PENGATURAN OPERASI PINTU BENDUNG GERAK SEMBAYAT DI KABUPATEN GRESIK UNTUK MENGENDALIKAN TINGGI MUKA AIR HULU
1
Ahmad Zah Rafiuddin1, Dwi Priyantoro2, Dian Sisinggih2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia email :
[email protected] ABSTRAK
Bendung Gerak Sembayat di bangun pada DAS Bengawan Solo Hilir tepatnya di Desa Sidomukti Kecamatan Bungah Kabupaten Gresik. Pengaturan operasi pintu flap gate dan pintu utama (sluice gate) Bendung Gerak Sembayat berdasarkan perhitungan analitik. Studi ini bertujuan untuk mengetahui pola operasi pintu flap gate dan pintu utama (sluice gate) Bendung Gerak Sembayat yang sesuai untuk menjaga muka air di hulu pada elevasi +0,700 m dan mengetahui kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat akibat dari pasang surut air laut dan debit aliran yang melewati pintu Bendung Gerak Sembayat. Berdasarkan hasil analisis, operasi pintu mampu menjaga elevasi muka air di hulu pada elevasi +0,700 m. Untuk kondisi surut, pintu utama (sluice gate) mampu melewatkan debit (Q2th – Q100th). Ketika kondisi pasang, pintu utama (sluice gate) tidak mampu melewatkan debit (Q2th – Q100th), maka perlu dioperasikan dengan bantuan pintu flap gate agar dapat melewatkan debit tersebut. Setelah memperhitungkan kondisi hilir bendung gerak, pada daerah hilir Bendung Gerak Sembayat terjadi degradasi hingga mencapai kedalaman 3,680 m yang terjadi pada debit Q100th. Sedangkan untuk panjang pondasi pancang endsill sepanjang 5,170 m, maka kondisi endsill masih tetap aman bila terjadi degradasi. Kata kunci: Sungai Bengawan Solo, bendung gerak, operasi pintu (kombinasi flap gate dan sluice gate), degradasi ABSTRACT Sembayat Barrage built in the Lower Solo River Basin precisely in the Village Sidomukti in Bungah Gresik District. The flap gate operation and main gate (sluice gate) Sembayat Barrage based on the calculation of analytic. The study aims to understand operational pattern of the flap gate and main gate (sluice gate) Sembayat Barrage according to keep the upstream water level on elevation + 0,700 m and know the state downstream Sembayat Barrage a result of tides and discharge flow through the gate Sembayat Barrage. Based on analysis, the operation of the able to maintain the upstream water level in elevation + 0,700 m. For the condition recede, main gate (sluice gate) able to miss discharge ( Q2th Q100th ). When the pair, main gate (sluice gate) incapable of passing discharge ( Q2th Q100th ), needs to be operated by flap gate to miss the discharge. After taking into account the downstream barrage, at the downstream Sembayat Barrage happened degradation at a depth of 3,680 m what happened to discharge Q100th. The foundation long stake endsill along 5,170 m, hence the condition of endsill still secure that happened degradation. Keywords: Bengawan Solo River, barrage, gate operation (combination flap gate and sluice gate), degradation
A. PENDAHULUAN Sungai Bengawan Solo merupakan sungai terpanjang di pulau Jawa yang memiliki luas Daerah Aliran Sungai (DAS) sekitar 16.100 km2. DAS Bengawan Solo secara geografis dibagi dalam DAS hulu dan DAS hilir dengan batas pada pertemuan Sungai Bengawan Solo dan Sungai Madiun dekat kota Ngawi. DAS hulu dibagi menjadi dua sub-DAS, yaitu DAS hulu Sungai Bengawan Solo (the Upper Solo River basin) dengan luas 6.072 km2 di barat dan DAS Sungai Madiun dengan luas 3.755 km2 di timur. DAS sebelah hilir disebut DAS Bengawan Solo Hilir (the Lower Solo River Basin) dengan luas 6.273 km2 dan panjang sungai 300 km dari kota Ngawi menuju ke muaranya. Bendung Gerak Sembayat dibangun di Sungai Bengawan Solo pada Lower Solo River Basin, di Desa Sidomukti Kecamatan Bungah Kabupaten Gresik dan merupakan dataran rendah dengan ketinggian 2 sampai 12 meter diatas permukaan air laut. Upaya untuk mendukung Peraturan Pemerintah No. 5 Tahun 2010 tentang Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) yang menyebutkan bahwa Prioritas Nasional kelima adalah ketahanan pangan (food security), maka pembangunan Barrage Karangnongko menjadi penting untuk dilaksanakan dalam rangka mewujudkan waduk sebagai infrastruktur untuk pasokan air irigasi bagi masyarakat di DAS Bengawan Solo sebelah hilir yang cukup luas. Bendung Gerak Sembayat terdiri dari 7 pintu flap gate dan 7 pintu utama untuk pintu flap gate masing – masing memiliki lebar 17 m dan tinggi 1,3 m. Sedangkan untuk pintu utama masing – masing memiliki lebar 20 m dan tinggi 5 m. Pada musim kemarau debit sungai Bengawan Solo tidak mencukupi untuk irigasi sehingga perlunya penambahan debit, sedangkan untuk musim hujan air
melimpah dan banyak yang terbuang dan tidak jarang menyebabkan banjir di beberapa lokasi sehingga perlu adanya pengontrol debit untuk air agar dapat digunakan untuk musim kemarau. Sehingga operasi pintu Bendung Gerak Sembayat ditentukan dengan tinggi muka air hulu rencana pada elevasi + 0,700 m. Oleh karena itu, perlu dilakukan perhitungan analitik bukaan pintu yang sesuai untuk menjaga muka air hulu rencana pada elevasi + 0,700 m dan menganalisa kondisi bagian hilir Bendung Gerak Sembayat. B. METODE PENELITIAN Data yang diperlukan. Untuk keperluan studi ini, data yang diperlukan adalah sebagai berikut : 1. Data debit maksimum tahunan Data debit tahunan sungai Bengawan Solo dari tahun 1986 – tahun 2015. Data ini digunakan untuk menentukan operasi pintu pada Bendung Gerak Sembayat, yang nantinya diolah menjadi data debit banjir rancangan untuk beberapa kala ulang Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th.
Gambar 1. Data Debit Maksimum Tahunan 2. Data penampang sungai Bengawan Solo. 3. Data teknis bendung gerak. Bendung Gerak Sembayat memiliki 2 pintu yaitu pintu utama
dan pintu flap gate yang masing – masing berjumlah 7 pintu.
C. HASIL DAN PEMBAHASAN. Simulasi operasi pintu menggunakan debit kala ulang dengan metode Gumbel menghasilkan: Q2th = 1901,24 m3/det Q5th = 2090,10 m3/det Q10th = 2215,16 m3/det Q25th = 2373,14 m3/det Q50th = 2490,35 m3/det Q100th = 2606,70 m3/det
Gambar 2. Skema Bendung Gerak Data teknis bendung gerak digunakan untuk analisa hidrolika dan operasi pintu Bendung Gerak Sembayat. 4. Data material dasar sungai hilir Bendung Gerak Sembayat. Rancangan Penyelesaian Studi .
Data Teknis Bendung Gerak
Data Muka Air
𝐶 = 1,839 (1 +
0,0012 √ℎ/𝐵 ) (1 − ) ℎ 10
𝐶 = 1,839 (1 +
Mulai
Debit Banjir Maksimum Tahunan
Untuk pola operasi flap gate dilakukan perhitungan debit yang melewati flap gate. 1. Data yang diketahui : Lebar pelimpah (B) = 17 m Kedalaman pelimpah (H) = 0,1 m Tinggi bukaan pintu (a) = 0,4 m Elevasi Flap gate = 0,6 m 2. Menentukan nilai Koefisien debit (C)
Morfologi Sungai
0,0012
√0,1/17
0,1
10
) (1 −
𝐶 = 1,847 3. Menentukan nilai Outflow Discharge Q = C . B . H3/2 Q = 1,847.17.0,13/2 = 0,993 m3/det.
Perhitungan Analitik
Debit Banjir Rancangan Kala Ulang
Analisa Tahapan Operasi Pintu M.A. Hulu +0,70 m
Pola Operasi Pintu Bendung Gerak
Analisa dan Perhitungan Kondisi Di Hilir
Simulasi Operasi Pintu Bendung Gerak
Hasil Perhitungan
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3. Diagram Alir Pengerjaan
)
Gambar 4. Kurva Debit Flap Gate
Tabel 2. Tahapan Operasi Flap Gate Tahapan Jarak Operasi Bukaan Pintu Pintu 1 0,4 2 0,4 3 0,4 4 0,4 5 0,4 6 0,4 7 0,4
Debit Pintu
Tinggi Bukaan Pintu (m)
3
(m /s) 0,993 1,986 2,978 3,971 4,964 5,957 6,950
No.1 0 0 0 0 0 0,4 0,4
No.2 0 0 0 0,4 0,4 0,4 0,4
No.3 0 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
No.4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
No.5 0 0 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
No.6 0 0 0 0 0,4 0,4 0,4
No.7 0 0 0 0 0 0 0,4
8 9 10 11 12 13 14
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
8,739 10,529 12,319 14,108 15,898 17,688 19,478
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5
0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5
0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5
15 16 17 18 19 20 21
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
21,784 24,091 26,397 28,704 31,010 33,317 35,623
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6
0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6
0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6
22 23 24 25 26 27 28
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
38,345 41,067 43,789 46,511 49,233 51,955 54,677
0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7
0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7
0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7
0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7
29 30 31 32 33 34 35
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
57,756 60,834 63,913 66,992 70,070 73,149 76,228
0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8
0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8
0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8
0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8
36 37 38 39 40 41 42
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
79,623 83,019 86,414 89,810 93,206 96,601 99,997
0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9
0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9
0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9
0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9
43 44 45 46 47 48 49
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
103,680 107,364 111,047 114,731 118,414 122,098 125,781
0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1
0,9 0,9 0,9 1 1 1 1
0,9 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1
0,9 0,9 1 1 1 1 1
0,9 0,9 0,9 0,9 1 1 1
0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1
50 51 52 53 54 55 56
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
129,730 133,679 137,628 141,576 145,525 149,474 153,423
1 1 1 1 1 1,1 1,1
1 1 1 1,1 1,1 1,1 1,1
1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
1 1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
1 1 1 1 1,1 1,1 1,1
1 1 1 1 1 1 1,1
57 58 59 60 61 62 63
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
157,619 161,815 166,010 170,206 174,402 178,598 182,794
1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2
1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2
1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2
1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2
64 0,1 187,222 65 0,1 191,650 66 0,1 196,078 67 0,1 200,506 68 0,1 204,934 69 0,1 209,362 70 0,1 213,790 Sumber: Hasil Perhitungan
1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3
1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3
1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3
1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3
1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3
Untuk kondisi surut dicapai pada EL. -2,2 dengan ketinggian 3,1 m. Mengakibatkan tinggi muka air hilir mengalami kenaikan sehingga kondisi yang sebelumnya aliran bebas menjadi aliran tenggelam. Pola operasi pintu utama dilakukan perhitungan debit yang melewati pintu utama.
Gambar 5. Kondisi Surut 𝑄 = 𝐶𝑑 𝑎𝑏(2𝑔(𝐻1 − 𝐻2 ))
0,5
= 0,607×0,3×20×(2x9,8.(6,0–3,14))0,5 = 26,967 m3/det.
Gambar 6. Kurva Debit Pintu Utama Kondisi Surut Untuk kondisi pasang dicapai pada EL. + 0,3 dengan ketinggian 5,6 m.
Gambar 7. Kondisi Pasang 𝑄 = 𝐶𝑑 𝑎𝑏(2𝑔(𝐻1 − 𝐻2 ))
0,5
= 0,607×0,3×20×(2x9,81.(6,0–5,6) )0,5 = 10,085 m3/det
Tahapan Operasi
Jarak Bukaan
Debit Pintu
Pintu
Pintu
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.6
No.7
37 38 39 40
0,5 0,5 0,5 0,5
(m3 /s) 2103,913 2152,162 2200,411 2248,661
4 4 4 4,5
4 4 4,5 4,5
4 4,5 4,5 4,5
4,5 4,5 4,5 4,5
4 4,5 4,5 4,5
4 4 4,5 4,5
4 4 4 4,5
41 42 43 44
0,5 0,5 0,5 0,5
2266,417 2301,931 2337,444 2372,957
4,5 4,5 4,5 5
4,5 4,5 5 5
4,5 5 5 5
5 5 5 5
4,5 5 5 5
4,5 4,5 5 5
4,5 4,5 4,5 5
45 46 47 48
0,5 0,5 0,5 0,5
2384,075 2406,309 2428,543 2450,777
5 5 5 5,5
5 5 5,5 5,5
5 5,5 5,5 5,5
5,5 5,5 5,5 5,5
5 5,5 5,5 5,5
5 5 5,5 5,5
5 5 5 5,5
49 50 51 52
0,5 0,5 0,5 0,5
2468,248 2503,189 2538,130 2573,071
5,5 5,5 5,5 6
5,5 5,5 6 6
5,5 6 6 6
6 6 6 6
5,5 6 6 6
5,5 5,5 6 6
5,5 5,5 5,5 6
Tinggi Bukaan Pintu (m)
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 8. Kurva Debit Pintu Utama Kondisi Pasang Pada tahapan Pintu utama untuk kondisi pasang dan surut dioperasikan dengan bukaan awal pada pintu tengah atau pintu nomer 4 dengan bukaan 0,3 m. Selanjutnya disusul dengan bukaan dua pintu secara merata yaitu pintu nomer 3 dan 5. Kemudian berlanjut hingga ketujuh pintu utama dibuka hingga bukaan maksimal yaitu 6 m sesuai dengan tinggi pintu utama. Kemudian akan didapat total debit yang mampu melewati pintu utama. Tabel 3. Tahapan Operasi Pintu Utama Kondisi Surut Tahapan Operasi
Jarak Bukaan
Debit Pintu
Pintu
Pintu
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.6
No.7
1 2 3 4
0,3 0,3 0,3 0,3
(m3 /s) 26,967 80,901 134,836 188,770
0 0 0 0,3
0 0 0,3 0,3
0 0,3 0,3 0,3
0,3 0,3 0,3 0,3
0 0,3 0,3 0,3
0 0 0,3 0,3
0 0 0 0,3
5 6 7 8
0,3 0,3 0,3 0,3
215,283 268,308 321,333 374,358
0,3 0,3 0,3 0,6
0,3 0,3 0,6 0,6
0,3 0,6 0,6 0,6
0,6 0,6 0,6 0,6
0,3 0,6 0,6 0,6
0,3 0,3 0,6 0,6
0,3 0,3 0,3 0,6
9 10 11 12
0,4 0,4 0,4 0,4
408,296 476,172 544,047 611,923
0,6 0,6 0,6 1
0,6 0,6 1 1
0,6 1 1 1
1 1 1 1
0,6 1 1 1
0,6 0,6 1 1
0,6 0,6 0,6 1
13 14 15 16
0,5 0,5 0,5 0,5
651,976 732,081 812,186 892,292
1 1 1 1,5
1 1 1,5 1,5
1 1,5 1,5 1,5
1,5 1,5 1,5 1,5
1 1,5 1,5 1,5
1 1 1,5 1,5
1 1 1 1,5
17 18 19 20
0,5 0,5 0,5 0,5
929,535 1004,023 1078,511 1152,999
1,5 1,5 1,5 2
1,5 1,5 2 2
1,5 2 2 2
2 2 2 2
1,5 2 2 2
1,5 1,5 2 2
1,5 1,5 1,5 2
21 22 23 24
0,5 0,5 0,5 0,5
1187,802 1257,408 1327,014 1396,619
2 2 2 2,5
2 2 2,5 2,5
2 2,5 2,5 2,5
2,5 2,5 2,5 2,5
2 2,5 2,5 2,5
2 2 2,5 2,5
2 2 2 2,5
25 26 27 28
0,5 0,5 0,5 0,5
1430,596 1498,548 1566,500 1634,453
2,5 2,5 2,5 3
2,5 2,5 3 3
2,5 3 3 3
3 3 3 3
2,5 3 3 3
2,5 2,5 3 3
2,5 2,5 2,5 3
29 30 31 32
0,5 0,5 0,5 0,5
1668,005 1735,109 1802,214 1869,318
3 3 3 3,5
3 3 3,5 3,5
3 3,5 3,5 3,5
3,5 3,5 3,5 3,5
3 3,5 3,5 3,5
3 3 3,5 3,5
3 3 3 3,5
33 34 35 36
0,5 0,5 0,5 0,5
1899,385 1959,520 2019,654 2079,788
3,5 3,5 3,5 4
3,5 3,5 4 4
3,5 4 4 4
4 4 4 4
3,5 4 4 4
3,5 3,5 4 4
3,5 3,5 3,5 4
Tinggi Bukaan Pintu (m)
Tabel 4. Tahapan Operasi Pintu Utama Kondisi Pasang Tahapan Jarak Operasi Bukaan Pintu Pintu
Debit Pintu
Tinggi Bukaan Pintu (m)
1 2 3 4
0,3 0,3 0,3 0,3
(m3/s) 10,085 30,255 50,426 70,596
5 6 7 8
0,3 0,3 0,3 0,3
80,681 100,851 121,022 141,192
0,3 0,3 0,3 0,6
0,3 0,3 0,6 0,6
0,3 0,6 0,6 0,6
0,6 0,6 0,6 0,6
0,3 0,6 0,6 0,6
0,3 0,3 0,6 0,6
0,3 0,3 0,3 0,6
9 10 11 12
0,4 0,4 0,4 0,4
154,826 182,093 209,360 236,627
0,6 0,6 0,6 1
0,6 0,6 1 1
0,6 1 1 1
1 1 1 1
0,6 1 1 1
0,6 0,6 1 1
0,6 0,6 0,6 1
13 14 15 16
0,5 0,5 0,5 0,5
253,669 287,753 321,837 355,921
1 1 1 1,5
1 1 1,5 1,5
1 1,5 1,5 1,5
1,5 1,5 1,5 1,5
1 1,5 1,5 1,5
1 1 1,5 1,5
1 1 1 1,5
17 18 19 20
0,5 0,5 0,5 0,5
372,945 406,991 441,038 475,085
1,5 1,5 1,5 2
1,5 1,5 2 2
1,5 2 2 2
2 2 2 2
1,5 2 2 2
1,5 1,5 2 2
1,5 1,5 1,5 2
21 22 23 24
0,5 0,5 0,5 0,5
492,542 527,458 562,373 597,288
2 2 2 2,5
2 2 2,5 2,5
2 2,5 2,5 2,5
2,5 2,5 2,5 2,5
2 2,5 2,5 2,5
2 2 2,5 2,5
2 2 2 2,5
25 26 27 28
0,5 0,5 0,5 0,5
616,174 653,947 691,719 729,492
2,5 2,5 2,5 3
2,5 2,5 3 3
2,5 3 3 3
3 3 3 3
2,5 3 3 3
2,5 2,5 3 3
2,5 2,5 2,5 3
29 30 31 32
0,5 0,5 0,5 0,5
750,129 791,403 832,678 873,952
3 3 3 3,5
3 3 3,5 3,5
3 3,5 3,5 3,5
3,5 3,5 3,5 3,5
3 3,5 3,5 3,5
3 3 3,5 3,5
3 3 3 3,5
33 34 35 36
0,5 0,5 0,5 0,5
895,523 938,665 981,807 1024,949
3,5 3,5 3,5 4
3,5 3,5 4 4
3,5 4 4 4
4 4 4 4
3,5 4 4 4
3,5 3,5 4 4
3,5 3,5 3,5 4
37 38 39 40
0,5 0,5 0,5 0,5
1046,614 1089,942 1133,271 1176,600
4 4 4 4,5
4 4 4,5 4,5
4 4,5 4,5 4,5
4,5 4,5 4,5 4,5
4 4,5 4,5 4,5
4 4 4,5 4,5
4 4 4 4,5
41 42 43 44
0,5 0,5 0,5 0,5
1198,389 1241,967 1285,544 1329,122
4,5 4,5 4,5 5
4,5 4,5 5 5
4,5 5 5 5
5 5 5 5
4,5 5 5 5
4,5 4,5 5 5
4,5 4,5 4,5 5
45 46 47 48
0,5 0,5 0,5 0,5
1351,533 1396,356 1441,179 1486,002
5 5 5 5,5
5 5 5,5 5,5
5 5,5 5,5 5,5
5,5 5,5 5,5 5,5
5 5,5 5,5 5,5
5 5 5,5 5,5
5 5 5 5,5
49 50 51 52
0,5 0,5 0,5 0,5
1509,036 1555,104 1601,172 1647,240
5,5 5,5 5,5 6
5,5 5,5 6 6
5,5 6 6 6
6 6 6 6
5,5 6 6 6
5,5 5,5 6 6
5,5 5,5 5,5 6
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
No.6
No.7
0 0 0 0,3
0 0 0,3 0,3
0 0,3 0,3 0,3
0,3 0,3 0,3 0,3
0 0,3 0,3 0,3
0 0 0,3 0,3
0 0 0 0,3
Sumber: Hasil Perhitungan
Kondisi Hilir Bendung Sembayat Contoh perhitungan untuk Q2th Data yang diketahui: Q2th = 1901,24 m3/det D50 = 0,25 mm g = 9,81 m/dt2 H2 = 4,692 m I = 0,00018 U*cr = 0,015 m/det
Gerak
Mencari nilai U* U*
= (g.H2.I)0,5 = (9,81 . 4,692 . 0,00018)1/2 = 0,091 m/det
U* > U*cr, maka butiran bergerak Jadi, untuk Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th. Kondisi butiran bergerak. Dikarenakan adanya gerakan butiran pada dasar sungai bagian hilir maka daerah hilir terjadi degradasi atau penurunan dasar sungai. Contoh perhitungan untuk Q2th Data yang diketahui: Q2th = 1901,24 m3/det L = 161 m H2 = 4,692 m D50 = 0,25 mm Ss = 2,61 p = 0,6 Se = 0,00019 qs = 0,001095 m2/det K = 24,214 m2/det ∆t = 245299077 s = 7,8 tahun Kedalaman degradasi (∆h) pada waktu ∆t = 245299077 s, tersebut dihitung 𝑞𝑠 .∆𝑡 ∆h = 1,13.(1−p).√𝐾.∆𝑡 =
(0,001095).(245299077) 1,13.(1−0,6).√(13,601).(245299077)
= 7,713 m Z = 0,4. ∆h = 0,4 . 7,713 = 3,085 m
Semakin besar debit kala ulang maka semakin besar kedalaman degradasi yang terjadi. Untuk Q100th 2606,700 m3/det kedalaman degradasi yang terjadi mencapai 3,680 m. Kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat tidak akan kering ketika musim kemarau, dikarenakan adanya pasang surut air laut. Karena volume sedimen yang terbawa air sungai lebih besar dari pada volume sedimen yang terbawa air laut maka kondisi hilir mengalami degradasi. Dikarenakan adanya degradasi pada daerah hilir bendung gerak, maka slope dan tinggi muka air pada hilir akan mengalami penurunan. Contoh perhitungan slope untuk Q2th: Diketahui: ∆Vs = 322441,978 m3/hari = 322441,978. 365 = 117691322,047 m3/tahun P = 39 km = 39000 m L = 161 m Menghitung ketinggian degradasi (∆h): ∆Vs = P . L . ∆h 117691322,047= 39000 . 161 . ∆h ∆h = 18,744 m Menghitung kemiringan: S0 = ∆h / P = 18,744 /39000 = 0,0005 Jadi, untuk slope Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th adalah 0,0005 Dikarenakan adanya perubahan tinggi muka air di hilir akibat degradasi maka perlu adanya simulasi operasi pintu. Untuk pengujian debit yang digunakan adalah debit Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th. Contoh perhitungan untuk Q2th: Kondisi Surut Data yang diketahui: Q2th = 1901,24 m3/dt a = 3,6 m (berdasarkan tabel 4.26) cd = 0,640 (berdasarkan tabel 4.25) I = 0,0005 g = 9,81 (m/det²) b = 140 m
H2 = 3,503 m3/det q = 1901,24/140 = 13,580 m3/det/m 1. Menentukan kondisi aliran dengan Persamaan (2-49): 0,5
ℎ𝑡𝑒𝑠𝑡 =
ℎ𝑐 8𝑄2 [(1 + ) 2 𝑔 . 𝑏2 . ℎ𝑐 3
− 1]
2,153 8. (1901,24)2 [(1 + ) 2 9,81 . 1402 . 2,153 3
ℎ𝑡𝑒𝑠𝑡 =
0,5
− 1] = 3,239 𝑚
Dari hasil percobaan perhitungan didapat nilai Htest = 3,239 m lebih kecil dari nilai H2 = 3,503 m maka kondisi aliran termasuk aliran tenggelam. 2. Dengan diketahui nilai tinggi muka air di hilir pintu (H2) langkah selanjutnya adalah menghitung nilai H3 𝐹22 =
𝑞2 13,5802 3 = 9,81𝑥3,5033 = 0,437 𝑔𝐻2
𝐻3 𝐻2 = √1 + 2𝐹22 [1 − ] 𝐻2 𝑎 𝐻3 = 3,503√1 + 2𝑥0,437 [1 −
3,503 ] = 3,544 𝑚 3,6
Tabel 6. Bukaan Pintu Untuk Menjaga Elevasi Hulu +0,700 Kondisi Pasang
3. Menghitung tinggi muka air di hulu 𝑄 = 𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔(𝐻1 − 𝐻3 ))
=
0,5
𝑄 0,5
𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔𝑥(𝐻1 −𝐻3 ))
(𝐻1 − 3,544) =
Kondisi Pasang Untuk kondisi pasang, pintu utama tidak mampu melewatkan debit kala ulang Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th, maka perlu dioperasikan dengan bantuan pintu flap gate agar dapat melewatkan debit tersebut. Contoh untuk Q2th = 1901,24 m3/det Berdasarkan Tabel 4. untuk bukaan maksimal 6 m pada pintu utama, mampu melewatkan debit sebesar 1647,240 m3/det, sehingga: 1901,24 – 1647,240 = 254,00 m3/det Tinggi bukaan pintu flap gate = 254,00/7= 36,286 m3/det. Berdasarkan Tabel 4. Untuk melewatkan debit 36,286 m3/det, pintu flap gate dioperasikan dengan membuka setinggi a = 0,6 m.
(1901,24)2 (0,640𝑥140𝑥3,6)2 19,62
𝐻1 = 5,315 𝑚
4. Menghitung bukaan pintu baru untuk menjaga elevasi hulu +0,700 m.
Operasi
Debit (Q)
Pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu
(m /dt) Q2th 1901,240 Q5th 2090,100 Q10th 2215,160 Q25th 2373,140 Q50th 2490,350 Q100th 2606,700
Pintu Utama
3
Flap Gate
a
a
(m) 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0
(m) 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1
Sumber: Hasil Perhitungan
0,5
𝑄 = 𝑐𝑑 𝑎 𝑏(2𝑔(𝐻1 − 𝐻3 )) 𝑄 𝑎= 0,5 𝑐 𝑑 𝑏(2𝑔(𝐻1 − 𝐻3 ))
D.
1901,24
𝑎=
0,640𝑥140𝑥(2𝑥9,81𝑥(6 − 3,544))
0,5
𝑎 = 3,1 𝑚
Tabel 5. Bukaan Pintu Untuk Menjaga Elevasi Hulu +0,700 Kondisi Surut Operasi
Debit (Q)
Pintu [1] 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu 7 pintu
(m /dt) [2] Q2th 1901,240 Q5th 2090,100 Q10th 2215,160 Q25th 2373,140 Q50th 2490,350 Q100th 2606,700
3
Sumber: Hasil Perhitungan
Pintu Utama a
(m) [9] 3,1 3,5 3,9 4,4 4,9 5,4
KESIMPULAN
Berdasarkan analisa perhitungan analitik pada Bendung Gerak Sembayat yang dilakukan sesuai dengan rumusan masalah pada kajian ini, 1. Pengoperasian pintu harus memenuhi peraturan operasi berikut: a. Ketinggian air dari Bendung Gerak Sembayat diatur pada rancangan full – supply tinggi air pada EL. +0,700 m untuk efektif penggunaan air penyimpanan waduk. b. Semua pintu Bendung Gerak Sembayat harus ditutup semua untuk memulai penyimpanan
c.
d.
e.
f.
g.
h.
air untuk pasokan air pada awal musim kering. Dalam metode pengoperasian pintu dibutuhkan peran operator pintu dalam melaksanakan dan memahami tugas dan wewenangnya secara baik. Operator pintu harus memperoleh informasi hidrologi, terutama informasi banjir tentang cepatnya peningkatan debit banjir dari Bendung Gerak Babat. Setelah tingkat air Bendung Gerak Sembayat mencapai EL. +0,700 m, permukaan air akan dikontrol secara konstan. Permukaan air dapat menjadi stabil pada EL. +0,700 m hanya ketika debit keluar melalui pintu gerbang sama dengan debit masuk ke dalam waduk. Pintu lipatan / Flap Gate akan dioperasikan ketika debit aliran Q < 214 m3/det, ditunjukkan pada Tabel 3. Tinggi bukaan awal pintu flap Gate minimum 0,1 m. Pengoperasian pintu flap gate akan sesuai dengan Tabel 4. tergantung pada debit aliran sungai. Pintu utama akan dioperasikan ketika debit aliran diperkirakan Q > 214 m3/det, tinggi bukaan awal pintu utama ditentukan pada 0,3 m. Tahapan operasi pintu utama untuk kondisi surut akan sesuai dengan Tabel 3. Ketika kondisi pasang akan sesuai dengan Tabel 4. Tergantung pada debit aliran sungai. Semua pintu akan dibuka atau ditutup secara bersama - sama. Sehingga debit yang keluar akan sama pada setiap pintu. Pada simulasi operasi pintu untuk Q2th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th, dan Q100th dioperasikan
2.
dengan 7 pintu. Dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6. Kondisi hilir bendung gerak a. Kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat tidak akan kering ketika musim kemarau, dikarenakan adanya pasang surut air laut. Pasang surut air laut pada bagian hilir dapat mengakibatkan tinggi muka air hilir mengalami kenaikan sehingga kondisi yang sebelumnya aliran bebas menjadi aliran tenggelam, dengan muka air tertinggi pasang = EL + 0,30 m dan muka air terendah surut = EL – 2,20 m. b. Kondisi hilir Bendung Gerak Sembayat mengalami degradasi maksimum mencapai 3,680 m, apabila Q100th terjadi continue selama 7 tahun. Dengan desain panjang pondasi pancang pada endsill sepanjang 5,170 m, maka kondisi endsill masih tetap aman bila terjadi degradasi.
E. SARAN Berdasarkan analisa perhitungan analitik pada Bendung Gerak Sembayat, yang dilakukan sesuai dengan rumusan masalah pada kajian ini, maka disarankan beberapa hal sebagai berikut: 1. Perlunya pemeliharaan berkala untuk pintu agar debit yang dikeluarkan tetap terjaga dan agar diketahui kerusakan yang terjadi. 2. Pembersihan Sampah Terapung (Discharging Floating Rubbish) Bentuk pintu Bendung Gerak Sembayat adalah tipe pintu sorong (sluice gate) bagian atasnya dilengkapi pintu flap gate. Pintu flap gate ditempatkan di semua pintu utama. Pintu flap gate dapat dioperasikan secara otomatis untuk mengeluarkan sampah terapung pada elevasi +0,700 m. Sehingga pembersihan sampah terapung dengan sendiri
dapat dilakukan dengan pembukaan pintu flap gate. DAFTAR PUSTAKA Anggrahini. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Surabaya: CV. Citra Media. Anonim. 2012. Lower Solo River Improvement Project, Phase – 2 Gate Operation Manual. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum. Chow, Ven Te. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka, terjemahan E.V. Nensi Rosalina. Jakarta : Erlangga. Cunge, J.A., Holly, F. M., dan Verwey, A. 1980. Practical Aspects Computational River Hydraulics. Boston: Pitman Advanced Publishing Program. Falah. 1994. Sedimentasi Akibat Pasang Surut. Jurnal Pengembangan Keairan. Semarang: Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. G.E, Hecker .1987. Fundamentals of vortex intake flow, Swirling flow problems at intakes, IAHR. Hydraulic Structures design manual. Hydraulic Institute Standards 1983 Centrifugal, Rotary and Reciprocating Pumps: Cleveland, Ohio. Henderson, F.M. 1996. Open Channel Flow. London: Mc. Milan Co.Inc and Collier Mc. Milan Publisher. Istiarto. 2007. Degradasi Dan Agradasi Aliran Dasar Sungai, Yogyakarta: http://staff.ugm.ac.id/index.php/200 7/12/degradasi-agradasi.html (diakses 16 Juli 2016). Limantara. 2010. Hidrologi Praktis, Bandung: Lubuk Agung. Morisawa, Marie. 1985. Rivers. United States of America by Longman: New York Priyantoro, Dwi. 1987. Teknik Pengangkutan Sedimen, Malang: Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Priyantoro, Dwi. 1990. Simulasi Operasi Pintu Tegak (Sluice Gate) Pada
Saluran Yang Berfungsi Sebagai Penampung Air Dengan Pendekatan Model Matematik. Universitas Gadjah Mada. Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui Saluran Terbuka, terjemahan Yan Piter Pangaribuan B.E., M.Eng. Jakarta: Erlangga. Shen, H.W. (ed.). 1976. River Mechanics I. Collins: Colorado Soewarno. 1995. Hidrologi, Bandung: Nova. Sosrodarsono, S. & Tominaga, M. 1994. Perbaikan dan Pengaturan Sungai, Jakarta: PT Pradnya Paramita. Subramanya, K. 1986. Flow In Open Channels, New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited. Suroso, Agus. 2012. Irigasi dan Bangunan Air. Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB: Jakarta Triatmodjo, Bambang. 1996. Hidrolika II. Yogyakarta: Beta Offset. Yuwono, Nur. 1996. Perencanaan Model Hidraulik (Hydraulic Modelling). UGM: Yogyakarta
