EVALUASI RANCANGAN BENDUNG DAERAH IRIGASI BELUTU KABUPATEN SERDANG BERDAGAI Posma Nikolas Hutabarat1) Makmur Ginting2) 1 2
Mahasiswa Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara
Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara ABSTRAK
Bendung merupakan bangunan air sangat penting untuk menunjang kebutuhan air irigasi terlebih lagi program pemerintah yang ingin mewujudkan swasembada pangan di Indonesia. Bendung Daerah Irigasi Belutu yang terletak di Kabupaten Serdang Berdagai, Provinsi Sumatera Utara, diproyeksikan mampu mengairi Daerah Irigasi Belutu seluas 5.032 Ha. Maksud dan tujuan dari penelitian ini antara lain, adalah untuk mengevaluasi rancangan relokasi Bendung Daerah Irigasi Belutu. Evaluasi rancangan bendung pada penelitian ini mencakup evaluasi secara hidraulis dan struktur. Evaluasi secara hidraulis meliputi fungsi bendung untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, dan evaluasi secara struktur meliputi analisa stabilitas bendung tersebut. Metode pengerjaan tugas akhir ini adalah metode komparatif deskriptif, menggunakan data primer berupa pengamatan langsung di lapangan yakni berupa data fisik bendung dan lokasinya, dan data sekunder berupa dokumen Detail Engineering Design Bendung Daerah Irigasi Sei Belutu. Data curah hujan yang diperoleh dari BMKG, dan juga dari literatur lainnya. Kriteria Perencanaan (KP – 02 dan KP – 06) yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum dijadikan sebagai acuan untuk mengevaluasi bendung yang dimaksud. Dari hasil evaluasi secara hidraulis didapat bahwa kebutuhan air irigasi Daerah Irigasi Belutu sebesar 1,67 Liter/detik/Ha, dengan kebutuhan total irigasi sebesar 10.085 Liter/detik, dapat dilayani oleh bendung tersebut dengan baik. Secara struktur, Bendung Daerah Irigasi Belutu pada saat debit normal, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,98, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 2,83. Pada saat debit banjir rencana, kondisi tanpa gempa, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 4,6, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 1,42. Pada kondisi gempa, memiliki angka keamanan terhadap guling (Fg) 1,53, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 3,44, dengan demikian, bendung aman secara struktur. Maka dari hasil evaluasi diketahui bahwa rancangan bendung tersebut sudah layak. Kata Kunci : Bendung, Kebutuhan Air Irigasi, Debit Banjir Rencana, Stabilitas
ABSTRACT Dam is a necessary water structure to support irrigation needs, furthermore The Indonesian Government’s programme to fulfill the self-supporting food in Indonesia. The Belutu Irrigational Area Dam situated in The District of Serdang Berdagai, Province of Sumatera Utara, projected capable to irrigate The Belutu Irrigational Area which broad 5.032 Ha. The object and purpose of this research is to evaluate relocation design of The Belutu Irrigational Area Dam. The evaluation contains evaluation of hidrolic and structural. Evaluation of hidrology contains the function of the dam to fulfill the irrigation water needs. And evaluation of structure contains analysis of the dam stability. This research method is comparative descriptive, used primary data which is direct observation on the field to observe the dam physically and the location, and secondary data which is Detail Engineering Design documents of The Belutu Irrigational Area Dam, and rainfall data from BMKG, also other literatures. Kriteria Perencanaan (KP – 02 and KP – 06) which is assigned by The Department of Public Works is used as references to evaluate the dam. From the evaluation hydraulically, acquired that the irrigation needs 1,67 L/s/Ha, with the total needs of discharge 10.085 Liter/second means the dam served well. Structurally, The Belutu Irrigational Area Dam in normal discharge condition, has the resistance of bolster number (Fg) 1,98, and the resistance of sliding number (Fs) 2,83. In flood condition, has the resistance of bolster number (Fg) 4,6, and the resistance of sliding number (Fs) 1,42. On quake condition, has the resistance of bolster number (Fg) 1,53, and the resistance of sliding number (Fs) 3,44 means the dam safe structurally. From the evaluation results the design of the dam is proper. Keyword(s) : dam, irrigation needs, flood plan discharge, stability I. PENDAHULUAN
sedangkan
I.1. Latar Belakang
bendung yang terbuat dari pitu
Bendung
adalah
suatu
untuk
yaitu
Bendung
Daerah
Irigasi
taraf
Belutu terletak di Kabupaten Serdang
muka air sungai dan membendung
Bedagai, Provinsi Sumatera Utara
aliran sungai sehingga aliran sungai
dengan total luas areal 5032 ha,
bisa bisa disadap dan dialirkan secara
kondisi
gravitasi
irigasinya masih semiteknis sehingga
ke
meninggikan
gerak
sorong atau pintu radial.
bangunan yang dibangun melintang sungai
bendung
daerah
yang
membutuhkan. Tipe bendung dapat
sistem
dibedakan yaitu bendung tetap yang
terkontrol
terbuat dari pasangan batu, beton,
jaringan
dan
bangunan
pengelolaannya dan
menambah
tidak rumit
masalah pembagian air di Daerah
lambat laun tubuh sungai menjadi
Irigasi Belutu.
semakin besar. II.2. Banjir
II. TINJAUAN PUSTAKA
Banjir merupakan fenomena
II.1.Sungai
alam yang biasa terjadi di suatu
Sungai adalah salah satu dari
kawasan yang banyak dialiri oleh
sumber daya alam yang bersifat
aliran
mengalir
resources),
banjir dapat didefinisikan sebagainya
sehingga pemanfaatan air di hulu
hadirnya air di suatu kawasan luas
akan menghilangkan peluang di hilir
sehingga menutupi permukaan bumi
(opportunity value), pencemaran di
kawasan tersebut. Dalam cakupan
hulu akan menimbulkan biaya sosial
pembicaraan yang luas, kita bisa
di
dan
melihat banjir sebagai suatu bagian
pelestarian di hulu akan memberikan
dari siklus hidrologi, yaitu pada
manfaat di hilir. Suatu daerah yang
bagian air di permukaan Bumi yang
tertimpa hujan dan kemudian air
bergerak ke laut. Dalam siklus
hujan ini menuju sebuah sungai,
hidrologi kita dapat melihat bahwa
sehingga berperan sebagai sumber air
volume
sungai tersebut dinamakan daerah
permukaan
pengaliran sungai dan batas antara
ditentukan oleh tingkat curah hujan,
dua daerah pengaliran sungai yang
dan tingkat peresapan air ke dalam
berdampingan disebut batas daerah
tanah.
pengaliran.
II.3. Analisis Frekuensi
hilir
(flowing
(externality
effect)
Wilayah
sungai
sungai.
air
Secara
yang
sederhana
mengalir
Bumi
di
dominan
merupakan satu kesatuan wilayah
Dalam penentuan distribusi
pengembangan sungai. Mulai dari
frekuensi ada beberapa persyaratan
mata airnya di bagian paling hulu di
yang perlu dipenuhi, yaitu mengenai
daerah
nilai
pegunungan
dalam
parameter-parameter
perjalanannya ke hilir di daerah
statistiknya.
dataran,
antara
aliran
berangsur-angsur
sungai
secara
berpadu dengan
banyak sungai lainnya, sehingga
lain:
Parameter koefisien
tersebut variasi,
koefisien asimetri (skewnees) dan koefisien kurtosis.
Analisis
frekuensi
harus
normal,
log
normal,
Gumbel,
dilakukan secara bertahap dan sesuai
maupun log Pearson Type III. Hal ini
dengan urutan kerja yang telah ada
tergantung dari hasil perhitungan
karena hasil dari masing-masing
analisa frekuensi.
perhitungan tergantung dan saling
1) Distribusi Normal
mempengaruhi
Fungsi kerapatan kemung-
perhitungan adalah
terhadap
hasil
sebelumnya.
penerapan
dari
Berikut langkah-
langkah analisis frekuensi setelah
kinan
(probability
fungtion) distribusi ini adalah sebagai berikut:
persiapan data dilakukan.
(
P’ (x) =
Standar Deviasi (S): S
=
(
√
density
) )
)
√
Dengan: P’
=
fungsi
kerapatan
Dengan:
kemungkinan
S
= Standar deviasi
S
=Deviasi standar
X
= Curah hujan rencana pada
X
= nilai rata-rata
x
= variable alat
priode tertentu Xi
=
Curah
hujan
harian
Sifat khas lain dari jenis
maksimum rata-rata
distribusi ini adalalh nilai
N
= Jumlah data
koefisien skewnees hampir
Koefisien variasi (Cv):
sama dengan nol (Cs ~ 0) dan
Cv
nilai
=
Koefisien Asimetri / Skewnees (Cs) Cs (
= )(
( −
)
=
(
)(
)(
)
) ( −
)
(probability
density
sebagai berikut: P’(X) = (
dapat dikerjakan dengan berbagai yaitu
2) Distribusi Log Normal
function) distribusi ini adalah
Perhitungan hujan rencana distribusi,
mendekati tiga (Ck ~ 3).
kinan
II.4. Analisis Hujan Rencana
metode
kurtosis
Fungsi kerapatan kemung-
Koefisien Kurtosis (Ck) Ck
koefisien
metode
√
Dengan :
, (
/
)
0,5 ln(
Xn
=
Sn
= ln(
)
Besarnya Kurtosis (Ck) = +6
Jumlah
+ 15.
II.6. Metode Melchior memakai
Melchior jika luas daerah besar dari 100 km2. Bentuk persamaan
Dengan: fungsi
metode
aliran yang dikeahui lebih
+
+3
=
Nilai
Teoritis pada Sub Kelompok
Untuk
+3
P’
=
i.
)
Besarnya Skewness (Cs) =
16
Ei
kerapatan
banjir
dasar
analisis
rancangan
dengan
kemungkinan
menggunakan
metode
S = deviasi standar
Melchior
sebagai
X = nilai rata-rata
berikut: QT = α x β x A x
II.5. Uji Chi-Kuadrat Uji
adalah
Chi-Kuadrat
dimak-
Tc = 0.186 x L x Q0 – 0.2 x I – 0.4
sudkan untuk menen-tukan apakah
Langkah-langkah
persamaan
menghitung
distribusi
yang
telah
untuk
debit
rencana
dipilih dapat mewakili distribusi
dengan menggunakan metode
sampel
Melchior ini adalah sebagai
data
Pengambilan
yang
dianalisis.
keputusan
uji
ini
menggunakan parameter χ2, yang
berikut: a.
dapat dihitung dengan rumus berikut: χh = ∑
(
χ h²
Parameter
=
A = Sumbu panjang/
)
panjang sungai (km) b = Sumbu pendek,
Chi-
dimana
Kuadrat terhitung, G
=
Jumlah
Sub
Jumlah
Nilai
Kelompok, Oi
=
Pengamatan Kelompok I,
pada
Menentukan:
Sub
2/3
dari
sumbu panjang (km). F = Luas Ellips (km2) b.
Dengan diketahui F maka
dapat
tentukan
besarnya
hujan harian
kita
maksimum β
dengan
berbagai c.
kemungkinan.
Untuk
Mencari harga Q0
dilakukan
Q0 = α x β x A
sebagai berikut :
III. Metode Penelitian menggunakan
metode
dimana
komparatif dibandingkan
rancangan dari hasil perhitungan dengan rancangan yang disahkan dari Kementrian Metode
Pekerjaan
yang
Umum.
digunakan
pada
penelitian ini adalah metode analisa hidrologi, disesuaikan
analisa
pengolahan
data
langkah-langkah
a. Menghitung
Penelitian ini secara umum deskriptif,
Pengolahan Data
hidrolis
dengan
curah
hujan andalan b. Menghitung
kebu-
tuhan air irigasi per luasan nya c. Menghitung
kebu-
tuhan total irigasi d. Menghitung
debit
andalan sungai belutu
yang
e. Menghitung intensitas
Kriteria
curah hujan rencana
Perencanaan 02 dan 06.
berdasarkan data cu-
III.1. Tahapan Penelitian
rah hujan dengan ana-
Studi Literatur
lisa
Studi literatur yakni untuk
kuensi
mengumpulkan data-data dan
distribusi
f. Menghitung
fre-
analisis
informasi dari buku, serta
debit banjir rencana
jurnal-jurnal
dengan
yang
mempunyai relevansi dengan
Melchior
bahasan dalam tugas akhir
g. Menghitung
metode tinggi
ini, serta masukan-masukan
muka air maksimum
dari dosen pembimbing.
dan kehilangan tinggi
Pengumpulan data
energi (crest) dengan
Pengumpulan penelitian
data
pada
analisa debit banjir
meliputi
data
untuk berbagai kala
primer dan data sekunder
ulang (Q100) h. Menganalisa stabilitas struktur bendung
Hasil perhitungan evaluasi
maka hasil perhitungan ter-
Setelah mendapatkan hasil
sebut akan disimpulkan
perhitungan hidraulis peren-
sebagai bahan evaluasi
canaan Bendung Sei Belutu,
penelitian ini.
III.2. Bagan Alir Penelitian MULAI SURVEI LAPANGAN DAN INVESTIGASI
IDENTIFIKASI MASALAH STUDI LITERATUR PENGUMPULAN DATA: - DATA PRIMER - DATA SEKUNDER PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA ANALISIS HIDROLIS ANALISIS STABILITAS
KESIMPULAN
IV. Analisis dan Pembahasan 4.1. Debit Bangunan Pengambilan Debit Pengambilan di Bendung Sei Belutu direncanakan Q
= DR x Luas Area diairi x 120%
Q
= debit air yang menuju bangunan pengambilan
DR
= Kebutuhan air irigasi
Q = 1,67 x 5032 x 120% = 10.085 liter/detik.
4.2. Probabilitas Curah Hujan Periode Ulang Distribusi Gumbel Periode Ulang
S
Sn
Yn
Ytr
K
Curah Hujan
P1 P5
22,26 22,26
1,10 1,10
0,53 0,53
-1,93 1,50
-2,241 0,88
rata -rata X (mm) 67,33 67,33
P10 P25 P50 P100
22,26 22,26 22,26 22,26
1,10 1,10 1,10 1,10
0,53 0,53 0,53 0,53
2,25 3,20 3,90 4,60
1,56 2,42 3,06 3,70
67,33 67,33 67,33 67,33
Curah Hujan Xtr (mm) 17,44534 86,88477 102,05549 121,22872 135,46707 149,58406
4.3. Perhitungan Debit Banjir Melchior Kala Ulang (tahun) 1 2 5 10 25 50 100
Curah Hujan (mm) 17,44 63,96 86,88 102,05 121,23 135,47 149,58
Qo (m3/dt) 90,75 90,75 90,75 90,75 90,75 90,75 90,75
QT (m3/dt) 7,91 29,02 39,42 46,31 55,01 61,47 67,87
4.4. Rekapitulasi Stabilitas Bendung a. Kondisi Debit Normal
Keamanan Terhadap Guling :
Gaya Berat Sendiri= -92,55 T Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis, Uplift dan Gaya Lumpur =3,29 T + -11,341 T + -0,61T + 55,33 T + 0,008 =46,68 T Fg = 92,55/46,68=1,983 > 1,5 (KP-
2,83 > 1,5 (KP-06) b. Kondisi Banjir Rencana
Keamanan Terhadap Guling :
Gaya Berat Sendiri= -92,55 T Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis, Uplift dan Gaya Lumpur = -5,57 T + -47,18 T + -6,26 T +
06) H = Jumlah Total Gaya Horizontal + Ea1 + Ea2 = 3,29175 + 0,60965+ 0,00854+ -17,17+ 7,63 = -6.85 T V = Jumlah Gaya Vertikal =-92,5549-11,341 + 55,32872 = -48,57 T
Fs = fxV/H = 0,4 x 48,57/6,85 =
Keamanan Terhadap Geser :
Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk kerikil pasir (KP-06))
79,01 T + 0,008 =20,02 T Fg = 92,55/20,02 =4,6 > 1,3 (KP-06) H = Jumlah Total Gaya Horizontal + Ea1 + Ea2 =-5,57 + -6,26 + 0,00854 + 17,17+7,63 = -21,36 T V = Jumlah Gaya Vertikal = -92,5549 -47,17 + 79,01 = -60,72T
Keamanan Terhadap Geser :
Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk
Koefisien gesekan (f) : 0,4 (untuk
kerikil pasir (KP02))
kerikil pasir (KP02))
Fs = fxV/H = 0,4 x -48,56/ 5,64 =
Fs = fxV/H = 0,4 x -60,72/-21,36 =
3,44 > 1,3 (KP-06)
1,42 > 1,3 (KP-06) c. Kondisi Gempa
Keamanan Terhadap Guling :
Gaya Berat Sendiri= -92,55 T
V. Kesimpulan Dan Saran 5.1. Kesimpulan
1. Daerah
Irigasi
Uplift dan Gaya Lumpur, dan H akibat gempa=
Belutu
memiliki kebutuhan air iri-gasi sebesar
Jumlah Gaya H dan V Hidrostatis,
Sei
1,67
L/detik/Ha.
Dengan kebutuhan total air irigasi sebesar 10.085 L/s. 2. Pada
saat
debit
normal,
Bendung Daerah Irigasi Belutu -5,57 T + -47,18 T + -6,26 T + 79,01 T + 0,008 +13,88=60,56 T Fg = 92,55/60,56 =1,53 > 1,3
memiliki terhadap
angka guling
keamanan (Fg)
1,98,
angka dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 2,83.
(KP-06) H = Jumlah Total Gaya Horizontal +Ea1 +Ea2 +Ep1 + Ep2
3. Pada saat debit banjir rencana, Bendung Daerah Irigasi Belutu memiliki
angka
keamanan
terhadap guling (Fg) 4,6, angka = -5,57 + -6,26 + 0,00854 + -17,17 +7,63 + 1,1 + -2,5 = 5,64 T
dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 1,42. 4. Pada saat gempa, Bendung Daerah Irigasi Belutu memiliki
V
= Jumlah Gaya Vertikal = -92,5549 -47,17 + 79,01 = -48,56 T
angka
terhadap
guling (Fg) 1,53, dan angka keamanan terhadap geser (Fs) 3,44.
Keamanan Terhadap Geser :
keamanan
Harahap,
5.2. Saran
Perlunya peranan pemerintah
Saddam
Husein.
2015.
Analisis Penyebab Kerusakan
agar menjaga daerah hulu aliran sungai
Dan
belutu agar volume aliran permukaan
Sunggam Di Kabupaten Padang
tidak bertambah besar. Juga perlunya
Lawas Utara – Sumatera Utara.
peranan masyarakat sekitar, agar ikut
Universitas
menjaga lingkungan sekitar bendung.
Medan.
Seperti tidak membuang sampah ke
Kamiana,
Rehabilitasi
I
Bendung
Sumatera
Made.
Utara:
2011.
Teknik
sungai, atau saluran irigasi karena
Perhitungan
dapat menghambat aliran air ke petak
Bangunan Air. Graha Ilmu:
sawah dan dapat mengakibatkan banjir.
Yogyakarta.
DAFTAR PUSTAKA C.D.
Soemarto. Teknik.
1986. Usaha
Gunawan.
2011.
Rencana
Evaluasi
Hidrologi
Perencanaan
Nasional:
Sungai Ular Kabupaten Deli
Surabaya.
Bendung Pada
Serdang Sumatera Utara (Studi
Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Perencananaan
Semiaji
Debit
Jaringan
Irigasi (KP – 01). Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Bangunan Utama (KP – 02). Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Saluran (KP – 03). Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan - Bagian Parameter Bangunan (KP – 06). Jakarta. Ginting, Makmur. 2014. Rekayasa Irigasi. USU Press: Medan.
Kasus). Universitas Sumatera Utara: Medan. Soedibyo. 2003. Teknik Bendungan. Pradya Paramita: Jakarta.
