sebaliknya di musim penghujan, ladang
PENDAHULUAN Dampak kekeringan dan banjir kini
dan sawah banyak yang terendam air.
dirasakan semakin besar dan resiko
Sementara pada ekosistem tadah hujan
pertanian semakin meningkat dan sulit
atau lahan kering dengan intensitas dan
diprediksi.
distribusi
Sementara
itu
tekanan
hujan
yang tidak merata,
penduduk yang luar biasa menyebabkan
embung dapat digunakan untuk menahan
kerusakan hutan dan daur hidrologi tidak
kelebihan air dan menjadi sumber air
terelakan lagi. Indikatornya, debit sungai
irigasi pada musim kemarau. Secara
merosot
kemarau,
operasional sebenarnya embung berfungsi
sementara di musim penghujan debit air
untuk mendistribusikan dan menjamin
meningkat tajam. Rendahnya daya serap
kontinuitas
dan kapasitas simpan air di DAS ini
untuk keperluan tanaman ataupun ternak
menyebabkan
di musim kemarau dan penghujan
tajam
pertanian
di
musim
pasokan
semakin
air
tidak
untuk menentu.
Kondisi ini diperburuk dengan terjadinya kekeringan agronomis akibat pemilihan komoditas yang tidak sesuai dengan kemampuan pasokan airnya.
ketersediaan
pasokan
air
Dalam rangka membangun potensi air bagi kepentingan irigasi ataupun suplai air, maka salah satu usaha yang perlu ditempuh adalah dengan membangun embung. Embung sediri didefinisikan
Air merupakan sumber daya dan faktor
sebagai
determinan yang menentukan kinerja
berbentuk kolam untuk menampung air
sektor pertanian, karena tidak ada satu
hujan dan air limpasan (run off) serta
pun tanaman pertanian dan ternak yang
sumber air lainnya untuk mendukung
tidak
usaha
memerlukan
perannya
sangat
air. strategis,
Meskipun namun
pengelolaan air masih jauh dari yang diharapkan, sehingga air yang semestinya merupakan
sehabat
petani
berubah
menjadi penyebab bencana bagi petani. Indikatornya, di musim kemarau, ladang dan sawah sering kali kekeringan dan
“bangunan
pertanian,
konservasi
perkebunan
air
dan
peternakan. Tujuan
dari
dibangunnya
Embung
Labuah Kabau ini di Kabupaten Padang Pariaman adalah sebagai berikut : -
Meningkatkan intensitas pemanfaatan lahan pertanian tanaman pangan.
-
-
Menyediakan
air
baku
untuk
kebutuhan masyarakat setempat.
pressure (tekanan keatas), terhadap
Meningkatkan
gaya
masyarakat
kesejahteraan disekitas
embung
khususnya petani. -
terhadap piping (rembesan), uplift
Meningkatkan penghasilan
pendapatan
dan
sehingga
dapat
mensejahterakan penduduk setempat.
geser,
gaya
guling,
daya
dukung tanah.. METODOLOGI PENULISAN Untuk memperoleh hasil perhitungan yang
dapat
dipertanggungjawabkan,
maka penulis melakukan hal-hal sebagai RUANG LINGKUP PENULISAN Pembatasan masalah ini dimaksudkan untuk memberikan suatu batasan yang jelas
untuk
menghindari
adanya
penyimpangan terhadap masalah yang akan dibahas. Adapun dalam penulisan Tugas Akhir ini permasalahan yang ditinjau hanya dibatasi pada : a.
b.
a. Tinjauan pustaka atau studi literature yaitu mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan tugas akhir ini. b. Mengumpulkan
data-data
yang
diperlukan dari proyek tersebut, yaitu meliputi : Data Topografi, yaitu peta yang
Analisa Hidrologi
meliputi seluruh daerah aliran
Yaitu menganalisa data curah hujan
sungai
wilayah, curah hujan rencana, dan
menggambarkan tentang keadaan
analisa debit banjir rencana.
medan / kondisi dari lokasi baik
Perencanaan Bangunan Pelimpah
sebelah hulu maupun sebelah hilir
Yaitu perhitungan tinggi mercu,
dari Embung Labuah Kabau.
lebar bangunan pelimpah, tinggi
Data Hidrologi, yaitu data curah
muka
mercu
hujan di daerah aliran sungai atau
tampung
anak sungai yang masuk ke
embung, kolam olakan (peredam
embung Labuah Kabau, data ini
energi) dan pintu penguras.
mencakup beberapa stasiun yang
Keamanan Bangunan Pelimpah
ada di sekitar daerah tangkapan
Yaitu mengontrol stabilitas tubuh
hujan dan vegetasi yang terdapat
bangunan pelimpah, seperti bahaya
di daerah aliran sungai (DAS).
air
pelimpah,
c.
berikut :
banjir
diatas
kapasitas
(DAS)
yang
Data Geologi, yaitu data tentang kondisi permukaan tanah pada
Ck
lokasi Embung Labuah Kabau, keadaan
geologi
kedalaman
keras
dan
Cs
Standar Untuk Perencanaan, yaitu peraturan dan standar yang telah
Ck
ditetapkan secara nasional seperti, Kriteria perencanaan. dengan
xi x i 1
4
20 2 19909628.3 0.08 20 1 20 2 27.886 4
n 1 n 2 s4
lapangan
lapisan
n
Gumbel Type I
kelulusan tanah.
c. Konsultasi
n2
n
n i 1
xi x
3
n 1n 2 s n2
n
xi x i 1
3
4
n 1 n 2 s4
20 149076.1 0.4 20 1 20 2 27.886 3
20 2 19909628.3 0.08 20 1 20 2 20.155 4
Log Pearson III. dosen-dosen
Selain
pembimbing.
dari
distribusi gumbel
HASIL
perhitungan
normal tipe
dan
I,
pada
distribusi
menunjukkan
perbandingan parameter antara yang Analisa
data
curah
hujan
pada
disyaratkan dengan hasil hitungan.
pembangunan Embung Labuah Kabau ini memakai
metode
Rata-rata
Dari tabel tersebut tidak ada data
Aljabar
yang cocok untuk distribusi normal
karena luas DAS hanya 0,375 km2,(<500
dan
2
km ) dengan data curah hujan selama 20
gumbel
kemungkinan
tahun (1992 – 2011), stasiun curah hujan
tipe data
I,
sehingga mengikuti
distribusi log pearson tipe III
yang digunakan adalah Stasiun Curah Hujan Sicincin, Stasiun Curah Hujan
Untuk menentukan jenis distribusi yang
Santok dan Stasiun Curah Hujan Paraman
akan dipakai, dilakukan uji kesesuai
Talang.
dengan menggunakan metode Smirnov Kolmogorov. Data curah hujan rencana
Dalam perhitungan analisa curah hujan rencana menggunakan 3 metode yaitu : Distribusi Normal,
Cs
n
n i 1
xi x
yang akan digunakan adalah hasil dari metode distribusi normal dan distribusi log pearson tipe III.
3
n 1n 2s
3
20 149076.1 0.4 20 1 20 2 27.886 3
Metode Distribusi Normal : -
Dari tabel tersebut cari Dmax. didapat Dmax = 0.0963
-
Membandingkan Dmax dengan nilai
Analisis debit banjir yang dilakukan
kritis (D0). Untuk n = 20 dan derajat
dengan periode ulang 2 tahun, 5 tahun,
kepercayaan 5 % dari tabel 2.9 (nilai
10 tahun, 20 tahun, 50 tahun dan 100
kritis D0) di dapat D0 = 0.29
tahun. Proses perhitungan debit banjir
Karena Dmax < D0 = 0.0963 < 0.29
dimulai dengan pengumpulan data hujan
maka data dapat diterima
dan topografi. Setelah data curah hujan
Metode Distribusi Log Persoan III:
rata-rata dan curah hujan rencana didapat
-
maka dilanjutkan dengan perhitungan -
Dari tabel tersebut cari Dmax. didapat Dmax = 0.1043
-
uji kesesuaian seperti yang dijelaskan,
Membandingkan Dmax dengan nilai kritis (D0). Untuk n = 20 dan derajat kepercayaan 5 % dari tabel 2.9 (nilai kritis D0) di dapat D0 = 0.29
-
debit banjir rencana. Berdasarkan hasil
maka data curah hujan harian maksimum yang akan digunakan untuk analisis debit banjir rencana adalah hasil dari metode log pearson tipe III
Karena Dmax < D0 = 0.0942 < 0.29 Untuk
maka data dapat diterima Smirnov
Jenis Distribusi
Kolmogorov
Embung
Labuah
Kabau,
perhitungan debit banjir rencana dihitung dengan metode Rasional, karena luas catchment area pada Embung Labuah
Distribusi Normal
0.0963
Kabau hanya 0.375 km2. Rumus umum untuk metode rasional adalah :
Distribusi Log
0.0942
Pearson tipe III
Q =f.C.I.A Langkah perhitungan :
Berdasarkan distribusi
hasil
yang
uji
paling
kekesuaian, baik
adalah
distribusi Log Pearson Tipe III karena memberikan nilai Δmaks terkecil.
1. Data : R = 149.49 mm/hari (Log Person III ) i = 0.005 L = 1.11 km
2. Dengan adanya i didapat beda tinggi titik terjauh dan mulut catchment (H):
H 1000 l
i
l = 0.9 L
= 0.9 * 1.11
= 0.999
km
R 24 24 t
I
149.49 24 24 0.625
2/3
=
70.9
mm/jam 6. Koefisien pengaliran C = 0.60 →
H 1000 * 0.999
0.005
2/3
I
( 0.50 – 0.75 ) dari Tabel 3.14 Diambil C = 0.6 karena keadaan
H = 4.995 m
chatcman area adalah sungai dengan 3. Hitung nilai kecepatan pengaliran (V) dengan rumus : H 0.72 L
V
V
bawahnya.
0.6
4.995 0.72 1.11
7. Menghitung debit puncak dengan rumus :. 0.6
Q = 0.278 C . I . A = .775 km/jam
4. Dianggap bahwa periode hujan yang akan
menyebabkan
adalah
sama
tahan dan hutan di bagian atas dan
debit
banjir
dengan
time
concentration (t)
Q = 0.278 * 0.6 * 70.9 * 0.375 Q = 4.435 m3/dt Hasil
perhitungan
dengan
menggunakan metode Rasional untuk Q100 th = 6, 567 m3/dt
t
L V
t
1.11 1.775 = 0.625 jam
Berdasarkan hasil pengukuran dan peta topografi
5. Menghitung intensitas hujan dengan rumus Dr. Mononobe (2 tahun)
Embung
didesain
dengan
ketinggian 11.5 m dari dasar sungai hingga ke mercu pelimpah atau pada elevasi 59.50 m dpl. Luas tampungan (A) pada elevasi tersebut adalah :
A 59.50 59.00 32595.68 30144.06 A = 31369.87 m2
30144.06
2. Menentukan nilai parameter K dan n Kemiringan lereng di hulu mercu
Jadi volume tampungan embung (Ve)
bendung direncanakan 3 : 1. dari tabel
pada elevasi 58.50 m dpl adalah :
3.15 di dapat nilai parameter K = 1.936 dan n = 1.836
Ve
59.50 59.00
28775.82 31369.87 2
172165.14
3. Menentukan nilai lengkung hilir X dan Y
Ve = 187201.56 m
3
X1.836 = 1.936 . 0.45 (1.836-1) . Y
Perencanaan bangunan pelimpah embung
X1.836 = 1.936 . 0.450.836 . Y
meliputi : X = 1.014 Y
lebar pelimpah Direncanakan X = 0.9 m, maka :
Rumus umum :
Y = 0.9 / 1.014 = 0.89 m
B = 3.6 H1/3 – 3 B = 3.6 11.51/3 – 3
4. Menentukan nilai lengkung hulu yang
B = 5.13 m ≈ 6 m
terdiri dari :
B = 6 m,
X1 = 0.282 Hd = 0.282 . 0.52 = 0.15
Tipe pelimpah yang direncanakan
m
adalah tipe Ogee, dengan rumus X2 = 0.175 Hd = 0.175 . 0.52 = 0.09
umum : Xn = K . Hd (n-1) . Y
m
Adapun data-data yang ada adalah : Q = 6.567 m3/detik
R1 = 0.2 Hd = 0.2 . 0.52 = 0.104 m
B=6m
R2 = 0.5 Hd = 0.5 . 0.52 = 0.26 m
Cd = 1.7
g = 9.8 m/dt
Tinggi Jagaan untuk tinggi embung kurang dari 50
1. Menghitung tinggi energi di atas mercu (H1) Q = Cd B H1
syklop, 1.5
6.567 = 1.7 x 6 x Hd1.5 Hd = 0.52 m
m dengan jenis pasangan beton maka
tinggi
jagaan
(freeboard) adalah 1 m. Maka tinggi sayap embung adalah : Ts = 1 + Hd + Tinggi mercu Ts = 1 + 0.52 + 11.5
Ts = 13.02 m ≈ 13 m atau 61.00 mdpl
kolam olak tipe USBR III, Kolam olak yang direncanakan
adalah
tipe
USBR,
maka
tahapan
Y2 0.072
1 1 8 18.08 2 2
1
Y2 = 1.80 m 6. Menentukan panjang kolam olak (L)
perhitungan adalah :
L = 2.7 x Y2 = 2.7 x 1.8 = 4.86 m ≈ 5
1. menghitung kecepatan awal loncatan
m
(Vu)
7. Menentukan dimensi blok muka
Vu
2g(H 1 /2 Z )
Vu
2 9.81
Tinggi dan lebar blok muka = Yu = 0.072 m
0.52 / 2 11.5
8. Menentukan dimensi blok halang Vu = 15.19 m/dtk -
tinggi blok halang (n3)
2. Menghitung nilai debit persatuan lebar (q)
n3
q=Q/B n3
3
q = 6.567 / 6 = 1.1 m /dt/m 3. Menentukan
kedalaman
sewaktu
-
terjadi loncat air (Yu) -
4. Menentukan bilangan froude Vu g.Yu
15.19 9.81 0.072
18.08
n
n
III . 5. Menentukan kedalaman air di atas
1 1 8 fr 2 2
tebal blok halang bagian atas
lebar masing-masing blok halang
Yu 18 fr 18 0.072
18 18.08 18
0.144 m
Panjang ambang ujung = 2 n = 2 x 0.144 = 0.288 m
1
0.265 m
9. menentukan tinggi ambang ujung (n)
direncanakan kolam olak USBR tipe
Y2 Yu
4 18.08 6
0.75 n3 = 0.75 x 0.265 = 0.2 m
Karena bilangan froude > 4.5, maka
ambang ujung (Y2).
0.072
0.2 n3 = 0.2 x 0.265 = 0.053 m
Yu = q / Vu = 1.1 / 15.19 = 0.072 m
fr
Yu 4 fr 6
10. menentukan kedalaman gerusan lokal
Perhitungan gaya-gaya yang bekerja di
(D)
tubuh bendung ditinjau hanya pada mercu
D = 0,47 (Q/F)1/3
pelimpah saja. Gaya-gaya yang bekerja adalah :
F = 1,76* d
dengan d = 0.1 Gaya Akibat Berat Pelimpah
m
Gb = V x γp F = 1.76 x
0.1 = 0.56
Gb = 303.78 t
D = 0.47 x (6.567/0.56)1/3 = 1.07 m
Mx = 2723.23 tm
Untuk menghindari terjadinya gerusan
Gaya Akibat Tekanan Hidrostatis
lokal, maka diberi batu kosong sebagai
-
Kondisi Air Normal
pelindung. Adapun diameter butirannya
W = hw x L x γair
berkisar antara 0.2 s/d 0.4 m
Wv = 23.02 t Wh = 66.13 t
Perencanaan Lantai di Hulu Bendung Lb =
C x ∆H
Lb =
2 x 11.5 = 23 m
Mx = 302.35 tm My = 484.92 tm -
Kondisi Air Banjir
Jadi Lp = 28.77 > Lb = 23, berarti
W = hw x L x γair
panjang lantai di hulu cukup memadai
Wv = 25.10 t
dan fondasi aman terhadap bahaya
Wh = 72.24 t
piping
Mx = 331.08 tm
Pintu Penguras
My = 529.76 tm
Pada embung Labuah Kabau, untuk
Gaya Akibat Gempa
pendimensian
di
Gg = Gb x E
m
Gg = 303.78 t
desain
pintu
dengan
(dianggap
penguras
ketinggian
tumpukan
1
sedimen
Momen = 5.32
mencapai ketinggian 1 m dari lantai dihulu embung. Sedangkan lebar
Gaya Angkat
pintu penguras adalah : Bp = 1/10 . Btot
UX
HX
U2
H2
LX L
H
W
Bp = 1 /10 x 6 = 0.6 m
L2 L
H
W
U2
U
13
2.07 2 26.05
Ux1 Ux2 2
1 13 ton
- Pada saat tinggi muka air banjir
MV
13.00 12.09 2
MH
12.54 ton
4.35 1.1
aman
Jarak U ke titik O adalah 14.95 m dengan arah gaya ke atas. Maka : MU
b. Kuat geser - Pada saat tinggi muka air normal
V
= 12.54 x 14.95 = 187.57 t.m
H Gaya Akibat Tekanan Lumpur Vs
2337.20 537.80
250.35 68.94
3.63 1.3 aman.
- Pada saat tinggi muka air banjir
V
w s h 2 1 sinφ 2 1 sinφ
H
252.43 75.05
3.36 1.1 aman.
Data-data : c. Kapasitas dukung tanah
Ws =
0.91 t/m3
H =
1m
Data-data :
φ =
20 o
c
maka :
Vs
0.91 12 1 sin 20 2 1 sin 20
0.22 ton
=
1.10
Df =
1.5 m
B =
15.80 m
γ
0.91 t/m³
=
Jarak ke titik O = (1/3) + 1.5 + 2 =
φ =
3.83 m
= 7.4, dan Nγ = 5 (tabel 3.20)
Maka momen ke titik O = 0.22 x 3.83
maka :
= 0.84 t.m
qu
20o maka Nc = 17.7, Nq
C.NcDf . .Nq 0,5.B. .N
qu = (1.1 x 17.7) + (7.4 x 0.91 x 1.6) + (0.5 x 15.8 x 0.91 x 5) qu = 66.19 t/m2
Kontrol stabilitasi a. Kuat Guling - Pada saat tinggi muka air normal
MV MH aman
2308.47 492.95
4.68 1.3
d. Eksentrisitas - Pada saat tinggi muka air normal
e
B 2
MV
MH V
15.8 2
e
2308.47 492.95 = 250.35
V 1, 2
0.65 m 1, 2
1/6 B = 1/6 x 15.8 = 2.63 m 0.65 < 2.63 stabil
B
6e B
1
252.43 6 0.77 1 15.8 15.8
σ1 = 20.65 t/m2, → tegangan maksimum
- Pada saat tinggi muka air banjir
B 2
MV
15.8 2
2337.2 537.8 = 252.43
e
e
σ2 = 11.31 t/m2, → tegangan
MH
minimum
V
σ maks < q izin 0.77
q izin = qu/SF = 66.19/3 = 22.06 t/m2
m 1/6 B = 1/6 x 15.8 = 2.63 m 0.77 < 2.63 stabil
KESIMPULAN Berdasarkan analisa hasil perhitungan
e. Tegangan tanah - Pada saat tinggi muka air normal V 1, 2
1, 2
B
20.65 < 22.06 aman
Embung Labuah Kabau dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
6e 1 B
1. Tubuh
250.35 6 0.65 1 15.8 15.8 2
embung
direncanakan
mengunakan Beton Cyclop karena elevasi tubuh
embung 11,5 m dari
σ1 = 19.76 t/m , → tegangan
dasar embung, lebih aman terhadap
maksimum
bahaya rembesan serta longsoran 2
σ2 = 11.93 t/m ,
→ tegangan
minimum σ maks < q izin q izin = qu/SF = 66.19/3 = 22.06 t/m
2
19.76 < 22.06 aman
apabila
dibandingkan
dengan
menggunakan urugan homogen. 2. Untuk
menghitung
curah
hujan
rencana memakai 3 metode distribusi yaitu distribusi Normal, Gumbel tipe I, Log pearson tipe III. Kemudian dilakukan uji kesesuaian distribusi
- Pada saat tinggi muka air banjir
dengan
metode
Smirnov
–
Kolmogorov, berdasarkan hasil uji
yang gunakan adalah curah hujan rencana dengan metode distribusi Log person tipe III. 3. Untuk analisa debit banjir memakai metode
Rasional
berlaku
untuk
Daerah Aliran Sungai < 500 ha, dari
DAFTAR PUSTAKA Dep.
Pek.
Umum
Direktur
Jendral
Pengairan (1986) Kriteria Perencanaan Irigasi KP-02, KP-03, KP-05 dan KP-06. cetakan I oleh Galang Persada, Bandung.
analisa tersebut dipakai debit banjir
Dep.
periode ulang Q100 tahun = 6,567
Pengairan (1997) Pedoman Membuat
m3/dt.
Desain Embung Kecil untuk Daerah
4. Stabilitas tubuh embung dikontrol terhadap bermacam aspek termasuk gempa,
sehingga
tubuh
embung
dinyatakan aman terhadap bahaya
Pek.
Umum
Direktur
Jendral
Semi Kering di Indonesia. Cetakan I oleh PT. Medisa, Jakarta. Ven Te Chow (1997) Hidrolika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta
yang dapat merusak struktur tubuh embung tersebut.
Laurence D. Wesley (2012) Mekanika Tanah untuk Tanah Endapan & Residu, Andi, Yogyakarta. Ranga Raju, K.G,terjemahan Yan Piter Pangaribua,
1981,
Aliran
Melalui
Saluran, Erlangga, Jakarta. Triatmojo, Bambang (1993), Hidrolika I, II, Beta Offset, Yogyakarta. Triatmojo, Bambang (2008),
Hidroligi
Terapan, Beta Offset, Yogyakarta
