buku ajar irigasi 2.pdf

JANUARI 2004

I R I G A S I 2

Universitas Katolik Widya Mandira - Kupang

K A T A P E N G A N T A R Buku ini disusun sebagai buku acuan dalam mata kuliah Irigasi 2 yang diharapkan dapat menjadi pegangan dalam proses pembelajaran bagi mahasiswa. Penulisan buku ini diusahakan dalam bentuk yang sederhana dan praktis sehingga mudah dipahami oleh mahasiswa. Besar harapan saya setelah mahasiswa mengikuti kuliah dan membaca buku ajar ini dapat membuat tugas irigasi 2 yang meliputi perencanaan dan menggambar:

a. bangunan utama b. bangunan pengelak c. bangunan silang dan terjun d. bangunan pengambilan dan pembilas e. kantong lumpur

Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya buku ajar ini. Semoga buku ini berguna baik bagi mahasiswa, dosen, maupun praktisi di bidang irigasi. Saya mengharapkan saran dan kritik dari para pengguna demi peningkatan mutu penulisan buku ajar ini. Susilawati Jurusan Teknik Sipil Universitas Katolik Widya Mandira - Kupang

D A F T A R I S I

halamanKata Pengantar ..................................................................................................... iDaftar Isi ................................................................................................................ iiDaftar Tabel dan Grafik.......................................................................................... ivDaftar Gambar ....................................................................................................... v Bab 1 Pendahuluan ............................................................................................ 1-1 Bab 2 Bangunan Utama ..................................................................................... 2-1 2.1. Bagian-bagian Bangunan Utama ...................................................... 2-2 2.1.1. Bangunan Pengelak ...................................................................... 2-3 2.1.2. Bangunan Pengambilan ................................................................ 2-7 2.1.3. Bangunan Pembilas/Penguras ...................................................... 2-8 2.1.4. Kantong Lumpur ............................................................................ 2-9 2.1.5. Bangunan Pengaturan Sungai ...................................................... 2-9 2.1.6. Bangunan Pelengkap .................................................................... 2-10 2.2. Data-data yang Diperlukan untuk Perencanaan Bangunan Utama .. 2-10 2.2.1. Data Topografi ............................................................................... 2-10 2.2.2. Data Hidrologi ................................................................................ 2-11 2.2.3. Data Morfologi ............................................................................... 2-11 2.2.4. Data Geologi .................................................................................. 2-11 Bab 3 Bangunan Pengelak ................................................................................ 3-1 3.1. Lokasi dan Tipe Bangunan Pengelak ............................................... 3-1 3.1.1. Sungai ............................................................................................ 3-1 3.1.2. Elevasi yang Diperlukan untuk Irigasi ............................................ 3-3 3.1.3. Topografi pada Lokasi ................................................................... 3-3 3.1.4. Geologi Teknik pada Lokasi .......................................................... 3-3 3.1.5. Metode Pelaksanaan ..................................................................... 3-3 3.2. Bangunan untuk Pengatur Muka Air ................................................. 3-5 3.3. Bangunan Muka Air Bebas ............................................................... 3-6 Bab 4 Perencanaan Hidrolis dan Stabilitas Bendung ........................................ 4-1 4.1. Bendung Pelimpah ........................................................................... 4-1 4.1.1. Lebar Bendung .............................................................................. 4-1 4.1.2. Perencanaan Mercu ...................................................................... 4-2 4.1.3. Kecepatan Datang ......................................................................... 4-7 4.1.4. Pangkal Bendung .......................................................................... 4-8 4.1.5. Peredam Energi ............................................................................. 4-9 4.1.6. Kolam Loncat Air ........................................................................... 4-9 4.2. Bendung Gerak ................................................................................ 4-13 4.2.1. Tata Letak ...................................................................................... 4-13

BUKU AJAR IRIGASI 2

DAFTAR ISI iii

4.2.2. Pintu Air untuk Bendung Gerak ..................................................... 4-14 4.3. Pengambilan Bebas .......................................................................... 4-14 4.4. Pompa .............................................................................................. 4-16 4.5. Bendung Saringan Bawah ................................................................ 4-16 4.6. Stabilitas Bendung ............................................................................ 4-17 4.6.1. Tekanan Air ................................................................................... 4-17 4.6.2. Tekanan Lumpur ............................................................................ 4-20 4.6.3. Gaya Gempa ................................................................................. 4-20 4.6.4. Berat Bangunan ............................................................................. 4-20 4.6.5. Reaksi Pondasi .............................................................................. 4-20 Bab 5 Bangunan Silang dan Bangunan Terjun .................................................. 5-1 5.1. Bangunan Silang .............................................................................. 5-1 5.1.1. Sipon .............................................................................................. 5-1 5.1.2. Gorong-gorong .............................................................................. 5-2 5.1.3. Talang ............................................................................................ 5-3 5.1.4. Alur Pembuang .............................................................................. 5-4 5.2. Bangunan Terjun .............................................................................. 5-5 Bab 6 Bangunan Pengambilan dan Pembilas .................................................... 6-1 6.1. Bangunan Pengambilan ................................................................... 6-1 6.2. Bangunan Pembilas .......................................................................... 6-3 Bab 7 Perencanaan Kantong Lumpur ................................................................ 7-1 7.1. Kondisi-kondisi Batas ....................................................................... 7-1 7.1.1. Bangunan Pengambilan ................................................................ 7-1 7.1.2. Jaringan Saluran ............................................................................ 7-2 7.1.3. Topografi ........................................................................................ 7-2 7.2. Dimensi Kantong Lumpur ................................................................. 7-2 7.2.1. Panjang dan Lebar Kantong Lumpur ............................................. 7-3 7.2.2. Volume Tampungan ...................................................................... 7-3 7.3. Pembersihan Kantong Lumpur ......................................................... 7-5 7.3.1. Pembersihan Secara Hidrolis ........................................................ 7-5 7.3.2. Pembersihan Secara Manual/Mekanis .......................................... 7-5 7.4. Tata Letak Kantong Lumpur, Pembilas dan Pengambilan di

Saluran Primer .................................................................................. 7-5 7.4.1. Tata Letak ...................................................................................... 7-5 7.4.2. Pembilas ........................................................................................ 7-8 7.4.3. Pengambilan Saluran Primer ......................................................... 7-8 7.4.4. Saluran Pembilas ........................................................................... 7-8 7.5. Perencanaan Bangunan Kantong Lumpur ....................................... 7-8 Bab 8 Pengaturan Sungai dan Bangunan Pelengkap ........................................ 8-1 8.1. Lindungan Terhadap Gerusan .......................................................... 8-1 8.1.1. Lindungan Dasar Sungai ............................................................... 8-1 8.1.2. Lindungan Tanggul Sungai ............................................................ 8-2 8.2. Tanggul ............................................................................................. 8-4 8.2.1. Panjang dan Elevasi ...................................................................... 8-4 8.2.2. Arah Poros ..................................................................................... 8-4 8.2.3. Tinggi Jagaan ................................................................................ 8-4 8.2.4. Potongan Melintang ....................................................................... 8-5 8.2.5. Pembuang ..................................................................................... 8-5 8.3. Sodetan Sungai ................................................................................ 8-6 Daftar Pustaka ....................................................................................................... vii

BUKU AJAR IRIGASI 2

D A F T A R T A B E L D A N G R A F I K TABEL halaman4.1 Harga-harga koefisien kontraksi pilar (Kp) .................................................. 4-14.2 Harga-harga koefisien kontraksi pangkal bendung (Ka) ............................. 4-14.3 Harga-harga K dan n .................................................................................. 4-54.4 Efisiensi mesin pompa ................................................................................ 4-164.5 Harga-harga c yang bergantung pada kemiringan saringan ...................... 4-174.6 Harga-harga ............................................................................................. 4-184.7 Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan f ...................................... 4-214.8 Harga-harga perkiraan daya dukung .......................................................... 4-224.9 Harga-harga minimum angka rembesan Lane (CL) .................................... 4-235.1 Koefisien-koefisien kekasaran Strickler ...................................................... 5-25.2 Koefisien kehilangan energi ....................................................................... 5-25.3 Harga tinggi jagaan minimum untuk talang ................................................ 5-48.1 Harga-harga kemiringan talut untuk tanggul tanah homogen .................... 8-5 GRAFIK halaman4.1 Tekanan pada mercu bendung bulat sebagai fungsi perbandingan H1/r .... 4-34.2 Harga-harga koefisien C0 untuk bendung ambang bulat sebagai fungsi

perbandingan H1/r ....................................................................................... 4-44.3 Koefisien C1 sebagai fungsi perbandingan p/H1 ......................................... 4-44.4 Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu Ogee dengan muka hulu

melengkung (USBR, 1960) ......................................................................... 4-44.5 Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi H2/H1 ...................... 4-54.6 Faktor koreksi untuk selain tinggi energi rencana pada bendung mercu

Ogee ........................................................................................................... 4-64.7 Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi p2/H1 dan H2/H1 ...... 4-74.8 Harga-harga Cv sebagai fungsi perbandingan luas 1

*d1 /AAC ............. 4-7

4.9 Metode perencanaan kolam loncat air ....................................................... 4-104.10 Hubungan percobaan antara Fru; y2/yu dan n/yu untuk ambang ujung

pendek ........................................................................................................ 4-114.11 Koefisien K untuk debit tenggelam (dari Schmidt) ...................................... 4-15

BUKU AJAR IRIGASI 2

D A F T A R G A M B A R

halaman2.1 Bendung tetap ............................................................................................ 2-12.2 Bendung gerak ........................................................................................... 2-12.3 Pompa ........................................................................................................ 2-22.4 Pengambilan bebas .................................................................................... 2-22.5 Pengambilan bebas dengan ambal alam ................................................... 2-22.6 Bangunan utama dengan bagian-bagiannya ............................................. 2-32.7 Denah dan potongan bangunan bendung pelimpah .................................. 2-42.8 Denah dan potongan melintang bendung gerak ........................................ 2-52.9 Denah bendung saringan bawah ................................................................ 2-62.10 Potongan melintang bendung saringan bawah .......................................... 2-62.11 Tipe-tipe stasiun pompa tinggi energi rendah ............................................ 2-72.12 Pengambilan dan pembilas ........................................................................ 2-72.13 Pembilas bawah ......................................................................................... 2-82.14 Kantong lumpur .......................................................................................... 2-92.15 Pengarah aliran .......................................................................................... 2-93.1 Degradasi dan agradasi ............................................................................. 3-13.2 Dam-dam alamiah ...................................................................................... 3-23.3 Morfologi sungai ......................................................................................... 3-23.4 Meander dan teranyam .............................................................................. 3-33.5 Metode pelaksanaan alternatif ................................................................... 3-43.6 Bentuk-bentuk pelimpahan pada bendung ................................................. 3-53.7 Bendung dengan pasangan batu ............................................................... 3-64.1 Lebar efektif mercu bendung ...................................................................... 4-24.2 Tipe-tipe mercu ........................................................................................... 4-24.3 Bendung dengan mercu bulat .................................................................... 4-34.4 Bentuk-bentuk mercu Ogee ........................................................................ 4-64.5 Potongan hulu dan tampak pengontrol ....................................................... 4-84.6 Pangkal bendung ........................................................................................ 4-84.7 Peredam energi .......................................................................................... 4-94.8 Parameter-parameter loncat air .................................................................. 4-114.9 Karakteristik kolam olak USBR Tipe III ....................................................... 4-124.10 Blok-blok halang dan blok-blok muka ......................................................... 4-124.11 Peredam energi tipe bak tenggelam ........................................................... 4-134.12 Kolam olak menurut Vlugter ....................................................................... 4-13

BUKU AJAR IRIGASI 2

DAFTAR GAMBAR vi

halaman4.13 Macam-macam tipe pintu ........................................................................... 4-144.14 Penyelidikan model oleh Habermaas yang memperlihatkan banyaknya

sedimen yang masuk ke dalam pengambilan ............................................ 4-154.15 Pintu aliran bawah ...................................................................................... 4-154.16 Hidrolika saringan bawah ........................................................................... 4-174.17 Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan ......... 4-184.18 Konstruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik .............................. 4-184.19 Jaringan aliran di bawah dam pasangan batu pada pasir .......................... 4-194.20 Gaya angkat pada pondasi bendung .......................................................... 4-194.21 Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi ......................... 4-204.22 Tebal lantai kolam olak ............................................................................... 4-224.23 Metode angka rembesan Lane ................................................................... 4-234.24 Ujung hilir bangunan: sketsa parameter-parameter stabilitas .................... 4-235.1 Contoh sipon .............................................................................................. 5-15.2 Contoh gorong-gorong untuk saluran kecil ................................................. 5-35.3 Contoh talang ............................................................................................. 5-45.4 Potongan dan denah alur pembuang pipa ................................................. 5-45.5 Contoh bangunan terjun tegak ................................................................... 5-55.6 Contoh bangunan terjun miring .................................................................. 5-66.1 Tipe pintu pengambilan .............................................................................. 6-26.2 Geometri bangunan pengambilan .............................................................. 6-26.3 Tipe-tipe pintu pengambilan: pintu sorong kayu dan baja .......................... 6-36.4 Pintu pengambilan tipe radial ..................................................................... 6-36.5 Geometri pembilas ...................................................................................... 6-46.6 Pembilas samping ...................................................................................... 6-46.7 Tipe-tipe pintu bilas .................................................................................... 6-56.8 Metode menemukan tinggi dinding pemisah .............................................. 6-56.9 Pembilas bawah ......................................................................................... 6-66.10 Pusaran (vortex) dan kantong udara di bawah penutup atas saluran

pembilas bawah .......................................................................................... 6-77.1 Tipe tata letak kantong lumpur ................................................................... 7-27.2 Skema kantong lumpur ............................................................................... 7-37.3 Potongan melintang dan potongan memanjang kantong lumpur yang

menunjukkan metode pembuatan tampungan ........................................... 7-47.4 Tata letak kantong lumpur yang dianjurkan ................................................ 7-67.5 Tata letak kantong lumpur dengan saluran primer berada pada trase

yang sama dengan kantong ....................................................................... 7-67.6 Pengelak sedimen ...................................................................................... 7-77.7 Saluran pengarah ....................................................................................... 7-78.1 Pengarah aliran .......................................................................................... 8-28.2 Contoh krib ................................................................................................. 8-38.3 Krib dari bronjong dan kayu ........................................................................ 8-38.4 Kurve pengempangan ................................................................................ 8-48.5 Potongan melintang tanggul ....................................................................... 8-58.6 Cara memecahkan masalah pembuangan air ............................................ 8-58.7 Kopur dan sodetan ..................................................................................... 8-68.8 Tipe tanggul penutup .................................................................................. 8-7

BUKU AJAR IRIGASI 2

B A B 1 P E N D A H U L U A N Dalam matakuliah Irigasi 1, telah dipelajari kebutuhan air dan pengelolaannya untuk irigasi, sistem jaringan irigasi sampai ke bangunan-bangunan irigasi. Dalam matakuliah Irigasi 2 ini, kita akan mempelajari tentang bangunan-bangunan air pada umumnya: bangunan utama, bangunan silang dan terjun, bangunan pelimpah dan pemecah energi, bangunan pengatur sungai dan bangunan penerus dari segi perencanaan konstruksinya. Ilmu bangunan air menurut keperluannya dapat digolongkan dalam beberapa bagian:

1. Untuk keperluan pertanian: a. guna menanggulangi kekuatan air yang merusak tanah yang dapat

memberikan bahan pangan dan tempat permukiman b. mengairi tanah kering secara buatan guna ditanami agar mendapatkan

hasil yang maksimal c. mengeringkan tanah basah secara buatan dengan jalan kolmatase atau

membuang air yang berlebihan guna mendapatkan tanah produktif dan tempat permukiman

2. Untuk keperluan perdagangan dan perhubungan: a. lalu lintas air misalnya pembuatan pelabuhan, kanal pelayaran b. lalu lintas darat misalnya pembuatan jalan dan jembatan maupun lalu

lintas umum kereta api 3. Untuk pembangkit tenaga listrik yaitu pengalihan tenaga air ke tenaga listrik 4. Untuk perbaikan kesehatan yang dapat digolongkan dalam teknik

penyehatan misalnya: pembuatan pipa/saluran air minum, drainase kota, maupun penyehatan lingkungan.

BUKU AJAR IRIGASI 2

BUKU AJAR IRIGASI 2

B A B 2 B A N G U N A N U T A M A Adalah semua bangunan yang direncanakan di dan sepanjang sungai atau aliran air yang dipakai untuk membelokkan air ke jaringan saluran untuk berbagai keperluan misalnya irigasi. Bangunan utama dapat berupa:

a. Bendung tetap

Gambar 2.1: Bendung Tetap

b. Bendung gerak

Gambar 2.2: Bendung Gerak

7

7 7

BAB 2 BANGUNAN UTAMA 2 - 2

BUKU AJAR IRIGASI 2

c. Pompa

Gambar 2.3: Pompa

d. Pengambilan bebas

Gambar 2.4: Pengambilan Bebas

e. Pengambilan bebas dengan ambal alam

Gambar 2.5: Pengambilan Bebas dengan Ambal Alam

2.1. BAGIAN-BAGIAN BANGUNAN UTAMA Bangunan utama dilengkapi:

1. Bangunan pengelak 2. Bangunan pengambilan 3. Bangunan pembilas/penguras 4. Kantong lumpur 5. Bangunan pengaturan sungai 6. Bangunan pelengkap

Bangunan pengendali

Bangunan pengendali

7


Gambar 2.6: Bangunan Utama dengan Bagian-bagiannya 2.1.1 BANGUNAN PENGELAK Adalah bagian bangunan utama yang dibangun di dalam air. Bangunan ini diperlukan untuk memungkinkan dibelokkannya air sungai ke jaringan dengan jalan menaikkan muka air sungai atau mengambil air dari dasar sungai (bottom rack weir).

BUKU AJAR IRIGASI 2


Bila dipakai untuk menaikkan muka air sungai, maka ada 2 tipe yang dapat dipakai: a. Bendung pelimpah b. Bendung gerak (barrage)

Bendung pelimpah maupun gerak memberikan tinggi muka air minimum kepada bangunan pengambilan. Bendung gerak merupakan pintu dan dibuka selama terjadi aliran besar/banjir, sedang bendung pelimpah adalah melintang pada sungai yang merupakan penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan genangan luas di daerah hulu sungai. Pintu bendung gerak dapat mengatur tinggi muka air di depan pengambilan. Di Indonesia sudah mulai diterapkan bendung gerak dengan karet yang disebut: Bendung Karet atau Bendung Kembang Kempis.

Gambar 2.7:Denah dan Potongan Bangunan Bendung Pelimpah

BUKU AJAR IRIGASI 2


BUKU AJAR IRIGASI 2

Gambar 2.8: Denah dan potongan melintang bendung gerak

Selain itu bangunan pengelak dapat berupa bendung saringan bawah yang adalah tipe bangunan yang dapat menyadap air dari sungai tanpa terpengaruh tinggi muka air. Tipe ini terdiri dari sebuah parit terbuka yang terletak tegak lurus aliran sungai. Tipe Bottom Rack atau tipe Tirollete sangat cocok untuk sungai berbatu. Saringan atau jeruji yang dipasang searah dengan aliran sungai akan mencegah masuknya batu-batu ke dalam parit.


BUKU AJAR IRIGASI 2

Gambar 2.9: Denah Bendung Saringan Bawah

Gambar 2.10: Potongan melintang Bendung Saringan Bawah Untuk keperluan irigasi bukanlah selalu merupakan keharusan untuk meninggikan muka air. Jika muka air terlalu rendah dan sulit diadakan pembendungan karena masalah tanggul banjir dan sebagainya, maka dapat dipertimbangkan dengan pompa.


Gambar 2.11: Tipe-tipe stasiun pompa tinggi energi rendah

2.1.2 BANGUNAN PENGAMBILAN Adalah bangunan berupa pintu air. Air dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini. Pertimbangan utama dalam merencanakan bangunan ini adalah debit rencana dan pengelakkan terhadap sedimen.

Gambar 2.12: Pengambilan dan Pembilas

BUKU AJAR IRIGASI 2


2.1.3 BANGUNAN PEMBILAS/PENGURAS Bangunan ini dibuat tepat pada tubuh bendung yaitu di hilir bangunan pengambilan yang berfungsi untuk mencegah masuknya bahan sedimen kasar ke jaringan. Jika pada kedua sisi dari sungai dibuat bangunan pengambilan, maka bangunan pembilas juga dibuat pada kedua sisinya. Bangunan ini ada 2 tipe:

a. Penguras bawah yang dikenal dengan undersluice adalah plat beton mendatar di depan dan setinggi ambang pengambilan, diantara pintu pengambilan, pintu penguras dan pilar.

b. Pintu penguras yang dibangun sebagai terusan dari tubuh bendung di dekat dan di sebelah hilir ambang pengambilan. Tingginya pintu penguras sama dengan tinggi bendung sehingga dapat dilimpasi air banjir di atasnya.

Gambar 2.13: Pembilas bawah

BUKU AJAR IRIGASI 2


2.1.4 KANTONG LUMPUR Bangunan ini berfungsi untuk mengendapkan sedimen yang lebih besar dari pada pasir halus: 0.06 0.07 mm. Bangunan ditempatkan di hilir pengambilan sebelum air dibagi ke saluran induk. Bangunan ini dibersihkan secara berkala dengan menggunakan aliran air deras dimana endapan dibawa masuk kembali ke sungai.

Gambar 2.14: Kantong Lumpur

2.1.5 BANGUNAN PENGATURAN SUNGAI Merupakan bangunan khusus di sekitar bangunan utama untuk menjaga agar bangunan tetap berfungsi dengan baik. Bangunan ini dapat berupa:

a. Bangunan krib, matras batu, pasangan batu kosong dan/atau dinding pengarah untuk melindungi dari kerusakan akibat gerusan dan sedimentasi

b. Tanggul banjir untuk melindungi lahan berdekatan terhadap banjir c. Saringan, untuk melindungi agar pengambilan/pembilas bawah tidak tersumbat d. Tanggul penutup untuk menutup bagian sungai lama.

Gambar 2.15: Pengarah aliran

BUKU AJAR IRIGASI 2


2.1.6 BANGUNAN PELENGKAP Bangunan pelengkap dapat berupa:

a. Pengukuran debit sungai dan saluran b. Pengoperasian pintu air c. Alat komunikasi d. Jembatan untuk pemeriksaan e. Instalasi tenaga mikro hidro

2.2. DATA-DATA YANG DIPERLUKAN UNTUK PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA Data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan bangunan utama:

a. Data topografi: peta yang meliputi seluruh daerah aliran sungai; peta situasi letak bangunan utama; gambar-gambar potongan memanjang dan melintang sungai baik di hulu maupun di hilir dari kedudukan bangunan utama.

b. Data hidrologi: data aliran sungai yang meliputi data banjir yang andal. Data ini mencakup beberapa periode ulang; daerah hujan; type hujan; tanah dan vegetasi di daerah aliran sungai.

c. Data morfologi: kandungan sedimen; kandungan sedimen kasar (bed load) maupun layang (suspended load) termasuk distribusi ukuran butir, perubahan-perubahan yang terjadi pada dasar sungai serta unsur-unsur kimia sedimen.

d. Data geologi: kondisi umum permukaan tanah, geologi lapangan, kedalaman lapisan keras, sesar/patahan, kelulusan (permeabilitas) tanah dan bahaya gempa.

e. Data mekanika tanah bahan pondasi, bahan konstruksi, sumber-sumber timbunan, agregat untuk beton serta parameter tanah yang harus digunakan.

f. Standart untuk perencanaan serta aturan-aturan yang dipakai. g. Data lingkungan dan ekologi

2.2.1. DATA TOPOGRAFI Peta topografi yang dibutuhkan:

1. Peta topografi (peta dasar) skala 1 : 50.000 yang menunjukkan sungai mulai dari sumber sampai muara. Garis-garis ketinggian diberikan tiap 25 m. Berdasarkan peta ini dapat disiapkan profil memanjang sungai dan luas daerah aliran sungai.

2. Peta situasi sungai dimana bangunan utama akan dibuat. Peta ini sebaiknya berskala 1 : 2.000. Peta meliputi 1 km ke hulu maupun 1 km ke hilir dan lebar 250 m dari tepi sungai. Bantaran sungai juga harus digambar. Peta ini berskala garis ketinggian interval tiap 1.0 m kecuali dasar sungai garis ketinggian tiap 0.5 m. Peta juga mencakup lokasi alternatif.

3. Gambar potongan memanjang sungai dan potongan melintang setiap 50 m. Skala potongan melintang 1 : 200. Pada peta situasi penampang panjang skala vertikal 1 : 200. Potongan melintang memuat seluruh profil sungai sampai 50 m ke kanan dan ke kiri.

4. Pengukuran detail situasi bendung skala 1 : 500 atau 1 : 200. Peta situasi harus memperlihatkan bagian-bagian lokasi bangunan utama secara lengkap termasuk kantong lumpur, tanggul penutup. Peta dilengkapi garis ketinggian interval 0.25 m

Foto udara sangat bermanfaat untuk penyelidikan lapangan (orthophoto map). Bangunan yang ada di dekat sungai diukur dan dihubungkan dengan hasil pengukuran bangunan utama

BUKU AJAR IRIGASI 2


2.2.2 DATA HIDROLOGI Untuk perencanaan bangunan utama diperlukan:

1. data untuk menghitung berbagai harga debit banjir rencana 2. data untuk menilai debit rendah andalan 3. data untuk membuat neraca debit air

Debit banjir rencana Untuk bangunan pengelak diambil debit banjir periode ulang 100 tahun. Tinggi tanggul banjir dan konstruksi terhadap keamanan bendung diambil periode ulang 1000 tahun. Elevasi tanggul hilir sungai dari bangunan utama didasarkan tinggi banjir dengan periode ulang 5 sampai 25 tahun. Pada saat pelaksanaan biasanya saluran pengelak direncanakan dengan banjir periode ulang 25 tahun. Rangkaian data banjir dari berbagai periode ulang harus andal. Maka harus mempunyai catatan banjir yang mencakup waktu lama ( 20 tahun). Bila data tidak ada dapat didekati dengan data curah hujan. Pengukuran banjir lewat stasiun AWLR (Automatic Water Level Recorder) serta pengukuran langsung dengan current meter. Debit banjir dengan periode ulang 1, 5, 25, 50 , 100 dan 1000 tahun perlu diperhitungkan Debit rendah andalan Perhitungan debit rendah andalan dengan periode ulang biasanya 5 tahun, untuk memperhatikan luas daerah potensial yang dapat dialiri dari sungai yang bersangkutan. Sangat penting memperkirakan debit rendah andalan, untuk itu diperlukan pengukuran debit tiap hari selama periode tertentu. Jika tidak tersedia data itu, maka harus dihitung berdasarkan limpasan air hujan dari daerah aliran sungai. Neraca air Neraca air (water balance) dibuat untuk memperhitungkan alokasi air akibat dibuatnya bangunan utama. 2.2.3. DATA MORFOLOGI Konstruksi bangunan pengelak akan mempunyai 2 konsekwensi terhadap morphologi sungai yaitu:

a. Konstruksi akan mengubah kebebasan sungai bergerak ke arah horisontal. b. Konsentrasi sedimen akan berubah. Air dan sedimen akan dibelokkan dan

digelontor kembali ke sungai lewat saluran pembilas Data fisik yang diperlukan:

1. Kandungan dan ukuran sedimen 2. Tipe dan ukuran sedimen dasar 3. Distribusi ukuran sedimen 4. Banyaknya sedimen waktu tertentu, terutama pada saat-saat banjir.

Sejarah sungai dari potongan memanjang dan melintang tentang terjadinya degradasi maupun agradasi sungai 2.2.4. DATA GEOLOGI Geologi permukaan harus dibuat peta geologi:

a. Peta daerah skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000 b. Peta semi detail skala 1 : 25.000 atau 1 : 5.000 c. Peta detail skala 1 : 2000 atau 1 : 100

BUKU AJAR IRIGASI 2


BUKU AJAR IRIGASI 2

Peta tersebut harus menunjukkan geologi daerah bersangkutan. Daerah pengambilan bahan bangunan, tipe batuan, sesar, daerah geser, pecahan dan kemiringan lapis. Berdasarkan pengamatan sumuran atau uji paritan dapat dilihat perubahan formasi maupun tebal dan derajat pelapukan. Dalam banyak hal masih diperlukan pemboran untuk mengetahui secara tepat lapisan dan tipe batuan terutama untuk merencanakan pondasi bendung, stabilitas, baik terhadap rembesan dan gaya angkat (uplift). Juga perlu diketahui aliran sedimen yang lewat: pasir, batu, kerikil, coloidal untuk menentukan lapis lindungnya.

BUKU AJAR IRIGASI 2

B A B 3 B A N G U N A N P E N G E L A K 3.1. LOKASI DAN TIPE BANGUNAN PENGELAK Lokasi bangunan pengelak dan tipe yang paling cocok dipengaruhi oleh:

a. Sungai b. Elevasi yang diperlukan untuk irigasi c. Topografi pada lokasi d. Geologi teknik pada lokasi e. Methode pelaksanaan

3.1.1. SUNGAI Karakteristik sungai yang perlu dipertimbangkan:

a. Kemiringan dasar sungai b. Bahan-bahan dasar sungai c. Morphologi sungai

Kemiringan dasar sungai Kemiringan bervariasi dari sangat curam sampai hampir datar di dekat laut. Bahan dasar sangat tergantung dari kemiringan dasar sungai. Di daerah pegunungan kemiringan sangat curam, bahan-bahan dasar berkisar batu-batu sangat besar sampai pasir. Batu 1000 mm dapat hanyut bersama banjir besar dan berhenti di depan pintu pengambilan. Di daerah dimana terdapat kegiatan gunung berapi, banjir dapat menghanyutkan endapan vulkanik dan terjadilah banjir lahar dingin. Perencanaan yang akan dibahas ini belum memperhitungkan banjir lahar. Di daerah gunung berapi muda (Jawa, Sumatera, Bali) tinggi dasar sungai curam, biasanya belum stabil dan agradasi maupun degradasi umumnya masih tinggi

Gambar 3.1: Degradasi dan Agradasi

agradasi

degradasi

BAB 3 BANGUNAN PENGELAK 3 - 2

Sungai yang sudah stabil dijumpai di daerah gunung api tua. Pengaruh agradasi dan degradasi tidak terlalu besar. Gunung-gunung ini terdapat di Kalimantan, Sulawesi dan Irian. Jika dasar sungai lebar dan dangkal terisi pasir dan kerikil, ini merupakan petunjuk bahwa dasar sedang mengalami agradasi. Potongan dasar sungai yang dalam bisa merupakan petunjuk bahwa telah terjadi degradasi atau telah merupakan keseimbangan. Sering terjadi dam-dam alamiah atau ambal alam akan menstabilkan dasar sungai pada luas tertentu.

Gambar 3.2: Dam-dam alamiah

Bahan-bahan dasar sungai Dasar sungai di ruas bawah akan terdiri dari pasir sedang dan halus bahkan sampai lanau dan lempung. Apabila sungai mengalir ke laut/danau, maka kemiringannya kecil dan bila banjir membawa sedimen akan membentuk delta. Terbentuknya delta merupakan tanda bahwa ruas bawah sungai sedang mengalami agradasi. Morphologi sungai Sifat dasar sungai sangat dipengaruhi luas dan bentuk daerah aliran serta kemiringannya. Apabila tanggul sungai terdiri dari batu konglomerat sementasi atau batu-batu besar, maka dapat diandaikan sungai stabil dengan dasar sekarang. Apabila dasar sungai penuh batu dan kerikil, maka arah sungai tidak akan tetap dan terdapat palung kecil yang akan berpindah-pindah selama terjadi banjir besar. Vegetasi alamiah akan membuat tanggul stabil. Tanggul yang tidak ditumbuhi vegetasi akan mudah terkena erosi.

Gambar 3.3: Morfologi sungai

Dalam keadaan asli hanya sedikit sungai lurus sampai jarak jauh. Pada daerah lurus mungkin terdapat pasir, kerikil atau bongkah batu besar. Kecenderungan sungai yang mengalir lewat daerah endapan aluvial akan membentuk meandering atau braiding (anyaman) tergantung aliran yang terbentuk

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 3.4: Meander dan Teranyam

3.1.2. ELEVASI YANG DIPERLUKAN UNTUK IRIGASI Muka air rencana di depan pintu pengambilan tergantung dari:

a. elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi b. beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas

sedimen c. beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas

sedimen dekat pintu pengambilan d. beda tinggi energi untuk meredam energi pada ruang olak

Untuk eleveasi muka air yang diperlukan, kedalaman air dan kehilangan energi harus mempertimbangkan:

a. elevasi sawah terjauh yang akan diairi b. kedalaman air di sawah c. kehilangan energi di box tersier dan salurannya d. panjang dan kemiringan saluran sekunder dan primer e. kehilangan energi pada bangunan-bangunan di jaringan primer, sekunder dan

sebagainya f. kehilangan energi di bangunan utama

3.1.3. TOPOGRAFI PADA LOKASI Topografi pada lokasi sangat mempengaruhi perencanaan dan biaya pelaksanaan bangunan:

a. Harus cukup tempat di tepi sungai untuk membuat kompleks bangunan utama termasuk kantong lumpur, bangungan pembilas dan sebagainya.

b. Topografi mempengaruhi panjang serta tata letak tanggul banjir, tanggul penutup dan sebagainya

c. Topografi harus dipelajari guna membuat perencanaan trase saluran primer yang tidak terlalu mahal

3.1.4. GEOLOGI TEKNIK PADA LOKASI Kondisi gelologi teknik pada lokasi pondasi bangunan utama perlu diperhatikan. Daya dukung dan keluluran tanah bawah merupakan hal yang berpengaruh terhadap perencanaan bangunan utama. Tersedianya bahan bangunan dan parameter tanah perlu diketahui untuk stabilitas tanggul. 3.1.5. METODE PELAKSANAAN Metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Ada 2 alternatif pelaksanaan:

a. Pelaksanaan di sungai b. Pelaksanaan pada kopur (sudetan) di samping sungai

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 3.5: Metode pelaksanaan alternatif

Pekerjaan sementara yang harus dipertimbangkan:

a. Saluran pengelak: akan dibuat jika konstruksi dilaksanakan di dasar sungai yang dikeringkan. Aliran sungai dibelokkan untuk sementara.

b. Tanggul penutup: diperlukan untuk menutup saluran pengelak setelah pelaksanaan

c. Kopur (sudetan): jika pekerjaan dilakukan di luar dasar sungai di tempat kering. Sungai lama dipindah atau disudet dan dibuat jalan pintas, maka disebut kopur (coupure). Sungai lama kemudian ditutup.

d. Bendungan (cofferdam / kistdam): adalah bangunan sementara di sungai untuk melindungi tempat kerja.

e. Tempat kerja (construction pit): adalah tempat dimana bangunan akan dibuat. Biasanya sumuran/tempat cukup dalam dan perlu dijaga agar tetap kering dengan jalan memompa.

Agar didapatkan lokasi yang tepat serta tata letak bangunan pengelak yang sempurna perlu diadakan penyelidikan dengan model test. Penyelidikan meliputi:

a. tata letak umum atas dasar pola aliran di sebelah hulu maupun hilir b. tipe, trase dan kedalaman pondasi pekerjaan pengatur sungai sehubungan

dengan pola aliran, konfigurasi dasar sungai dan gerak sedimen menuju pengambilan

c. tata letak dan dimensi pengambilan, pembilas dengan pemisalan sedimen dasar

d. dasar sungai tanpa lindungan sehubungan dengan gerusan lokal dan degradasi e. dinding sayap hilir sehubungan dengan pola aliran, tumbuhan dan kemantapan

lindungan dasar f. peralihan dan transisi saluran induk dan kantong lumpur dan sekitar bangunan

pembilas. Bila diperkirakan akan terjadi degradasi dan agradasi, maka pola gerusan lokal untuk tinggi dasar dan tinggi muka air hilir (tail water level) yang baru dan beberapa tahap pertengahan harus diselidiki. Erosi di hilir bangunan mungkin tidak akan membahayakan keamanan bendung asal masih berada dalam besaran debit yang diselidiki. Tipe bangunan: Bangunan pengelak dapat dibedakan 2 kelompok:

1. Bangunan yang mempengaruhi muka air 2. Bangunan yang tidak mempengaruhi muka air

BUKU AJAR IRIGASI 2


3.2. BANGUNAN UNTUK PENGATUR MUKA AIR Termasuk dalam kategori bangunan untuk pengatur muka air:

a. Bendung pelimpah: merupakan tipe yang paling umum dipakai di Indonesia. Bangunan dibuat melintang sungai untuk menghasilkan elevasi air minimum

b. Bendung gerak: dengan pintu-pintu (sorong, radial dan sebagainya) maupun dengan bendung karet (rubber dam), bendung dapat digerakkan untuk mengatur tinggi muka air. Bendung ini dapat digunakan pula untuk menahan pasang surut atau masuknya air asin ke daratan. Type bendung gerak membutuhkan konstruksi yang mahal dan membutuhkan exploitasi yang lebih teliti. Penggunaan bendung gerak dapat dipertimbangkan jika:

1. kemiringan dasar sungai kecil/datar 2. konstruksi bendung tidak dapat ditentukan yang mempersulit

pembuangan air dan perlu tanggul banjir dimana akan membahayakan pekerjaan yang ada

3. debit tidak dapat lewat dengan aman melalui bendung tetap 4. pondasi cukup kuat untuk menahan beban. Pilar harus kaku sebab

penurunan bangunan yang tidak sama akan menyebabkan pintu-pintu tidak dapat dioperasikan

Pemilihan tempat lokasi bendung perlu diperhatikan: 1. Lokasi bendung diusahakan agak ke hulu agar bendung tidak terlalu tinggi 2. Bila bendung untuk membagi banjir, diusahakan dekat titik cabang sungai 3. Bendung diusahakan di tempat ruas sungai yang lurus, dengan penampang

konstan 4. Bendung diusahakan pada alur yang stabil dan perubahan dasar sungai tidak

menyolok 5. Diusahakan agar pengaruh back water atau arus balik tidak terlalu jauh ke hulu 6. Bendung terletak pada tanah pondasi yang baik Bentuk pelimpahan pada bendung: 1. Apabila Hd > 2.5 H akan terjadi limpahan sempurna. Udara bergerak bebas di sisi

hilir bendung peluap 2. Apabila H jauh lebih kecil dari 0.4 Hd akan terbentuk limpahan melekat. Limpahan

semacam ini banyak dihindari 3. Apabila Hd 2.5 H akan terjadi limpahan tidak sempurna 4. Apabila H 0.75 Hd perbedaan muka air hilir dan hulu kecil, limpahan tidak

sempurna dan olakan air hilir makin intensif

Hd > 2.5 H

H jauh lebih kecil dari 0.4 Hd

Hd 2.5 H

H 0.75 Hd

Gambar 3.6: Bentuk Pelimpahan pada Bendung

BUKU AJAR IRIGASI 2


Keuntungan bendung gerak adalah pintu dapat dibuka selama banjir guna mengurangi pembendungan. Pada bendung pelimpah tidak bisa mengurangi tinggi muka air Bahan-bahan bendung:

a. Bendung dengan pasangan batu pasangan batu dipakai apabila batu-batu besar dapat ditemukan di dekat lokasi. Permukaan bendung yang terkena abrasi langsung dengan air dan pasir biasanya dilindungi lapis batu keras yang dipasang rapat-rapat. Batu-batu ini dinamai batu candi yaitu batu keras dibentuk kubus yang dapat menahan abrasi.

Gambar 3.7: Bendung dengan Pasangan Batu

b. Bendung dengan bahan dari beton apabila batu jarang dijumpai maka beton

menjadi salah satu alternatif. Pada permukaan bendung beton dibuat dengan kekerasan tertentu (B350), sedang yang lain beton biasa.

3.3. BANGUNAN MUKA AIR BEBAS Termasuk dalam kategori bangunan muka air bebas adalah:

a. Pengambilan bebas Persyaratan untuk berfungsinya bangunan pengambilan bebas:

1. Kebutuhan pengambilan relatif kecil dibanding debit sungai 2. Kedalaman dan selisih tinggi energi cukup pada aliran normal 3. Tanggul sungai yang stabil pada lokasi bangunan 4. Bahan dasar (bed load) kecil pada pengambilan dan sedikit saja bahan

layang (suspended load) Agar sedimen yang masuk tetap minimal, pengambilan diletakkan di ujung tikungan luar untuk memanfaatkan aliran helikoidal. Kadang kala dibuat kantong lumpur atau pengelak sedimen di hilir pengambilan. Biasanya pengambilan bebas dijumpai di ruas atas sungai yang kemiringannya masih curam dan tanggul yang stabil.

b. Pompa Pompa merupakan metode yang fleksibel untuk mengelakkan air dari sungai, waduk dan lain-lain. Biaya operasinya sangat mahal, maka pompa akan digunakan hanya apabila pemecahan berdasarkan gravitasi tidak mungkin serta analisis untung-rugi menunjukkan bahwa instalasi pompa memang layak. Dalam keadaan khusus ada dua tipe pompa yang mungkin dipakai. Kedua tipe ini tidak tergantung pada bahan bakar atau listrik. Tipe-tipe tersebut adalah:

1. pompa naik hidrolis (hydraulic ram pump), yang bekerja atas dasar momentum aliran air dan dengan cara itu pompa dapat menaikkan sedikit dari air tersebut. Tipe pompa ini pada umumnya dipakai untuk memompa air minum

2. pompa yang digerakkan dengan air terjun di dasar pipa (shaft) vertikal dipasang sebuah rotor dimana air terjun menyebabkan pipa berputar. Di atas pipa terdapat pompa kecil yang menaikkan air sedikit saja.

BUKU AJAR IRIGASI 2


BUKU AJAR IRIGASI 2

c. Bendung dengan saringan bawah Tipe ini disebut tipe Tiroller mengalirkan air lewat dasar sungai. Flume dipasang tegak lurus sungai dan mengelakkan air melalui tepi sungai. Pada flume dipasang saringan yang jerujinya searah aliran sungai. Bahan-bahan kasar akan melewati jeruji dan bahan halus dan air akan mengalir melewati flume yang dipisahkan lewat kantong lumpur. Tipe bendung ini cocok untuk daerah pegunungan yang membawa batu besar.

B A B 4 P E R E N C A N A A N H I D R O L I S D A N S T A B I L I T A S B E N D U N G 4.1. BENDUNG PELIMPAH 4.1.1. LEBAR BENDUNG Lebar bendung adalah sama dengan jarak antara pangkal-pangkalnya (abutment), sebaiknya sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil. Pada bagian sungai ruas bawah, lebar rata-rata dapat diambil pada debit penuh (bankfull discharge), sedang pada bagian sungai ruas atas diambil banjir rata-rata tahunan. Lebar maksimum diambil 1.2 x lebar rata-rata pada ruas yang stabil. Agar pembuatan kolam energi tidak terlalu mahal maka aliran per satuan lebar jangan lebih dari 12-14 m3/det, yang memberikan tinggi energi maksimum sebesar 3.5 -4.5 m. Lebar efektif mercu (Be) merupakan lebar yang dihitung bersih setelah dikurangi konstruksi pada pilar. Be = B 2 ( n Kp + Ka) H1 n = jumlah pilar Kp = koefisien kontraksi pilar Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung H1 = tinggi energi dalam m Harga-harga koefisien Ka dan Kp diberikan pada tabel berikut: Tabel 4.1: Harga-harga koefisien kontraksi pilar (Kp)

Kp Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut yang dibulatkan pada jari-jari yang hampir sama dengan 0.1 dari tebal pilar Untuk pilar berujung bulat Untuk pilar berujung runcing

0.02 0.01 0.00

Tabel 4.2: Harga-harga koefisien kontraksi pangkal bendung (Ka)

Ka Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 900 ke arah aliran Untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 900 ke arah aliran dengan 0.5 H1 > r > 0.15 H1 Untuk pangkal tembok bulat dimana r > 0.5 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 450 ke arah aliran

0.20

0.10

0.00

BUKU AJAR IRIGASI 2

BAB 4 PERENCANAAN HIDROLIS DAN STABILITAS BENDUNG 4 - 2

BUKU AJAR IRIGASI 2

Lebar efektif bangunan pembilas sebaiknya diambil 80 % dari lebar rencana untuk mengkompensasi perbedaan koefisien debit dibandingkan dengan mercu bendung itu sendiri.

Gambar 4.1: Lebar efektif mercu bendung

4.1.2. PERENCANAAN MERCU Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu tipe Ogee dan tipe bulat. Kedua bentuk mercu tersebut dapat dipakai untuk konstruksi beton maupun pasangan batu atau bentuk kombinasi dari keduanya.

Gambar 4.2: Tipe-tipe Mercu

Kemiringan maksimum muka bendung bagian hilir dibuat 1:1. Bila dibuat lebih curam lagi maka bahan pondasi harus kuat menahan bentukan dan tidak dibutuhkan ruang olak. Pembulatan pada mercu dimaksudkan untuk menambah koefisien m pada rumus:

gddbmQ =

dimana: b = panjang bendung yang bekerja sebagai peluap

+=

2gvH

32d

2


a. Mercu Bulat Bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang jauh lebih tinggi (44%) dibandingkan dengan bendung ambang lebar. Pada sungai, hal ini akan banyak memberikan keuntungan karena bangunan ini akan mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline dan tekanan negatif (isapan) yang terjadi pada mercu.

Gambar 4.3: Bendung dengan mercu bulat

Tekanan pada mercu adalah fungsi perbandingan antara H1 dan r. Untuk menghindari kavitasi, tekanan minimum pada mercu dibatasi sampai 4 m tekanan air jika mercu terbuat dari beton dan 1 m tekanan air jika mercu terbuat dari pasangan batu.

Grafik 4.1: Tekanan pada mercu bendung bulat sebagai fungsi perbandingan H1/r

Persamaan umum: 1.5d bHg32

32CQ =

dimana: Q = debit (m3/det) Cd = koefisien debit (Cd = C0.C1.C2) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) b = panjang mercu (m) H1 = tinggi energi di atas mercu (m) C0 merupakan fungsi dari H1/r C1 merupakan fungsi p/H1 C2 merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung C0 mempunyai harga maksimum 1.49 jika H1/r > 5

BUKU AJAR IRIGASI 2


Grafik 4.2: Harga-harga koefisien C0 untuk bendung ambang bulat

sebagai fungsi perbandungan H1/r

Grafik 4.3: Koefisien C1 sebagai fungsi perbandingan p/H1

Grafik 4.4: Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu Ogee

dengan muka hulu melengkung (USBR, 1960) Harga-harga C0 adalah sahih (valid) apabila mercu bendung cukup tinggi di atas dasar rata-rata alur pengarah (p/H1 1.5). Dalam tahap perencanaan p dapat diambil setengah dari jarak mercu sampai dasar rata-rata sungai sebelum bendung tersebut dibuat. Harga koefisien

BUKU AJAR IRIGASI 2


koreksi C2 diandaikan kurang lebih sama dengan harga faktor koreksi untuk bentuk-bentuk mercu Ogee. Harga-harga faktor pengurangan aliran tenggelam f sebagai fungsi perbandingan tenggelam mengurangi debit dalam keadaan tenggelam.

Grafik 4.5: Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi H2/H1

b. Mercu Ogee

Mercu Ogee berbentuk tirai luapan bawah dari bendung ambang tajam aerasi, karenanya 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, US Army Corps of Engineers telah mengembangkan persamaan berikut:

n

dd hX

K1

hY

=

dimana: X dan Y adalah koordinat-koordinat permukaan hilir hd adalah tinggi energi rencana di atas mercu K dan n adalah parameter yang bergantung pada kecepatan dan kemiringan permukaan belakang (tabel) Tabel 4.3: Harga-harga 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 Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung mercu Ogee adalah:

1.5d bHg32

32CQ =

dimana: Q = debit (m3/det) Cd = koefisien debit (Cd = C0.C1.C2) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) b = panjang mercu (m) H1 = tinggi energi di atas mercu (m)

BUKU AJAR IRIGASI 2


C0 merupakan fungsi dari H1/r C1 merupakan fungsi p/H1 C2 merupakan fungsi p/H1 dan kemiringan muka hulu bendung

Gambar 4.4: Bentuk-bentuk mercu Ogee

(US. Army Corps of Engineers, Waterways Experimental Station) Faktor koreksi C1 sebaiknya dipakai untuk berbagai tinggi bendung di atas dasar sungai

Grafik 4.6: Faktor koreksi untuk selain tinggi energi rencana pada bendung mercu

Ogee (menurut Ven Te Chow, 1959 berdasarkan USBR dan WES) Harga-harga di atas berlaku untuk bendung mercu Ogee dengan permukaan hulu vertikal. Apabila permukaan bendung bagian hulu miring, koefisien koreksi tanpa dimensi C2 harus dipakai yang adalah fungsi dari kemiringan permukaan bendung dan perbandingan p/H1.

BUKU AJAR IRIGASI 2


Faktor pengurangan aliran tenggelam f untuk dua perbandingan: perbandingan aliran tenggelam H2/H1 dan p2/H1.

Grafik 4.7: Faktor pengurangan aliran tenggelam sebagai fungsi p2/H1 dan H2/H1

(disadur dari US Army Corps of Engineers Waterways Experimental Station) 4.1.3. KECEPATAN DATANG (APPROACH VELOCITY)

Grafik 4.8: Harga-harga Cv sebagai fungsi perbandingan luas 1

*d1 /AAC

Jika dalam rumus-rumus debit dipakai kedalaman air h1 dan bukan tinggi air H1, maka dapat dimasukkan sebuah koefisien kecepatan datang Cv ke persamaan debit tersebut. Harga-harga koefisien ini dapat dibaca dari grafik harga-harga Cv yang memberikan harga-harga untuk bendung segi empat sebagai fungsi perbandingan luas.

BUKU AJAR IRIGASI 2


Perbandingan luas = 1*

d1 /AAC dimana: 1 = koefisien pembagian/distribusi kecepatan dalam alur pengarah (approach channel). Untuk keperluan-keperluan praktis harga ini boleh diandaikan konstan = 1.04 A1 = luas dalam alur pengarah A* = luas semu potongan melintang aliran di atas mercu bendung jika kedalaman aliran akan sama dengan h1

Gambar 4.5: Potongan hulu dan tampak pengontrol

4.1.4. PANGKAL BENDUNG Pangkal-pangkal bendung (abutment) menghubungkan bendung dengan tanggul-tanggul sungai dan tanggul-tanggul banjir. Pangkal bendung harus mengarahkan aliran air dengan tenang di sepanjang permukaannya dan tidak menimbulkan turbulensi. Dimensi-dimensi yang dianjurkan untuk pangkal bendung dan peralihannya adalah sebagai berikut:

Gambar 4.6: Pangkal Bendung

Elevasi pangkal bendung di sisi hulu bendung sebaiknya lebih tinggi daripada elevasi air (yang terbendung) selama terjadi debit rencana. Tinggi jagaan yang harus diberikan adalah 0.75 m sampai 1.50 m, tergantung pada kurve debit sungai di tempat itu. Pada kurve debit datar cukup 0.75 m, namun untuk debit curam perlu 1.50 m.

BUKU AJAR IRIGASI 2


4.1.5. PEREDAM ENERGI Pola aliran yang terjadi di atas bendung dapat seperti: a. Pola model A: menunjukkan aliran tenggelam yang menimbulkan sedikit gangguan

di permukaan berupa timbulnya gelombang. b. Pola model B: menunjukkan loncatan tenggelam yang lebih diakibatkan oleh

kedalaman air hilir yang lebih besar dibanding kedalaman konjugasi (loncat air) c. Pola model C: menunjukkan loncatan tenggelam dimana kedalaman muka air hilir

sama dengan konjugasi loncat air d. Pola model D: menunjukkan loncat air dimana kedalaman muka air hilir lebih kecil

dibanding kedalaman konjugasi loncat air. Hal ini mengakibatkan loncat air akan bergerak ke hilir. Pola ini perlu dihindarkan karena akan merusakkan bangunan-bangunan ataupun sungai bagian hilir yang akan terjadi penggerusan luas.

Gambar 4.7: Peredam Energi

Debit rencana: Untuk menemukan debit yang akan memberikan keadaan terbaik untuk peredam energi, semua debit harus dicek dengan muka air hilirnya. Jika degradasi mungkin terjadi, maka harus dibuat perhitungan dengan muka air hilir terendah yang mungkin terjadi untuk mencek apakah degradasi mungkin terjadi. Degradasi harus dicek jika: a. bendung dibangun pada sodetan (kopur) b. sungai itu sungai aluvial dan bahan tanah yang dilalui rawan terhadap erosi c. terdapat waduk di hulu bangunan Bila degradasi sangat mungkin terjadi, tetapi tidak ada data pasti yang tersedia, maka harga sembarang degradasi 2 m harus digunakan dalam perencanaan kolam olak. Dalam hal ini kita harus berhati-hati untuk memberikan kemungkinan pelaksanaan guna memperbaiki degradasi di masa mendatang yang ternyata melebihi perkiraan semula. 4.1.6. KOLAM LONCAT AIR Dari grafik q versus H1 dan tinggi jatuh z, kecepatan (v1) awal loncatan dapat ditemukan dari:

+= zH212gv 11 dimana: v1 = kecepatan awal loncatan (m/det)

g = percepatan grafitasi (=9.8 m/det2) H1 = tinggi energi di atas ambang (m) z = tinggi jatuh (m)

BUKU AJAR IRIGASI 2


q

Grafik 4.9: Metode perencanaan kolam loncat air

Dengan q = v1y1, dan rumus untuk kedalaman konjugasi dalam loncat air adalah:

( )18Fr121

yy 2

u

2 +=

dimana: u

1

gyvFr =

y2 = kedalaman air di atas ambang ujung (m) yu = kedalaman air di awal loncat air (m) Fr = bilangan Froude v1 = kecepatan awal loncatan (m/det) g = percepatan grafitasi (= 9.8 m/det2) Kedalaman konjugasi untuk setiap q dapat ditemukan dan diplot. Untuk menjaga agar loncatan tetap dekat dengan muka air miring bendung dan di atas lantai, maka lantai harus diturunkan hingga kedalaman air hilir sekurang-kurangnya sama dengan kedalaman konjugasi. Untuk aliran tenggelam, yakni jika muka air hilir lebih tinggi dari 2/3 H1 di atas mercu, tidak diperlukan peredam energi. Panjang kolam: Panjang kolam loncat air di belakang potongan U (lihat gambar) biasanya kurang dari panjang bebas loncatan tersebut karena adanya ambang ujung (end sill). Ambang yang berfungsi untuk memantapkan aliran ini umumnya ditempatkan pada jarak: L1 = 5 (n + y2) dimana: L1 = panjang kolam (m) n = tinggi ambang ujung (m) y2 = kedalaman air di atas ambang (m)

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 4.8: Parameter-parameter loncat air

Tinggi yang diperlukan ambang ujung ini sebagai fungsi bilangan Froude (Fru), kedalaman air yang masuk yu dan tinggi muka air hilir, dapat ditentukan dari gambar.

Grafik 4.10: Hubungan percobaan antara Fru, y2/yu dan n/yu untuk ambang ujung pendek

(menurut Forster dan Skrinde, 1950) Panjang kolam olak dapat sangat diperpendek dengan menggunakan blok-blok halang dan blok-blok muka. Kolam USBR tipe III dapat dipakai jika bilangan Froude tidak lebih dari 4.5 Jika kolam itu dibuat dari pasangan batu, maka blok halang dan blok muka dapat dibuat seperti gambar berikutnya.

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 4.9: Karakteristik kolam olak USBR Tipe III (Bradley dan Peterka, 1957)

Gambar 4.10: Blok-blok halang dan blok-blok muka

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 yang relatif pendek tetapi dalam. Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini terutama bergantung pada 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.

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 4.11: Peredam energi tipe bak tenggelam

Gambar 4.12: Kolam olak menurut Vlugter

4.2. BENDUNG GERAK Bendung gerak merupakan bangunan yang cukup rumit. Perencanaan harus melibatkan beberapa ahli dalam disiplin ilmu yang berbeda: bidang hidrolika, mekanika, konstruksi baja, elektrikal dan struktur pondasi. 4.2.1. TATA LETAK Bendung gerak harus memiliki paling tidak 2 bukaan pintu (kecuali bendung karet), yang dimaksudkan bila salah satu pintu rusak maka yang lainnya masih dapat berfungsi. Bangunan harus aman pada waktu mengalirkan debit maksimum walaupun satu pintu rusak. Dua kepentingan yang saling berbeda didalam perencanaan lebar total bendung gerak:

a. Lebar lebih pendek, bukaan makin tinggi, kecepatan makin besar, lolosnya sedimen akan lebih baik.

b. Lebar makin panjang, kecepatan akan semakin kecil, sedimen tidak cepat lolos, lebih murah.

Dalam beberapa kasus akan menguntungkan untuk merencanakan bangunan campuran sebagian bendung gerak, sebagian bendung tetap. Hal ini bisa terjadi bila:

1. Sungai sangat lebar, fluktuasi debit besar dan kecel sangat besar. 2. Sungai dengan dasar air normal yang sempit tetapi bantaran lebar.

BUKU AJAR IRIGASI 2


4.2.2. PINTU AIR UNTUK BENDUNG GERAK Tipe-tipe pintu air:

a. Pintu sorong: dipakai sampai dengan tinggi 3 m dan lebar < 3 m. Tipe ini hanya digunakan untuk bukaan kecil. Untuk bukaan besar alat-alat angkatnya terlalu berat. Untuk bukaan yang lebih besar biasa dipakai pintu rol yang diangkat dengan kabel baja atau rantai baja. Ada 2 tipe pintu rol yaitu pintu stoney dengan roda yang tidak dipasang di pintu tetapi pada kerangka, dan pintu rol biasa yang dipasang langsung pada pintu.

b. Pintu rangkap: adalah pintu sorong/rol yang terdiri dari 2 pintu yang terpisah, yang dapat dinaik turunkan. Pintu dapat mempunyai debit melimpah (over flowing discharge) dan debit dasar (bottom discharge). Pintu ini dapat dipakai dengan tinggi sampai 20 m dan lebar sampai 50 m.

c. Pintu segmen/radial: pintu ini digerakkan dibantu pemberat. Tidak ada gaya gesekan yang perlu diperhitungkan. Alat-alat angkatnya dapat lebih ringan. Pintu radial sering dilengkapi dengan katub yang berguna untuk menurunkan debit puncak atau untuk menggelontor benda-benda hanyut (sampah di atas bendung).

Gambar 4.13: Macam-macam tipe pintu

4.3. PENGAMBILAN BEBAS Pengambilan bebas dibuat di tempat yang tepat sehingga dapat mengambil air dengan baik dan sedapat mungkin dihindari masuknya sedimen. Masuknya sedimen dipengaruhi oleh sudut antara pengambilan dan sungai, skimming wall (ambang penahan sedimen), kecepatan aliran masuk dan lain-lain. Pernah diadakan penyelidikan model oleh Habermaas untuk mendapatkan letak yang optimal.

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 4.14: Penyelidikan model oleh Habermaas yang memperlihatkan banyaknya sedimen

yang masuk ke dalam pengambilan

Gambar 4.15: Pintu aliran bawah

Agar tinggi muka air di sungai yang selalu berubah dapat diatasi maka pengambilan direncanakan sebagai pintu aliran bawah dengan rumus: 12ghBaKQ = Q = debit dalam m3/det K = faktor untuk aliran tenggelam = koefisien debit a = bukaan pintu (m) B = lebar pintu (m) g = percepatan gravitasi (= 9.8 m/det2) h1 = kedalaman air di depan pintu di atas ambang (m)

Grafik 4.11: Koefisien K untuk debit tenggelam (dari Schmidt)

BUKU AJAR IRIGASI 2


Pengambilan bebas sebaiknya diselidiki dengan model agar pengambilan itu dapat ditempatkan di lokasi yang tepat supaya jumlah sedimen yang masuk dapat diusahakan sedikit mungkin. 4.4. POMPA Pompa diperlukan untuk menaikkan/mengangkat muka air. Tenaga yang dibutuhkan untuk menaikkan muka air:

HP76QhD =

dimana: D = daya dalam HP (Horse Power) Q = debit dalam l/det H = gaya angkat vertikal (m) Untuk mencari Daya (netto) masih dikalikan dengan efisiensi pompa. D (n) = D x eff Efisiensi pompa yang dioperasikan dengan baik sekitar 75 % dan untuk mesin 90 % memberikan efisiensi total sekitar 65 %. Efisiensi mesin akan berkurang dalam hal-hal sebagai berikut: Tabel 4.4: Efisiensi Mesin Pompa

Berkurangnya Effisiensi (%)

1. untuk ketinggian 300 m di atas muka air laut 3 2. jika temperatur pada waktu eksploitasi di atas 18oC 1 3. untuk perlengkapan yang menggunakan alat penukar panas 5 4. radiator, kipas (fan) 5 5. untuk operasi dengan beban terus menerus 20 6. kehilangan tenaga pada alat transmisi (drive losses) 0 15 4.5. BENDUNG SARINGAN BAWAH Bendung dengan saringan bawah cocok untuk sungai yang kemiringan memanjangnya curam, mengangkut bahan-bahan yang berukuran besar dan memerlukan bangunan dengan elevasi rendah. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan:

1. Bendung saringan bawah tidak cocok untuk sungai yang fluktuasi angkutan bahan besar dari silt sampai gravel dan boulder. Untuk sungai-sungai dari gunung api muda akan terjadi agradasi dan degradasi yang besar tidak cocok.

2. Dasar sungai yang rawan gerusan akan memerlukan pondasi yang dalam. 3. Perencanaan harus saksama agar aman dari rembesan. 4. Saringan dibuat sederhana, tahan benturan batu dan mudah dibersihkan bila

tersumbat. 5. Bangunan dilengkapi kantong lumpur, pengelak sedimen, ditempatkan di depan

pintu pengambilan dan di belakang kantong lumpur. 6. Dibuatkan pelimpah di saluran primer agar bila kelebihan air dapat dibuang.

Rumus untuk mencari panjang saringan:

1

0

hq2.561L

=

dimana: L = panjang kerja saringan ke arah aliran (m)

BUKU AJAR IRIGASI 2


q = debit permeter lebar (m3/det.m) cos2g = = n / m (lihat gambar) 5.0

hm0.3:untuk

hm

0.661

0.13

1

0.16


Gaya tekan ke atas Bangunan akan mendapatkan tekanan air bukan hanya pada permukaan luar tetapi juga pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan. Gaya tekan ke atas ini menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan di atasnya.

Gambar 4.17: Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan

Rumus gaya tekan ke atas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah:

( ) Ahh21hcW 212wu

+=

dimana: c = proporsi luas di mana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1 untuk semua tipe pondasi) w = berat jenis air (kN/m3) h2 = kedalaman air hilir (m) = proporsi tekanan (tabel harga-harga ) h1 = kedalaman air hulu (m) A = luas dasar (m2) Wu = gaya tekan ke atas resultante (kN) Tabel 4.6: Harga-harga Tipe pondasi batuan Berlapis horisontal 1.00 Sedang, pejal (massive) 0.67 Baik, pejal 0.50 Gaya tekan ke atas untuk bangunan yang terletak pada tanah dasar (subgrade) dapat ditemukan dengan membuat jaringan aliran (flow net) atau dengan asumsi yang digunakan oleh Lane untuk teori angka rembesan (weighted creep theory)

Gambar 4.18: Konstruksi jaringan aliran menggunakan analog listrik

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 4.19: Jaringan aliran di bawah dam pasangan batu pada pasir

Dalam teori angka rembesan Lane, diandaikan bahwa bidang horisontal memiliki daya tahan terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan dengan bidang vertikal. Ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan ke atas di bawah bendung dengan cara membagi beda tinggi energi pada bendung sesuai dengan panjang relatif di sepanjang pondasi.

Gambar 4.20: Gaya angkat pada pondasi bendung

Dalam bentuk rumus, ini berarti bahwa gaya angkat pada titik x di sepanjang dasar bendung dapat dirumuskan sebagai berikut:

HL

LHP xxx = dimana: Px = gaya angkat pada x (kg/m2) L = panjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah (m) Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai x (m) H = beda tinggi energi (m) Hx = tinggi energi di hulu bendung (m) dan dimana L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung pada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45o atau lebih terhadap bidang horisontal, dianggap vertikal.

BUKU AJAR IRIGASI 2


4.6.2. TEKANAN LUMPUR Tekanan lumpur bekerja di hulu bendung atau pada pintu pembilas. Rumus umum:

+=

cos1sin1

2hP

2s

s

dimana: Ps = gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang bekerja secara horisontal s = berat lumpur, kN h = dalamnya lumpur, m = sudut gesekan dalam, derajat Beberapa asumsi dapat dibuat seperti berikut:

dimana: s = berat volume kering tanah 16 kN/m3 G

1G'ss

= G = berat volume butir = 2.65 menghasilkan s = 10 kN/m3

Sudut gesekan dalam, yang bisa diandaikan 30 atau untuk kebanyakan hal menghasilkan: Ps = 1.67 h2 4.6.3. GAYA GEMPA Harga-harga gaya gempa didasarkan pada peta Indonesia yang menunjukkan berbagai daerah dan resiko. Faktor minimum yang akan dipertimbangkan adalah 0.1 g perapatan gravitasi sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya dipertimbangkan dengan cara mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya horisontal menuju ke arah yang paling tidak aman, yakni arah hilir. 4.6.4. BERAT BANGUNAN Berat bangunan tergantung dari bentuk dan bahan bangunan yang dipakai: pasangan batu 22 kN/m3 2200 kg/m3 beton tumbuk 23 kN/m3 2300 kg/m3 beton bertulang 24 kN/m3 2400 kg/m3 Berat volume beton tumbuk bergantung pada berat volume agregat serta ukuran maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm dengan berat volume 2.65 berat volumenya lebih dari 24 kN/m3. 4.6.5. REAKSI PONDASI Reaksi pondasi boleh diandaikan berbentuk trapesium dan tersebar secara linier.

Gambar 4.21: Unsur-unsur persamaan distribusi tekanan pada pondasi

BUKU AJAR IRIGASI 2


Tekanan vertikal pondasi adalah:

mI

e(W)A(W)

p += dimana: p = tekanan vertikal pondasi (W) = keseluruhan gaya vertikal, termasuk tekanan ke atas, tetapi tidak termasuk reaksi pondasi A = luas dasar (m2) e = eksentrisitas pembebanan, atau jarak dari pusat gravitasi dasar (base) sampai titik potong resultante dengan dasar I = momen kelembaman (moment of inertia) dasar, di sekitar pusat gravitasi m = jarak dari titik pusat luas dasar sampai ke titik di mana tekanan dikehendaki Untuk dasar segi empat dengan panjang l dan lebar 1.0 m I = l3/12 dan A = 1, maka rumus menjadi:

+= m

l12e1

1(W)

p 2

sedangkan tekanan vertikal pondasi pada ujung bangunan ditentukan dengan rumus:

+= 2l6e1l

(W)p' dengan m = m = l

+= 2l6e1l

(W)p"

Bila harga e lebih besar dari 1/6 maka akan dihasilkan tekanan negatif pada ujung bangunan. Biasanya tarikan tidak diijinkan, maka untuk dasar segi empat resultante semua kondisi pembebanan harus jatuh pada daerah inti. KEBUTUHAN STABILITAS Ada tiga penyebab runtuhnya bangunan gravitasi, yaitu: 1. gelincir (sliding) a. sepanjang sendi horisontal di atas pondasi

b. sepanjang pondasi, atau c. sepanjang bawah pondasi

2. guling (overturning) a. di dalam bendung b. pada dasar (base), atau c. pada bidang di bawah dasar

3. erosi bawah tanah (piping) KETAHANAN TERHADAP GELINCIR: Tangen : sudut antara garis vertikal dan resultante semua gaya, termasuk gaya angkat, yang bekerja pada bendung di atas semua bidang horisontal, harus kurang dari koefisien gesekan yang diijinkan pada bidang tersebut.

Sftan

U)(V(H)


Untuk bangunan-bangunan kecil dimana berkurangnya umur bangunan, kerusakan besar dan terjadinya bencana besar belum dipertimbangkan, harga-harga faktor keamanan (S) yang dapat diterima adalah 2.0 untuk kondisi pembebanan normal dan 1.25 untuk kondisi pembebanan ekstrem (tak ada aliran di atas mercu selama gempa atau banjir rencana maksimum). Ketahanan terhadap guling: Agar bangunan aman terhadap guling, maka resultante semua gaya yang bekerja pada bagian bangunan di atas bidang horisontal, termasuk gaya angkat, harus berada pada teras (kern) Tabel 4.8: Harga-harga perkiraan daya dukung: Daya dukung (kg/cm2) 1. batu sangat keras 100 2. batu kapur/pasir keras 40 3. kerikil rapat 2 6 4. pasir rapat 1-3 5. lempung kenyal 1.5-3 6. lempung teguh 0.75-1.5 7. lempung lunak dan lumpur < 0.75 Tiap bagian bangunan dianggap berdiri sendiri, maka tebal lantai olak:

WPSd xxx

dimana: dx = tebal lantai pada titik x, m Px = gaya angkat pada titik x, kg/m2 Wx = kedalaman air pada titik x, m = berat jenis bahan, kg/m3 S = faktor keamanan (=1.50 untuk kondisi normal dan 1.25 untuk kondisi ekstrem.

Gambar 4.22: Tebal lantai kolam olak

STABILITAS TERHADAP EROSI BAWAH TANAH (PIPING) Bahaya piping banyak terjadi pada tanggul maupun bangunan air. Hal ini disebabkan oleh terjadinya erosi bawah tanah karena aliran rembesan air. Bahaya piping dapat diperiksa dengan jalan membuat jaringan aliran (flownet) dan beberapa metode empiris, seperti:

a. Metode Bligh b. Metode Lane c. Metode Koshia

Paling banyak dipakai adalah metode Lane yang cukup aman dan memberikan hasil yang memuaskan. Metode ini dapat digambarkan sebagai berikut:

BUKU AJAR IRIGASI 2


H

L31L

CHV

L

+= dimana: CL = angka rembesan Lane LV = jumlah panjang vertikal (m) LH = jumlah panjang horisontal (m) H = beda tinggi muka air (m) Gambar 4.23: Metode angka rembesan Lane

Tabel 4.9: Harga-harga minimum angka rembesan Lane (CL): Pasir sangat halur atau lanau 8.5 Pasir halus 7.0 Pasir sedang 6.0 Pasir kasar 5.0 Kerikil halus 4.0 Kerikil sedang 3.5 Kerikil kasar termasuk berangkal 3.0 Bongkah dengan sedikit berangkal dan kerikil 2.5 Lempung lunak 3.0 Lempung sedang 2.0 Lempung keras 1.8 Lempung sangat keras 1.6 Untuk mengatasi erosi bawah tanah elevasi dasar hilir harus diasumsikan pada pangkal koperan hilir. Keamanan terhadap rekah bagian hilir bangunan dicek dengan rumus:

shsa1s

S

+=

dimana:S = faktor keamanan s = kedalaman tanah (m) a = tebal lapisan pelindung (m) hs = tekanan air pada kedalaman s (kg/m2)

Gambar 4.24: Ujung hilir bangunan: sketsa parameter-parameter stabilitas

BUKU AJAR IRIGASI 2

B A B 5 B A N G U N A N S I L A N G D A N B A N G U N A N T E R J U N 5.1. BANGUNAN SILANG Bangunan silang adalah bangunan yang membawa air buangan atau air hujan dari saluran atas ke saluran bawah melalui suatu hambatan alam misalnya sungai, jalan dan sebagainya. Macam-macam dari bangunan silang:a. sipon b. gorong-gorong c. talang d. alur pembuang 5.1.1. SIPON Disebut bangunan sipon apabila muka air saluran irigasi hanya sedikit lebih tinggi dari pada muka banjir sungai yang dilintasi, maka saluran irigasi perlu disalurkan di bawah sungai dengan bangunan sipon. Kecepatan air dalam sipon harus antara 1.50 2.0 m/det. Bila kecepatan terlalu besar mengakibatkan kehilangan tekanan makin besar dan mengurangi servis area. Bila kecepatan terlalu kecil menimbulkan pengendapan dalam sipon. Ukuran minimal diameter sipon adalah 0.20 m.

Gambar 5.1: Contoh: Sipon

BUKU AJAR IRIGASI 2

BAB 5 BANGUNAN SILANG DAN BANGUNAN TERJUN 5 - 2

BUKU AJAR IRIGASI 2

Kehilangan tinggi energi yang timbul dalam pengaliran melalui sipon adalah: a. Kehilangan akibat gesekan dimana: hf = kehilangan akibat gesekan (m) v = kecepatan dalam bangunan (m/det) L = panjang pipa R = jari-jari hidrolis (m) R = A/P P = keliling basah (m) C = kR1/6 C = koefisien Chezy k = koefisien kekasaran Strickler Tabel 5.1: Koefisien kekasaran Strickler:

Bahan k Baja beton 76 Beton, bentuk kayu, tidak selesai 70 Baja 80 Pasangan batu 60

b. Kehilangan energi pada peralihan

Untuk peralihan pada saluran terbuka dengan bilangan Froude kecil dari 0.5 maka kehilangan energi pada peralihan masuk dan keluar dinyatakan dengan rumus Borda:

dimana:

masuk, keluar = faktor kehilangan energiva = kecepatan rata-rata yang dipercepat

(m/det) v1 = kecepatan rata-rata di hulu (m/det) v2 = kecepatan rata-rata di hilir (m/det)

c. Kehilangan energi pada bagian siku dan tikungan

2g

vaKH2

bb = dimana: Kb = koefisien kehilangan energi Tabel 5.2: Koefisien Kehilangan Energi: Potongan sudut a 5 10 15 22.5 30 45 60 75 90 bulat 0.02 0.03 0.04 0.05 0.11 0.24 0.47 0.80 1.1 segiempat 0.02 0.04 0.05 0.06 0.14 0.3 0.6 1.0 1.4

5.1.2. GORONG-GORONG Gorong-gorong adalah bangunan drainase silang untuk melewatkan air banjir/drain, air hujan dan air pembuangan di bawah saluran irigasi, jalan raya maupun kereta api dalam jumlah yan relatif kecil. Untuk menghitung ukuran lobang gorong-gorong didasarkan pada Q banjir sebesar Q20. Kecepatan air di dalam gorong-gorong umumnya 1.50 2.0 m/det. Ukuran lubang dihitung menurut rumus: Q = F . V dimana: V = K R2/3 I1/2 Bila lobang gorong-gorong tenggelam dalam air maka kehilangan tekanan:

++=4FSLba1

2gvh

2

f

RCLvh 2

2

f =

( )2g

v1vaH2

masukmasuk=

( )2g

vav2H2

keluarkeluar=


BUKU AJAR IRIGASI 2

dimana: S = keliling basah lobang F = luas lobang a = koefisien kehilangan tekanan pada mulut lobang = 1/u2 1 (u = 0.80 - 0.83) b = koefisien kehilangan tekanan akibat gesekan dalam pipa pipa bulat 1.50 (0.01989 + 0.0005078/d) pipa bersudut 1.50 (0.01989 + 0.0005078/4R) L = panjang pipa Bila lobang gorong-gorong tidak tenggelam 2gzhbQ 1= z = 0.85 0.80 Gorong-gorong dapat dari pipa beton yang dibungkus pasangan bata atau dari pasangan bata yang ditopang beton tumbuk atau beton bertulang.

Gambar 5.2: Contoh: Gorong-gorong untuk saluran kecil

5.1.3. TALANG Talang atau flum adalah penampang saluran buatan dimana air mengalir dengan permukaan bebas yang dibuat melintas cekungan, saluran, atau sepanjang lereng bukit. Bangunan ini dapat didukung oleh pilar atau konstruksi lain. Konstruksi talang dapat dibuat dari pasangan batu, beton atau besi. Kecepatan untuk beton: 1.50 2.0 m/det dan untuk besi: 2.5 3.0 m/det. Talang tersebut dilengkapi dengan saluran masuk dan saluran keluar. Potongan talang direncanakan dengan luas yang sama dengan potongan saluran, namun dimensinya dibuat sekecil mungkin tergantung pada kehilangan tinggi energi yang tersedia. Dalam merencanakan bangunan talang harus diusahakan supaya sambungan antara saluran dan bangunan talang tidak ada kebocoran. Salah satu usaha ialah saluran pada tempat sambungan dibeton atau hilir dibuat pasangan cukup panjang. Kehilangan energi pada talang pada prinsipnya adalah sama dengan pada sipon ataupun gorong-gorong:

dimana:

masuk, keluar = faktor kehilangan energi va = kecepatan rata-rata yang dipercepat (m/det)

( )2g

v1vaH2

masukmasuk=


BUKU AJAR IRIGASI 2

v1 = kecepatan rata-rata di hulu (m/det) = kecepatan rata-rata di hulu (m/det) v2 = kecepatan rata-rata di hilir (m/det) v2 = kecepatan rata-rata di hilir (m/det)

Tinggi jagaan minimum untuk air yang mengalir dalam talang didasarkan pada debit, kecepatan dan faktor lain: Tinggi jagaan minimum untuk air yang mengalir dalam talang didasarkan pada debit, kecepatan dan faktor lain: Harga tinggi jagaan minimum untuk talang adalah: Harga tinggi jagaan minimum untuk talang adalah: Tabel 5.3: Harga Tinggi jagaan minimum untuk Talang Tabel 5.3: Harga Tinggi jagaan minimum untuk Talang Debit (m3/det) Tinggi jagaan (m) Debit (m3/det) Tinggi jagaan (m) < 0.5 0.2 0.5 1.5 0.2 1.5 5.0 0.25 5.0 10.0 0.3 10.0 15.0 0.4 > 15.0 0.5

Gambar 5.3: Contoh Talang

5.1.4. ALUR PEMBUANG Alur pembuang adalah bangunan yang dipakai untuk membawa air buangan dalam jumlah kecil ke saluran. Untuk aliran yang besar biasanya air diseberangkan lewat atas atau bawah saluran dengan menggunakan gorong-gorong yang selanjutnya dibuang jauh di luar saluran. Hal ini terutama apabila aliran air diperkirakan mengangkut cukup banyak lanau, pasir atau benda-benda hanyut. Namun kadang lebih ekonomis untuk membawa air bersih ke dalam saluran daripada membelokkannya keluar. Alur pembuang bisa dibuat disalurkan ke pembuang alami atau di ujung saluran pembuang yang sejajar dengan saluran irigasi, karena ujung alur pembuang paling cocok digunakan juka saluran seluruhnya berada di bawah permukaan tanah asli.

Gambar 5.4: Potongan dan denah alur pembuang pipa

( )2g

vav2H2

keluarkeluar=


5.2. BANGUNAN TERJUN Bangunan terjun atau got miring diperlukan jika kemiringan permukaan tanah asli lebih curam daripada kemiringan maksimum saluran yang diijinkan. Bangunan semacam ini mempunyai 4 bagian fungsional, masing-masing memiliki sifat perencanaan yang khas sebagai berikut:

a. Bagian hulu pengontrol, yaitu bagian dimana aliran menjadi superkritis Pada bagian ini berfungsi sebagai pengontrol aliran. Hubungan tinggi energi yang memakai ambang sebagai acuan (h1) dengan debit (Q) pada pengontrol bergantung pada ketinggian ambang (P1), potongan memanjang mercu bangunan, kedalaman bagian yang tegak lurus terhadap aliran, dan lebar bagian pengontrol ini. Untuk bagian pengontrol ini ada 2 alternatif: 1. mempersempit luas basah tanpa ambang 2. pemakaian ambang dengan permukaan hulu miring Mempersempit luas basah berarti memperbaiki kurve Q-h bahkan bagian pengontrol segitiga bisa sesuai dengan kurve Q-h saluran tetapi bagian pengontrol segiempat lebih murah. Pemberian ambang memberikan pengaruh yang baik terhadap besaran debit di sebelah hulu pada debit rendah. Untuk saluran yang mengangkut aliran dengan kandungan sedimen tinggi, tidak perlu dibuat ambang agar tidak terjadi sedimentasi, dengan demikian mengurangi biaya pemeliharaan.

b. Bagian dimana air dialirkan ke elevasi yang lebih rendah atau disebut juga bagian pembawa ini hanya bergantung pada tinggi terjun saja. Jika tinggi terjun lebih dari 1.50 m akan dipakai bangunan terjun miring. Untuk tinggi terjun yang lebih rendah dapat dipakai bangunan terjun tegak.

c. Bagian tepat di sebelah hilir potongan U yaitu tempat dimana energi diredam d. Bagian peralihan saluran memerlukan perlindungan untuk mencegah erosi

Gambar 5.5: Contoh bangunan terjun tegak

Perencanaan hidraulis bangunan terjun tegak dipengaruhi oleh tinggi energi di muka ambang, perubahan tinggi energi dan tinggi energi hilir pada kolam olak. z = (H + Hd) H1 dimana: Hd boleh diasumsikan = 1.67 H1

BUKU AJAR IRIGASI 2


Gambar 5.6: Contoh bangunan terjun miring

Disarankan untuk memakai kemiringan yang tidak lebih curam dari 12 m untuk mencegah pemisahan aliran pada sudut miring. Jika diperlukan kemiringan yang lebih curam, sudut runcing harus diganti dengan kurve peralihan dengan jari-jari maksimum: r = 0.5 H1. Tinggi energi Hu pada luapan yang masuk kolam pada potongan U mempunyai harga yang jauh lebih tinggi jika digunakan permukaan hilir yang miring dibandingkan dengan bangunan terjun tegak.

BUKU AJAR IRIGASI 2

BUKU AJAR IRIGASI 2

B A B 6 B A N G U N A N P E N G A M B I L A N D A N P E M B I L A S Bangunan pengambilan sebaiknya dibuat sedekat mungkin dengan pembilas dan as bendung atau bendung gerak. Lebih disukai jika pengambilan ditempatkan di ujung tikungan luar sungai atau pada ruas luar guna memperkecil masuknya sedimen. Bila bendung dengan pengambilan 2 sisi (kiri dan kanan) maka untuk satu sisi terutama yang kecil dapat dibuatkan pada pilar pembilas. Namun sering pula dibuatkan pengambilan kiri dan kanan. Pada perencanaan dinding dan sayap, sedapat mungkin dihindari turbulensi. Jari-jari lengkung minimal adalah kali kedalaman air (H). 6.1. BANGUNAN PENGAMBILAN Bangunan pengambilan berfungsi untuk mengelakkan air dari sungai dalam jumlah yang diinginkan. Kapasitas pengambilan diambil minimal 120 % dari kebutuhan. Kecepatan air di pengambilan biasa didekati dengan rumus: dimana: v = kecepatan rata-rata, m/det h = kedalaman air, m d = diameter butir, m Kecepatan normal diambil 1.0 2.0 m/det sehingga butiran berdiameter 0.01 m sampai dengan 0.04 m masih dapat masuk dalam saluran. dimana: Q = debit, m3/det = koefisien debit, untuk bukaan di bawah permukaan air dengan kehilangan tinggi energi kecil, = 0.80 b = lebar bukaan, m a = tinggi bukaan, m g = percepatan gravitasi = 9.8 m/det2 z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m

ddh32v

1/32

2gzabQ =

BAB 6 BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS 6 - 2

Gambar 6.1: Tipe pintu pengambilan

Bila pintu pengambilan dipasang pintu radial, maka = 0.80 jika ujung pintu bawah tenggelam 20 cm di bawah muka air hulu dan kehilangan energi sekitar 10 cm. Elevasi mercu bendung direncanakan 0.10 m di atas elevasi pengambilan yang dibutuhkan untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang. Elevasi ambang bangunan pengambilan ditentukan dari tinggi dasar sungai. Ambang direncanakan di atas dasar dengan ketentuan sebagai berikut:

a. 0.50 m jika sungai hanya mengangkut lanau b. 1.00 m bila sungai juga mengangkut pasir dan kerikil c. 1.50 m kalau sungai mengangkut batu-batu bongkah.

Harga-harga di atas hanya dipakai untuk pengambilan yang digabung dengan pembilas terbuka. Jika direncana pembilas bawah, maka kriteria ini tergantung pada ukuran saluran pembilas bawah. Dalam hal ini umumnya ambang pengambilan direncanakan: 0 < p < 20 cm di atas ujung penutup saluran pembilas bawah Bila pengambilan mempunyai bukaan lebih dari satu, maka pilar sebaiknya diundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus.

Gambar 6.2: Geometri bangunan pengambilan

Pengambilan hendaknya selalu dilengkapi dengan sponeng skot balok di kedua sisi pintu agar pintu itu dapat dikeringkan untuk keperluan pemeliharan dan perbaikan. Pintu pengambilan biasanya adalah pintu sorong kayu sederhana. Bila di daerah yang bersangkutan harga kayu mahal, maka dapat dipakai baja. Jika air di depan pintu sangat dalam, maka eksploitasi pintu sorong mungkin sulit, maka dipakai pintu radial atau segmen.

BUKU AJAR IRIGASI 2

BAB 6 BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS 6 - 3

Gambar 6.3: Tipe-tipe pintu pengambilan: pintu sorong kayu dan baja

Gambar 6.4: Pintu pengambilan tipe radial

6.2. BANGUNAN PEMBILAS Bangunan pembilas berfungsi untuk mengurangi sebanyak mungkin benda-benda terapung dan fraksi-fraksi sedimen kasar yang masuk ke jaringan saluran irigasi. Lantai pembilas merupakan kantong tempat mengendapnya bahan-bahan kasar di depan pembilas pengambilan. Sedimen yang terkumpul dapat dibilas dengan jalan membuka pintu pembilas secara berkala guna menciptakan aliran terkonsentrasi tepat di depan pengambilan. Berdasarkan pengalaman ditentukan lebar pembilas sebagai berikut:

a. leb

buku ajar irigasi 2.pdf

Documents