TUGAS AKHIR – PS 1380
PERENCANAAN EMBUNG ROBATAL KABUPATEN SAMPANG
RATNA SRI SUMARNI Nrp 3106.100.617 Dosen Pembimbing Umboro Lasminto ST. MSc
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
TUGAS AKHIR – PS 1380
PERENCANAAN EMBUNG ROBATAL KABUPATEN SAMPANG
RATNA SRI SUMARNI Nrp 3106.100.617 Dosen Pembimbing Umboro Lasminto ST. MSc
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
FINAL PROJECT – PS 1380
THE DESIGN OF RESERVOIR IN KABUPATEN SAMPANG
RATNA SRI SUMARNI Nrp 3106.100.617 FINAL PROJECT LECTURE Umboro Lasminto ST.MSc
DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING Faculty of Civil Engineering and Planning Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
PERENCANAAN EMBUNG ROBATAL KABUPATEN SAMPANG TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi S -1 Lintas Jalur JurusanTeknik Sipil Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : RATNA SRI SUMARNI Nrp. 3106 100 617
Disetujui Oleh Pembimbing Tugas Akhir : Umboro Lasminto ST.Msc
SURABAYA,Juli 2009
PERENCANAAN EMBUNG ROBATAL KABUPATEN SAMPANG Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: Ratna Sri Sumarni : 3106.100.617 : Teknik Sipil FTSP-ITS : Umboro Lasminto ST.Msc ABSTRAK
Desa Robatal Kabupaten Sampang sering mengalami kekurangan air bersih di musim kemarau dikarenakan tidak tersedianya tempat tampungan. Sehingga air hujan langsung mengalir ke laut. Maka sebagai alternatif pemecahan masalah adalah dengan membangun embung yang dimanfaatkan untuk menyimpan air di musim penghujan dan digunakan di musim kemarau. Dalam tugas akhir ini akan membahas metodemetode untuk perhitungan dari beberapa analisa-analisa perencanaan konstruksi embung tersebut. Analisa-analisa tersebut meliputi : analisa hidrologi, analisa kapasitas tampungan, analisa neraca air dan analisa teknis bendungan. Untuk analisa konstruksi bangunan meliputi : desain dan stabilitas tubuh embung, bangunan pelimpah. Dari hasil analisa diperoleh debit banjir rencana nakayasu periode ulang 100 tahun sebesar 34.089 m3/dt. Elevasi dasar sungai +74.00 m. Dan elevasi puncak tubuh embung +84.90, kemiringan lereng hulu 1:2, kemiringan lereng hilir 1:3. Pada Perencanaan Spillway didapatkan
elevasi mercu pelimpah + 81 .80 dengan lebar pelimpah 10 m dan tinggi pelimpah 2 m. Sedangkan untuk perencanaan kolam olak dipakai kolam olak USBR tipe III dengan panjang kolam olak sebesar 7 m.
Kata kunci : Embung, Perencanaan Robatal
THE DESIGN OF RESERVOIR IN KABUPATEN SAMPANG Name Register Number Majoring
: Ratna Sri Sumarni : 3106 100 617 : Civil Engineering FTSP- ITS Counsellor Lectures :. Umboro Lasminto ST.Msc
Abstract Robatal village in Sampang Regency often less of clean water on dry season, it is caused there is no water storage. With the condition as such, the rain water directly flow to the sea. So the alternative to solve this problem is to built reservoir that used for store water on the raining season and to be utilized on the dry season. In this final assignment will discuss the methods to calculate of several construction design analysis of the reservoir. The analysis include : Hydrology analysis, Load capacity analysis, water balance analysis and dam technical analysis. And for the building construction analysis include : design and stability, over lower building. As the result the planned flood Nakayasu discharge is 34,089 m3/sec for 100 year return period. The elevation of riverbed are +74.00 m. and the top the elevation of reservoir building are +84,90, with the inclination for upstream are 1:2 and 1:3 for downstream. At the spillway design is got the elevation of crest spillway +81,80 with the overflow width 10 m and height 2 m. Where as for the design of stilling basin uses USBR Type III with 7.0 m in length
Keywords :
Reservoir Robatal
KATA PENGANTAR Assalamualaikum wr wb, Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala kemudahan, kelancaran, dan petunjuk-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Sholawat dan salam juga selalu tercurah untuk Rasulullah SAW, keluarga, serta para sahabat. Dari hati yang terdalam saya ucapkan terima kasih kepada : 1) Bapak DR.Ir.Hidayat Sugihardjo, MS selaku ketua jurusan Teknik Sipil ITS Surabaya. 2) Bapak Umboro Lasminto ST.Msc, selaku dosen pembimbing tugas akhir, terimakasih atas arahan, bimbingan dan kesabarannya. 3) Ibu Edijatno DR.Ir selaku dosen wali, terimaksih atas arahan dan nasehatnya. 4) Bapak / Ibu dosen-dosen penguji Tugas Akhir yang banyak memberi saran dan kritik atas penulisan Tugas Akhir ini. 5) Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Sipil ITS, terimakasih saran dan arahannya. 6) Bapak / Ibu karyawan serta semua pegawai di Jurusan Teknik Sipil ITS, Pak.So (terimakasih banyak atas bantuannya). 7) Ibu dan Bapak tercinta, ya Allah lindungi mereka, sayangi mereka, ampuni dosa mereka. Mereka telah memberikan doa, kasih sayang dan pengorbanan yang begitu besar pada putra-putranya. 8) Untuk suami ku tercinta, terima kasih atas dorongan semangat dan bantuannya. 9) Teman-teman yang aku sayangi, terimakasih atas dorongan semangat dan bantuannya.
i
Saya menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan baik yang disengaja maupun tidak, untuk itu mohon kritik dan saran untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat untuk kita semua. Wassalamualaikum wr.wb. Surabaya, Juli 2009
Penulis
ii
DAFTAR ISI Abstrak Kata pengantar Daftar isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Grafik BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang 1.2 Rumusan Permasalahan 1.3 Tujuan 1.4 Batasan Masalah 1.5 Manfaat 1.6 Lokasi BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Studi Sebelumnya 2.2 Analisa Frekuensi 2.3 Perhitungan Distribusi 2.4 Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi 2.5 Perhitungan Distrusi Hujan Jam - Jaman 2.6 Perhitungan Debit Banjir Rencana 2.7 Lengkung Kapasitas Waduk 2.8 Evapotranspirasi 2.9 Penelusuran Banjir 2.10 Perencanaan Bangunan Pelimpah 2.11 Perencanaan Kolam Olakan 2.12 Analisa Konstruksi Embung 2.12.1 Tinggi Puncak Embung 2.12.2 Lebar Puncak Embung 2.13 Analisa Stabilitas Tubuh Embung 2.13.1 Aman Terhadap Geseran 2.13.2 Aman Terhadap Bahaya Rembesan 2.14 Muatan Gaya – Gaya Pada Pelimpah
iii
i iii vi xi xiii 1 1 2 2 2 2 3 5 5 6 7 10 15 16 20 20 22 23 25 27 27 28 28 29 31 33
2.15 Stabilitas Pada Pelimpah 34 2.15.1 Tinjauan Terhadap Bahaya Geser 34 2.15.2 Tinjauan Terhadap Bahaya Guling 34 BAB III METODOLOGI 35 BAB IV ANALISA HIDROLOGI 37 4.1 Umum 37 4.2 Pemilihan Metode Perhitungan Curah Hujan Rencana 38 4.2.1 Perhitungan Parameter Dasar Statistik 39 4.2.2 Metode Distribusi Nominal 40 4.2.3 Metode Distribusi Gumbel 40 4.2.2 Metode Distribusi Log Pearson Type III 41 4.3 Pemeriksaan Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi 45 4.3.1 Uji Smirnov Kolmogorof 45 4.3.2 Metode Chi - Kuadrat 46 4.3.2.1 Uji Chi – Kuadrat Matode Distribusi Nominal 47 4.3.2.2 Uji Chi – Kuadrat Matode Distribusi Gumbel49 4.3.2.3 Uji Chi – Kuadrat Matode Distribusi Log Pearson Type III 50 4.4 Distribusi Hujan 52 4.5 Analisa Unit Hidrograf 55 4.5.1 Perhitungan Unit Hidrograf Metode Nakayasu 55 4.5.2 Perhitungan Unit Hidrograf Metode Snyder 69 BAB V ANALISA KAPASITAS EMBUNG 81 5.1 Umum 5.1.1 Menentukan Volume Tampungan 81 5.2 Menentukan Debit Inflow 83 5.3 Kebutuhan Air Baku 85 5.4 Evapotranspirasi 85 5.5 Menentukan Kapasitas Embung 89 5.5.1 Kapasitas Mati 89 5.5.2 Kapasitas Effektif Embung 89 5.5.3 Kapasitas Tampungan Embung 92 5.6 Penelusuran Banjir 92 5.6 Bentuk Penampang Spillway 98
iv
5.8 Perhitungan Panjang Kolam Olak 5.8.1 Perencanaan Kolam Olak USBR Type III 5.9 Bangunan Utama 5.9.1 Tinggi Puncak Tubuh Embung 5.9.2 Lebar Mercu Tubuh Embung BAB VI ANALISA STABILITAS 6.1 Stabilitas Tubuh Embung 6.1.1 Stabilitas Embung Terhadap Formasi Garis Depresi 6.1.2 Stabilitas Embung Terhadap Gelincir 6.2 Kestabilan Pelimpah BAB VII KESIMPULAN 7.1 Kesimpulan DAFTAR PUSTAKA
v
100 103 107 107 110 111
111 116 128 143 143
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Tabel 2.5 Tabel 2.6 Tabel 2.7 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4
Karakteristik distribusi frekwensi Nilai Variabel Reduksi GAUSS Nilai kritis D0 untuk uji Smirnov – Kolmogorov Wilayah luas di bawah kurva normal Koefesien Aliran Harga – Harga K dan n Sudut β , α 1 dan α 2 Curah hujan Daerah DPS Embung Robatal Perhitungan Parameter Dasar Statistik Hujan HarianMaksimum Hasil Perhitungan Metode Distribusi Normal Hasil Perhitungan Hujan Rencana
7 8 13 14 16 25 30 37
Metode Gumbel
41
38 40
Tabel 4.5 Perhitungan Metode Log Person Tipe III 42 Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana Dengan Metode Log Pearson Type III 43 Tabel 4.7 Rekapitulasi Curah Hujan Rencana Embung Robatal
44
Tabel 4.8 Tabel 4.9
Hasil Uji Smirnov - Kolmogorov 45 Peringkat Peluang Periode Ulang Curah Hujan Embung Robatal 46 Tabel 4.10 Perhitungan Uji Chi-Kuadrat Untuk Distribusi Normal 48 Tabel 4.11 Perhitungan Uji Chi Kuadrat untuk Distribusi Gumbel 49 Tabel 4.12 Uji Chi-Kuadrat untuk Metode Distribusi Log Pearson Type III 51 Tabel 4.13 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Uji Distribusi Frekuensi 52 Tabel 4.14 Distribusi Hujan 54 Tabel 4.15 Distribusi Hujan Effektif 54
vi
Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Hidrograf Banjir Nakayasu Kurva Naik( 0 < t < 0.526 )
56
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Hidrograf Banjir Nakayasu Kurva Turun ( 0.526 < t < 1.138 ) 56 Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Hidrograf Banjir Nakayasu Kurva Turun ( 1.138 < t < 2.056 )
57
Tabel 4.19 Hasil Perhitungan Hidrograf Banjir Nakayasu Tabel 4.20 Tabel 4.21 Tabel 4.22 Tabel 4.23 Tabel 4.24 Tabel 4.25 Tabel 4.26
Kurva Turun ( t > 2.056 ) Hidrograf Banjir 2 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 5 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 10 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 20 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 25 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 50 Tahun (Nakayasu ) Hidrograf Banjir 100 Tahun (Nakayasu )
58 60 61 62 63 64 65 66
Tabel 4.27 Rekapitulasi Hidrograf Banjir Nakayasu Periode Ulang 67 Tabel 4.28 Hidrograf Banjir 2 Tahun (Snyder ) 71 Tabel 4.29 Hidrograf Banjir 5 Tahun (Snyder ) 72 Tabel 4.30 Hidrograf Banjir 10 Tahun (Snyder ) 73 Tabel 4.31 Hidrograf Banjir 20 Tahun (Snyder) 74 Tabel 4.32 Hidrograf Banjir 25 Tahun (Snyder) 75 Tabel 4.33 Hidrograf Banjir 50 Tahun (Snyder ) 76 Tabel 4.34 Hidrograf Banjir 100 Tahun (Snyder ) 77 Tabel 4.35 Rekapitulasi Hidrograf Banjir Nakayasu Periode Ulang 78 Tabel 4.35 Perbandingan Koefisien Pengaliran Nakayasu Dan Snyder
vii
79
Tabel 5.1
Hubungan antara Elevasi, Luas dan Volume Tampungan EmbungRobatal Tabel 5.2 Debit Daerah Aliran Sungai Kali Kemuning (Embung Robatal)
82 83
Tabel 5.3
Debit Andalan Daerah Aliran Sungai Kali Kemuning(Embung Robatal)
84
Tabel 5.4
Evapotranspirasi Embung Robatal
89
Tabel 5.5 Tabel 5.6 Tabel 5.7
Analisa Kapasitas Effektif Embung Robatal Hubungan Antara Elevasi Debit dan Storage Penelusuran Banjir Melalui Bangunan Pelimpah (Q100-Embung Robatal)
91 95 96
Tabel 5.8 Rekapitulasi Debit Inflow dan Outflow Tabel 5.9 Perhitungan lengkung downstream
97
untuk spillway Tabel 6.1 Titik – Titik Koordinat Garis Depresi (Kondisi muka air banjir) Tabel 6.2 Titik – Titik Koordinat Garis Depresi (Kondisi air setinggi mercu)
99 113 115
Tabel 6.3
Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi kosong untuk percobaan 1 119
Tabel 6.4
Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi kosong untuk percobaan 2 120
Tabel 6.5 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air setinggi mercu
120
Tabel 6.6 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air banjir
121
Tabel 6.7 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air tiba-tiba turun dari muka air setinggi mercu
viii
122
Tabel 6.8 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air tiba-tiba turun dari muka air banjir
Tabel 6.9
122
Perhitungan kestabilan lereng hilir kondisi kosong untuk percobaan 1 123
Tabel 6.10 Perhitungan kestabilan lereng hilir kondisi kosong untuk percobaan 2
124
Tabel 6.11 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air setinggi mercu
125
Tabel 6.12 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air banjir
126
Tabel 6.13 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air tiba-tiba turun dari muka air setinggi mercu.
126
Tabel 6.14 Perhitungan kestabilan lereng hulu kondisi muka air tiba-tiba turun dari muka air banjir 127 Tabel 6.15 Perhitungan Tekanan Up lift (Kondisi muka air setinggi mercu) 129 Tabel 6.16 Perhitungan gaya vertikal dan momen (kondisi muka air setinggi mercu) 131 Tabel 6.17 Perhitungan gaya horisontal dan momen (kondisi muka air setinggi mercu) 132 Tabel 6.18 Rekapitulasi Momen Tahan (Mt) dan Momen Guling (Mg) (kondisi muka air setinggi mercu) 132 Tabel 6.19 Perhitungan Tekanan Up lift (Kondisi Banjir) 136 Tabel 6.20 Perhitungan gaya vertikal dan momen (kondisi banjir) 138 Tabel 6.21 Perhitungan gaya horisontal dan momen (kondisi banjir) 139
ix
Tabel 6.22 Rekapitulasi momen tahan (Mt) dan momen guling (Mg) (kondisi Banjir)
x
139
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.1 Gambar 2.2
Peta Lokasi Embung Robatal
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Snyder Tinggi air di atas mercu spillway Grafik hubungan antara bilangan Froude dengan nilai
Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 3.1 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7 Gambar 5.8 Gambar 6.1 Gambar 6.2 Gambar 6.3 Gambar 6.4 Gambar 6.5 Gambar 6.6
L D2
Gaya – gaya yang bekerja pada Irisan Metode Fellinius Garis Depresi Modifikasi Garis Depresi
Metodologi Perencanaan Embung
3 18 19 24 27 29 30 31 32 36 100 101 103 106 107
Tinggi Muka air diatas Spillway Sketsa Perencanaan Kolam Olak Kolam olak USBR type III Sketsa kolam olak USBR type III Sket Perencanaan Bangunan Embung Potongan Melintang Embung (Kondisi Banjir) 114 Potongan Melintang Embung (Kondisi muka air setinggi mercu ) 116 Metode Irisan Bishop 118 Perhitungan keamanan bahaya longsor hulu (Percobaan 1) 119 Perhitungan keamanan bahaya longsor hulu (Percobaan 2) 119 Perhitungan keamanan bahaya longsor hulu (Kondisi muka air setinggi mercu). 120
xi
Gambar 6.7 Perhitungan keamanan bahaya longsor hulu (Kondisi muka air banjir) 121 Gambar 6.8 Perhitungan keamanan bahaya longsor hilir (Percobaan 1) 123 Gambar 6.9 Perhitungan keamanan bahaya longsor hilir (Percobaan 9) 123 Gambar 6.10 Perhitungan keamanan bahaya longsor hilir (Kondisi muka air setinggi mercu). 124 Gambar 6.11 Perhitungan keamanan bahaya longsor hilir (Kondisi muka air banjir) 125
xii
DAFTAR GRAFIK Grafik 2.1 Grafik 2.2 Grafik 4.1 Grafik 4.2 Grafik 5.1
Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu 18 Bentuk Hidrograf Satuan Sintetik Snyder 19 Grafik Rekapitulasi Hidrograf Banjir Nakayasu 68 Grafik Rekapitulasi Hidrograf Banjir Snyder 79 Hubungan Antara Elevasi, Luas Genangan DanVolume Tampungan Waduk 82 Grafik 5.2 Duration Curve Debit Andalan Embung Robatal
85
Grafik 5.3 Penelusuran Banjir Q100 Tahun
98
xiii
