bab ii tinjauan pustaka -...

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Panji Agustiawan, Vika Nurati Utami, Perencanaan Bendung Caringin .....II -1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bangunan Utama

Bangunan utama dapat didefinisikan sebagai: “Semua bangunan yang

direncanakan di sepanjang sungai atau aliran air untuk memebelokan air ke dalam

jaringan saluran irigasi agar dapat di pakai untuk keperluan irigasi, biasanya

dilengkapi dengan kantong lumpur agar bisa mengurangi sedimen yang berlebihan

serta kemungkinan untuk mengukur dan mengatur air masuk”.(Standar

Perencanaan Irigasi KP- 02 Bagian Bangunan Utama)

Yang termasuk bangunan utama adalah:

Waduk, yaitu suatu bangunan yang terbuat dari urugan batu, urugan tanah

atau kombinasi dari keduanya, yang berfungsi untuk menyimpan air pada

waktu musim penghujan untuk di keluarkan kembali pada saat yang di

perlukan. Atau dengan kata lain berfungsi untuk mengatur debit aliran

sungai.

Bendung, yaitu suatu bangunan yang melintang pada aliran sungai (palung

sungai), yang terbuat dari pasangan batu kali, bronjong, atau beton, yang

berfungsi untuk meninggikan muka air agar dapat dialirkan ke tempat yang

diperlukan.

Bendung ini dibagi dalam 2 tipe, yaitu:

- Bendung Tetap

- Bendung Gerak (Barrage)

Stasiun Pompa, yaitu suatu bangunan yang dilengkapi dengan sejumlah

pompa, yang fungsinya mengambil air dari sungai dan dialirkan ke tempat-

tempat yang memerlukan. Biasanya bangunan ini didirikan apabila secara

teknis dan ekonomis tidak menguntungkan apabila didirikan atau membuat

sebuah bendung.



Bangunan Pengambilan Bebas, yaitu bangunan yang didirikan di pinggir

sungai berfungsi mengalirkan air sungai secara langsung tanpa meninggikan

muka air sungai tersebut.

2.1.1 Pengertian Bendung

Sesuai dengan Standar Tata Cara Perencanaan Umum Bendung, Bendung

adalah suatu bangunan air dengan kelengkapan yang dibangun melintang sesuai

atau sudetan yang sengaja dibuat untuk meninggikan taraf muka air atau untuk

mendapatkan tinggi terjun, sehingga air dapat disadap dan dialirkan secara

gravitasi ke tempat yang membutuhkannya.

Sedangkan, bendung tetap adalah bendung yang terdiri dari ambang tetap,

sehingga muka air banjir tidak dapat diatur elevasinya. Dibangun umumnya di

sungai- sungai ruas hulu dan tengah.

Bendung berfungsi antara lain untuk meninggikan muka air, agar air sungai

dapat disadap sesuai dengan kebutuhan dan untuk mengendalikan aliran, angkutan

sedimen dan geometri sungai sehingga air dapat dimanfaatkan secara aman,

efektif, efisien dan optimal.

Sesuai konstruksinya, bendung dapat dibedakan menjadi bendung pelimpah

dan bendung gerak. Untuk perencaaan ini akan dibahas mengenai bendung

pelimpah. Bendung pelimpah yang dibangun melintang sungai, akan memberikan

tinggi air minimum kepada bangunan intake untuk keperluan irigasi. Merupakan

penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan genangan di udik

bendung.

Bendung pelimpah terdiri dari antara lain tubuh bendung dan mercu

bendung. Tubuh bendung merupakan ambang tetap yang berfungsi untuk

meninggikan taraf muka air sungai. Mercu bendung berfungsi untuk mengatur

tinggi air minimum, melewatkan debit banjir, dan untuk membatasi tinggi

genangan yang akan terjadi di hulu bendung.

Nama bendung untuk penyebutan suatu bendung yang biasanya diberi nama

sama dengan nama sungai atau sama dengan nama kampung atau desa disekitar

bendung tersebut.



2.1.2 Klasifikasi Bendung

Bendung berdasarkan fungsinya dapat diklasifikasikan menjadi:

Bendung Penyadap

Bendung Pembagi Banjir

Bendung Penahan Pasang

Berdasarkan tipe strukturnya bendung dapat dibedakan atas:

Bendung Tetap

Bendung Gerak

Bendung Kombinasi

Bendung Kembang Kempis

Bendung Bottom Intake

Ditinjau dari segi sifatnya bendung dapat juga dibedakan menjadi:

Bendung Permanen

Bendung Semi Permanen

Bendung Darurat

2.1.3 Tata Letak Bendung dan Perlengkapannya

Kompenen utama bendung tetap yaitu:

1. Tubuh bendung; antara lain terdiri dari ambang tetap dan mercu bendung

dengan bangunan peredam energinya.

2. Bangunan intake; antara lain terdiri dari lantai/ ambang dasar, pintu

dinding banjir, pilar penempatan pintu, saringan sampah, jembatan

pelayan, rumah pintu, dan perlengkapan lainnya.

3. Bangunan pembilas; dengan undersluice atau tanpa undersluice, pilar

penempatan pintu, pintu bilas, jembatan pelayan, rumah pintu, saringan

batu, dan perlengkapan lainnya.

4. Bangunan pelengkap lain yang harus ada pada bendung antara lain yaitu

tembok pangkal, sayap bendung, lantai udik dan dinding tirai, pengarah

arus tanggul banjir dan tanggul penutup atau tanpa tanggul, penangkap

sedimen atau tanpa penangkap sedimen, tangga, penduga muka air, dan

sebagainya.



Gambar 2.1 Bagian- bagian Bendung

2.2 Lokasi Bendung

Pemilihan lokasi bendung yang dibicarakan yaitu untuk bendung tetap

permanen bagi kepentingan irigasi. Dalam pemilihan hendaknya dipilih lokasi

yang paling menguntungkan dari beberapa segi. Misalnya dilihat dari segi

perencanaan, pengamanan bendung, pelaksanaan, pengoperasian, dampak

pembangunan dan lainnya. Tidak semua persyaratan yang dibutuhkan akan

terpenuhi, sehingga lokasi bendung ditetapkan berdasarkan persyaratan yang

dominan. Pemilihan lokasi harus dipertimbangkan juga terhadap pengaruh timbal

balik antara morfologi sungai dan bangunan lain yang ada dan akan dibangun

(Erman dan Memed, 2002:26).

2.2.1 Pemilihan Lokasi Bendung

Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek, yaitu:

1. Keadaan topografi dari rencana daerah irigasi yang akan diairi:

Dalam hal ini semua rencana daerah irigasi dapat terairi, sehingga harus

dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diairi,

Bila elevasi sawah tertinggi yang akan diari telah diketahui maka elevasi

mercu bendung dapat ditetapkan,

1. Tembok Pengarah Arus 6. Bangunan Pembilas 2. Tembok Sayap Hulu 7. Mercu Bendung 3. Tembok Pangkal Bendung 8. Kolam Peredam Energi 4. Tembok Sayap Hilir 9. Jembatan 5. Bangunan Pengambilan



Dari kedua hal di atas, lokasi bendung dilihat dari segi topografi dapat

diseleksi,

Disamping itu ketinggian mercu bendung dari dasar sungai dapat pula

direncanakan.

2. Kondisi topografi dari lokasi bendung, harus mempertimbangankan

beberapa aspek, yaitu:

Ketinggian bendung tidak terlalu tinggi, bila bendung dibangun di palung

sungai, maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih

dari tujuh meter, sehingga tidak menyulitkan pelaksanaannya.

Trace saluran induk terletak di tempat yang baik, misalnya penggaliannya

tidak terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi agar tidak menyulitkan

saat pelaksanaannya.penggalian saluran ini dibatasi sampai dengan

kedalaman delapan meter, dan apabila tidak terpenuhi maka sebaiknya

bendung dipindahkan ke tempat lain.

Penempatan lokasi intake yang tepat dilihat dari segi hidraulik dan

angkutan sedimen sehingga aliran ke intake tidak mengalami gangguan

dan angkutan sedimen yang akan masuk intake juga dapat dihindari.

3. Kondisi hidraulik dan morfologi sungai di lokasi bendung, termasuk

angkutan sedimennya adalah faktor yang harus dipertimbangkan pula dalam

pemilihan lokasi bendung yang meliputi:

Pola aliran sungai, kecepatan, dan arahnya pada waktu debit banjir, sedang

dan kecil,

Kedalaman dan lebar muka air pada waktu debit banjir, sedang dan kecil,

Tinggi muka air pada debit banjir rencana,

Potensi dan distribusi angkutan sedimen.

Bila persyaratan di atas tidak tidak terpenuhi maka dipertimbangkan

pembangunan bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau

dengan jalan membangun pengendalian banjir.

4. Kondisi tanah fondasi bendung harus ditempatkan di lokasi dimana tanah

yang dapat memikul beban dengan baik sehingga bangunan akan



stabil.Faktor lain yang harus dipertimbangkan pula yaitu potensi

kegempaan, potensi gerusan karena arus dan sebagainya.

5. Biaya pelaksanaan dari beberapa alternatif lokasi harus dipertimbangkan

yang selanjutnya biaya pelaksanaan dapat ditentukan dan cara

pelaksanaannya, peralatan dan tenaga. Biasanya biaya pelaksanaan

ditentukan berdasarkan pertimbangan terakhir.

6. Faktor- faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam memilih lokasi

bendung yaitu penggunaan lahan di sekitar bendung, kemungkinan

pengembangan daerah di sekitar bendung, perubahan morfologi sungai,

daerah genangan yang tidak terlalu luas dan ketinggian tanggul banjir.

2.2.2 Penempatan Bendung di Sudetan Sungai

Penempatan bendung yang dulu dikenal hanya di palung sungai, kini telah

berkembang untuk ditempatkan di sudetan sungai. Berpuluh- puluh bendung

ditempatkan di sudetan sungai sejak tahun 1970-an, sehingga diperoleh

pengalaman dan diketahui untung ruginya. Sudetan sungai yaitu saluran yang

dibuat untuk memindahkan aliran sungai dari palung aslinya. Dapat dibuat di

daerah yang tidak pernah tersentuh aliran sungai atau pada sudetan sungai.

Keuntungan bendung yang ditempatkan di daerah sudetan sungai adalah:

Memudahkan pelaksanaan pelaksanaan bendung tanpa gangguan aliran

sungai, dan tidak terganggu oleh musim

Arah aliran menuju bendung dan ke hilirnya akan lebih baik

Untuk mendapatkan tanah fondasi yang lebih baik

Penempatan lokasi intake, kantong sedimen dan saluran akan lebih baik.

Selain keuntungan di atas, pada pelaksanaannya pasti akan dijumpai

kesulitannya, yaitu:

Harus dibuat tanggul penutup sungai, yang kadangkala cukup tinggi dan

berat

Diperlukan pula bangunan pengelak khusus dalam pelaksanaan pembuatan

tanggul penutup tersebut

Adakalanya perlu menyeberangan saluran induk di atas palung sungai asli.



Penempatan bendung langsung di palung sungai sebaliknya dari hal di atas,

yaitu pelaksanaan pekerjaan akan terganggu oleh musim banjir, perlu pekerjaan

pengeringan yang berat, dan perlu perlengkapan bendung untuk memeratakan

aliran menuju bendung seperti pengarah arus dan sebagainya. Tetapi tidak

diperlukantanggul penutup sungai, dan saluran induk akan berada di tanah asli,

tidak di atas tanggul penutup sungai.

Tata letak yang tepat untuk sudetan bergantung kepada berbagai faktor

seperti keadaan geoteknik, topografi, dan lainnya. Dalam pengaturan alur sudetan

dan tata letaknya beberapa hal harus dipertimbangkan juga, yaitu:

Perubahan morfologi sungai diusahakan sedikit mungkin

Penurunana dasar sungai/ sudetan di hilir bendung akan terjadi sehingga

penentuan kedalaman koperan bangunan/ bendung harus dipertimbangkan

terhadap hal ini.

2.3 Analisis Hidrologi

Perhitungan analisis hidrologi digunakan untuk mengetahui debit banjir

rencana karena bendung yang direncanakan harus mampu bertahan terhadap

kemungkinan semua gaya yang bekerja terutama pada tubuh bendungnya. Salah

satu gaya yang cukup besar pengaruhnya adalah gaya air, terutama saat banjir.

Oleh karena itu perencanaan bendung harus memperhitungkan kemungkinan

terjadinya banjir. Perhitungan debit banjir dimulai dengan analisis hidrologi.

2.3.1 Curah Hujan Wilayah

Dari beberapa stasiun hujan yang berpengaruh dan digunakan, harus

ditentukan suatu harga sebagai harga rata-rata kawasan yang mewakili suatu

daerah pengaliran. Ada beberapa metode pendekatan (SK SNI M-18-1989-F,

1989)untuk menentukan curah hujan rata-rata tergantung keadaan topografi dan

luas DAS, antara lain:



A. Cara Rata-rata Arithmatik

Cara ini digunakan apabila stasiun pengamatan terbatas dengan keadaan

topografi cenderung datar dan luas DAS < 500 km2. Besar curah hujan rata-rata

dapat dihitung sebagai berikut :

𝑅 = 𝑅1+𝑅2+⋯𝑅𝑛

𝑛=

𝑅𝑖

𝑛

𝑛𝑖 (1)

Keterangan:

R = Curah hujan rata-rata kawasan

Ri = Curah hujan pengamatan ke i

n = Jumlah pengamatan

B. Cara Poligon Thiessen

Metode Thiessen dapat memberikan koreksi terhadap kedalaman hujan

sebagai fungsi luas daerah yang diwakili namun dalam metode ini pengaruh

topografi tidak Nampak. Cara ini digunakan apabila stasiun pengamatan cukup

dengan keadaan topografi cenderung datar dan luas DAS 500-5000 km2. Besar

curah hujan rata-rata dapat dihitung sebagai berikut :

𝑅 = 𝑅1.𝐴1+𝑅2.𝐴2+⋯𝑅𝑛 .𝐴𝑛

𝐴=

𝑅𝑖 .𝐴𝑖

𝐴

𝑛𝑖 (2)

Keterangan:

R = Curah hujan rata-rata

Rn = Curah hujan stasiun ke n

An = Luas daerah pengaruh stasiun ke n

C. Cara Isohiet

Metode ini dinilai yang paling teliti untuk mendapatkan curah hujan daerah

rata-rata. Cara ini digunakan apabila stasiun pengamatan relative lebih padat

dengan keadaan topografi cenderung berbukit dan tidak beraturan, dan luas DAS

>5000 km2. Besar curah hujan dapat dihitung sebagai berikut :

𝑅 = 𝑅1.𝐴1+𝑅2.𝐴2+⋯𝑅𝑛 .𝐴𝑛

𝐴=

𝑅𝑖 .𝐴𝑖

𝐴

𝑛𝑖 (3)



Keterangan:

R = Curah hujan rata-rata

Rn = Curah hujan rata-rata diantara dua garis isohiet

An = Luas daerah pengaruh antara dua garis isohiet

2.3.2 Analisis Frekuensi Curah Hujan

Untuk mengetahui kemungkinan hujan yang terjadi periode ulang tertentu,

ada beberapa metode yang dapat digunakan antara lain : Gumbel, Hasspers, dan

Der Weduwen (SK SNI M-18-1989-F, 1989).

A. AnalisisCurah Hujan Metode Gumbel

Rumus :

Xt = Xa +K. Sx (4)

Keterangan :

Xt = Curah hujan diharapkan dalam T tahun (mm)

t = Periode ulang (tahun)

Xa = Harga curah hujan rata-rata (mm)

K = Faktor frekwensi

Sx = Standar Deviasi

Harga faktor K tergantung dari banyaknya data yang dianalisis dan

tergantung dari periode ulang yang dikehendaki, sehingga K dapat dirumuskan

sebagai berikut:

𝐾 = 𝑌𝑡−𝑌𝑛

𝑆𝑛 (4.1)

𝑋𝑡 = 𝑋𝑎 +𝑌𝑡−𝑌𝑛

𝑆𝑛 . 𝑆𝑥 (4.2)

Keterangan :

Yt = Reduced variate

Yn = Reduced mean

Sn = Reduced standard deviation

Untuk perhitungan standar deviasi adalah sebagai berikut :

Sx = (𝑋𝑖−𝑋𝑎 )2

𝑛−1 (4.3)



n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0.4588 0.4690 0.4774 0.4843 0.4902

10 0.4952 0.4996 0.5035 0.5070 0.5100 0.5128 0.5157 0.5181 0.5202 0.5220

20 0.5236 0.5252 0.5268 0.5282 0.5296 0.5309 0.5320 0.5332 0.5343 0.5353

30 0.5362 0.5371 0.5380 0.5388 0.5396 0.5403 0.5410 0.5418 0.5424 0.5430

40 0.5436 0.5442 0.5448 0.5453 0.5458 0.5463 0.5468 0.5473 0.5477 0.5481

50 0.5485 0.5489 0.5493 0.5497 0.5501 0.5504 0.5508 0.5511 0.5515 0.5518

60 0.5521 0.5524 0.5527 0.5530 0.5533 0.5535 0.5538 0.5540 0.5543 0.5545

70 0.5548 0.5550 0.5552 0.5555 0.5557 0.5559 0.5561 0.5563 0.5565 0.5567

80 0.5569 0.5570 0.5572 0.5574 0.5576 0.5578 0.5580 0.5581 0.5583 0.5585

90 0.5586 0.5587 0.5589 0.5591 0.5592 0.5593 0.5595 0.5596 0.5598 0.5599

100 0.5600

Keterangan :

Xi = Harga besaran pada pengamatan tertentu (mm)

n = banyaknya data pengamatan

Tabel 2.1 Hubungan Antara Kala Ulang dengan Faktor Reduksi Yt

Tabel 2.2 Rata- rata Tereduksi (Yn)

Tabel 2.3 Simpangan Baku Tereduksi (Sn)

Kala Ulang Faktor Reduksi

T (Tahun) Yt

1 -2.0000

2 0.3665

5 1.4999

10 2.2504

20 2.9702

25 3.1985

50 3.9019

100 4.6001

200 5.2958

1000 6.9190

n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0.7928 0.8388 0.8749 0.9043 0.9288

10 0.9496 0.9697 0.9833 0.9971 1.0095 1.0206 1.0316 1.0411 1.0494 1.0565

20 1.0628 1.0695 1.0755 1.0812 1.0865 1.0915 1.0961 1.1004 1.1047 1.1086

30 1.1124 1.1159 1.1193 1.1226 1.1255 1.1285 1.1313 1.1339 1.1363 1.1388

40 1.1413 1.1436 1.1458 1.1480 1.1499 1.1519 1.1538 1.1557 1.1574 1.1590

50 1.1607 1.1623 1.1638 1.1653 1.1667 1.1681 1.1696 1.1708 1.1721 1.1734

60 1.1747 1.1759 1.1770 1.1782 1.1793 1.1803 1.1814 1.1824 1.1834 1.1844

70 1.1854 1.1863 1.1873 1.1881 1.1890 1.1898 1.1906 1.1915 1.1923 1.1930

80 1.1938 1.1945 1.1953 1.1960 1.1967 1.1973 1.1980 1.1987 1.1994 1.2001

90 1.2007 1.2013 1.2020 1.2026 1.2032 1.2038 1.2044 1.2049 1.2055 1.2060

100 1.2065



B. AnalisisCurah Hujan Metode Hasspers

Metode Hasspers ini menggunakan harga-harga curah hujan maksimum

pertama dan maksimum kedua (R1 dan R2). Data-data curah hujan yang diperoleh

sama dengan metode Gumbel, yaitu pengamatan minimum 10 tahun, metode ini

dalam perhitungannya berdasarkan periode tertentu. Adapun rumusnya adalah

sebagai berikut :

Xt = Xa +S. 𝜇 (5)

Keterangan :

Xt = Besar curah hujan dengan periode ulang tahunan (mm)

Xa = Curah hujan rata-rata (mm)

S = Standar deviasi

𝜇 = Standar variabel untuk periode ulang tertentu (dari tabel Hasspers)

Sedangkan untuk perhitungan standar deviasinya adalah sebagai berikut :

𝑆 =1

2 𝑅1−𝑋𝑎

𝜇1+

𝑅2−𝑋𝑎

𝜇2 ` (5.1)

Keterangan :

R1 = Curah hujan maksimum pertama selama 24 jam (mm)

R2 = Curah hujan maksimum kedua selama 24 jam (mm)

Nilai R1dan R2 didapatkan dari stasiun masing-masing pos curah hujan.



Tabel 2.4Standar Variabel Hasspers t Μ T Μ t M 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45

-1,86 -0,22 0,17 0,39 0,55 0,73 0,88 1,01 1,17 1,26 1,35 1,43 1,50 1,57 1,63 1,89 2,10 2,27 2,41 2,54 2,65

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

2,75 2,86 2,93 3,00 3,08 3,15 3,21 3,27 3,33 3,78 3,43 3,53 3,62 3,70 3,77 3,84 3,91 3,97 4,03 4,09 4,14

220 240 260 280 300 350 400 450 500 600 700 800 900

1.000 5.000

10.000 50.000 80.000 500.000

4,24 4,33 4,42 4,50 4,57 4,77 4,88 5,01 5,13 5,33 5,51 5,56 5,80 5,29 7,90 8,83

11,08 12,32 13,74

C. AnalisisCurah Hujan Metode der Weduwen

Metode Der Weduwen dalam perhitungannya menggunakan harga curah

hujan maksimum kedua (R2).

Der Weduwen mengambil dasar perhitungan berdasarkan atas tinggi hujan

dengan periode ulang tertentu yang dibandingkan dengan kemungkinan terjadinya

hujan di Jakarta satu kali dalam 70 tahun, hal ini disebabkan metode ini digunakan

saat penelitian di Jakarta.

Der Weduwen memberikan rumus untuk curah hujan dengan periode

tertentu :

𝑅𝑛 = 𝑋𝑡 =𝑀𝑛

𝑀𝑝. 𝑅2 (6)

Keterangan :

R2 = Curah hujan mkasimum kedua (mm)

Mp = Jumlah pengamatan (p) dalam (tahun)

Mn = Index R yang diperlukan (n) dalam (tahun)



Tabel 2.5Koefisien Perbandingan Weduwen

n/p mn/mp n/p mn/mp n/p mn/mp 1/5 ¼

1/3 ½ 1 2 3 4

0,238 0,262 0,271 0,336 0,410 0,492 0,541 0,579

5 10 15 20 25 30 40

0,602 0,705 0,766 0,811 0,845 0,875 0,915

50 60 70 80 90 100 125

0,948 0,975 1,00 1,020 1,030 1,050 1,080

2.3.3 Debit Banjir Rencana (Design Flood)

Yang dimaksud dengan banjir rencana (design flood) adalah besarnya debit

yang direncanakan untuk melewati bendung pada suatu waktu jangka tertentu.

Artinya pada suatu jangka waktu (periode) tersebut, banjir ini akan terjadi lagi.

Misalnya banjir 50 tahunan, adalah banjir yang akan terjadi pada tiap 50 tahun

sekali, demikian pula banjir 100 tahunan, adalah banjir yang akan terjadi pada

tiap100 tahun sekali, Angka 50 tahun dan 100 tahun disebut periode ulang.

Sehingga apabila banjir rencana 50 tahun, artinya bendung itu akan mampu

dilewati oleh banjir yang datangnya setiap 50 tahun sekali. Biasanya untuk

bendung direncanakan design flood antara Q50 dan Q100 tahun, hal ini tergantung

dari besar kecil serta tingkat keamanan bendung yang dikehendaki.

Sesuai dengan Revisi SNI 03-2415-1991, metode rasional untuk

menghitung debit banjir rencana adalah sebagai berikut:

A. Rumus Debit Banjir Melchior

𝑄𝑛 = 𝛼. 𝐹. 𝑞1.𝑅𝑛

200 (7)

𝐹 =1970

𝛽−0,12 3960 + 1720β (7.1)

𝑡𝑘 =1000 𝐿

3600 𝑉 (7.2)

𝑉 = 1,31 𝛽 𝑞 𝐴 𝐼25 (7.3)

𝐼 =𝐻

0,9 𝐿 (7.4)

𝑇 = 0,186 𝐿𝑄−0,2𝐼−0,4 (7.5)



Keterangan :

Qn = Debit maksimum (m3/det)

𝛼 = 0,42- 0,62 dan disarankan memakai 0,62 = Koefisien aliran

𝛽 = Koefisien reduksi

q = Hujan maksimum (m3/km2/det)

F = Luas daerah aliran sungai (km2)

L = Panjang sungai (km)

V = Kecepatan air rata- rata (m/det)

tk = Waktu konsentrasi (jam)

I = Kemiringan sungai (m)

H = Beda tinggi antara dasar sungai di mulut DAS dengan dasar

sungai di titik 0,9 L ke arah hilir (m)

B. Rumus Debit Banjir der Weduwen

𝑄𝑛 = 𝛼. 𝛽. 𝑞. 𝐹 (8)

𝛼 = 1 − (4.1 𝛽. 𝑞 + 7) (8.1)

𝛽 = 120+

𝑡+1

𝑡+9.𝐹

120+𝐹 (8.2)

𝑞𝑛 = 67.65

𝑡+1,45 (8.3)

𝑡 = 0.25𝐿𝑆. 𝑄−0.125 . 𝐼−0.25 (8.4)

Keterangan :


𝛼 = Koefisien aliran


qn = Hujan maksimum (m3/km2/det)

F = < 50 km2 =Luas daerah aliran sungai (km2)

Ls = Panjang sungai (km)




C. Rumus Debit Banjir Metode Hasspers

𝑄𝑛 = 𝛼. 𝛽. 𝑞. 𝐹 (9)

𝛼 =1+ 0.012.𝐹0.70

1+ 0.075.𝐹0.70 (9.1)

1

𝛽 = 1 + 𝑡+ 3,70 .10−0.40𝑡

𝑡2+15. 𝐹

0.75

12 (9.2)

𝑞 =𝑅𝑡

3,6𝑡 (9.3)

𝑅𝑡 = 𝑅 + 𝑆𝑥. 𝑌 (9.4)

𝑡 = 0.10𝐿𝑆0.80 . 𝐼−0.30 (9.5)

𝐼 =∆𝐻

0.9 .𝐿𝑠 (9.6)

Untuk t < 2 jam:

𝑅𝑡 =𝑡𝑅24

𝑡+1−0,0008 (260−𝑅24 )(2−𝑡)2 (9.7)

Untuk 2 jam < t < 19 jam:

𝑅𝑡 =𝑡𝑅24

𝑡+1 (9.8)

Untuk 19 jam < t < 30 hari:

𝑅𝑡 = 0,707 𝑅24 𝑡 + 1 (9.9) Keterangan:


𝛼 = Koefisien aliran


q = Hujan maksimum (m3/km2/det)

t = Waktu curah hujan (jam)

𝑅 = Curah hujan maksimum rata- rata (mm)

Sx = Simpangan Baku

Y = Variabel simpang untuk kala ulang T tahun

Rt = Curah hujan dengan kala ulang T tahun (mm)

F = Luas daerah aliran sungai atau luas tangkapan hujan didaerah

aliran (km2)

Ls = Panjang sungai (km)


𝑅24𝑚𝑎𝑘𝑠= Curah hujan dalam 24 jam (mm)



∆𝐻 = selisih tinggi antara titik-titik dan titik sejauh 0.9L dari titik itu ke

hulu sungai.

2.4 Perencanaan Hidrolis

Hidrolis bendung adalah komponen-komponen dari tubuh bendung yang

berhubungan langsung dengan sifat-sifat hidrolis atau pengaliran air oleh dan pada

tubuh bendung tersebut. Dalam hal ini meliputi kebutuhan tekanan air, bentuk

pelimpah debit dan peredam energi, serta dimensi-dimensi pintu bilas dan pintu

pengambilan sebagai berikut: (KP-02 Bangunan Utama,1986)

2.4.1 Elevasi Mercu dan Tinggi Bendung

Tujuan dari membuat bendung adalah untuk menaikan taraf muka air sungai

hingga ke ketinggian tertentu, agar diperoleh tekanan yang cukup untuk

mengalirkan air sungai secara gravitasi ke seluruh daerah irigasi yang akan di airi.

Sedangkan tinggi tekanan ini ditentukan oleh elevasi mercu dari bendung.

Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa pertimbangan:

1. Elevasi sawah tertinggi yang akan diari,

2. Keadaan tinggi air di sawah,

3. Kehilangan tekanan mulai dari intake sampai dengan saluran tersier

ditambah kehilangan tekanan akibat exploitasi,

4. Tekanan yang diperlukan agar dapat membilas sedimen di undersluice dan

kantong sedimen,

5. Pengaruh elevasi mercu bendung terhadap panjang bendung untuk

mengalirkan debit banjir rencana,

6. Untuk mendapatkan sifat aliran sempurna.

Dari penjumlahan faktor- faktor diatas, maka didapat elevasi mercu

bendung. Selisih beda tinggi antara elevasi mercu dengan elevasi dasar sungai,

maka didapat tinggi mercu (P) seperti terlihat di Gambar 2.2



Gambar 2.2 Mercu Bendung

2.4.2 Tinggi Muka Air Banjir

A. Tinggi Muka Air Banjir di Hilir Bendung

Muka air rencana adalah tinggi air banjir di sungai sebelum ada bendung.

Ini akan sama dengan tingginya air banjir dihilir bendung setelah adanyan

bendung. Tujuannya adalahuntuk memperhitungkan pengaruh air banjir tersebut

baik terhadap konstruksi bendungnya itu sendiri, maupun genangannya terhadap

bantaran sungai di hulu bendung agar tidak membanjiri pemukiman sekitar yang

berada di lokasi hulu.Dari perhitungan tinggi muka air rencana didapatkan

lengkung debit digunakan untuk menyatakan hubungan antara muka air (h) dan

debit air (Q), adapun rumus yang digunakan adalah:

Q = A . V (10)

A = (b + mhi)hi (10.1)

O = 𝑏 + 2𝑕𝑖 1 + 𝑚2 (10.2)

R = 𝐴

𝑂 (10.3)

Sedangkan untuk kecepatan aliran dihitung dengan rumus Chezy dan Bazin, sebagai berikut:

V = 𝐶 𝑅𝐼 (10.4)

C = 87

1+𝛾

𝑅

(10.5)

Keterangan:

C = koefisien kecepatan

V = kecepatan aliran (m/dt)



I = kemiringan sungai rata- rata

R = jari- jari hidrolis (m)

A = luas penampang basah (m2)

O = keliling basah (m)

hi = tinggi air (m)

b = lebar rata-rata sungai (m)

m = kemiringan talud sungai (m)

ɣ = untuk sungai dapat di ambil 1,5-1,75

Q = debit sungai (m3/dt)

Gambar 2.3 Profil Melintang Rata- rata Sungai

Dimensi sungai didapatkan dari profil melintang sungai, profil sungai yang

dipakai adalah rata- rata dari lima profil sungai, yaitu profil sungai di as bendung,

dua profil sungai di hulu bendung dan dua profil sungai di hilir bendung sesuai

Gambar 2.3

Dengan memilih harga h akan didapatkan hubungan antara h dan Q, titik-

titik tersebut digambarkan dalam suatu hubungan antara absis X pada sumbu

mendatar sebagai harga Q dan ordinat Y pada sumbu tegak sebagai tinggi air h,

sehingga didapat grafik lengkungan debit. Dari grafik didapat tinggi air

maksimum dengan debit banjir rencana yang telah didapat sebelumnya.

Profil Rata- rata

Profil Asli

Profil Asli



Gambar 2.4 Lengkung Debit

Gambar 2.5Tinggi Muka Air Banjir di Hilir

B. Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung

1. Lebar dan Lebar Efektif Bendung

Lebar bendung adalah jarak antara pangkal- pangkalnya (abutmen), dan

sebaiknya sama dengan lebar rata- rata sungai pada bagian yang stabil. Dibagian

ruas bawah sungai, lebar rata- rata ini dapat diambil pada debit penuh (bankfull

disharge), di bagian ruas atas mungkin sulit untuk menentukan debit penuh.Dalam

hal ini banjir rata- rata tahunan dapat diambil untuk menentukan lebar rata- rata

bendung. Lebar maksimum bendung hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar

rata- rata sungai pada ruas yang stabil.

hi

hi



Lebar efektif bendung adalah lebar bendung yang bermanfaat untuk

melewatkan debit. Untuk sungai- sungai yang mengangkut bahan- bahan yang

berat, lebar bendung tersebut harus lebih disesuaikan lagi terhadap lebar rata- rata

sungai, yaitu jangan diambil 1,2 kali lebar sungai. Agar pembuatan bangunan

peredam energi tidak terlalu mahal, maka aliran persatuan lebar hendaknya

dibatasi sampai sekitar 12 - 14 m3/dt.m' yang memberikan tinggi maksimum

sebesar 3,5 - 4,5 m.

Lebar efektif mercu bendung (Be) dihubungkan dengan lebar mercu yang

sebenarnya (B) yaitu jarak antara pangkal bendung dan atau tiang pancang,

dengan persamaan sebagai berikut:

Be = Bn – 2(nKp +Ka) Hi- ∑tt – 0,2 ∑bt (11)

Ba = (hi x m x 2)+ b (11.1)

Bs = 𝑏+𝐵𝑎

2 (11.2)

Bn = 1,2 Bs (11.3)

Keterangan:

nb = jumlah pilar (buah)

Kp = koefisien kontraksi pilar (m)

Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung (m)

Hi = tinggi energi (m)

hi = tinggi air banjir hilir (m)

Ba = lebar sungai atas (m)

b = lebar dasar sungai (m)

bt = lebar pintu pembilas (m)

tt = lebar pilar (m)

Bs = lebar sungai (m)

B = lebar seluruh bendung (m)

Be = lebar efektif mercu bendung (m)



Tabel 2.6 Harga Koefisien Kp dan Ka

Gambar 2.6 Lebar Efektif Bendung

Dalam memperhitungkan lebar efektif, lebar pembilas yang sebenarnya

(dengan bagian depan terbuka) sebaiknya diambil 80% dari lebar rencana untuk

mengkompensasi perbedaan koefisiensi debit dibandingkan dengan mercu

bendung itu sendiri seperti pada Gambar 2.6



2. Perencanaan Mercu

Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung

pelimpah:tipe Ogee dan tipe bulat. Kedua bentuk mercu ini dapat dipakai baik

untuk konstruksi beton maupun pasangan batu atau bentuk kombinasi dari

keduanya.

Gambar 2.7Bentuk- bentuk Mercu

a. Mercu Bulat

Bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang jauh lebih

tinggi (44%) dibandingkan dengan koefisiensi bendung ambang lebar. Pada

sungai, ini akan banyak memberikan keuntungkan karena bangunan ini akan

mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisiensi debit

menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline dan tekanan negatif pada

mercu. Tekanan pada mercu adalah fungsi perbandingan antara H1 dan r (H1/r).

Untuk bendung dengan dua jari- jari (R2), jari- jari hilir akan digunakan untuk

menemukan harga koefisien debit.

Gambar 2.8Bendung dengan Mercu Bulat



3. Muka Air Banjir di Hulu

Dari Gambar 2.8 tampak bahwa jari- jari mercu bendung pasangan batu

berkisar antara 0,3 – 0,7 kali H1maks dan untuk mercu bendung beton dari 0,1

– 0, 7 kali H1maks. Persamaan tinggi energi debit untuk bendung ambang

pendek dengan pengontrol segi empat adalah:

𝑄 = 𝐶𝑑2

3

2

3𝑔 𝐵𝑒 𝐻𝑖

1,5 (12)

Keterangan:

Q = debit (m3/dt)

Cd = koefisien debit (Cd = C0C1C2)

g = percepatan gravitasi, m/dt2 (≅ 9,81)

Be = lebar efektif (m)

Hi = tinggi energi di atas mercu (m)

Koefisien debit Cd adalah hasil dari:

- C0 yang merupakan fungsi H1/r (lihat grafik)

- C1 yang merupakan fungsi p/H1(lihat grafik)

- C2 yang merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung

(lihat grafik)

C0 mempunyai harga maksimum 1.49 jika H1/r lebih dari 5,0 seperti

diperlihatkan pada Gambar 2.10

Gambar 2.9Tekanan pada Mercu Bendung Bulat sebagai Fungsi Perbandingan H1/r



Harga-harga C0 pada Gambar 2.10 dinyatakan valid apabila mercu bendung

cukup tinggi diatas rata-rata alur pengarah (p/H1≥ sekitar 1,5).Dalam tahap

perencanaan p dapat diambil setengah jarak dari mercu sampai dasar rata-rata

sungai sebelum bendung dibuat. Untuk harga-harga p/H1 yang kurang dari 1,5,

maka Gambar 2.11 dapat dipakai untuk menemukan faktor pengurangan C1.

Gambar 2.10Harga- harga Koefisien C0untuk Bendung Ambang Bulat sebagai Fungsi

Perbandingan H1/r

Gambar 2.11Koefisien C1 sebagai Fungsi Perbandingan H1/r



Harga-harga koefisien koreksi untuk pengaruh kemiringan muka bendung

bagian hulu terhadap debit diberikan pada Gambar 2.12. Harga koefisien

koreksi C2 diandaikan kurang lebih sama dengan faktor koreksi untuk bentuk-

bentuk mercu tipe Ogee.

Gambar 2.12Harga- harga Koefisien C2 untuk Bendung Mercu Tipe Ogee dengan Muka Hulu

Melengkung (USBR,1960)

Harga-harga faktor pengurangan aliran tenggelam dapat diperoleh dari

Gambar 2.13. Faktor pengurangan aliran tenggelam mengurangi debit dalam

keadaan tenggelam.

Gambar 2.13Faktor Pengurangan Aliran Tenggelam sebagai Fungsi H2/H1



b. Mercu Ogee

Mercu Ogee berbentuk tirai luapan bawah dari bandung ambang tajam

aerasi. Oleh karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfir

pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana.

Untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada

mercu.

Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, U.S. Army Corps

of Engineers telah mengembangkan persamaan berikut:

𝑋𝑛 = 𝐾. 𝑕𝑑𝑛−1. 𝑌 (13)

Di mana x dan y adalah koordinat-koordinat permukaan hilir (lihat Gambar

2.14) dan hd adalah tinggi energi rencana di atas mecu. Harga- harga K dan n

adalah parameter. Harga-harga ini bergantung kepada kecepatan dan

kemiringan permukaan belakang. Tabel 2.7 menyajikanharga-harga K dan n

untuk berbagai kemiringan hilir dan kecepatan pendekatan yang rendah. Tabel2.7Harga K dan n

Kemiringan permukaan hilir K n

Vertikal 2,000 1,850

3:1 1,936 1,836

3:2 1,939 1,810

1:1 1,873 1,776

Bagian hulu mercu bervariasi sesuai dengan kemiringan permukaan hilir

pada Gambar 2.14. Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung

mercu Ogee adalah:

Rumus pengaliran.

𝑄 = 2

3. 𝐶𝑑 2

3 . 𝑔. 𝐵𝑒. 𝐻𝑖1.5 (14)



Keterangan: Q = debit (m3/dt)

Cd = koefisien debit (C0 .C1 .C2)

Hi = tinggi energi diatas mercu (m)

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

Be = lebar efektif bendung (m)

Gambar 2.14Bentuk- bentuk Bendung Mercu Ogee (U.S.A Army Corps of Engineers, Waterways

Experimental Station)

Gambar 2.15Faktor Koreksi untuk selain Tinggi Energi Rencana pada Bendung Mercu Ogee



Koefisien debit Cd adalah hasil dari C0 C1 C2, yaitu:

C0 adalah konstanta (1,30)

C1 adalah fungsi P1/hd dan H1/hd

C2 adalah faktor koreksi untuk permukaan hulu

Faktor koreksi C1 disajikan pada Gambar 2.15 dan sebaiknya dipakai untuk

berbagai tinggi bendung diatas dasar sungai. Harga C1pada Gambar 2.15

berlaku untuk bendung mercu Ogee dengan permukaan hulu vertikal. Apabila

permukaan bendung bagian hulu miring, koefisien koreksi tanpa dimensi C2

harus dipakai, ini adalah fungsi baik kemiringan permukaan bendung maupun

perbandingan P1/hd dan H1/hdSedangkan faktor koreksi C2 dapat diperoleh dari

Gambar 2.12

Gambar 2.16 menyajikan faktor pengurangan aliran tenggelam f untuk dua

perbandingan: perbandingan aliran tenggelam H2/H1 dan P2/H1.

Gambar 2.16Faktor Pengurangan Aliran Tenggelam sebagai Fungsi P2/H1 dan H2/H1



2.4.3 Kurva Pengempangan atau Back Water Curve

Back water curve adalah untuk mengetahui dimana pengaruh kenaikan

muka air setelah adanya pengempangan oleh bendung. Rumus yang dipakai

adalah sebagai berikut:

Lx = 2𝑕

𝑖 (15)

Keterangan:

Lx = panjangnya pengaruh akibat pengempangan kearah udik, dihitung

dari titik bendung.

i = kemiringan sungai

h = tinggi kenaikan muka air di titik bendung akibat pengempangan

Gambar 2.17 Kurva Pengempangan (Back Water Curve)

Jadi, di sebelah udik titik A pengempangan sudah tidak mempunyai

pengaruh lagi, dan tinggi air disana sudah sama seperti sebelum ada bendung.

Dengan demikianpeninggian tanggul sepanjang sungai itu perlu hanya antara titik

A dan B saja.

Pangkal- pangkal bendung (abutmen) menghubungkan bendung dengan

tanggul sungai dan tanggul- tanggul banjir. Pangkal bendung harus mengarahkan

aliran air dengan tenang disepanjang permukaannya dan tidak menimbulkan

terbulensi. Pada gambar di atas memberikan dimensi- dimensi yang dianjurkan

untuk pangkal bendung dan peralihan (transisi).



Elevasi pangkal bendung disisi hulu bendung sebaiknya lebih tinggi dari

pada elevasi air (yang terbendung) selama terjadi debit rencana. Tinggi jagaan

yang harus diberikan adalah 0.75- 1.50 m, tergantung kepada kurva debit datar

dipakai 0.75 m, sedangkan untuk kurva yang curam di perlukan 1.50 m untuk

memberikan tingkat keamanan yang sama.

2.4.4 Bangunan Peredam Energi (Stilling Basin)

Bangunan peredam energi bendung adalah struktur dari bangunan di hilir

tubuh bendung yang terdiri dari berbagai tipe, bentuk dan dikiri kanannya dibatasi

oleh tembok pangkal bendung dilanjutkan dengan tembok sayap hilir dengan

bentuk tertentu. Berfungsi untuk meredam energi air akibat pembendungan, agar

air di hilir bendung tidak menimbulkan penggerusan setempat dan membahayakan

struktur.

Aliran di atas bendung di sungai dapat menunjukkan berbagai perilaku di

sebelah bendung akibat kedalaman air yang ada h2 seperti pada Gambar 2.18.

Kasus A menunjukkan aliran tenggelam yang menimbulkan sedikit sajagangguan

di permukaan berupa timbulnya gelombang. Kasus Bmenunjukkan loncatan

tenggelam yang lebih diakibatkan oleh kedalamanair hilir yang lebih besar,

daripada oleh kedalaman konjugasi. Kasus Cadalah keadaan loncat air di mana

kedalaman air hilir sama dengankedalaman konjugasi loncat air tersebut. Kasus D

terjadi apabilakedalaman air hilir kurang dari kedalaman konjugasi; dalam hal

iniloncatan akan bergerak ke hilir.Semua tahap ini bisa terjadi di bagian hilir

bendung yang di bangun disungai. Kasus D adalah keadaan yang tidak boleh

terjadi, karenaloncatan air akan menghempas bagian sungai yang tak terlindungi

danumumnya menyebabkan penggerusan luas.



Gambar 2.18 Peredam Energi

Bangunan peredam energi dikenal pula dengan istilah lain yaitu tipe:

- Vlughter - Schooklitch

- USBR - MDO, MDS dan MDL

- SAF

Debit Rencana

Untuk menemukan debit yang akan memberikan keadaan terbaik untukperedaman energi, semua debit harus dicek dengan muka air hilirnya.Jika degradasi mungkin terjadi, maka harus dibuat perhitungan denganmuka air hilir terendah yang mungkin terjadi untuk mencek apakahdegradasi mungkin terjadi. Degradasi harus dicek jika:

Bendung dibangun pada sudetan

Sungai itu sungai alluvial dan bahan tanah yang dilalui rawan terhadap erosi

Terdapat waduk di hulu bangunan

Bila degradai sangat mungkin terjadi, tetapi tidak ada data pasti yang

tersedia, maka harga sembarang degradasi 2,50 m harus digunakan dalam

perencanaan kolam olak. Tetapi dengan fungsi sebagai berikut:

Untuk analisis stabilitas bendung

Untuk menyiapkan cut off end sill analisis dimensi curve

Untuk keperluan perhitungan pipping seepage



Untuk perhitungan dimensi kolam olak.

Gambar 2.19Metode Perencanaan Kolam Loncat Air

A. Kolam Olakan Loncatan Air

Gambar 2.19 memberikan penjelasan mengenai metode perencanaan. Dari

grafik q versus H1 dan tinggi jatuh 2, kecepatan (v1) awal loncatan dapat dicari

dengan:

v1= 2𝑔(1

2𝐻𝑖+ 𝑧) (16)

Keterangan:

v1 = kecepatan awal loncatan (m/dt)


Hi = tinggi energi di atas mercu (m)

z = tinggi jatuh (m)

dengan q = v1y1, dan rumus untuk kedalaman konjugasi dalam loncatan air

adalah: 𝑦2

𝑦1=

1

2( 1 + 8𝐹𝑟2 − 1 (16.1)

Fr = 𝑣1

𝑔𝑦1 (16.2)



Keterangan:

y2 = kedalaman air di atas ambang ujung (m)

yi = kedalaman air di awal loncat air (m)

Fr = bilangan Froude

v1 = kecepatan awal loncatan (m/dt)


Kedalaman konjugasi untuk setiap q dapat ditemukan dan diplot. Untuk menjaga

agar loncatan tetap dekat dengan muka miring bendung dan di atas lantai, maka

lantai harus diturunkan hingga kedalaman air hilir sekurang- kurangnya sama

dengan kedalaman konjugasi.

Lokasi air loncatan ada di belakang pintu sorong dan sebelah udik

bangunan sekat/ pelimpah juga di sekitar perpatahan dasar- dasar saluran yang

berbeda kemiringannya. (Bambang, 2012:93)

B. Bangunan Peredam Energi Tipe USBR

Panjang kolam loncat air di belakang Potongan U (Gambar 2.20) biasanya

kurang dari panjang bebas loncatan tersebut adanya ambang ujung (end sill).

Panjang lantai dapat ditentukan sebagai berikut:

𝐿𝑗 = 5(𝑛 + 𝑦2) (17)

Keterangan:

Lj = panjang kolam (m)

n = tinggi ambang ujung (m)

y2 = tinggi loncatan air (m)

Berdasarkan bilangan Froude, perencanaan kolam olak adalah sebagai

berikut:

a. Untuk Fru ≤ 1.7 tidak diperlukan kolam olak.

b. Bila 1.7 < Fru ≤ 2.5 diperlukan kolam olak untuk meredam energi secara

efektif. Pada umumnya, kolam olak dengan ambang ujung mampu bekerja

dengan baik. Untuk penurunan muka air ∆𝑍 ≤ 1.5 m dapat dipakai bangunan

terjun tegak.

c. Jika 2.5 <Fru ≤ 4.5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam

memilih kolam olak yang tepat. Loncatan air tidak terbentuk dengan baik



dan menimbulkan gelombang. Cara untuk mengatasinya adalah dengan

membuat tembok halang yang mampu menimbulkan olakan (Turbulensi),

tembok (blok) ini harus berukuran besar sesuai tipe USBR IV.

d. Jika Fru ≥ 4.5 maka akan menimbulkan kolam yang paling ekonomis, karena

kolam ini pendek. Tipe ini termasuk kolam olak USBR tipe III yang

dilengkapi dengan blok depan dan blok halang.

Bangunan peredam energi tipe USBR mempunyai keterbatasan dalam

pemakainnya, dimana jenis kolam tersebut, terutama tipe II, III dan IV, tidak

dapat digunakan pada sungai-sungai yang mengangkut bongkah atau batu-batu

besar.

Gambar 2.20 Parameter- parameter Loncatan Air



Gambar 2.21Hubungan percobaan antara Fru, y2/y1 untuk ambang ujung pendek (menurut

Forster dan Skrinde, 1950)

Gambar 2.22Bangunan Peredam Energi Tipe USBR III



Gambar 2.23Bangunan Peredam Energi Tipe USBR IV

C. Bangunan Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam

Jika kedalaman konjugasi hilir dari loncat air terlalu tinggi dibanding

kedalaman air normal hilir, atau kalau diperkirakan akan terjadi kerusakan pada

lantai kolam yang panjang akibat batu-batu besar yang terangkut lewat atas

bendung, maka dapat dipakai peredam energi yangrelatif pendek tetapi dalam.

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini terutama bergantung kepada terjadinya

kedua pusaran; satu pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah

jarum jam di atas bak, dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran

jarum jam dan terletak di belakang ambang ujung. Dimensi-dimensi umum

sebuah bak yang berjari-jari besar.

Gambar 2.24 Bangunan Peredam Energi Tipe Bucket



Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak tenggelam adalah

sebagai berikut:

𝑕𝑐 = 𝑞2/𝑔3 (18)

Keterangan:

hc = kedalaman air kritis di atas mercu (m)

q = debit per satuan lebar (m3/dt)


Sedangkan jari-jari minimum perencanaan (Rmin), diambil dari grafik Gambar

2.25. Elevasi dasar kolam ditentukan berdasarkan inggi minimum air hilir atau

Tmin, yaitu:

𝑈𝑛𝑡𝑢𝑘∆𝐻

𝑕𝑐≤ 2,4 𝑚𝑎𝑘𝑎𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖

𝑇𝑚𝑖𝑛

𝑕𝑐= 1,88

∆𝐻

𝑕𝑐

0.215

𝑈𝑛𝑡𝑢𝑘∆𝐻

𝑕𝑐> 2,4 𝑚𝑎𝑘𝑎𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖

𝑇𝑚𝑖𝑛

𝑕𝑐= 1,70

∆𝐻

𝑕𝑐

0.23

Gambar 2.25Jari- jari Minimum Bangunan Peredam Energi Tipe Bucket

D. Bangunan Peredam Energi Tipe Vlugther

Kolam Vlughter telah terbukti tidak andal untuk dipakai pada tinggi air hilir

di atas dan di bawah tinggi muka air yang sudah diuji di laboratorium.

Penyelidikan menunjukkan bahwa tipe bak tenggelam, yang perencanaannya

mirip dengan kolam Vlugter, lebih baik. Itulah sebabnya mengapa pemakaian



kolam Vlugter tidak lagi dianjurkan jika debit selalu mengalami fluktuasi

misalnya pada bendung di sungai.

Gambar 2.26Bangunan Peredam Energi Tipe Vlugther

2.5 Analisis Stabilitas Bendung

Akibat adanya bendung, maka terjadi perbedaan tinggi muka air antara bagian

hulu dan hilir bendung tersebut, yang menyebabkan terjadinya beda tekanan

(energi) antara kedua bagian tersebut. Salah satu akibatnya adalah timbulnya

aliran rembesan dibawah tubuh bendung (pondasi). Rembesan ini akan

menimbulkan tekanan balik terhadap butir-butir tanah maupun terhadap

konstruksi bendung itu sendiri yang disebut daya angkat (uplift pressure).

2.5.1 Tekanan Rembesan

Akibat perbedaan tinggi tekanan didepan dan dibelakang bendung terjadi

adanya aliran dibawah bendung. Aliran ini tersebut dalam pengairannya akan

mendapat hambatan- hambatan karena adanya geseran, air dalam mencari jalan

alirnya akan memilih jalan dengan hambatan yang terkecil, ini tedapat pada

bidang kontak antara bangunan dengan tanah yang disebut creepline. Makin

pendek creepline makin kecil hambatannya dan makin besar tekanan yang

ditimbulkan. Untuk memperbesar hambatan creepline harus diperpanjang, dengan

cara memberi lantai muka atau dinding vertikal. Dan terbongkarnya butir- butir

tanah tersebut disebut dengan bahaya sufosi, sesuai dengan Gambar 2.27



Gambar 2.27Jalur Rembesan dan Bahaya Sufosi

Ada banyak teori yang digunakan untuk menentukan lantai muka antara lain:

A. Teori Flownet Analitis

Flownet Analisis adalah analisis jaring- jaring bujur sangkar aliran antara

garis arus dan garis equipotensial. Teori bersifat teoritis dari pada teori lain.

B. Teori Bligh

Bligh berpendapat bahwa besarnya tekanan dijalur pengaliran adalah

sebanding dengan panjangnya creepline dan dinyatakan sebagai berikut:

∆𝑕 = 𝐿′𝐶 (19)

Keterangan:

∆𝑕 = beda tekanan

L’ = panjang creepline

C = creep lineratio menurut Bligh (Tabel 2.8)

Nilai C tergantung dari jenis tanah didasar bendung. Supaya konstruksi aman

terhadap bahaya sufosi, maka haruslah dipenuhi syarat dibawah ini :

∆𝑕 ≤ 𝐿′𝐶

𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐿′ ≥ ∆𝑕. 𝐶 (19.1)

Dengan demikian apabila jalur rembesan yang ada kurang dari panjang jalur

(L') yang dibutuhkan, maka panjang jalur tersebut harus diperpanjang, yaitu

dengan cara memasang lantai hulu dan menggunakan dinding halang (sheet pile)

dibawah tubuh bendung.



Gambar 2.28Teori Bligh

C. Teori Lane

Lane meneruskan teori Bligh dengan menambahkan bahwa energi yang

dibutuhkan air untuk melewati creep line vertikal lebih besar dari pada

melewati melewati creep line yang horizontal dengan perbandingan 3:1.

Rumus menurut Line:

∆𝑕 = 𝐿𝑣 + 1

3+

𝐿𝑕

𝐶 (19.2)

L’ = (𝐿𝑣 + 1

3+

𝐿𝑕

𝐶) ≥ C. ∆𝑕 (19.3)

Keterangan:

L’ = panjang creep line efektif (m)

Lv = panjang creep line vertikal (m)

Lh = panjang creep line horizontal (m)

C = creep line ratio menurut Lane (Tabel 2.8)

∆𝑕 = perbedaan tekanan total

Catatan:

Bidang- bidang yang sudutnya ≥ 45º dianggap sebagai bidang vertikal dan

bidang yang sudutnya ≤ 45º dianggap sebagai bidang horizontal.



Tabel2.8Weighted creep Ratio (C) dari Bligh dan Lane

D. Tebal Lantai

Seperti telah dijelaskan diatas, akibat adanya rembesan di bawah tubuh

bendung, maka setiap titik pada konstruksi akan menerima tekanan, baik ke

atas maupun ke samping yang disebut dengan daya angkat (uplift pressure).

Pada lantai hulu, karena diatasnya selalu ada air minimal setinggi mercu yang

akan mengimbangi tekanan ke atas, disamping tekanan pada daerah ini masih

relatif kecil, maka secara praktis tekanan pada daerah ini tidak berbahaya dan

dapat di abaikan. Dengan demikian lantai hulu tidak perlu terlalu tebal.

Pada lantai hilir (kolam peredam energi), kondisinya lebih berbahaya,

terutama karena tekanan rembesan pada aderah ini relatif besar dan diatas

lantainya sering kosong atau lapisan airnya relatif tipis. Dengan demikian,

tebal lantai kolam ini harus diperhitungkan supaya tidak terdorong ke atas,

yang harus diimbangi oleh berat lantai itu sendiri.

Pengembangan dari teori Bligh dan Lane akan menentukan besarnya tekanan

daya angkat pada setiap titik di bawah pondasi seperti terlihat di Gambar 2.29



Gambar 2.29 Ilustrasi Daya Angkat Akibat Tekanan Rembesan di Bawah Pondasi

𝑃𝑥 = 𝐻𝑥 − 𝐿𝑥

𝐿 . ∆𝑕 (19.4)

Keterangan:

Px = gaya angkat pada titik X

L = panjang total creep line (A-B-C-D-E-F-G)

Lx = panjang creep line sampai titik X, (A-B-C-D-X)

∆𝑕 = beda tinggi energi total

Hx = tinggi energi di hulu sampai titik X

2.5.2 Stabilitas Tubuh Bendung

Bendung yang direncanakan harus dapat bertahan dan berfungsi dengan baik

selama umur rencananya. Untuk dapat berfungsi dengan baik maka konstruksi

bendung, khususnya tubuh bendung harus mampu bertahan terhadap

kemungkinan gaya yang bekerja, tanpa mengalami perubahan-perubahan, baik

posisi, elevasi maupun bentuknya (stabil).



Gambar 2.30Berat Sendiri Tubuh Bendung

A. Gaya dan Momen

Secara keseluruhan, pada umumnya, gaya-gaya yang bekerja pada suatu

tubuh bendung terdiri dari :

Berat sendiri tubuh bendung

Gaya gempa

Tekanan air

Tekanan lumpur

Reaksi pondasi

Perjanjian arah gaya dan momen ditentukan sebagai berikut:

Gaya horizontal: ke kiri (-) = negatif, adalah gaya penahan

ke kanan (+) = positif, adalah gaya geser

Gaya vertikal : ke bawah (-) = negatif, adalah gaya penahan

ke atas (+) = positif, adalah gaya angkat/reaksi

Momen : berputar ke kiri (-) = negatif, adalah momen penahan

berputar ke kanan (+) = positif, adalah momen guling



1. Berat Sendiri

Berat sendiri tubuh bendung tergantung dari jenis bahan yang digunakan,

umumnya pasangan batu kali atau beton. Besarnya gaya berat adalah sama

dengan volume dikalikan dengan berat isi, yaitu:

Gb= 𝑉 𝑥 𝛾𝑝 (20)

Keterangan: Gb = gaya berat (ton)

V = volume (m3)

ɣp = berat isi pasangan (batu atau beton) (t/m3)

Karena perhitungan dilakukan untuk setiap im lebar, maka volume sama

dengan luas potongan yang ditinjau. Berat isi pasangan dapat diambil dari

Tabel 2.9 Tabel2.9Berat Isi Pasangan

Jenis Pasangan ɣp(t/m3)

Pasangan batu kali

Beton tumbuk

Beton bertulang

2,20

2,30

2,40

Akibat gaya berat, diperoleh momen dan gaya vertikal, yang besarnya adalah:

(Gambar 2.31)

Vgb = Gb = gaya vertikal (ton) (-) (20.1)

Mgb = Gb x l (tm) (-) (20.2)

Keterangan: Gb = gaya berat (ton)

Mgb = momen putar (tm)

l = lengan momen (m)



Gambar 2.31Anggapan pada Peninjauan Stabilitas Bendung

2. Gaya Gempa

Besar gaya gempa adalah berat bangunan dikalikan dengan koefisien gempa

dan diperhitungkan sebagai gaya horizontal yang bekerja ke arah yang paling

berbahaya, dalam hal ini adalah ke arah hilir bangunan (ke kanan). Jadi

besarnya gaya gempa adalah:

Gg = Gb x E (21)

Keterangan: Gg = gaya gempa (ton)

Gb = gaya berat (ton)

E = koefisien gempa

Harga koefisien gempa tergantung dari faktor letak geografis suatu daerah

dimana bendung direncanakan, dan diambil dari peta gempa yang dikeluarkan

oleh DPMA tahun 1981, yang disebut “Peta Zona Seismik untuk Perencanaan

Bangunan Air Tahan Gempa”. Selanjutnya harga koefisien gempa dapat

dihitung sebagai berikut:

E = 𝑎𝑑

𝑔 (21.1)

ad = n (ac.z)m (21.2)

Keterangan: E = koefisien gempa

ad = percepatan gaya rencana (cm/dt2)



g = percepatan gravitasi (cm/dt2)

n,m = koefisien untuk jenis tanah (Tabel 2.10)

ac = percepatan kejut dasar (cm/dt2)

z = faktor gempa (terlampir)

Tabel2.10Koefisien Jenis Tanah untuk Koefisien Gempa

Jenis Tanah n m

Batu

Diluvium

Aluvium

Aluvium Lunak

2,76

0,87

1,56

0,29

0,71

1,05

0,89

1,32

Tabel2.11Percepatan Gempa Dasar Periode Ulang (Tahun) Ac (cm/dt2)

20

100

500

1000

85

160

225

275

Akibat gaya gempa diperoleh momen putar dan gaya horizontal sebagai

berikut, Gambar 2.32

Gambar 2.32Gaya dan Momen Akibat Gempa



Mgg = Gg x 1 (21.3)

Hgg = Gg (21.4)

Keterangan: Mgg = momen akibat gempa (tm) (+)

Hgg = gaya horizontal akibat gempa (ton) (+)

Gg = gaya gempa (ton)

l = lengan momen (m)

Jadi gaya gempa mengakibatkan timbulnya momen guling (+) dan gaya geser

(+).

3. Tekanan Air

Gaya akibat tekanan air yang bekerja pada tubuh bendung dibedakan menjadi

dua macam, yaitu tekanan hidrostatis dan tekanan rembesan yang

menimbulkan daya angkat sedangkan tekanan hidrodinamis tidak perlu

diperhitungkan, karena konstruksi bendung umumnya relatif rendah.

Selanjutnya kedua macam gaya tersebut haru ditinjau pada dua kondisi ,

masing-masing kondisi air normal dam kondisi air banjir.

(1). Tekanan Hidrostais air Normal

Seperti telah dikemukakan diatas, bahwa pada saat air normal dianggap

bahwa dibagian hulu terdapat air setinggi mercu, sedangkan bagian hilir

tidak ada air, lihat gambar 2.33

Gambar 2.33Tekanan Hidrostatis Air Normal



Tekanan yang bekerja pada tubuh bendung

Ga1 = 12

. 𝛾𝑤. 𝑝2 (22.1)

Ga2 = 12

. 𝛾𝑤. 𝑎. 𝑝 (22.2)

Sehingga gaya dan momen yang bekerja pada tubuh bendung menjadi

Han = Ga1 (22.3)

Van= Ga2 (22.4)

Man = (Ga1 x l1) – ( Ga2 x l2) (22.5)

Keterangan

Han = gaya horizontal, (ton) (+)

Van = gaya vertikal, (ton) (-)

Man = momen putar,(tm) (+ atau -)

(2). Tekanan Hidrostatis Air Banjir

Dalam hal ini dibedakan lagi terhadap jenis pengaliran diatas mercu, yaitu

untuk mercu yang tidak tenggelam dan mercu tenggelam, untuk mercu

tidak tenggelam (Gambar 2.34) pada saat air banjir sebenarnya di atas

mercu ada lapisan yang mengalir, tetapi karen lapisan ini relatif tipis

sehingga tidak perlu diperhitungkan.

Gambar 2.34Tekanan Hidrostatis Air Banjir untuk Mercu tidak Tenggelam




Ga1 = 12

. 𝛾𝑤. 𝑝2 (23.1)

Ga2 = 𝑕. 𝛾𝑤. 𝑝 (23.2)

Ga3 = 12

. 𝑎. 𝛾𝑤. 𝑝 (23.3)

Ga4 = 𝑕. 𝛾𝑤. 𝑎 (23.4)

Ga5 = 12

. 𝛾𝑤. 𝑕2.b (23.5)

Ga6 = 12

. 𝛾𝑤. 𝑕22 (23.6)

Sehingga gaya-gaya dan momen yang bekerja pada tubuh bendung adalah

sebagai berikut:

Hab = Ga1 + Ga2 +-Ga6 (+ atau -) (23.7)

Vab = -Ga3 - Ga4 – Ga5 (-) (23.8)

Mab = 𝐺𝑎 𝑥 𝑙 (23.9)

Untuk mercu tenggelam seperti Gambar 2.35 lapisan air di atas mercu

diperhitungkan

Gambar 2.35Tekanan Hidrostatis Air Banjir untuk Mercu Tenggelam

(3). Daya Angkat (Uplift Pressure)

Bangunan tubuh bendung mendapat tekanan air bukan hanya permukaan

luarnya, tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan itu sendiri



yang disebut daya angkat yang menyebabkan beratnya berat efektif

bangunan diatasnya. Daya angkat ini akan menimbulkan gaya guling

terhadap tubuh bendung dan pecahnya lantai kolam peredam energi.

Pengembangan dari teori Bligh dan Lane akan memperoleh persamaan

yang menyatakan besarnya daya angkat pada setiap titik , lihat Gambar

2.36

𝑃𝑥 = 𝐻𝑥 − 𝐿𝑥

𝐿 . ∆𝑕 (24)

Keterangan:

Px = gaya angkat pada titik X

L = panjang total creep line (A-B-C-D-E-F-G)

Lx = panjang creep line sampai titik X, (A-B-C-D-X)

∆𝑕 = beda tinggi energi total

Hx = tinggi energi di hulu sampai titik X

Gambar 2.36 Gaya Angkat pada tubuh Bendung



4. Tekanan Lumpur

Setelah bendung beroperasi beberapa tahun, ada kemungkinan dibagian hulu

bendung akan tertimbun oleh sedimen, lumpur dan sebagainya tergantung

material bawaan sungai. Oleh karena itu dalam meninjau stabilitas maka di

hulu mercu tersebut terdapat endapan lumpur setinggi mercu, lihat Gambar

2.37


Ga1 = 12

. 𝛾𝑙. 𝑝2. 𝑘𝑎 (25)

Ga2 = 12

. 𝑎. 𝛾𝑙. 𝑝 (25.1)

Sehingga gaya dan momen yang bekerja pada tubuh bendung adalah sebagai

berikut:

Hl = Ga1 (25.2)

Vl = Ga2 (25.3)

Ml= (Ga1 x l1) – ( Ga2 x l2) (25.4)

Keterangan

Hl = gaya horizontal, (ton) (+)

Vl = gaya vertikal, (ton) (-)

Ml = momen putar,(tm) (+ atau -)

Ka = koofisien tekanan tanah

Gambar 2.37Tekanan Lumpur



B. Kontrol Stabilitas

Dalam perncanaan bendung tidak boleh bergeser, terguling dan ambles oleh

karena itu dilakukan pengontrolan stabilitas dengan dilakukan beberapa

kombinasi pembebanan sesuai dengan probabilitasnya. Maka faktor keamanan

dari masing-masing dari kombinasi tersebut juga bervariasi. Tabel 2.13

memperlihatakan kombinasi pembebanan dan kenaikan tegangan izin yang

disyaratkan. Sedangkan tabel 2.12 memperlihatkan faktor keamanan yang

diperlukan terhadap geser dan guling. Tabel2.12 Kombinasi Pembebanan dan Faktor Keamanan terhadap Guling dan Geser (PUBI 1982)

No Kombinasi Pembebanan Faktor Keamanan Minimum

Terhadap

guling(Fg)

Terhadap geser

(Fs)

1 M + H + K + T + Thn 1.5 1.5

2 M + H + K + T + Thn + G 1.3 1.3

3 M + H + K + T + Thb 1.3 1.3

4 M + H + K + T + Thb + G 1.1 1.1

5 M + H + K + T + Thn + Ss 1.2 1.2

Keterangan:

M = beban mati

H = beban hidup

T = beban tanah

Thn = tekanan air normal

Thb = tekanan air banjir

G = beban gempa

Ss = pembebanan sementara selama pelaksanaan

Rumus faktor keamanan minimum

Fg = 𝑀𝑡 𝑀𝑔 (26)

Fs = 𝐻𝑣. 𝑓 𝐻𝑕

(26.1)



Keterangan:

Fg = faktor keamanan terhadap guling

Mg = momen total penyebab guling

Mt = momen penahan total

Fs = faktor keamanan terhadap geser

𝐻𝑣 = jumlah gaya vertikal

𝐻𝑕 = jumlah gaya horizontal

f = koefisien geser antara tubuh pondasi dan tanah dasar Tabel2.13 Faktor Keamanan pada Daya Dukung Pondasi

No Kombinasi Pembebanan Kenaikan Tegangan izin (%)

1 M + H + K + T + Thn 0

2 M + H + K + T + Thn + G 20

3 M + H + K + T + Thb 20

4 M + H + K + T + Thb + G 50

5 M + H + K + T + Thn + Ss 30

2.6 Bangunan Pengambilan dan Pembilas

Pengambilan sebaiknya ditempatkan sedekat mungkin dengan as bendung.

Tergantung dengan kebutuhan, pengambilan, dapat dibuat di sebelah kiri bendung

apabila sawah yang akan diairi terletak di sebelah kiri, atau sebaliknya di sebelah

kanan bendung, atau kedua- duanya. Apabilapengambilan pada salah satu sisi (kiri

atau kanan) relatif kecil, maka dapat disatukan pada salah satu sisi saja yang

pengambilannya lebih besar. Pengambilan yang lebih kecil ditempatkan pada pilar

bangunan pembilas dan dialirkan melalui pipa yang ditempatkan di dalam tubuh

bendung sampai kesebrang sisi lainnya. (KP-02 Bangunan Utama, 1986)

2.6.1 Bangunan Pengambilan (Intake)

Bangunan pengambilan (intake) berfungsi untuk menyadap air sungai (yang

telah dibendung), sesuai dengan kebutuhan air untuk irigasi. Oleh karena itu,

ukurannya tergantung dari kapasitas debit rencana saluran induk. Kecepatan aliran

pada pintu pengambilan dibuat sedemikian rupa, sehingga disatu pihak material



berbutir kasar tidak ikut tersadap dan dilain pihak tidak boleh terjadi endapan.

Untuk menentukan perkiraan kecepatan tersebut, dapat digunakan rumus

berikut:𝑣2 ≥ 32 𝑕𝑑

13 𝑑 (27)

Keterangan:

v = kecepatan rata- rata (m/dt)

h = kedalaman air, m

d = diameter butir, m

Dalam kondisi umum, rumus tersebut dapat disederhanakan menjadi:

𝑣 ≅ 10𝑑1

2 (27.1)

Dalam perencanaan normal dapat diambil kecepatan rata- rata antara 1,00 s.d

2,00 m/dt untuk dapat membatasi butiran- butiran berdiameter 0,01- 0,04 m tidak

ikut tersadap.

Kapasitas Pengambilan

Dimensi bangunan pengambilan harus direncanakan dengan kapasitas

sekurang- kurangnya 120% dari debit kebutuhan saluran induk, untuk membuat

fleksibilitas dan agar dapat memenuhi kemungkinan meningkatnya kebutuhan

pengambilan selama umur proyek. Besar debit pengambilan dapat dihitung

sebagai berikut: (Gambar 2.38)

𝑄 = 𝜇 𝑏 𝑎 2𝑔𝑧 (27.2)

Keterangan:

Q = debit (m3/det)

𝜇 = koefisien debit = 0,8

b = lebar bukaan (m)

a = tinggi bukaan (m)

g = percepatan gravitasi (m/dt)

z = kehilangan energi (m)



Gambar 2.38Dimensi Pintu Pengambilan

Rumus di atas masih dapat dipergunakan bila ujung bawah pintu tenggelam

sampai dengan 20 cm di bawah muka air hulu. Untuk mengkompensasi

kehilangan tekanan pada bendung akibat gelombang dan sebagainya. Maka

tekanan (muka air) pengambilan diperhitungkan 0,10 m di bawah elevasi mercu

bendung. Elevasi ambang pengambilan ditentukan dari dasar sungai (bendung),

dengan berbagai ketentuan.

Untuk Bendung dengan Pembilas Terbuka:

- 0,50 m bila sungai mengangkut lanau.

- 1,00 m bila sungai mengangkut pasir.

- 1,50 m bila sungai mengangkut batu- batu bongkah.

Bila bendung menggunakan pembilas bawah, maka elevasi ambang diambil

antara 0- 20 cm di atas pelat penutup saluran pembilas bawah. Lebar bukaan pintu

dibatasi maksimum 2,50 m. Bila dibutuhkan lebar yang lebih dari 2,50 m, untuk

debit yang besar, maka dibuat beberapa bukaan dengan menggunakan pilar- pilar

pemisah. Ujung pilar- pilar tersebut sebaiknya dibuat agak ke dalam, untuk

menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus, lihat Gambar 2.39



Gambar 2.39Geometri Bangunan Pengambilan

2.6.2 Bangunan Pembilas

Bangunan pembilas berfungsi untuk mencegah tertumpuknya material

(lumpur, kerikil dsb) di depan pintu pengambilan secara priodik pintu bilas dibuka

untuk membersihkan tumpukan material tersebut, sehingga ruang aliran di depan

pengambilan selalu terjaga kebersihannya. Berdasarkan empiris, lebar bangunan

pembilas dapat ditentukan sebagai berikut:

Lebar bangunan pembilas, termasuk tebal pilar, sebaiknya diambil antara 1/6

s.d 1/10 dari lebar bendung, untuk sungai yang lebarnya kurang dari 100m.

Lebar pembilas sebaiknya diambil 60% dari lebar total pengambilan,

termasuk pilar-pilarnya

Sedangkan panjang dinding pemisah sebaiknya dibuat seperti Gambar 2.39

a. Pembilas Bawah

Untuk mencegah masuknya sedimen dasar dan fraksi pasir yang lebih kasar

ke dalam pengambilan, dipasang pelat pemisah dibawah atau sama dengan elevasi

ambang pengambilan, yang disebut pembilas bawah (under spuier). Dengan

demikian sedimen angkutan akan terperangkap dibagian pembilas bawah.

Disamping itu pelat ini juga berfungsi uuntuk mencegah pusaran air yang sering

terjadi didepan pintu pengambilan. Mulut pembilas bawah ditempatkan di hulu

pengambilan dimana ujung penutup pembilas membagi air menjadi dua lapisan

seperti pada Gambar 2.40



Gambar 2.40Geometri Bangunan Pembilas

Dimensi-dimensi dasar pembilas bawah adalah:

Tinggi saluran pembilas bawah sebaiknya lebih besar dari 1,5 kali

diameter terbesar sedimen di dasar sungai

Tinggi saluran pembilas bawah sekurang-kurangnya 1,0m

Tinggi saluran pembilas bawah sebaiknya diambil dari 1/3 samapai 1/4

dari kedalaman air di depan pengambilan selama debit normal.

Pada umumnya dimensi pembilas bawah dibuat lebih kuran:

Tinggi saluran bawah 1-2 m

Tebal pelat beton 0,2-0,35 m

Luas saluran pembilas bawah (lebar x tinggi) harus sedemikian rupa

sehingga kecepatan minimum dapat tercipta (Vmin = 1-1,5 m/dt).

2.6.3 Daun Pintu

Baik bangunan pengambilan maupun pembilas dilengkapi dengan daun pintu

sorong (umumnya), yang dapat dibuaat dari bahan kayu atau baja.Untuk

pengoperasiannya (menutup dan membuka).Daun pintu tersebut dilengkapi

dengan system roda gigi yang dihubungkan dengan stang pengangkat, lihat

Gambar 2.41.Bahan daun pintu dapat dibuat dari kayu kelas satu atau pelat baja

yang dilengkapi dengan rusuk-rusuk pengaku.

Daun pintu kayu terdiri dari susunan balok-balok kayu yang dirangkai dengan

besi pelat atau siku.Tekanan air diteruskan ke sponing, oleh karena itu daun pintu



harus direncanakan sedemikian rupa sehingga masing-masing balok kayu mampu

menahan beban dan meneruskannya ke sponing.Sedangkan pada pintu baja, beban

tersebut dipikul oleh balok rusuk yang biasanya dibuat dari baja profil. Balok

yang menerima gaya terbesar adalah balok paling bawah, karena itu balok inilah

yang dipakai sebagai dasar perhitungan didalam menentukan dimensi daun pintu.

Daun pintu direncanakan agar mampu menahan gaya hidrostatis setinggi air

banjir.

Gambar 2.41Daun Pintu Pengambilan/Pembilas

2.7 Tembok Sayap, Tembok Pangkal, dan Pengarah Arus

2.7.1 Tembok Sayap Hilir

Tembok sayap hilir adalah adalah tembok sayap yang terletak dibagian

kanan dan kiri peredam energi bendung yang menerus ke hilir dari tembok

pangkal bendung dengan bentuk dan ukuran yang berkaitan dengan ukuran

peredam energi seperti Gambar 2.42.Fungsinya sebagai pembatas, pengarah arus,

penahan longsoran tebing sungai di hilir bangunan dan pencegah aliran samping.

(KP-02 Bangunan Utama,1986)

Dalam penentuan dimensi tembok sayap hilir hendaknya berdasarkan:

Dimensi berdasarkan peredam energi

Geometri sungai di sekitar dan hilirnya

Tinggi muka air hilir desain

Penggerusan setempat



Gambar 2.42Tembok Sayap Hilir

Panjang tembok sayap hilir yang bagian lurus dapat dihitung dengan rumus

dibawah ini:

Lsi= 1/2Ls + Lx (28)

Syarat Ls ≤ Lsi ≤ 1/2Ls (28.1)

Keterangan:

Lsi = Panjang tembok sayap hilir (m)

Ls = Panjang lantai peredam energy (m)

Lx = Panjang tembok sayap (1,25-1,5) x Ls (m)

Kemiringan tembok sayap dapat diambil dengan kemiringan 1:1.



2.7.2 Tembok Pangkal Bendung

Tembok pangkal bendung adalah tembok yang berada di sebelah kiri dan

kanan pangkal bendung dengan tinggi tertentu yang menghalangi luapan aliran

pada debit rencana tertentu ke samping kiri dan kanan terlihat seperti Gambar 2.43

Tembok pangkal berfungsi sebagai pengarah arus agar arah aliran sungai

tegak lurus terhadap sumbu bendung, sebagai penahan tanah, pencegah rembesan

samping, pangkal jembatan dan sebagainya.

Tinggi pangkal bendung sama dengan tinggi muka air rencana ditambah

tinggi jagaan (free board) 1-1,5 m atau aman terhadap debit banjir. Panjang

tembok pangkal dipengaruhi oleh adanya bangunan pengambilan dan tata letak

jembatan lalu lintas dan panjang antara sisi tembok pengambilan ke hulu lebih

besar 2 kali tinggi air.Bentuk pangkal bendung umumnya ditentukan vertical

dengan ukuran panjang ke hulu dan ke hilirnya.

Panjang tembok pangkal bendung dibagian hulu juga dapat dihitung dari as

mercu bendung dengan syarat:

0,5Ls ≤ Lpu ≤ Ls

Keterangan:

Lpu = panjang tembok pangkal bendung (m)

Ls = Panjang lantai peredam energi (m)

Panjang tembok pangkal bendung dibagian hilir dapat ditempatkan setelah

ujung bangunan pengambilan. Dan panjang tembok pangkalnya bisa sepanjang

bangunan peredam energi.



Gambar 2.43Tembok Pangkal dan Sayap Hulu

A. Dinding Penahan Tanah

Di tembok pangkal, selain menghitung panjangnya, kita juga harus

merencanakan dinding penahan tanah. Dinding penahan tanah adalah suatu

konstruksi yang berfungsi untuk menahan tanah lepas atau alami dan mencegah

keruntuhan tanah yang miring atau lereng yang kemantapannya tidak dapat

dijamin oleh lereng itu sendiri. Adapun jenis dinding penahan tanah adalah

sebagai berikut:



1. Dinding Gravitasi (Gravity Wall)

Dinding ini dibuat dari beton murni (tanpa tulangan) atau dari pasangan batu

kali.Stabilitas yang diperoleh hanya dengan mengandalkan berat sendiri

konstruksi. Lihat Gambar 2.44

Gambar 2.44Dinding Gravitasi

2. Dinding Penahan Kantilever (Cantilever Retaining Wall)

Dinding penahan tipe kantiliver dibuat dari beton bertulang yang tersusun dari

suatu dinding vertikal dan tapak lantai. Stabilitas konstruksi yang diperoleh dari

berat sendiri dan berat tanah di atas tumit tapak. Lihat Gambar 2.45

Gambar 2.45Dinding Penahan Kantillever



3. Dinding Kontrafort (Counterfort Wall)

Apabila tekanan tanah aktif pada dinding vertikal cukup besar, maka bagian

dinding vertikal dan tumit perlu disatukan (kontrafort).Kontrafort berfungsi

sebagai pengikat tarik dinding vertikal dan ditempatkan pada bagian timbunan.

Lihat Gambar 2.46

Gambar 2.46Dinding Penahan Kontrafort

B. Perencanaan Dinding Penahan Tanah

Standar dimensi yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.47 di bawah

ini.

Gambar 2.47 Ukuran Standar Dimensi



Setelah merencanakan dimensi dinding, langkah selnjutnya adalah

mengontrol apakan dinding tesebut telah aman terhadap gaya- gaya yanga ada.

Adapun dalam kontrol stabilitas rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Terhadap Guling ( ditinjau terhadap titik O ) Fg = 𝑀𝑡

𝑀𝑔 ≥ 𝐹𝑔 𝑖𝑧𝑖𝑛 (29)

Dimana : Fg = faktor keamanan Mt = Jumlah momen vertikal, tm Mg = Jumlah momen horizontal, tm Fg izin= faktor keamanan yang diizinkan 2. Terhadap Geser

Fs= 𝐻𝑡. 𝑓 𝐻𝑔 ≥ 𝐹𝑠 𝑖𝑧𝑖𝑛 (30)

Dimana : Fs = faktor keamanan f = koefisien gesekan Hh = Jumlah gaya vertikal, t Hv = Jumlah gaya horizontal, t Fs izin= faktor keamanan yang diizinkan 3. Terhadap Eksentrisitas

𝑒 = 𝐵

2 - Mt− Mg

Hv<

𝐵

6 (31)

Dimana : e = eksentrisitas, m B = panjang telapak pondasi, m 4. Terhadap daya dukung tanah

𝜎 = 𝐻𝑡

𝐵 1 ±

6𝑒

𝐵 < 𝜎 𝑖𝑧𝑖𝑛 (32)

Dimana : = Daya dukung tanaht/m2 e = Eksentrisitas, m izin = Daya dukung yang diizinkan, t/m2



2.7.3 Tembok Sayap Hulu dan Pengarah Arus

Tembok sayap hulu adalah tembok sayap yang menerus ke hulu dari tembok

pangkal dengan bentuk dan ukuran yang dapat disesuaikan dengan fungsinya

sebagai pengarah arus dan pelindung tebing, lihat Gambar 2.43.

Panjang tembok sayap hulu dapat ditentukan:

Bagi tebing sungai yang tidak jauh dari sisi tembok pangkal bendung, ujung

tembok sayap hulu dilengkungkan masuk ke tebing dengan panjang total

tembok pangkal bendung ditambah sayap hulu.

0,5𝐿𝑠 ≤ 𝐿𝑠𝑢 ≤ 1,5𝐿𝑠

Keterangan:

Lsu = panjang tembok sayap hulu (m)

Bagi tebing sungai yang jauh dari sisi tembok pangkal bendung atau palung

sungai di udik bendung yang relatif jauh lebih besar dibandingkan dengan

lebar pelimpah bendung maka tembok sayap udik perlu diperpanjang dengan

tembok pengarah arus yang panjangnya diambil minimum 2 x Lp. untuk

Kemiringan tembok sayap dapat diambil dengan kemiringan 1:1 atau 1:112 .

2.8 Kantong Lumpur

Walaupun telah ada usaha untuk merencanakan sebuah

bangunanpengambilan dan pengelak sedimen yang dapat mencegah

masuknyasedimen ke dalam jaringan saluran irigasi, masih ada banyak partikel-

partikelhalus yang masuk ke jaringan tersebut. Untuk mencegah agarsedimen ini

tidak mengendap di seluruh saluran irigasi, bagian awal darisaluran primer persis

di belakang pengambilan direncanakan untukberfungsi sebagai kantong

lumpur.Kantong lumpur itu merupakan pembesaran potongan melintang

saluransampai panjang tertentu untuk mengurangi kecepatan aliran danmemberi

kesempatan kepada sedimen untuk mengendap.

Untuk menampung endapan sedimen ini, dasar bagian saluran

tersebutdiperdalam atau diperlebar. Tampungan ini dibersihkan tiap jangkawaktu

tertentu (kurang lebih sekali seminggu atau setengah bulan)dengan cara membilas



sedimennya kembali ke sungai dengan aliranterkonsentrasi yang berkecepatan

tinggi.

2.8.1 Dimensi Kantong Lumpur

Pada Gambar 2.48 digambarkan tipe tata letak kantong lumpur sebagai bagian

dari bangunan utama.

Gambar 2.48Tipe Tata Letak Kantong Lumpur

A. Panjang dan Lebar Kantong Lumpur

Dimensi-dimensi L (panjang) dan B (lebar) kantong lumpur dapat

diturunkan dari Gambar 2.49. Partikel yang masuk ke kolam pada A, dengan

kecepatan endap partikel w dan kecepatan air v harus mencapai dasar pada C. Ini

berakibat bahwa, partikel, selama waktu (H/w) yang diperlukan untuk mencapai

dasar, akan berjalan (berpindah) secara horisontal sepanjang jarak L dalam

waktu L/v.

Gambar 2.49Skema Kantong Lumpur



Untuk menghitungnya menggunakan rumus: 𝐻

𝑊 = 𝐿

𝑣 , dengan v = 𝑄

𝐻𝐵 (33)

Keterangan:

H = kedalaman aliran saluran, m

w = kecepatan endap partikel sedimen, m/dt

L = panjang kantong lumpur, m

v= kecepatan aliran air, m/dt

Q = debit saluran, m3/dt

B = lebar kantong lumpur, m

Dimensi kantong sebaiknya juga sesuai dengan kaidah bahwa L/B > 8,untuk

mencegah agar aliran tidak “meander” di dalam kantong.Apabila topografi tidak

memungkinkan diturutinya kaidah ini, makakantong harus dibagi-bagi ke arah

memanjang dengan dinding-dindingpemisah (devider wall) untuk mencapai

perbandingan antara L dan B ini.Dalam rumus-rumus ini, penentuan kecepatan

endap amat pentingkarena sangat berpengaruh terhadap dimensi kantong

lumpur. Ada duametode yang bisa dipakai untuk menentukan kecepatan endap,

yakni:

(1) Pengukuran di tempat

(2) Dengan rumus/grafik

Faktor- faktor lain yang akan dipertimbangkan dalam pemilihan dimensi

kantong lumpur adalah:

kecepatan aliran dalam kantong lumpur hendaknya cukup rendah, sehingga

partikel yang telah mengendap tidak menghambur lagi.

turbulensi yang mengganggu proses pengendapan harus dicegah.

kecepatan hendaknya tersebar secara merata di seluruh potonganmelintang,

sehingga sedimentasi juga dapat tersebar merata.

kecepatan aliran tidak boleh kurang dari 0,30 m/dt, guna

mencegahtumbuhnya vegetasi.

peralihan/transisi dari pengambilan ke kantong dan dari kantong kesaluran

primerharus mulus, tidak menimbulkan turbulensi atau pusaran.



B. Volume Tampungan

Tampungan sedimen di luar (di bawah) potongan melintang air bebasdapat

mempunyai beberapa macam bentuk Gambar 2.50 memberikanbeberapa metode

pembuatan volume tampungan.

Gambar 2.50Hubungan Diameter Ayak dan Kecepatan Endap untuk Air Tenang

Volume tampungan bergantung kepada banyaknya sedimen (sedimendasar

maupun sedimen layang) yang akan hingga tiba saat pembilasan.



Gambar 2.51Potongan Melintan dan Memanjang Kantong Lumpur

Banyaknya sedimen yang terbawa oleh aliran masuk dapat ditentukandari: (1)

pengukuran langsung di lapangan (2) rumus angkutan sedimenyang cocok

(Einstein – Brown, Meyer – Peter Mueller), atau kalau tidakada data yang andal:

(3) kantong lumpur yang ada di lokasi lain yangsejenis. Sebagai perkiraan kasar

yang masih harus dicek ketepatannya,jumlah bahan dalam aliran masuk yang akan

diendapkan adalah 0,5‰.Kedalaman tampungan di ujung kantong lumpur

biasanya sekitar 1,0 m untuk jaringan kecil (sampai 10 m3/dt), hingga2,50 m

untuk saluran yang sangat besar (100 m3/dt).



C. Pengecekan Efisiensi

Untuk mencek efisiensi kantong lumpur, dapat dipakai grafik pembuangan

sedimen dari grafik pada Gambar 2.52 memberikanefisiensi sebagai fungsi dari

dua parameter.Kedua parameter itu adalah w/w0 dan w/Vn.

Dimana:

w = kecepatan endap partikel-partikel yang ukurannya diluar ukuran

partikel yang direncana, m/dt

w0 = kecepatan endap rencana, m/dt

Vn = kecepatan rata-rata aliran daalm kantong lumpur, m/dt

Dengan menggunakan grafik Camp, efisiensi proses pengendapan

untukpartikel-partikel dengan kecepatan endap yang berbeda-beda darikecepatan

endap partikel rencana, dapat dicek.Suspensi sedimen dapat dicek dengan

menggunakan kriteria ShinoharaTsubaki. Bahan akan tetap berada dalam

suspensi penuh jika: 𝑣∗

𝑤>5

3 (34)

Keterangan:

v* = kecepatan geser (g H I)0,5 , m/dt

g = percepatan gravitasi, m/dt2 (≈9,8)

h = kedalaman air, m

I = kemiringan energi

w = kecepatan endap sedimen, m/dt

Efisiensi pengendapan sebaiknya dicek untuk dua keadaan yangberbeda:

- untuk kantong kosong

- untuk kantong penuh

Untuk kantong kosong, kecepatan minimum harus dicek. Kecepatan initidak

boleh terlalu kecil yang memungkinkan tumbuhnya vegetasi ataumengendapnya

partikel-partikel lempung.Menurut Vlugter, untuk:

v > 𝑤

1,61 (35)



Dimana:

v = kecepatan rata- rata, m/dt

w = kecepatan endap sedimen, m/dt

I = kemiringan energi

Gambar 2.52Grafik Pembilasan Sedimen Camp untuk Aliran Terbulen (Camp 1945)

2.8.2 Alat Ukur Ambang Lebar

Bangunan ukur jenis ini merupkan bangunan yang kokoh dan mudah dibuat,

serta mudah disesuaikan dengan berbagai bentuk saluran. Hubungan tunggal

antara muka air hulu dan debit, mempermudah pembacaan debit secara langsung

pada papan debit tanpa memerlukan tabel debit. Alat ukur ambang lebar termasuk

jenis pintu dengan aliran atas (overflow). Karena pola aliran diatas alat ukur

ambang lebar dapat dipecahkan dengan teori hidrolika yang sudah ada sekarang,



maka bangunan ini bisa mempunyai bentuk yang berbeda- beda, walaupun

debitnya tetap relevan. Contoh alat ukur ambang lebar dapat dilihat pada Gambar.

2.53 dan Gambar 2.54.

Gambar 2.53Alat Ukur Ambang Lebar dengan Mulut Pemasukan yang Dibulatkan

Gambar 2.54Alat Ukur Ambang Lebar dengan Pemasukan Bermuka Datar dan Peralihan Penyempitan



Muka hilir ambang dapat dibuat vertikal, seperti pada Gambar 2.53 atau

miring sampai 1:6 seperti pada Gambar 2.54. Muka vertikal dapat dipakai jika

persediaan kehilangan energi mencukupi, sedangkan bentuk dengan peralihan

dipergunakan jika energi kinetik diatas mercu dialihkan kedalam energi

potensial disebelah hilir saluran. Oleh karena itu kehilangan tinggi energi harus

dibuat sekecil mungkin. Persamaan debit untuk alat ukur ambang lebar dengan

bagian pengontrol segi empat, sebagai berikut:

𝑄 =𝐶𝑑2

3 𝑔

2

3 𝑏 𝑕1

3/2 (36)

Keterangan:

Q = debit m3/dt

Cd = koefisien debit = 1 untuk mercu bulat

g = percepatan gravitasi, m/dt2

b = lebar mercu, m

h1 = kedalaman air hulu terhadap ambang bangunan ukur, m

Gambar 2.55 Ilustrasi Peristilahan yang Digunakan

2.9 Bangunan Pelengkap

Bangunan pelengkap merupakan salah satu bagian bendung yang berfungsi

sebagai pelengkap dalam operasional bangunan utama antara lain untuk

keperluan-keperluan:

Pengukuran debit dan muka air di sungai maupun di saluran



Rumah untuk opreasi pintu

Peralatan komunikasi, tempat teduh serta perumahan untuk tenaga

operasional, gudang dan ruang kerja untuk kegiatan operasional dan

pemeliharaan

Jembatan di atas bendung, agar seluruh bagian bangunan utama mudah di

jangkau, atau agar bagian-bagian itu terbuka untuk umum.

Bangunan tangga ikan (fish ladder) diperlukan pada lokasi yang senyatanya

perlu dijaga keseimbangan lingkungannya sehingga kehidupan biota tidak

terganggu. Pada lokasi diluar pertimbangan tersebut tidak diperlukan tangga

ikan

Dan bangunan lainnya seperti: tembok pelengkap, pagar, atap dan bangunan

pelindung.

bab ii tinjauan pustaka -...

Documents