xxxxirigasi 10 hidrolika bangunan utama air

1

Bangunan utama irigasi adalah seluruh bangunan yang direncanakan pada dan di

sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke jaringan saluran irigasi yang dilengkapi dengan bangunan untuk mengurangi sedimen dan bangunan untuk mengukur jumlah

volume yang masuk.

Bagian-bagian Bangunan Utama

• Bangunan pengelak• Bangunan pengambilan (intake)• Bangunan pembilas• Bangunan kantong Lumpur (sand trape)• Bangunan pengatur sungai• Bangunan pelengkap

Data Perencanaan Bangunan Utama Irigasi

• Data topografi • Data Hidrologi • Data Morfologi• Data Geologi• Data Mekanika Tanah• Data Lingkungan dan Ekologi• Buku standar perencanaan dan peraturan

bangunan

Bendung

Bendung atau “weir” adalah suatu bangunan sungai yang ditujukan untuk

meninggikan elevasi muka air, disebelah hulu bangunan dan kemudian

memanfaatkannya untuk suatu keperluan.

Pemilihan lokasi bendung • Pilih bagian sungai lurus, tidak ada gerusan• Pilih lembah yang sempit (biaya murah)• Pondasi bendung kokoh, stabilitas bendung bisa tercapai

seiring dengan biaya yang ekonomis• Keperluan elevasi muka air, air sungai yang akan disadap

mencukupi meskipun pada saat musim kemarau.• Pelaksanaan mudah, pelaksanaan operasi dan

pemeliharaan• Ketersediaan bahan bangunan• Sedikit sedimen yang masuk pada saat penyadapan.• Dampak pembangunan bendung adalah kecil baik ke

arah hulu dan hilir.

1. Lebar BendungLebar bendung adalah panjang bagian bendung yang terlintas air. Sama dengan lebar sungai rata-rata sungai di daerah lokasi bendung, dikurangi dengan fasilitas bangunan pembilas

gddBmQ ...

1.2 HKKnBB ape

dengan :Q = debit rancanganm = koefisien peluapan

n = jumlah pilarKp = koefisien kontraksi pilarKa = koefisien kontraksi pangkal bendungH1 = tinggi energi

Nilai Kp

Pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut dibulatkan pada jari-jari yang hampir sama dengan 0,1 dari tebal pilarPilar berujung bulatPilar berujung runcing

0,02

0,010

Nilai Ka

Pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliranPangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran dengan 0,5 H1 r 0,15 H1

Pangkal tembok bulat dimana r 0,15 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 45 ke arah aliran

0,20

0,10

0

2. Tinggi BendungYang dimaksud dengan tinggi bendung adalah tinggi tubuh bendung dihitung dari dasar pondasi sampai ke mercu bendung. Tinggi tubuh bendung dari dasar sungai ditetapkan berdasar elevasi muka air rancangan, lebar bendung, serta elevasi dasar sungai.

Menentukan elevasi mercu bendung• Dihitung kehilangan energi yang terjadi pada masing-

masing ruas saluran (IxL) • Dijumlah kehilangan energi pada masing-masing ruas

saluran sesuai dengan arah yang dituju dan seterusnya• Dihitung berapa kehilangan energi pada masing-

masing bangunan• Dijumlah kehilangan energi pada masing-masing

bangunan sesuai dengan arah yang dituju• Jumlahkan seluruh kehilangan energi yang terjadi

kemudian ditambah dengan elevasi muka tanah/sawah pada masing-masing titik.

• Tambahkan hasil penjumlahan tersebut (poin v) dengan angka keamanan.

4. Analisa Stabilitas Bendung

• Tekanan air : luar dan dalam, hidrostatik dan hidrodinamik.

• Tekanan lumpur : menekan horizontal dan membebani vertikal

• Gaya gempa : tergantung peta gempa di Indonesia. Minimum 0,1g.

• Berat sendiri bangunan : berat tubuh bendung • Reaksi pondasi : gaya tekan ke atas terhadap

bendung dari reaksi pondasi

5. Bendung GerakBendung gerak terdiri dari pintu-pintu air, faktor penting

yang perlu dipertimbangkan adalah beban yang bekerja, alat pengangkat (mesin atau manusia), sekat kedap air, dan bahan bangunan. Beban adalah tekanan air horizontal

bekerja pada plat pintu dan diteruskan ke sponning. Alat pengangkat berupa pintu kecil dan ringan pakai setang

dengan cara manual.

Bahan bangunan untuk pintu air ini adalah baja atau dapat pula gabungan kayu dan kerangka baja, atau pelat dan kerangka baja. Pintu pengambilan biasanya dari kayu, kalau kayu mahal bisa diganti baja. Kalau pintu terlalu tinggi, maka operasional pintunya sulit. Sebaiknya digunakan pintu radial.

Bangunan Pengambilan (intake)

Berfungsi untuk mengelakkan air sungai/sumber air lainnya agar masuk ke

saluran irigasi. Diletakkan dekat bendung dan pada

tikungan luar sebelah daerah irigasi yang akan dialiri, samping kiri atau kanan

bendung atau keduanya (kiri dan kanan) jika suatu irigasi mempunyai dua daerah

irigasi.

Rumus hidrolis bangunan pengambilan

zgabQ ..2...dimana :

= koefisien pengaliran (nilainya tergantung harga dan

bentuk pemasukan – bulat atau bersudut) b = lebar intake (lebar bersih pintu intake)

a = tinggi bukaan pintu g = percepatan gravitasi z = beda tinggi muka air dihulu dan hilir intake

Bangunan Pembilas

Adalah tempat mengendapkan dan membuang/menguras sedimen kasar yang

berada didepan pintu bangunan pengambilan (intake). Penguras/pembilasan dilakukan secara

priodik atau setelah banjir dengan cara membuka pintu pembilas.

Definisi

Bendung merupakan salah satu bangunan airyang ditujukan untuk menaikkan elevasi mukaair sungai agar dapat dialirkan ketempat lain

Nama Lain - Weir

- Diversion Structure

Fungsi

Mengambil sebagian air sungai dan selanjutnyadialirkan ketempat lain

4

5

Definisi

Bangunan pembawa merupakan bangunan airyang ditujukan untuk mengangkut air daribendung ke tempat lain yang lebih rendah.

Nama Lain Bangunan pengangkutan saluran primer,saluran sekunder, saluran tersier, salurankuarter)

Fungsi

Mengalirkan air dari bendung yang selanjutnyadialirkan ketempat lain

Definisi

Bangunan bagi merupakan bangunan air yangditujukan untuk membagi sejumlah air dari suatusaluran yang lebih tinggi ordonya ke saluran yanglebih rendah tingkatannya atau ke daerah layanan

Nama Lain

(Tidak ada)

Fungsi

(Cukup jelas)

6

Bangunan Ukur

Pintu Romyin

Parshall Flume

Pintu geser (peluapan atas, peluapan bawah, dll)

Bangunan PersilanganJembatan, gorong-gorong, talang (viaduct),syphon

Bangunan Terjunan

Drop structure7

SKEMA UMUM PENGAMBILANAIR DARI SUNGAI

Sungai

Bangunan SadapSaluran Penangkap Pasir

atau Bendung

Pintu Penguras

Saluran Pengambilan

34

BAGIAN-BAGIAN BANGUNANSADAP (BENDUNG)

Ambang Pengambilan

Bendung Pintu Pengambilan

Pintu Pembilas

35

AMBANG PENGAMBILAN

Persyaratan Umum (Lokasi dan Dimensi)

1. Lokasi dipilih pada bagian sungai yang tidak mudahterjadi sedimentasi, biasanya di tikungan luar.

2. Dimensi dirancang sedemikian hingga kecepqtan alirandi dekat ambang tidak terlalu cepat sehingga terlalubanyak sedimen yang masuk, namun juga tidak terlalulambat sehingga menyebabkan sedimentasi yangberlebihan di depan ambang pengambilan.

Persyaratan Kecepatan Aliran di Atas Ambang

Berdasar pada persyaratan umum, kecepatan alirandi atas ambang dirancang sebesar 0,80 m/detik

36

PINTU PENGAMBILAN

Persyaratan Umum (Bentuk dan Dimensi)

1. Bentuk pintu harus dirancang sedemikian hinggaukuran lebar tidak lebih besar dari ukuran tinggi.

2. Dimensi pintu dirancang sedemikan hingga kecepqtanaliran di daerah pintu tidak terlalu cepat sehinggamerusak pintu, namun juga tidak terlalu lambatsehingga menyebabkan sedimentasi yang berlebihandi sekitar daerah pintu.

Persyaratan Kecepatan Aliran di Sekitar Pintu Berdasar pada persyartan umum, kecepatan alirandi sekitar pintu dirancang antara 0,90 – 1,00

m/detik 37

PINTU PEMBILAS

Persyaratan Umum (Bentuk dan Dimensi)

1. Bentuk pintu harus dirancang sedemikian hinggaukuran lebar tidak lebih besar dari ukuran tinggi.

2. Dimensi pintu dirancang sedemikan hingga seluruhdebit pengambilan dapat digunakan untukmenggelontor atau membilas sedimen di depan pintupembilas.

Persyaratan Kecepatan Aliran di Sekitar Pintu

Berdasar pada persyaratan umum, kecepatan alirandi sekitar pintu dirancang sekurang-kurangnya

sebesar 1,20 m/detik 38

3. Perencanaan Mercu

1.

2.

BENDUNG

Persyaratan Umum (Elevasi dan Bentuk Mercu)

Elevasi mercu bendung harus dirancangsedemikian untuk tujuan membelokkansejumlah air ketempat lain yang lebihrendah dengan memperhatikan berbagaikehilangan tinggi.

Bentuk mercu harus dirancang sedemikianhingga bendung dapat berfungsi sebagaipeluap, dimana pada kondisi banjir rencanamampu melewatkan seluruh debit tersebutkearah hilir dengan aman, tanpamenimbulkan luapan di sebelah hulu bendung.

39

Mercu OgeeTirai luapan bawah dari bendung ambang tajam aerasi.

Persamaan untuk merencanakan mercu Ogee bagian hilir :

n

dd h

X

Kh

Y

1

dengan hd = tinggi energi rencana diatas mercu Y = koordinat permukaan hilirK & n = parameter yang nilainya tergantung harga kecepatan dan kemiringan permukaan belakangKemiringan permukaan hilir K n

Vertikal3 : 13 : 21 : 1

2,0001,9361,9391,873

1,8501,8361,8101,776

Mercu BulatMempunyai koefisien debit lebih tinggi (44%)

dibandingkan dengan mercu ambang lebar atau ogee karena selama terjadi banjir mercu ini

mampu mengurangi tinggi muka air hulu, lengkung streamline dan tekanan negatif pada mercu (H1/r).

5,113

23

2 .. HbgCQ d

PERSYARATAN HIDRAULIKABENDUNG

Persyaratan Bentuk R1 = H

R2 = 2 x H

H

900 R1

R1450

R2

40

PERSYARATAN HIDRAULIKABENDUNG

Peluapan menurut Rumus BunchuQ mbd gd

Q = debit banjir rancangan(m3/detik)

= koefisien peluapan = 1,33

h b = lebar bendung ()g = percepatan (m/detik2) = tinggi air di atas ambang ()h = 1,5 ()

41

BENDUNGPERSYARATAN HIDRAULIKA

Elevasi muka tanah di

sekitarnya atau tanggul

Peluapan menurut Rumus Bunchu

FbFb = Free board

Elevasi mukaair banjir dihulu bendung

h = Tinggi jagaan ()= Minimum 1,00

42

PERSYARATAN HIDRAULIKAAMBANG PENGAMBILAN

A

Denah ambangpengambilan

ΔhB

Potongan A-B

A B43

PERSYARATAN HIDRAULIKAAMBANG PENGAMBILAN

Kehilangan tinggi di ambang pengambilan

Δh v 2

2 g

Δh = kehilangan tinggi ()v = kecepatan aliran (m/detik)g = percepatan (m/detik2)

Untuk kecepatan aliran diatas ambang sebesar 0,80m/detik kehilangan tinggiadalah sebesar 0,03

44

B

PERSYARATAN HIDRAULIKAPINTU PENGAMBILAN

APilar

Denah pintu

Pintu air

Lantai pelayanan

Δh

pengambilan

Kecepatan aliran disekitar pintu = 1,0m/detik, kehilangantinggi 0,05

Potongan A-B

A B 45

1

JENIS BENDUNG TETAP

Bendung tanpa lantai rendah

1. Arus air jatuh pada ruangpenerjunan, denganenergi yang cukup besarsehingga dapat

23

menggerus tanah disebelah hilir bendung.

2. Diperbaiki secarabertahap sehingadiperoleh kondisi yangpaling stab

46

47

JENIS BENDUNG TETAP

Bendung dengan lantai rendah

1. Arus air jatuh pada ruangpenerjunan, dengan energiyang cukup besar sehinggadapat merusak lantai bawah.

2. Energi air yang jatuh harusdapat dipatahkan, oleh kolamdengan kedalaman minimumyang sesuai (sesuai dengandebit banjir rencana).

3. Perlu didukung dengan ujimodel hidraulik.

PARAMETER/BAGIAN BENDUNG

Elevasi muka banjirdi hulu bendung

Elevasi muka tanah asli di sekitarlokasi bendung atau atau tanggul

Elevasi mercu bendung

Elevasi muka banjirdi hilir bendung

Elevasi dasarsungai di hulubendung

Elevasi lantaihilir bendung

Elevasi dasarsungai di hilirbendung

48

Hk

h

DIMENSI HIDRAULIKBENDUNG

Desain hidraulik menurutVlughter-Sitompul (empiris)

H h k

D H 1,1 Z

L D

a 0 , 2 HZ

D

Z k V 2

2 g

b1

b2

b3b5

L

a

b4

2a

ds

49

62

7.5

(Contoh)

Ketentuan

Lebar sungai ()Kemiringan memanjangKoefisien ManningElevasi dasar sungai di lokasi bendung ()Elevasi sawah ()Kehilangan tinggi dari sawah ()Debit banjir (m3/detik)Elevasi dasar sungai di sebelah hilir lokasibendung ()Elevasi muka tanah di sekitar lokasibendung ()

190.0009

0.036

58

70.00

60.00

69.50HITUNG DAN GAMBARKAN PARAMETERHIDRAULIK BENDUNG

50

1.00

51

Ketentuan (lanjutan)

Debit untuk pemenuhan kebutuhan irigasidan non-irigasi (m3/detik)

Tinggi ambang pengambilan dari dasarsungai ()Lebar pilar di pintu pengambilan (apabiladiperlukan, )

Lebar pilar di pintu pembilas ()Kecepatan pembilasan (m/detik)

Kecepatan di ambang pengambilan(m/detik)

Kecepatan di pintu pengambilan (m/detik)Tinggi jagaan ()

BERIKAN ANALISIS HIDRAULIK DANPENGAMBARANNYA !!!!!!

3.07

2.00

0.802.00

1.50

0.80

1.00

Prosedur analisis hidraulika bendung danbagian-bagiannya

1. Pintu PengambilanUntuk menetapkan elevasi muka air dandimensi pintu saluran pengambilan

2. Ambang PengambilanUntuk menetapkan dimensi ambangpengambilan

3. Pintu PembilasUntuk menetapkan dimensi pintu pembilas

4. BendungUntuk menetapkan dimensi bendung

52

1.5

3.30

4.671.13

Pintu Pengambilan

HasilAnalisis

Tinggi ambang ()Elevasi dasar saluran ()Elevasi muka air di dekat sebelah hilir

2.0064.0065.50

Tinggi air di dekat sebelah hilir pintuLebar pintu air pengambilan yangLebar saluran pada bagian pintu air ()Elevasi muka air di dekat sebelah hilir

Ambang PengambilanLebar ambang pengambilan - asumsiTinggi air di ambang pengambilan ()

Elevasi dasar ambang pengambilan ()

Pintu PembilasElevasi dasar pintu pembilas ()Elevasi muka air sungai normal ()Kecepatan pembilasan (m/detik)Lebar pintu pembilas ()

2.50

65.55

64.42

62.0065.58

1.500.7053

Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan

+68.11

+65,58 0,03 0,05 +65,50

+64,42

+64.00 1,50

54

Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan

Ambang pengambilan

b√2

b

450

55

Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan

Lebar sungai

Pintu pembilas

Lebar pintu pembilas

Lebar bendung bersih

Badan bendung

450

Lebar pilar

56

2.55

57

Bendung

HasilAnalisis

Koefisien peluapan Lebar pilar bendung ()Lebar efektif bendung ()

1.332.00

16.30Elevasi mercu bendung ()Tinggi air di atas mercu ()h ()k ()H ()Kedalaman air di hilir bendung ()Luas tampang di sungai hilir (m2)V (m/detik) Elevasi muka air hilir bendung ()Elevasi muka air hulu bendung ()

65.581.021.530.101.63

48.451.27

62.5567.11

Z () D ()L ()a ()2a ()

4.566.656.650.200.39

Elevasi pilar, tembok tepi, dll ()(Tidak perlu tanggul)

68.11

Penggambaran Hasil Analisis(tampang memanjang bendung)

k=O,10

h=1,53m

+68,11m

+67,11m

+65,58m

Z=4,56m

D=6,65m +62,55m

b1

b2

b3b5

a=0,20m

b4L=6,65m

2a=0,39m

ds

58

Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan

Setiap perubahan aliran akan mengalami

kontraksi karena adanya penyempitan,

sehingga terdapat koefisien-koefisien debit.

- Melalui pintu pengambilan 0,90

- Melalui ambang pengambilan 0,80

- Melalui pintu pembilas 0,90

59

Penggambaran Akhir (Denah)

19,00 B

Elevasi muka tanah asli +69,50

Elevasi tembok(Tidak perlu tanggul)

tepi, pilar, dll

+68,11 4,67 3,30m

0,80

1,25

A

0,70

16,30m A

2,00 B

60

Penggambaran Akhir (Potongan A - A)

2,00

+68,11m

+65,58m

+64,42m

+65,55m

+64,00m

+65,50m

+62,00m

0,70m

61

h2+

62

Pola Aliran Masuk dan Keluar di Sekitar Bendung

FB= 600 l/detik

+ 10,00 Free Board >=2,00m

+ 7,50

h1CBH

a Bottom Outlet0,00

Qbottom outlet = Ba 2 g h1 −h2 µ = ??

Qpelimpah = CBH (3 / 2) C = ??

Elevasimukaairwaduk(m)

8,60

8,40

8,20

8,00

7,80

7,60

7,40

Bottom OutletSpillw ay

0 100 200 300 400 500

Debit ( 3/detik)

Kapasitas hidraulik bangunan pelimpah dan bottomoutlet

63

Debit(m3/detik)

Elevasi(m)

Elevasi(m)

Debit(m3/detik)

800 10,00

700

600

500

400

Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahElevasi muka air

9,50

9,00

8,50

8,00

300

200

100

0

7,50

7,00

6,50

6,00

Penelusuran banjirmelalui pelimpah padaQ100th

0 10 20 30 40

Jam ke

800

700

600

500

400

Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outletElevasi muka air

10,00

9,50

9,00

8,50

8,00

300

200

100

0

7,50

7,00

6,50

6,00

Penelusuran banjir melaluipelimpah pada QPMF

0 10 20 30 40

Jam ke64

Debit(m3/detik)

Elevasi(m)

Debit(m3/detik)

Elevasi(m)

800

700

600

500

400

Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outlet - 3 pintuElevasi muka air

10,00

9,50

9,00

8,50

8,00

300

200

100

0

7,50

7,00

6,50

6,00

Penelusuran banjir melaluipelimpah dan bottom outlet3 pintu pada QPMF

0 10 20 30 40

Jam ke

800

700

600

500

400

Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outlet - 5 pintuElevasi muka air

10,00

9,50

9,00

8,50

8,00

300

200

100

0

7,50

7,00

6,50

6,00

Penelusuran banjir melaluipelimpah dan bottom outlet5 pintu pada QPMF

0 10 20

Jam ke30 40

65

Elevasi(m)

HASIL UJI MODEL FISIK

Grafik Hubungan Elevasi Muka Air dan Debit

10,000

9,000

8,000

7,000

6,000

5,000

4,000

3,000

2,000

1,000

C = 1,8609

µ = 0,427

0,000100 200 300 400 500 600 700 800

Level Air Hulu (BO ditutup) 7,964 8,396 8,758 9,630

Level Air Hulu (BO dibuka)

Level Air Hilir (BO ditutup)

Level Air Hilir (BO dibuka)

3,007 3,238 3,346

8,542

2,193

3,200

8,700

3,305

8,850

2,407

9,147

2,857

9,453

3,180

Kolam Waduk Debit (m3/detik)

66