka air

4.2.2. Analisis Gaya-Gaya Bendung 1. Berat Sendiri Bendung Besarnya gaya berat sendiri segmen G1 pada Gambar 5 γ pasangan batu kali = 2.2 ton/m3 volume = panjang x tinggi x lebar = 7 x 50 = 350 m3 Besar gaya = volume x Bj. Pas batu = 350 x 2.2 = 770 ton Momen = gaya x jarak terhadap I = 770 x 12.25 = 9432.5 Tm

Gambar 5. Gaya akibat berat sendiri yang bekerja pada bendung Tabel 7. Hasil perhitungan momen akibat gaya berat sendiri

59


N o

Lua s

Berat isi ton/ m3

Gay a

Lengan thd I

Mome nI

ton

m

tm

7 6.6 8 1.5 7 4.5 3 1.3 1 15. 66

2.2

12.25

10 0.7 5 19. 52

2.2

770 734. 8 172. 7 498. 3 144. 1 172 2.6 110 0

5.4 12. 99

2.2

m2 G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 9 G 10 G 11

2.2 2.2 2.2 2.2 2.2

2.2 2.2

2.2

Σ

8.46

9432.5 8464.8 9 1600.9 3 4619.2 4 1056.2 5 14573. 2

8.75

9625

82.5 214 7.2

10.91

900.07 8932.3 5

594 142 8.9 939 5.1

4.75

11.52 9.27 9.27 7.33

4.16

1.62

2821.5 2314.8 2 64340. 76

2. Gaya Gempa Berdasarkan kategori risiko bangunan (SNI 1726-2012), bendung masuk dalam kategori III, maka didapatkan data sebagai berikut: Ie = 1.25 Ss = 0.9 S1 = 0.3 Fa = 1.14

Fv = 1.8

R=3

Ct = 0.0488 x = 0.75 hn = 7.98 m SMS = Fa x Ss = 1.14 x 0.9 = 1.026 SM1 = Fv x S1 = 1.8 x 0.3 = 0.54 SDS = x SMS = 0.684 SD1

= x SM1 = 0.36

T

Cg

= Ct x = 0.0488 x = 0.231

= 0.285 0.044 x SDS x Ie < Cg < 0.044 x 0.684 x 1.25 < 0.285 < 0.03 < 0.285 < 0.649 ……………….(ok) besarnya gaya akibat gempa segmen 1 besar gaya berat (G1) = 770 ton besar gaya (Vs) = koefisien x gaya berat sendiri = 0.285 x 770 = 219.45 ton Momen = gaya x jarak terhadap I = 219.45 x 4.95 = 1086.278 tm Untuk perhitungan selanjutnya disajikan dalam tabel 8. Tabel 8. Hasil perhitungan momen akibat gaya gempa N Koef. Gaya Gaya Titik I o Gempa berat Gempa Len Mg( Cg G Vs gan Tm) 1086 1 0.285 770 219.45 4.95 .27 1763 2 0.285 734.8 209.41 8.42 .3 12.1 597. 3 0.285 172.7 49.21 4 52 11.0 1570 4 0.285 498.3 142.01 6 .69 10.7 443. 5 0.285 144.1 41.06 9 12 1722. 4158 6 0.285 490.94 8.47 6 .27 1786 7 0.285 1100 313.5 5.7 .95 98.7 8 0.285 82.5 23.51 4.2 5 2147. 3720 9 0.285 611.95 6.08 2 .66 1 524. 0.285 594 169.29 3.1 0 79 1 1428. 814. 0.285 407.23 2 1 9 47 1656 2677.60 Σ 4.8 3. Gaya Hidrostatis

= =

60


Gambar 6. Gaya akibat tekanan hidrostatis Gaya hidrostatis dihitung dengan rumus W = Luas x L x γ air Contoh perhitungan berdasarkan Gambar 6. γ air = 1 ton/m3 Luas = 5.78 m2, diperoleh dari perhitungan menggunakan Autocad W1 = luas x L x γ air = 289 ton Untuk perhitungan selanjutnya disajikan dalam tabel 9. Tabel 9. Hasil perhitungan momen akibat gaya hidrostatis L No (m2 Gaya (Ton) Titik I ) Lenga n Mt H V (m) (Tm) W 5.7 1 8 -289 12.45 3598.05 W 5.7 2 8 289 8.3 2398.7 W 28. 3 2 1410 2.5 -3525 W 28. 4 2 1410 6.5 -9165 Σ 1121 1699 13889.3

Panjang jalur rembesan dapat dilihat pada Gambar 7.. ΔH = Muka air hulu – muka air hilir = 14.51 – 14.51 =0m γw = 1 ton/m3 Σl = 26.25 m Untuk segmen B; Lx = 3.5 m Hx = 8.31 m Px = Hx = 8.31 – = 8.31 m

.0

Untuk perhitungan selanjutnya disajikan dalam tabel 10. Tabel 10. Hasil Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air Hx Lx ΔH ΣL Px Titik (m) (m) (m) (m) (m) B 8.31 3.5 0 26.25 8.31 C 8.31 5.5 0 26.25 8.31 D 6.81 7.3 0 26.25 6.81 F 9.31 13.8 0 26.25 9.31 H 11.51 19 0 26.25 11.51 I 12.7 22.25 0 26.25 12.7 Dari Tabel 10. dapat digambarkan gaya yang bekerja akibat uplift pressure seperti pada Gambar 8.

4. Gaya angkat (uplift pressure)

Gambar 8. Gaya akibat uplift pressure Berdasarkan Gambar 8 maka dapat dihitung momen gulingnya, seperti pada Tabel 11.

Gambar 7. Panjang jalur rembesan dan tekanan air

Tabel 11. Hasil perhitungan momen akibat gaya uplift pressure

61


No Gaya

L (m2) 16.6 2 7.56 32.2 4 31.2 3 39.3 2

U1 U2 U3 U4 U5 Jumlah

Gaya (Ton)

Lenga n (m)

831 378

12.24 10.74

1612 1561. 5

8.24

10171.4 4 4059.72 13282.8 8

4.74

7401.51

1966 6348. 5

1.62

3184.92 38100.4 7

Mg (Tm)

5. Gaya tekanan lumpur Berdasarkan data dari penyelidikan tanah dihasilkan parameter tanah berupa data sebagai berikut: Berat Volume Kering (γdry) = 1.4 t/m3 Berat isi Tanah (γ) = 1.93 t/m3 Sudut gesek dalam (φ) = 13.87° Lebar bendung (B) = 50 m Berat isi lumpur (γs) = γdry = 1.4 = 0.67 t/m3 Ka

= = = 0.6132

Ps = L x B x γs x Ka Momen = Gaya x jarak Hasil perhitungan selengkapnya disajikan pada Tabel 12. Tabel 12. Hasil perhitungan momen akibat gaya gaya tekanan lumpur γs No L Gaya (ton/ Titik I Gaya (m2) (ton) m 3) Leng Mt H an (tm) (m) 118. 985. Ps 5.78 0.67 8.3 73 49 118. 985. Σ 73 49 6. Resume

Resume Hasil Perhitungan Gaya-Gaya yang bekerja pada bendung disajikan pada Tabel 13. Tabel 13. Resume Hasil Perhitungan GayaGaya yang bekerja pada bendung Besar Gaya Mg Mt (ton) Gaya (tm) (tm) V H Berat sendiri 9395. 64340. 1 76 Gemp 2677.6 16564. a 0 84 Hidrostatis -1121 13889. 1699 35 Uplift 6348. 38100. Pressu 5 47 re Tekana n 118.73 985.49 Lumpu r Total 1672.3 54665. 4745. 77244. 3 31 6 62 4.2.3. Kontrol Stabilitas Bendung Di analisis terhadap 1. Guling ΣMt = -77244.62 tm ΣMg = 54665.31 tm SF = ≥ 1.3 = ≥ 1.3 = 1.41 ≥ 1.3 ……………….…….(Aman) 2. Geser ΣRv ΣRH f SF

…….(Aman)

= -4745.6 t = 1672.33 t = 0.75 = ƒ

≥ 1.3

= = 2.13

≥ 1.3 ≥ 1.3

x 0.75

3. Daya Dukung Tanah Dari data tanah pada lokasi bendung, diperoleh γ = 1.93 T/m3 c = 1.1 T/m2 φ = 13.87° 62


Df B

= 6.7 m = 13.25 m

R

= 0,47 (783.12/3.05)0.333 = 2.98 m

Kedalaman scouring sebesar 2.98 m, untuk lebih jelasnya lihat Gambar 4.13. Berdasarkan perhitungan diatas maka Bendung Cileumeuh tidak aman terhadap scouring.

Gambar 10. Kedalaman Scouring Gambar 9. Pondasi Bendung Cileumeuh Harga koefisien faktor daya dukung diambil dari tabel koefisien daya dukung tanah Terzaghi (1943). Nc = 12.152 Nq = 4.016 Nγ = 2.206 qu = c . Nc + γ . Df . Nq + 0.5 . γ . B . Nγ = 93.5 T/m2 SF =3 σijin =

ΣRv e

= = 31.12 T/m2 = -4745.6 t = –

Bx By

= – = 25 – 4.76 = 20.24 = 50 m = 13.25 m

σ

=

σmax σmin

= x < 31.12 = 24.92 < 31.12 ………….(Aman) = 10.38 < 31.12 …………...(Aman)

x

4.3. Kerusakan Bendung Rekapitulasi analisis bendung Cileumeuh dapat dilihat pada tabel 14. Tabel 14. Rekapitulasi Evaluasi Bendung Cileumeuh. No Analisi Hasil Keterang Kate . s Analisis an -gori SF = 1.41 Ama Guling ≥ 1.3 n Geser 1

2 < σijin

4. Analisis Scouring Analisis scouring digunakan untuk mengetahui adanya gerusan lokal di sekitar bangunan bendung. Kedalaman gerusan dihitung dengan menggunakan metode Lacey, 1930. R = 0,47 (Q/fL)0.333 fL = 1.76 x Dm0.5 Dm = 5 mm f = 1.76 x 30.5 = 3.05

Stabilit as

Scouring

SF= 2.13 ≥ 1,3

Ama n

Daya dukung tanah

σijin = 26.641 σmax= 24.92 < 31.12 σmin= 10.38 < 31.12

Ama n

Kedalam an gerusan

2.98 m > 2m

Tida k Ama n

4.4. Perbaikan Bendung Cileumeuh Perhitungan kontrol stabilitas dibagi menjadi dua kondisi, yaitu kondisi saat air banjir dan kondisi saat air normal, hal ini dilakukan karena gaya yang bekerja saat kondisi air normal berbeda dengan saat kondisi air banjir. a. Terhadap guling Pada kondisi air normal, dengan membandingkan antara jumlah momen tahan dan momen guling bendung, diperoleh faktor keamanan lebih dari 1.3, sehingga masuk kategori aman. b. Terhadap geser 63


Pada kondisi air normal, dengan membandingkan antara jumlah gaya vertikal dan gaya horizontal bendung, diperoleh faktor keamanan lebih dari 1.3, sehingga masuk kategori aman. c. Terhadap daya dukung tanah pondasi Stabilitas tanah di lokasi bendung Cileumeuh termasuk dalam ketegori aman, hal ini sesuai dengan perhitungan perhitungan analisis daya dukung tanah. Maka tidak diperlukan treatment atau perbaikan tanah. d. Terhadap scouring Nilai gerusan lokal yang diperoleh dari perhitungan baik menggunakan metode Lacey menunjukkan bahwa dalamnya gerusan melebihi kedalaman abutmen kanan, sehingga termasuk dalam kategori tidak aman. Perbaikan yang dapat dilakukan yaitu dengan membuat tanggul di bagian kanan abutmen dengan perkuatan. 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari hasil analisis dan perhitungan stabilitas yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Berdasarkan analisis debit, didapatkan debit banjir rencana kala ulang 100 tahun sebesar 783.12 m3/det. 2. Berdasarkan analisis stabilitas, analisis scouring, bendung Cileumeuh tidak stabil terhadap banjir kala ulang 100 tahun. 3. Kerusakan pada tubuh bendung Cileumeuh disebabkan karena adanya gerusan di bagian abutmen kanan tubuh bendung, sehingga bendung mengalami kegagalan. 4. Beberapa konsep perbaikan yang dapat dilakukan yaitu dengan cara membuat tanggul dengan perkuatan beton bertulang, pembuatan bangunan pengarah arus, dan pembuatan groundsill di hulu bendung untuk mengurangi kecepatan aliran. 5.2. Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat melakukan perencanaan desain bangunan pengarah arus dan groundsill di hulu bendung Cileumeuh. 2. Perlu juga untuk melakukan penelitian perencanaan pembangunan waduk di daerah hulu DAS sungai Cileumeuh sebagai pengendali banjir.

6. DAFTAR PUSTAKA Alifi Y, 2006. Karakteristik Gerusan Pilar Segi Empat Ujung Bulat Pada Kondisi Terjadi Penurunan Dasar Sungai dengan Proteksi Tirai. Jurnal SMARTek, Vol. 4, No. 3. Amin, Muh, 2012. Evaluasi dan Desain awal Rehabilitasi Bendung Penungkulan di Kabupaten Purworejo. Breuser. H.N.C. and Raudkivi. A.J. 1991. Scouring. IAHR Hydraulic Structure Design Manual. Rotterdam: AA Balkema. Chanson H, 1994. Hydraulics of Stepped Spillways and Cascades. Journal of Geophysical Research. Daryl B. Simons, Fuat Şentürk, 1992. Sediment Transport Technology. Water Resources Publication. D. Vischer, 1984. Scour Related to Energy Dissipaters for High Head Stuctures. Eidgenossischen Technischen Hochschule, Zurich Mawardi, Erman, dan Moch. Memed. 2006. Desain Hidrolik Bendung Tetap untuk Irigasi Teknis. CV. Alfabeta, Bandung. Miller,W. 2003. Model For The Time Rate Of Local Sediment Scour At A Cylb indrical Structure. Disertasi. Florida: PPS Universitas Florida. Hardiyatmo, Hary, C. 2010. Mekanika Tanah 1. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Hardiyatmo, Hary, C. 2007. Mekanika Tanah II. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Hardiyatmo, Hary, C. 2006. Teknik Pondasi 1. Beta Offset, Yogyakarta. Hydrologic Engineering Center, 2010, HECRAS River Analysis System, Applications Guide, U. S. Army Corps of Engineers, Davis California. Istiarto, 2012. Simulasi Aliran 1-Dimensi Dengan Bantuan Paket Program Hidrodinamika Hec-Ras. http://istiarto.staff.ugm.ac.id/, Yogyakarta. Md. Munsur Rahman and M. Anisul Haque, 2003, Local Scour Estimation At 64


Bridge Site: Modification And Application Of Lacey Formula. International Journal of Sediment Research, Vol. 18, No. 4. Pagliara S., Palermo M, 2010. Effects of Stilling Basin Geometry on Clear Water Scour Morphology Downstream of a Block Ramp. J. Irrig. Drain Eng. 137, 593 (2011); doi:10.1061/(ASCE)IR.19434774.0000331. Siagian, Trisnafia & Hutagalung, Boas, 2012. Evaluasi Hidrolis Bendung Lama Terhadap Rencana Bendung Baru Pada Bendung Timbang Lawan Di Kabupaten Langkat, Vol 1 No. 2. Sianipar, 2003. Penerapan pola rekayasa EkoHidraulik untuk perbaikan penggal alur sungai Gadjah Wong. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Soemarto, C. D, 1999, Hidrologi Teknik. Erlangga, Jakarta. Sosrodarsono dan Takeda, 1983, Hidrologi Untuk Pengairan, Erlangga, Jakarta. Sri Harto, 1993. Mengenal Dasar-dasar Hidrologi Terapan. Keluarga Mahasiswa Teknik. Sipil Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Soewarno, 1995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik untuk Analisa Data, Pengukuran dan Pengolahan Sungai. Nova, Bandung. Subarkah, Imam, 1980. Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Idea Dharma, Bandung. Sucipto, 2011. Pengaruh Kecepatan Aliran Terhadap Gerusan Lokal Pada Pilar Jembatan Dengan Perlindungan Groundsill. Jurnal, Teknik Sipil & Perencanaan, No. 1, Vol. 13, hal 51-60. Suripin, 2004. Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Andi, Yogyakarta. Widagdo, 2008. Evaluasi Bendung Juwero. UNDIP Institutional Repository, Semarang. Wismarini, 2011. Metode Perkiraan Laju Aliran Puncak (Debit Air) sebagai Dasar Analisis Sistem Drainase di Daerah Aliran Sungai Wilayah Semarang Berbantuan SIG. Jurnal Teknologi

Informasi DINAMIK Volume 16. Xin Zhang, Linjuan Yuan, Ruwu Peng and Zhang Chen, 2011. Hydraulic Relations for Clinging Flow of SharpCrested Weir. Journal of Hydraulic Engineering doi : 10.1061/(ASCE)HY.1943 7900.0000186.

65

EVALUASI HIDROLIS KERUSAKAN DAN KONSEP PERBAIKAN BENDUNG CILEUMEUH DI KABUPATEN CILACAP

Recommend Documents