25

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Gambaran Umum Lokasi Penelitian

Daerah penelitian merupakan daerah yang memiliki karakteristik tanah

yang mudah meloloskan air. Berdasarkan hasil borring dari Balai Wilayah Sungai

Sulawesi II bahwasanya tanah di sekitar bendung ini adalah pasir halus kelanauan.

Ini dipengaruhi oleh sedimen yang terbawa oleh sungai yang mengalir ke

bendung tersebut. Sedimen yang terbawa oleh air merupakan tanah yang berbutir

halus yang sangat berpotensi terhadap erosi. Butiran halus ini akan terbawa oleh

air dan akan terjadi gejala piping, akibatnya terjadi penurunan pada tubuh

bendung dan lama-lama bendung akan hancur.

Adapun data-data umum bendung adalah sebagai berikut:

1. Dimensi Bendung

Panjang bendung : 64,51 m

Lebar bendung : 30,26 m

Tipe mercu bendung : mercu bulat dengan jari-jari 2 m

2. Data Muka Air pada Bendung

Muka air banjir

Muka air hulu : +21,63 m

Muka air hilir : +16,55 m

Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 5,08 m

Muka air normal

Muka air hulu : +17,07 m

Muka air hilir : +12,37 m

Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 4,70 m

3. Data Karakteristik Tanah

Dalam menghitung rembesan yang terjadi di dasar bendung data

mekanika tanah sangat penting untuk menentukan besar dan laju aliran dalam

26

tanah. Besarnya rembesan di dasar bendung bergantung pada jenis tanah

yang ada di bawahnya. Data-data tersebut diantaranya yaitu berat jenis tanah,

berat volume tanah, angka pori, porositas, tegangan efektif, dan kepadatan

relatif. Adapun data material yang diperoleh dari Balai Sungai Sulawesi II,

yaitu:

Kohesi (c) : 0,150 kg/cm2

Berat jenis tanah (𝛾) : 2,461 g/cm3

Berat isi tanah ( γd) : 1,153 gr/cm2

Sudut geser dalam (𝜑) : 11,5°

Pada penelitian ini terdapat dua titik borring, yaitu pada abutment kiri

dan pada abutment kanan. Kedua hasil borring tersebut memiliki empat

lapisan tanah yang berbeda. Untuk menghitung debit rembesan yang terjadi di

dasar bendung ini dilakukan pada bagian kiri dan kanan bendung, karena

berdasarkan hasil borring yang diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi

II kedua hasil borring tersebut memiliki jenis dan tinggi lapisan tanah yang

berbeda.

Adapun hasil kedua borring tersebut dapat diuraikan sebagai berikut:

a. Titik BH 1 (abutment kanan)

Lapisan pertama mulai dari permukaan tanah hingga kedalaman 5

meter terbentuk oleh alluvial endapan limpah banjir sungai (flood deposit),

berupa lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan

konsistensi lunak.

Lapisan kedua terbentuk oleh pasir (sand), warna abu-abu kecoklatan,

butiran pasir berukuran halus sampai sedang diameter 0,08–1,2 mm, densitas

relatif agak padu (sligthly dense). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada

kedalaman 5-8 meter.

Lapisan ketiga terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand),

warna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm, densitas

relatif padu sedang (medium dense), tebal mencapai 5 meter yaitu pada

kedalaman 8-13 meter.

27

Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abu-

abu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6

mm, densitas relatif padu–sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai 7

meter yaitu pada kedalaman 13–20 meter.

b. Titik BH 2 (abutment kiri)

Lapisan pertama mulai dari permukaan sampai kedalaman 3 meter

terbentuk oleh alivial endapan limpah banjir sungai (flood deposit), berupa

lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan

konsistensi lunak.

Lapisan kedua terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand),

berwarna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm,

densitas relatif agak lepas (loose). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada

kedalaman 3-6 meter.

Lapisan ketiga terbentuk oleh lempung (clay), berwarna abu-abu

kehijauan, sangat plastis dan konsistensi agak kenyal (slightly stiff), tebal

mencapai 5,5 meter yaitu pada kedalaman 6–11,5 meter.

Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abu-

abu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6

mm, densitas relatif padu – sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai

8,5 meter yaitu pada kedalaman 11,5–20 meter.

4.2 Perhitungan Rembesan

Dalam memperoleh kestabilan suatu bendung banyak faktor yang harus

diperhatikan, terutama masalah penurunan yang akan terjadi apabila bendung

beroperasi nanti. Penurunan disebabkan oleh besarnya rembesan yang terjadi pada

dasar bendung (pondasi bendung). Rembesan yang besar sangat dipengaruhi oleh

jenis tanah yang ada pada dasar suatu bendung. Pentingnya pondasi untuk suatu

konstruksi bendung, sehingga perlu diadakan peninjauan kembali mengenai

masalah rembesan yang terjadi di Bendung Alopohu.

Perhitungan rembesan menggunakan cara flownet, karena dianggap lebih

mudah dalam perhitungannya. Kemudian perhitungan ini akan dilakukan pada

28

saat muka air banjir dan pada saat muka air normal. Data sekunder yaitu data

borring yang dilakukan pada dua titik yaitu pada abutment kiri dan abutment

kanan bendung.

4.2.1 Penentuan Nilai Koefisien Permebilitas

Penentuan nilai koefisien permeabilitas k dengan cara empiris berdasarkan

Tabel 2.2 (Das, 1985) seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Penentuan Nilai k untuk Empat Lapisan Tanah di Dasar Bendung

Alopohu

Jenis Tanah Nilai k (mm/det)

Abutment kiri Abutment Kanan Abutment

kiri

Abutment

kanan

Lapisan 1

Lapisan 2

Lapisan 3

Lapisan 4

Lanau lempungan (clayey silt) Pasir Halus Lanauan

silty fine sand)

lempung (clay)

pasir kasar (coarse sand),

lanau lempungan

(clayey silt) pasir (sand)

pasir halus lanauan (silty

fine sand),

pasir kasar (coarse

sand),

10-5

10-3 10-5

102

10-5 10-1

10-3

102

Berdasarkan Tabel 4.1 nilai koefisien permeabilitas k sangat bergantung

pada jenis tanah. Untuk jenis tanah yang granular memiliki nilai koefisien

permeabilitas yang besar, sedangkan untuk tanah yang kohesif dan memiliki ciri-

ciri fisik yang relatif padat nilai koefisien permeabilitasnya kecil. lanau

lempungan memiliki nilai koefisien permeabilitas yang sangat kecil yaitu sebesar

10-5

m/detik, dan pasir kasar yang memiliki ciri-ciri fisik yang berbutir dan agak

longgar nilai koefisien permeabilitasnya cukup besar yaitu 10 m/detik.

4.2.2 Perhitungan Nilai Koefisien Permeabilitas Ekivalen Arah Horisontal

dan Arah Vertikal

1) Abutment kanan

Diketahui,

H1 : 5 x 103 mm, k1 : 10

-5 mm/detik

H2 : 3 x 103 mm, k2 : 10

-1 mm/detik

H3 : 5 x 103 mm, k3 : 10

-3 mm/detik

29

H4 : 7 x 103 mm, k4 : 10

2 mm/detik

maka kx = (H1 x k1)+(H2 x k2)+(H3 x k3)+(H4 x k4)

H1+ H2+H3+H4

= 5000 𝑥 0,00001 +(3000 𝑥 0,1)+(5000 𝑥 0,001)+(7000 𝑥 100)

5000+3000 +5000+7000

= 35.015 mm/detik

kz = H1+ H2+H3+H4

H 1k 1

+ H 2k 2

+ H 3k 3

+ H 4k 4

= 5000+3000+5000+7000

5000

0,0000 1 +

3000

0,1 +

5000

0,001 +

7000

100

= 1x10-16

mm/detik

2) Abutment kiri

Diketahui,

H1 : 3 x 103 mm, k1 : 10

-5 mm/detik

H2 : 3 x 103 mm, k2 : 10

-3 mm/detik

H3 : 5.5 x 103 mm, k3 : 10

-5 mm/detik

H4 : 8.5 x 103 mm, k4 : 10

2 mm/detik

maka kx = (H1 x k1)+(H2 x k2)+(H3 x k3)+(H4 x k4)

H1+ H2+H3+H4

= 3000𝑥0,00001 +(300 𝑥0,001)+(5.500𝑥0,00001 )+(8500𝑥100)

3000+3000+5500+8500

= 42.5 mm/detik

kz = H1+ H2+H3+H4

H 1k 1

+ H 2k 2

+ H 3k 3

+ H 4k 4

= 3000+3000+5500+8500

3000

0,0000 1 +

3000

0,001 +

5500

0,00001 +

8500

100

= 1x 10-20

mm/detik

Berdasarkan perhitungan nilai koefisien permeabilitas ekivalen

bahwasanya nilai kx harus lebih besar kz, karena rembesan yang terjadi cenderung

lebih besar dalam atau sejajar lapisan daripada tegak lurus lapisannya.

30

4.2.3 Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air

Banjir

Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir

untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam

Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Diketahui,

Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 5.08 x 103 mm

kx abutment kanan : 35.015 mm/detik

kZ abutment kanan : 1x10-16

mm/detik

kx abutment kiri : 42.5 mm/detik

kZ abutment kiri : 1x10-20

mm/detik

Nf : 3

Nd : 28

31

Gambar 4.1 Jaring Arus pada Abutment Kanan untuk Muka Air Banjir

32

Gambar 4.2 Jaring Arus pada Abutment Kiri untuk Muka Air Banjir

33

maka nilai Q untuk abutment kanan adalah:

Q = Hw kx ∗ kz Nf

Nd

= 3.22 x10-5

mm3/detik

dan untuk abutment kiri yaitu:

Q = Hw kx ∗ kz Nf

Nd

= 3.54 x 10-7

mm3/detik

Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air banjir ditunjukkan dalam

Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Banjir

No Deskripsi lokasi Nf Nd Hw

(mm)

kx

(mm/det)

kz

(mm/det)

Q

(mm3/det)

1 Abutment

kanan

3 28 5.08x103 35.015 1x10

-16 3.22 x10

-5

2 Abutment kiri 3 28 5.08x103 42.5 1x10

-20 3.54 x 10

-7

4.2.4 Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air

Normal

Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir

untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam

Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Diketahui,

Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 4.70 x 103 mm

kx abutment kanan : 35.015 mm/detik

kZ abutment kanan : 1x10-16

mm/detik

kx abutment kiri : 42.5 mm/detik

kZ abutment kiri : 1x10-20

mm/detik

Nf : 3

Nd : 28

34

Gambar 4.3 Jaring Arus pada Abutment Kiri untuk Muka Air Normal

35

Gambar 4.4 Jaring Arus pada Abutment Kanan untuk Muka Air Normal

36

Diketahui,

Hw : 4.70 x 103 mm

kx abutment kanan : 35.015 mm/detik

kZ abutment kanan : 1x10-16

mm/detik

kx abutment kiri : 42.5 mm/detik

kZ abutment kiri : 1x10-20

mm/detik

Nf : 3

Nd : 28

maka nilai Q untuk abutment kanan adalah:

Q = Hw kx ∗ kz Nf

Nd

= 2.97 x10-5

mm3/detik

dan untuk abutment kiri yaitu:

Q = Hw kx ∗ kz Nf

Nd

= 3.28 x 10-7

mm3/detik

Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air normal ditunjukkan

dalam Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Normal

No Deskripsi

lokasi

Nf Nd Hw

(mm)

kx

(mm/det

)

kz

(mm/det)

Q

(mm3/det)

1 Abutment

kanan

3 28 4,70*103 35,015 1x10

-16 2.97 x10

-5

2 Abutment

kiri

3 28 4,70*103 42,5 1x10

-20 3.28 x 10

-7

4.3 Perhitungan Bahaya piping

Hitungan faktor aman dari bahaya piping dihitung berdasarkan cara Lane,

adalah sebagai berikut:

1. Pada saat muka air banjir

Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh) : 64,51 m (lihat lampiran 1)

Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv) : 43,15 m (lihat lampiran 1)

Muka air hulu : 21,63 m

Muka air hilir : 16,55 m

Hw : 5,08 m

37

Lw = Σ Lh

3 + 𝚺 Lv

= 64,51

3 + 43,15

= 64,65 m

WCR = Lw

H1−H2

= 64,65

5.08

= 12,72 ≥ 6 ........ok (aman)

2. Pada saat muka air normal

Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh) : 64,51 m (lihat lampiran 1)

Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv) : 43,15 m (lihat lampiran 1)

Muka air hulu : 17’07 m

Muka air hilir : 12,37 m

Hw : 4,70 m

Lw = Σ Lh

3 + 𝚺 Lv

= 64,51

3 + 43,15

= 64,65 m

WCR = Lw

H1−H2

= 64,65

4.70

= 13 75 ≥ 6 ........ok (aman)

Berdasarkan perhitungan bahaya piping dengan metode Lane bahwa

bendung Alopohu aman terhadap bahaya piping.