TINJAUAN PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG KASIK DI DESA PASIR JAYA KECAMATAN SIULAK KABUPATEN KERINCI Roni Rahman, Wardi, Rahmat Jurusan teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Bung Hatta Padang. Email :
[email protected],
[email protected],
[email protected] Abstrak
Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi untuk meninggikan muka air agar bisa diambil dan dialirkan ke saluran lewat bangunan pengambilan. Perencanaan bendung sungai batang kasik ini direncanakan dengan menggunakan mercu tipe bulat karena mempunyai bentuk mercu yang besar, sehingga lebih tahan terhadap benturan batu gelundung, bongkah dan sebagainya. Pada perencanaan bendung tetap sungai batang kasik tersebut dilakukan perhitungan seperti analisa hidrologi, perhitungan hidrolis bendung, perhitungan dimensi bendung dan perhitungan stabilitas bendung. Data – data yang diperlukan dalam perencanaan bendung tetap sungai batang kasik dengan luas cathcment area seluas 18 km 2, debit 100 tahunan (Q100) 679,942 m3/dt, lebar bendung 24,6 m, tinggi mercu bendung 2 m dan tinggi energy (H 1) 5,227 m, sehingga dapat mengairi areal pertanian seluas 363,7 ha. Pada perhitungan stabiltas bendung dalam keadaan air normal diperoleh angka keamanan terhadap guling 4,3 dan geser 4,28. Pada saat air banjir diperoleh angka keamanan terhadap guling 2,75 dan geser 1,96. Konstruksi bendung diyatakan stabil karena aman terhadap guling dan geser. Kata kunci : cathcment area, bendung, tipe mercu, stabilitas
REVIEW DESIGN OF FIXED WEIR BATANG KASIK IN THE VILLAGE OF PASIR JAYA SUBDISTRICT SIULAK DISTRICT KERINCI Roni Rahman, Wardi, Rahmat Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bunghatta University Padang Email :
[email protected],
[email protected],
[email protected] Abstract
Weir is a building transverse a river that serves to exalt advance water so can be taken and distributed into the channel buildings passing retrieval. Design a river weir batang kasik this design use beacon-type spherical because they have the form of big mercu , so that more resistant to the collision of cobblestone, lump and forth. In design weir keep batang kasik was carried out calculations as analysis of hydrology , weir hidrolis calculation, calculation of the dimensions of weir and calculation of the stability of weir. Data required in the design weir keep the rod with a broad kasik cathcment an area of 18 km , discharge 100 annual (Q 100) 679,942 m3 / dt , wide weir 24.6 m , high mercu weir 2 m and high energy ( h 1 ) 5,227 m , so can irrigate the agricultural area of 363,7 ha. In the calculation of weir stability in a water obtained the normal safety to bolster 4.3 and 4.28 shear. At the time flood water obtained the number of safety to bolster 2.75 and 1,96 shear. The construction weir expressed stable, because safety from a shear and sliding. Keywords : Catcment the area , weir , type mercu , stability
waktu banjir serta dapat menahan rembesan
PENDAHULUAN Daerah irigasi sungai Batang Kasik terletak di Renah Pemetik Kelurahan Pasir
air yang disebabkan oleh aliran air sungai dan aliran air yang meresap kedalam tanah.
Jaya kecamatan Siulak. Sebagai akibat dari belum adanya Bendung sebagaimana yang diharapkan, maka oleh masyarakat petani dibuatlah
pengambilan
bebas
berupa
tumpukan batu tanpa pintu di sungai Batang Kasik untuk mengairi sawah tersebut, dan sudah barang tentu endapan sedimen air
Selain itu, perencanaan bendung ini juga perlu memperhitungkan faktor-faktor hidrologi,
kondisi
topografi,
kondisi
hidraulik dan morfologi sungai agar didapat desain bendung yang efesien namun dapat melayani areal irigasi sungai Batang Kasik dengan optimal.
yang masuk ke saluran induk tidak dapat Maksud dari penulisan tugas akhir
terkontrol dengan baik sehingga kekurangan ini
air di petak sawah sering terjadi.
adalah
untuk
dapat
menghasilkan
rencana desain yang lebih efisien dari Untuk menanggulangi masalah diatas Pemerintah Dinas
Kabupaten
Pekerjaan
Pengairan
Kerinci
Umum,
melaksanakan
perencanaan yang telah ada.
melalui
Sub
Tujuan dari penulisan tugas akhir
Dinas
pekerjaan
Perencanaan Bangunan Bendung Daerah Irigasi Renah Pemetik.
ini adalah untuk dapat mengaplikasikan ilmu teknik sipil yang didapat saat perkuliahan, serta sebagai pemahaman bagi penulis dalam
Konstruksi bendung yang didesain haruslah memenuhi persyaratan hidraulik, stabil dan mampu menahan tekanan air pada
merencanakan
suatu
bangunan
bendung yang sesuai dengan peraturan-
peraturan serta kaedah-kaedah yang berlaku
BAB III ANALISA HIDROLOGI
dalam pembangunan bendung
Membahas mengenai perhitungan hidrologi yang meliputi analisis data curah hujan dan
METODELOGI
perhitungan debit banjir. Tulisan ini dibagi dalam lima bab, yang
masing-masing
bab
terdiri
dari
BAB IV PERENCANAAN BENDUNG Membahas
beberapa sub bab. Secara garis besar
tentang
analisa
perencanaan perhitungan hidrolis bendung
sistematika penulisan sebagai berikut:
tetap
pada
Bendung
Batang
Kasik,
Perhitungan
stabilitas
bendung
BAB I PENDAHULUAN Dalam
bab
pendahuluan
akan
serta
perhitungan perencanaan pintu intake.
dibahas latar belakang pengambilan masalah, BAB V PENUTUP pembatasan masalah, tujuan, metodologi dan Merupakan kesimpulan dan saransistematika penulisan. saran BAB II LANDASAN TEORI Membahas landasan teori mengenai kriteria perencanaan, meliputi teori analisa hidrologi, perencanaan hidrolis bendung,
mengenai
Bendung
Batang Kasik. HASIL DAN PEMBAHASAN Data Curah Hujan NO Tahun
stabilitas bendung, dan Teori perencanaan pintu intake.
perencanaan
1 2 3 4 5 6 7
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Curah Hujan Maksimum 429,2 185,0 138,5 447,0 295,5 301,9 151,3
Tanggal Kejadian April April April Februari Juni Juni Desember
8 2010 424,6 Maret 9 2011 328,4 April 10 2012 340,9 November N= ∑R = 10 3042,3 (Sumber : Stasiun Meteorologi Depati
R5 = 304,23 + 138,46 (+ 0,64) = 392,844 mm R10 = 304,23 + 138,46 (+ 1,26)
Purbo Kerinci) Perhitungan Curah Hujan
= 478,690 mm R20 = 304,23 + 138,46 (+ 1,89)
a. Metode Hasper = 565,919 mm
Rumus : Rt = Ra + S t
R25
= 594,996 mm
Dimana : Rt
= Curah hujan rencana dengan
R50
= Curah hujan maksimum rata-
R100 = 304,23 + 138,46 (+ 3,43)
rata (mm) S
= Standar deviasi
Ut
= Faktor frekuensi untuk peride ulang t tahun
Perhitungan : R2 = 304,23 + 138,46 (-0,22)
= 304,23 + 138,46 (+ 2,75) = 684,995 mm
periode ulang t tahun (mm) Ra
= 304,23 + 138,46 (+ 2,10)
= 779,148 mm b.
Metode Gumbel Curah hujan pada periode ulang (Rt ) Yt Yn Rt = R + xS Sn
Dimana : Yn
= Reduced Mean
Yt
= Reduced Variate
= 273,769 mm
Sn
= Reduced standard deviation
R
= Curah hujan rata-rata
R50 =
= S
304,23 +
3,9019 0,4952 x114,29 0,9496
714,25 mm
= Standar deviasi R100 = 304,23+
Sehingga curah hujan periode ulang metode Gumbel adalah: R2 = 304,2 +
= 798,28 mm
0,3665 0,4952 x114,29 mm 0,9496
=
R10 =
1,4999 0,4952 x114,29 304,23 + 0,9496 425,15 mm
304,23+
c.
Metode Weduwen
Curah hujan perode ulang metode Weduwen
= 288,74 mm
R5 =
4,6001 0,4952 x114,29 0,9496
2,2502 0,4952 x114,29 0,9496
:Rt = mn x R70 R2 = 0,498 × 608,79 = 303,18 mm R5 = 0,602 × 608,79 = 366,49 mm R10 = 0,705 × 608,79 = 429,20 mm R20 = 0,811 × 608,79 = 493,73 mm
=
R20 =
=
R25 =
515,45 mm
2,9702 0,4952 x114,29 304,23 + 0,9496 602,11 mm
304,23 +
3,1985 0,4952 x114,29 0,9496
R25 = 0,845 × 608,79 = 514,43 mm R50 = 0,948 × 608,79 = 577,13 mm R100= 1,050 × 608,79 = 639,23 mm Perhitungan Debit Banjir Rencana a.
=
629,59 mm
Metode Hasper Rumus: Q = α x β x qn x A
Dimana:
A
α
=
Koefisien pengaliran
β
=
Koefisien reduksi
qn = A
hujan (Km2) F
Debit persatuan luas daerah
=
Luas catchment area
Debit Banjir Periode Ulang Metode Hasper No 1 2 3 4 5 6 7
Periode Ulang 2 5 10 20 25 50 100
α
β
0.696 0.696 0.696 0.696 0.696 0.696 0.696
0.721 0.721 0.721 0.721 0.721 0.721 0.721
qn m /dtk/km2 29.7779 40.6201 48.7007 56.7300 59.3240 67.2700 75.2778 3
F Km2 18 18 18 18 18 18 18
= Luas cathment area / tangkapan
Q m /dtk 268.967 366.898 439.886 512.410 535.840 607.613 679.942
No 1 2 3 4 5 6 7
= 0,278 Return Periode ( tahun ) 2 5 10 20 25 50 100
Rt
α
In
288.563 394.827 474.447 553.92 579.672 658.792 738.887
0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
106.81148 146.14506 175.61637 205.03327 214.56536 243.8516 273.49873
Qt A 2 3 ( Km ) ( m /dtk ) 18 240.326 18 328.826 18 395.137 18 461.325 18 482.772 18 548.666 18 615.372
Sumber data : Hasil Perhitungan
3
Dari kedua hasil perhitungan tersebut diambil Q100 yang terbesar dari perhitungan tersebut. Jadi besarnya debit banjir rencana
(Sumber Data: Hasil Perhitungan) (Design flood) diambil harga hasil
b. Metode Rasional
perhitungan Q100 = 679,942 m3/dt Rumus : Perhitungan Bendung Qt = f . C . I . A Lebar Efektif Mercu Bendung Dimana : Qt
Beff = B' – 2 (n.Kp – Ka).H1
= Debit banjir rencana (m3/dt)
Sehingga diperoleh lebar efektif bendung yaitu :
α
= Koefisien Pengaliran / Limpasan
In
= Intensitas curah hujan rata – rata selama (mm/jam)
waktu
konsentrasi
Bef = 25,6 – 0,22 H1 = 24,6 – 0,22(5,277) = 23,44 m
4.2.2 Tinggi Muka Air di Atas Mercu Untuk mencari tinggi muka air di atas mercu
Dimana :
K
=
V2 2. g
5,492
bendung, digunakan persamaan sebagai berikut :
=
2 . 9,81
Data-data:
=
1,54 m
=
5,277 – 1,54
=
3,74 m
Q100
=
679,942 m3/dt
Beff
=
23,44 m
H1
=
5,277 m
=
h1
Sehingga diperoleh tinggi muka air diatas mercu (h1) = 3,74 m
Perhitungan: Q
Maka :
A.V
Elevasi muka air di atas mercu bendung = + 899,922 + 3,74
=
(Bef . H1) . V
V
=
Q Bef . H1
=
679,942 23,44 * 5,277
=
5,49 m/dtk
= +903,662 m
Untuk memperoleh tinggi muka air di atas
Tinggi Muka Air di Hilir Bendung Perhitungan tinggi muka air di hilir bendung dilakukan dengan cara coba –coba. Sehingga didapat tinggi muka air dihilir bendung (h2) adalah 1,843 m
mercu (h1) :
Dengan didapatkannya harga (h2),
h1 = H1 – K
maka elevasi muka air dihilir bendung adalah :
Elevasi
muka
air
di
hilir
bendung
= + 897,922 + 1,843
= + 897,922 m d.
Elevasi muka air diatas mercu = +903,662 m
= + 899,765 m e. Perhitungan Hidrolis Kolam Olak Adapun rumus yang digunakan adalah :
Elevasi air dihilir bendung = +899,765 m
f.
Lebar efektif bendung (Bef) = 23,44 m
1 V1 = 2 g H1 Z 2
Pertama kali kolam olakan dicoba pada elevasi + 896,00.
Dimana : Sehingga : V1 = Kecepatan awal loncatan (m/dt) g = Percepatan gravitasi (g = 9,81 m/dt2)
= (+899,992) – (+896,00) = 3,992
Z Maka:
H1 = Tinggi energi diatas Mercu V1= 2. g (Z 0,5 H1 )
(H1 = 5,277m)
= 2 . 9,81(3,992 0,5 . 5,277)
Z = Tinggi jatuh Dari
perhitungan
sebelumnya
=11,345 m/dtk
diperoleh data-data sebagai berikut : Tinggi muka air tepat di kaki mercu (y1) a.
Debit banjir rencana (Q100) = 679,942 m3/dtk
b.
Elevasi puncak mercu
y1 =
Q V1 . Bef
Dimana :
= +899,992 m y1 = Tinggi muka air di kaki mercu (m) c.
Elevasi dasar sungai dilokasi bendung
Q = Debit banjir rencana = 679,942 m3/dtk Bef = Lebar efektif bendung = 23,44 m Maka:
y1
sebagai berikut :
hc =
=
679,942 11,345. 23,44
Bilangan Froude =
3
q2 g
Dimana :
= 2,557 m
Fr1
Maka untuk perencanaan dipakai rumus
hc =
Kedalaman air kritis (m)
q
=
Debit perlebar satuan
=
Qrencana/Beff (m3/dt/m)
V1 g . y1
Perhitungan : =
=
11,345 9,81. 2,557
q=
2,265 =
Kedalaman air diatas ambang ujung y2
Q Beff
= 1 2 . y1
1 8 (Fr ) 1
679,942 = 29,008 m3/dt/m 23,44
2
1
Hc =
3
= 1 2 . 2,557 1 8 * 2,265 1 =
3
q2 g
29.008 2 = 4,41 m 9,81
= 4,312 m Hasil perhitungan maka diambil elevasi kolam olak + 899,758 m < + 899,765 m
Elevasi tinggi energi dihulu = Elevasi mercu + H1 = ( + 899,922 + 5,277 ) = 905,199 m
h = 1,232 < 2,4 maka: hc
Tinggi energi dihilir ∆H = (+ 905,199 ) – (+ 899,765 )
Tmin = 1,88 (h/hc)0,215 hc
= 5,434 m Menentukan jari-jari bak minimum yang diizinkan (Rmin)
Tmin = 1,966 4,41
h 5,434 = 1,232 hc 4,41 Dari tabel didapat nilai perbandingan Rmin hc
,
yang
merupakan
Tmin = 1,88 (1,232)0,215 4,289
fungsi
Tmin = 8,67 m Maka didapat elevasi dasar lengkung
dari
= +899,765 – 8,67 m = +891,094
bak perbandingan
h yaitu: hc + 905,199 K = 1,54 m
M.A.B + 903,662
H1 = 5,277 m
Rmin = 1,52 hc
Hd = 3,74 m
M.A.N + 899,922 + 899,765
+ 897,922 0.5
0.50
7
8
11
9
10
12 15
1.5
A
1.50 6
13
14
1.5
T = 8,67 m
E
D
1.5 0.5
2.50
3.00
3.00
3.00
3.00
3.00
0.70 0.30
0.50
0.50
0.50
0.50
B
C
F
G
0.50
2.0 H
Rmin = 1,52 4,41
I
P
3,5 3.00
L 0.5
J
2,0 0.80 0.70
K 5,0
2,0
2,0
2,5
0,5
Gambar 4.6 : Penampang Hidrolis Bendung
Rmin = 1,52 × 4,41 = 6,70 m Menurut KP - 02, batas minimum
Stabilitas Bendung
tinggi air dihilir bendung bila H/hc < 2,4 adalah Tmin/hc = 1,88 (H/hc)0,215 dan bila H/hc > 2,4, Tmin/hc = 1,7 (H/hc)0,33. Berdasarkan hasil perhitungan didapat:
A.
Kontrol Stabilitas Pada Saat Air Normal
Terhadap guling
M N 1,5 0.50
O
Sf
=
MV MH ≥ 1,5
=
1440,826 334,701 1,5
=
4,3 > 1,5……..(Aman)
e
=
18,5 - 8,63 ≤ 3,083 2
e
=
0,62 < 3,083 ……..(Aman)
Terhadap daya dukung tanah q ult = C. Nc + . D Nq + 0,5 B. N Dimana :
Terhadap geser
V H
q . f 1,25
Sf
=
f
= 0,75 ( koefisien gesekan )
=
Keseimbangan
dukung
(Ultimate
bearing
Capasity T/m2) Nc, Nq, N
128,201 = 29,946 . 0,75
Daya
= Faktor daya dukung tanah
yang tergantung pada besarnya sudut geser dalam tanah.
=
4,28 > 1,5.........
(Aman) Berdasaakan
Terhadap Eksentrisitas e
=
B/2 – d B/6
sudut
geser
d
=
diatas
Dengan nilai = 20033' di dapat dari tabel Terzaqhi : Nc = 17,02
MV MH V
tanah
Nq = 6,95
N =
3,6. Data Daya Dukung Tanah Pondasi :
Perhitungan :
d
=
1440,826 334,701 128,201 = 8,63
=
2,63 T/m3
B. Nilai kohesi Tanah C
=
0,40 T/m2
C. Sudut geser Tanah
=
200 33’
A. Berat jenis tanah
D. Kedalaman Pondasi D
=
E. Lebar dasar Bendung B =
2,85 m
B.
Kontrol stabilitas pada kondisi air banjir
18,50 m
Terhadap guling = C Nc + D Nq + 0,5 B N
q ult
Sf q ult =
MV ≥ 1,5 MH
=
0,40 . 17,02 + 1,63 . 2,85 . 6,95 + =
1200,72 467,71 1,5
=
2,57 > 1,5……..(Aman)
0,5 . 1,63 . 18,5 . 3,6 = =
6,8080 + 32,286 + 54,279 93,373 t/m
Terhadap geser Tegangan Tanah Yang di izinkan
DayadukungTanah FaktorKeamanan
=
V H
=
f
= 0,75 ( koefisien gesekan )
93,373 = 46,687 t/m2 2
=
. f 1,25
Sf
=
111,614 56,868 . 0,75
=
1,96 > 1,5.........
Terhadap Tekanan Dibawah Bendung
=
V 1 6e B
B
Terhadap Eksentrisitas =
B/2 – d B/6
=
MV MH V
128,201 6 x(0,62) 1 18,5 18,5
e
max
= 8,323 t/m2 < 46,687 t/m2
d
min
= 5,536 t/m2 < 46,867 t/m2
Perhitungan :
=
(Aman)
d
=
e
=
e
1200,72 467,71 111,614 = 6,567
363,7 ha. 4.
18,5 - 6,567 ≤ 3,083 2
=
mengairi daerah irigasi seluas ±
Pada bendung Batang Bayang ini, digunakan kolam olakan type bak tenggelam mengingat kondisi sungai
2,683 < 3,083 ...(Aman)
Batang kasik banyak mengangkut Terhadap Tekanan Dibawah Bendung
=
bongkah-bongkahan atau batu-batu
V 1 6e B
B
besar. 5.
max min
=
111,614 6 x(2,683) 1 18,5 18,5
Uraian
= 11,28 t/m2 < 46,687 t/m2
Kedalaman air
= 0,783 t/m2< 46,867 t/m2
(h)
2.
Luas
cathment
area
Analisa Perencanaan 1,843 m
dihilir bendung
Kesimpulan 1.
Tabel kesimpulan hasil perhitungan
Elevasi
muka
air
dihilir
+ 899,765
bendung
yang
Elevasi
muka
mempengaruhi debit sungai Batang
air
diatas
Bayang 18 Km2.
bendung Elevasi
Dalam perencanaan bendung Batang
energi
+ 903, 662
+ 905,199
diatas bendung Bayang debit banjir rencana Q100 = 679,942 m3/dt. 3.
Pembangunan bendung Batang kasik bertujuan untuk menaikkan elevasi muka air sungai, sehingga air dapat
6.
Dari hasil perhitungan Stabilitas bendung dalam keadaan air normal didapat angka keamanan terhadap
guling 4,3. Terhadap geser 4,28 dan
Direktorat Jenderal Pengairan Departemen
dalam keadaan banjir didapat angka
Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan
keamanan terhadap guling 2,75.
Irigasi Bangunan KP-04, Cetakan Pertama,
Terhadap geser 1,96. Berdasarkan
Bandung, 1986.
hasil
perhitungan
yang
didapat
konstruksi bendung stabil.
Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan
Saran 1.
Direktorat Jenderal Pengairan Departemen
Irigasi Bangunan KP-06, Cetakan Pertama,
Perlunya
ketelitian
pada
saat
Bandung, 1986.
perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung yang dapat mengganggu stabilitas bendung. 2.
Untuk
menghasilkan
bendung
Mawardi, Erman. Memed, Moch. 2002.Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis. Bandung: Alfabet.
dengan biaya pembangunan yang
Triamodjo, Bambang. 2008. Hidrologi
lebih
Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.
ekonomis
perlu
dilakukan
perencanaan bendung yang matang Wilson.E.M. 1993. Hidrologi Teknik dengan
memperhatikan
kondisi EdisiKeempat. Bandung: ITB.
topografi daerah dimana bendung dibangun. DAFTAR PUSTAKA Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-02, Cetakan Pertama, Bandung, 1986.
