diktat b-air

Bangunan Air I Fakultas Teknik Sipil Unsyiah

i

Kata Pengantar

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Alhamdullillah, pembuatan buku ajar Bangunan Air untuk mahasiswa Jurusan

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala telah terselesaikan. Buku ini

disusun untuk memenuhi kebutuhan perkuliahan di Fakultas Teknik Universitas

Syiah Kuala. Sesuai dengan kebutuhan materi ajar, maka materi dalam buku ini

merupakan cuplikan dari Standar Perencanaan Irigasi KP-02, KP-04, KP–06, B.I-01,

Petunjuk Perencanaan Irigasi dan sejumlah literatur lainnya.

Ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada kepada rekan-rekan

staf pengajaf FT Unsyiah Bidang Hidro Teknik dan semua pihak yang telah

mendukung tersenggaranya pembuatan buku ajar ini. Sungguh banyak bantuan dari

berbagai pihak untuk berhasilnya penulisan buku ajar ini, namun sangat diharapkan

kritik dan saran-saran perbaikan agar buku ajar ini dapat memenuhi kebutuhan

untuk materi ajar.

Demikianlah, semoga buku ajar ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa untuk

mempelajari bangunan air.

Banda Aceh, Juli 2007

Dirwan


ii

Tujuan Instruksional

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

1. Mampu memahami bagian bagian bangunan utama, mengetahui data yang

diperlukan untuk perencanaan, rumus dan persyaratan yang diperlukan untuk

perencanaan bangunan utama.

2. Mampu merencanakan dan menggambar bangunan utama

Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

Mahasiswa diharapkan mampu:

1. Menjelaskan bagian bagian bangunan utama

2. Mengetahui data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan sebuah bangunan

utama.

3. Mengetahui cara memilih lokasi bangunan utama.

4. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dalam merencanakan bendung

pelimpah.

5. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dalam merencanakan bangunan

peredam energi.

6. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan konstruksi

bangunan utama berikut dengan tinjauan kestabilannya.

7. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan konstruksi

kantong lumpur.

8. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan bangunan

pengambilan dan pembilas.


iii

Daftar Isi

halaman

Kata Pengantar ................................................................................................................................................. i

Tujuan Instruksional .................................................................................................................................... ii

Daftar Isi ........................................................................................................................................................... iii

1 PENDAHULUAN ..................................................................................................................................... 1

1.1 Maksud Penulisan Buku Ini ...................................................................................................... 1

1.2 Definisi ................................................................................................................................................ 1

1.3 Bagian-Bagian Bangunan Utama ............................................................................................ 1

1.3.1 Bangunan Pengelak ............................................................................................................. 1

1.3.2 Pengambilan ........................................................................................................................... 3

1.3.3 Pembilas ................................................................................................................................... 3

1.3.4 Kantong Lumpur ................................................................................................................... 3

1.3.5 Pekerjaan Pengaturan Sungai ........................................................................................ 3

1.3.6 Pekerjaan Pelengkap .......................................................................................................... 4

2 DATA ........................................................................................................................................................ 10

2.1 Data Topografi ............................................................................................................................. 10

2.2 Data Hidrologi .............................................................................................................................. 12

2.2.1 Debit banjir........................................................................................................................... 12

2.2.2 Debit Rendah Andalan .................................................................................................... 13

2.2.3 Neraca Air ............................................................................................................................. 13

2.2.4 Data Morfologi .................................................................................................................... 13

2.2.5 Data Geologi Teknik ......................................................................................................... 14

2.2.6 Geologi .................................................................................................................................... 14

2.2.7 Data Mekanika Tanah ...................................................................................................... 14

3 PEMILIHAN LOKASI BENDUNG .................................................................................................. 18

3.1 Elevasi Muka Air.......................................................................................................................... 18

3.2 Topografi ........................................................................................................................................ 19

3.3 Kondisi Hidraulik dan Morfologi Sungai ......................................................................... 19

3.4 Kondisi Geologi Teknik Pada Lokasi, ................................................................................ 19

3.5 Metode Pelaksanaan ................................................................................................................. 20

4 BENDUNG PELIMPAH ...................................................................................................................... 22

4.1 Lebar Bendung ............................................................................................................................. 22

4.2 Pelimpah Ambang Tajam ........................................................................................................ 24


iv

4.3 WES-Standard Spillway ........................................................................................................... 26

4.4 Submerged Weir ......................................................................................................................... 35

4.5 Cylindrical Crested Weir ......................................................................................................... 37

4.6 Evaluasi Debit. .............................................................................................................................. 38

5 BANGUNAN PEREDAM ENERGI ................................................................................................. 46

5.1 Bangunan Terjun Tegak .......................................................................................................... 47

5.2 Bangunan Terjun Miring ......................................................................................................... 51

5.3 SAF Basin ........................................................................................................................................ 54

5.4 Kolam USBR ................................................................................................................................... 56

5.4.1 Kolam USBR II ..................................................................................................................... 58

5.4.2 Kolam USBR III .................................................................................................................. 62

5.4.3 Kolam Olakan USBR IV. .................................................................................................. 63

5.5 Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam............................................................................... 67

6 PERENCANAAN BANGUNAN........................................................................................................ 72

6.1 Tekanan Air ................................................................................................................................... 72

6.2 Berat Bangunan ........................................................................................................................... 74

6.3 Gaya Gempa ................................................................................................................................... 75

6.4 Tekanan Tanah ............................................................................................................................ 75

6.5 Momen Pada Pondasi................................................................................................................ 76

6.6 Stabilitas .......................................................................................................................................... 77

6.6.1 Ketahanan Terhadap Gelincir ..................................................................................... 77

6.6.2 Guling ...................................................................................................................................... 79

6.6.3 Stabilitas Terhadap Erosi Bawah Tanah (piping).............................................. 80

7 PERENCANAAN KANTONG LUMPUR ....................................................................................... 99

7.1 Sedimen ........................................................................................................................................ 100

7.2 Topografi ..................................................................................................................................... 100

7.3 Dimensi Kantong Lumpur ................................................................................................... 101

7.3.1 Panjang dan Lebar Kantong Lumpur .................................................................... 101

7.3.2 Voluma Tampungan ...................................................................................................... 105

7.4 Pembersihan .............................................................................................................................. 107

7.4.1 Pembersihan Secara Hidrolis ................................................................................... 107

7.4.2 Pembersihan secara manual/mekanis ................................................................ 108

7.5 Pencekan Terhadap Berfungsinya Kantong Lumpur ............................................. 112

7.5.1 Efisiensi Pengendapan ................................................................................................. 112


v

7.5.2 Efisiensi Pembilasan ..................................................................................................... 113

7.6 Tata Letak Kantong Lumpur, Pembilas dan Pengambilan Saluran Primer . 113

7.6.1 Tata letak ............................................................................................................................ 113

7.6.2 Pembilas ............................................................................................................................. 115

7.6.3 Pengambilan Saluran Primer .................................................................................... 116

7.6.4 Saluran Pembilas ............................................................................................................ 117

7.6.5 Perencanaan Kantong Lumpur ................................................................................ 117

8 BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS ................................................................... 124

8.1 Fungsi Bangunan ..................................................................................................................... 124

8.2 Tata letak ..................................................................................................................................... 124

8.3 Bangunan Pengambilan ........................................................................................................ 125

8.4 Pembilas ....................................................................................................................................... 130

8.5 Pintu ............................................................................................................................................... 140

8.5.1 Pintu Pengambilan......................................................................................................... 142

8.5.2 Pintu Bilas .......................................................................................................................... 144

Kepustakaan ............................................................................................................................................... 150


1

1 PENDAHULUAN

1.1 Maksud Penulisan Buku Ini

Maksud dari penulisan buku ini adalah sebagai bahan materi ajar pada mata kuliah

Bangunan Air, disamping untuk memenuhi permintaan penyediaan referensi buku-

buku Bangunan Air. Dirasakan tulisan semacam ini penerbitannya sangat kurang

pada hal sangat diperlukan oleh mahasiswa Jurusan Sipil pada Fakultas Teknik.

1.2 Definisi

Bangunan utama dapat didefinisikan sebagai: semua bangunan yang direncanakan

di dan di sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke dalam jaringan

saluran irigasi agar dapat dipakai untuk keperluan irigasi, biasanya dilengkapi

dengan kantong lumpur agar bisa mengurangi kandungan sedimen yang berlebihan

serta memungkinkan untuk mengukur air yang masuk.

1.3 Bagian-Bagian Bangunan Utama

Bangunan utama terdiri dari berbagai bagian yang akan dijelaskan secara terinci

dalam pasal berikut ini. Menurut Anonim 1 (1986), bagian-bagian bangunan utama

adalah sebagai berikut:

bangunan pengelak

bangunan pengambilan

bangunan pembilas (penguras)

kantong lumpur

pekerjaan sungai

bangunan-bangunan pelengkap

Untuk mendapatkan gambaran umum tentang bangunan utama disajikan gambar

1.1, sampai dengan gambar 1.4.

1.3.1 Bangunan Pengelak

Bangunan pengelak adalah bagian dari bangunan utama yang dibangun di dalam air.

Bangunan ini diperlukan untuk memungkinkan dibelokkannya air sungai ke

jaringan irigasi, dengan jalan menaikkan muka air di sungai atau dengan


2

memperlebar pengambilan di dasar sungai seperti pada tipe bendung saringan

bawah (bottom rack weir). Bila bangunan tersebut juga akan dipakai untuk

mengatur elevasi air disungai, maka ada dua tipe yang dapat digunakan, yakni:

bendung pelimpah dan

bendung gerak (barrage).

Bendung adalah bangunan pelimpah melintang sungai yang memberikan tinggi

muka air minimum kepada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi.

Bendung merupakan penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan

genangan luas di daerah-daerah hulu bendung tersebut.

Bendung gerak adalah bangunan berpintu yang dibuka selama aliran besar; masalah

yang ditimbulkannya selama banjir kecil saja. Bendung gerak dapat mengatur muka

air di depan pengambilan agar air yang masuk tetap sesuai dengan kebutuhan

irigasi. Bendung gerak mempunyai kesulitan-kesulitan eksploitasi karena pintunya

harus tetap dijaga dan dioperasikan dengan baik dalam keadaan apapun

Bendung saringan bawah adalah tipe bangunan yang dapat menyadap air dari

sungai tanpa terpengaruh oleh tinggi muka air. Tipe ini terdiri dari sebuah parit

terbuka yang terletak tegak lurus terhadap aliran sungai. Jeruji baja (saringan)

berfungsi untuk mencegah masuknya batu-batu bongkah ke dalam parit.

Sebenarnya bongkah dan batu-batu dihanyutkan ke bagian hilir sungai. Bangunan

ini digunakan di bagian/ruas atas sungai dimana sungai hanya mengangkut bahan-

bahan yang berukuran sangat besar.

Untuk keperluan-keperluan irigasi, bukanlah selalu merupakan keharusan untuk

meninggikan muka air di sungai. Jika muka air sungai cukup tinggi, dapat

dipertimbangkan pembuatan pengambilan bebas: bangunan yang dapat mengambil

air dalam jumlah yang cukup banyak selama waktu pemberian air irigasi, tanpa

membutuhkan tinggi muka air tetap di sungai. Dalam hal ini pompa dapat juga

dipakai untuk menaikkan air sampai elevasi yang diperlukan. Akan tetapi, karena

biaya pengelolaannya tinggi, maka harga air irigasi mungkin menjadi terlalu tinggi

pula.


3

1.3.2 Pengambilan

Pengambilan (gambar 1.5) adalah denah suatu bangunan pengambilan. Air irigasi

dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini. Pertimbangan utama dalam

merencanakan sebuah bangunan pengambilan adalah debit rencana dan pengelakan

sedimen.

1.3.3 Pembilas

Pada tubuh bendung tepat di hilir pengambilan, dibuat bangunan pembilas guna

mencegah masuknya bahan sedimen kasar ke dalam jaringan saluran irigasi

(gambar 1.5). Pembilas dapat direncanakan sebagai:

Tipe 1, pembilas pada tubuh bendung dekat pengambilan

Tipe 2, pembilas bawah (undersluice)

Tipe 3, shunt undersluice

Tipe 4, pembilas bawah tipe boks.

Tipe (2) sekarang umum dipakai; tipe (1) adalah tipe tradisional; tipe (3) dibuat di

luar lebar bersih bangunan pengelak dan tipe (4) menggabung pengambilan dan

pembilas dalam satu bidang atas bawah.

1.3.4 Kantong Lumpur

Kantong lumpur mengendapkan fraksi-fraksi sedimen yang lebih besar dari fraksi

pasir halus (0,06 - 0,07 mm) dan biasanya ditempatkan persis disebelah hilir

pengambilan. Bahan-bahan yang lebih halus tidak dapat ditangkap dalam kantong

lumpur terangkut melalui jaringan saluran ke sawah-sawah. Bahan yang telah

mengendap di dalam kantong kemudian dibersihkan secara berkala. Pembersihan

ini biasanya dilakukan dengan menggunakan aliran air yang deras untuk

menghanyutkan bahan endapan tersebut kembali ke sungai. Dalam hal-hal tertentu,

pembersihan ini perlu dilakukan dengan cara lain, yaitu dengan jalan mengeruknya

atau dilakukan dengan tangan.

1.3.5 Pekerjaan Pengaturan Sungai

Pembuatan bangunan-bangunan khusus di sekitar bangunan utama adalah untuk

menjaga agar bangunan tetap berfungsi dengan baik, terdiri dari:


4

Pekerjaan pengaturan sungai guna melindungi bangunan terhadap kerusakan

akibat penggerusan dan sedimentasi. Pekerjaan pekerjaan ini umumnya berupa

krib, matras batu, pasangan batu kosong dan/atau dinding pengarah.

Tanggul banjir untuk melindungi lahan yang berdekatan terhadap genangan

akibat banjir.

Saringan bongkah untuk melindungi pengambilan/pembilas bawah agar

bongkah tidak menyumbat bangunan selama terjadi banjir.

Tanggul penutup untuk menutup bagian sungai lama atau, bila bangunan

pengelak dibuat di kopur, untuk mengelakkan sungai melalui bangunan

tersebut.

1.3.6 Pekerjaan Pelengkap

Pekerjaan-pekerjaan ini terdiri dari bangunan-bangunan atau perlengkapan yang

akan ditambahkan ke bangunan utama untuk keperluan:

Pengukuran debit dan muka air di sungai maupun di saluran;

Pengoperasian pintu;

Peralatan komunikasi, tempat dan ruang kerja untuk kegiatan eksploitasi dan

pemeliharaan;

Jembatan di atas bendung, agar seluruh bagian bangunan utama mudah

dijangkau, atau bagian-bagian itu terbuka untuk umum.

Instalasi tenaga air mikro atau mini, tergantung pada hasil evaluasi ekonomi

serta kemungkinan hidrolik. Instalasi ini bisa dibangun di dalam bangunan

pengelak atau di ujung kantong lumpur atau di awal saluran.


5

Sumber: Anonim 3 (1986)

Gambar ‎1.1. Bangunan utama


6


Gambar ‎1.2. Denah bendung


7


Gambar ‎1.3. Denah dan potongan bangunan utama


8


Gambar ‎1.4. Denah pengambilan dan pembilas


9

Gambar ‎1.5. Bendung Krueng Aceh


10

2 DATA

Menurut Anonim 1 (1986), data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan

bangunan utama dalam suatu jaringan irigasi adalah:

Data topografi: peta yang meliputi seluruh daerah aliran sungai; peta situasi

untuk letak bangunan utama; gambar-gambar potongan memanjang dan

melintang sungai baik di sebelah hulu maupun hilir dari kedudukan bangunan

utama.

Data hidrologi: data aliran sungai yang meliputi data banjir yang andal. Data ini

harus mencakup beberapa periode ulang; daerah hujan; tipe tanah dan vegetasi

yang terdapat di daerah aliran.

Data morfologi: kandungan sedimen, kandungan sedimen dasar (bedload)

maupun layang (suspended load) termasuk distribusi ukuran butir, perubahan-

perubahan yang terjadi pada dasar sungai, secara horisontal maupun vertikal,

unsur kimiawi sedimen.

Data geologi: kondisi umum permukaan tanah daerah yang bersangkutan;

keadaan geologi lapangan, kedalaman lapisan keras, sesar, kelulusan

(permeability) tanah; bahaya gempa bumi, parameter yang harus dipakai.

Data mekanika tanah: bahan pondasi, bahan konstruksi, sumber bahan

timbunan, batu untuk pasangan batu kosong, agregat untuk beton, batu belah

untuk pasangan batu; parameter tanah yang harus digunakan.

Standar untuk perencanaan: peraturan dan standar yang telah ditetapkan secara

nasional, seperti PBI beton, daftar baja, konstruksi kayu indonesia, dan

sebagainya.

Data lingkungan dan ekologi.

2.1 Data Topografi

Data-data topografi yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

Peta dasar lebih disukai dengan skala 1 : 50.000 yang menunjukkan sungai mulai

dari sumbernya sampai muaranya di laut. Garis-garis ketinggian (contour) harus

diberikan setiap 25 m. Berdasarkan peta ini dapat disiapkan profil memanjang

sungai tersebut, dan juga luasnya daerah aliran sungai dapat diukur.


11

Peta situasi sungai tempat bangunan utama akan dibuat. Peta ini sebaiknya

berskala 1 : 2.000. Peta itu harus meliputi jarak 1 km ke hulu dan 1 km ke hilir

dari bangunan utama, dan melebar 250 m dari masing-masing tepi sungai.

Daerah bantaran juga harus tercakup. Peta ini juga harus dilengkapi dengan

garis ketinggian setiap 1,0 m kecuali di dasar sungai dimana diperlukan garis

ketinggian setiap 0,50 m. Peta itu harus mencakup lokasi alternatif yang sudah

diidentifikasi serta panjang yang diliput harus memadai agar dapat diperoleh

informasi mengenai bentuk denah sungai dan memungkinkan dibuatnya

sodetan/kopur dan juga untuk merencana tata letak dan trase tanggul penutup.

Peta itu harus mencantumkan batas-batas yang penting, seperti batas-batas

desa, sawah dan seluruh prasarananya. Harus ditunjukkan pula titik-titik tetap

(benchmark) yang ditempatkan di sekitar daerah yang bersangkutan, lengkap

dengan koordinat dan elevasinya.

Gambar potongan memanjang sungai dengan potongan melintang setiap 50 m.

Panjang potongan memanjang dan skala horisontalnya sama dengan skala pada

peta yang dijelaskan (b) di atas; skala vertikalnya 1 : 200. Skala untuk potongan

melintang 1 : 200 horisontal dan 1: 200 vertikal. Panjang potongan

melintangnya adalah 50 m ke kedua tepi sungai. Elevasi akan diukur pada jarak

maksimum 25 m atau untuk beda ketinggian 0,25 m tergantung mana yang

dapat dicapai lebih dahulu. Dalam potongan memanjang sungai, letak pencatat

muka air otomatis (AWLR) dan papan duga harus ditunjukkan dan titik nolnya

harus diukur.

Pengukuran detail terhadap situasi bendung yang sebenarnya harus

dipersiapkan, yang menghasilkan peta berskala 1 : 200 atau 1 : 500 untuk areal

seluas kurang lebih 50 ha (1.000 x 500 m2). Peta tersebut harus memperlihatkan

bagian-bagian lokasi bangunan utama secara lengkap, termasuk lokasi kantong

lumpur dan tanggul penutup. Peta ini harus dilengkapi dengan titik ketinggian

dan garis ketinggian yang tepat setiap 0,25 m.

Foto udara akan sangat bermanfaat untuk penyelidikan lapangan. Apabila foto

udara dari berbagai tahun pengambilan juga tersedia, maka ini akan lebih

menguntungkan untuk penyelidikan perilaku dasar sungai.

Bangunan-bangunan yang ada di sungai di hulu dan hilir bangunan utama yang

direncanakan harus diukur dan dihubungkan dengan hasil-hasil pengukuran

bangunan utama.


12

Gambar 2.1 memperlihatkan contoh gambar peta situasi suatu sungai.

2.2 Data Hidrologi

2.2.1 Debit banjir

Data-data yang diperlukan untuk perencanaan bangunan utama adalah:

Data untuk menghitung berbagai harga banjir rencana

Data untuk menilai debit rendah andalan, dan

Data untuk membuat neraca air sungai secara keseluruhan.

Banjir rencana maksimum untuk bangunan pengelak diambil sebagai debit banjir

dengan periode ulang 100 tahun. Banjir dengan periode ulang 1.000 tahun

diperlukan untuk mengetahui tinggi tanggul banjir dan mengontrol keamanan

bangunan utama. Untuk bangunan yang akan dibuat di hilir waduk, banjir rencana

maksimum akan diambil sebagai debit dengan periode ulang 100 tahun dari daerah

antara dam dan bangunan pengelak, ditambah dengan aliran dari waduk yang

disebabkan oleh banjir dengan periode ulang 100 tahun.

Elevasi tanggul hilir sungai dari bangunan utama didasarkan pada tinggi banjir

dengan periode ulang 5 sampai 25 tahun. Periode ulang tersebut (5 - 25 tahun) akan

ditetapkan berdasarkan jumlah penduduk yang terkena akibat banjir yang mungkin

terjadi, serta pada nilai ekonomis tanah dan semua prasarananya. Biasanya di

sebelah hulu bangunan utama akan dibuat tanggul sungai untuk melindungi lahan

dari genangan banjir. Saluran pengelak, jika diperlukan selama pelaksanaan,

biasanya direncana berdasarkan banjir dengan periode ulang 25 tahun, kecuali

kalau perhitungan risiko menghasilkan periode ulang lain yang lebih cocok.

Rangkaian data debit banjir untuk berbagai periode ulang harus andal. Hal ini

berarti bahwa harga-harga tersebut harus didasarkan pada catatan-catatan banjir

yang sebenarnya yang mencakup jangka waktu lama (sekitar 20 tahun). Apabila

data semacam ini tidak tersedia (dan begitulah yang sering terjadi), kita harus

menggunakan cara lain, misalnya berdasarkan data curah hujan di daerah aliran

sungai. Jika ini tidak berhasil, kita usahakan cara lain berdasarkan data yang

diperoleh dari daerah terdekat.Debit banjir dengan periode-periode ulang berikut

harus diperhitungkan: 1, 5, 25, 50, 100, 1.000 tahun.


13

2.2.2 Debit Rendah Andalan

Perhitungan debit rendah andalan dengan periode ulang yang diperlukan (biasanya

5 tahun), dibutuhkan untuk menilai luas daerah potensial yang dapat diairi dari

sungai yang bersangkutan. Adalah penting untuk memperkirakan debit ini seakurat

mungkin. Cara terbaik untuk memenuhi persyaratan ini adalah dengan melakukan

pengukuran debit (atau membaca papan duga) tiap hari. Jika tidak tersedia data

mengenai muka air dan debit, maka debit rendah harus di hitung berdasarkan curah

hujan dan data limpasan air hujan dari daerah aliran sungai.

2.2.3 Neraca Air

Neraca air (water balance) seluruh sungai harus dibuat guna mempertimbangkan

perubahan alokasi/penjatahan air akibat dibuatnya bangunan utama. Hak atas air,

penyadapan air di hulu dan hilir sungai pada bangunan pengelak serta kebutuhan

air di masa datang, harus ditinjau kembali.

2.2.4 Data Morfologi

Konstruksi bangunan pcngelak di sungai akan mempunyai 2 konsekuensi (akibat)

terhadap morfologi sungai:

Konstruksi itu akan mengubah kebebasan gerak sungai ke arah horisontal;

Konsentrasi sedimen akan berubah karena air dan sedimen dibelokkan, dari

sungai dan hanya sedimennya yang akan digelontor kembali ke sungai.

Data-data fisik yang diperlukan dari sungai adalah:

Kandungan dan ukuran sedimen

Tipe dan ukuran sedimen dasar

Pembagian (distribusi) ukuran butir

Banyaknya sedimen dalam waktu tertentu

Pembagian sedimen secara vertikal dalam sungai.

Kandungan sedimen selama banjir mendapat perhatian khusus. Selain data-data

ini, data historis mengenai potongan memanjang sungai dan gejala terjadinya

degradasi dan agradasi sungai juga harus dikumpulkan.


14

2.2.5 Data Geologi Teknik

2.2.6 Geologi

Geologi permukaan suatu daerah harus diliput pada peta geologi permukaan. Skala

peta yang harus dipakai adalah:

Peta daerah dengan skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000

Peta semi detail dengan skala 1 : 25.000 atau 1 : 5.000

Peta detail dengan skala 1 : 2.000 atau 1 : 100.

Peta-peta tersebut harus menunjukkan geologi daerah yang bersangkutan, daerah

pengambilan bahan bangunan, detail-detail geologis yang perlu diketahui oleh

perekayasa, seperti tipe batuan, daerah geser, sesar, daerah pecahan, jurus dan

kemiringan lapisan.

Berdasarkan pengamatan dari sumuran dan paritan uji, perubahan-perubahan yang

terjadi dalam formasi tanah maupun tebal dan derajat pelapukan tanah penutup

(overburden) harus diperkirakan. Dalam banyak hal, pemboran mungkin diperlukan

untuk secara tepat mengetahui lapisan dan tipe batuan. Hal ini sangat penting untuk

pondasi bendung. Adalah perlu untuk mengetahui kekuatan pondasi maupun

tersedianya batu di daerah sekitar untuk menentukan lokasi bendung itu sendiri,

dan juga untuk keperluan bahan bangunan yang diperlukan, seperti misalnya

agregat untuk beton, batu untuk pasangan atau untuk batu candi, pasir dan kerikil.

Untuk memperhitungkan stabilitas bendung, kekuatan gempa perlu diketahui.

Contoh gambar penyelidikan geologi di suatu sungai diberikan pada gambar 2.2.

2.2.7 Data Mekanika Tanah

Cara terbaik untuk memperoleh data tanah pada lokasi bangunan pengelak ialah

dengan menggali sumur dan parit uji, karena sumuran dan paritan ini akan

mcmungkinkan diadakannya pemeriksaan visual dan diperolehnya contoh tanah

yang tidak terganggu. Apabila pemboran memang harus dilakukan karena adanya

lapisan air tanah atau karena diperlukan penetrasi yang dalam, maka contoh harus

sering diambil dan dicatat dalam borlog. Kelulusan tanah harus diketahui agar gaya

angkat dan perembesan dapat diperhitungkan. Contoh gambar penyelidikan tanah

di suatu sungai diberikan pada gambar 2.3.


15


Gambar ‎2.1. Peta situasi sungai


16


Gambar ‎2.2. Penampang geologi


17

kimSumber: Anonim 3 (1986)

Gambar ‎2.3. Peta penyelidikan tanah


18

3 PEMILIHAN LOKASI BENDUNG

Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu:

Elevasi yang diperlukan untuk irigasi,

Topografi pada lokasi yang direncanakan,

Kondisi hidraulik dan morfologi sungai

Kondisi geologi teknik pada lokasi,

Metode pelaksanaan.

3.1 Elevasi Muka Air

Dalam perencanaan, semua rencana daerah irigasi hendaknya dapat terairi sehingga

harus dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diairi. Muka air rencana di depan

pengambilan bergantung pada:

Elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi (eksploitasi normal)

Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas

sedimen dari kantong

Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas

sedimen dekat pintu pengambilan

Beda tinggi energi yang diperlukan untuk meredam energi pada kolam olak.

Untuk elevasi muka air yang diperlukan, tinggi, kedalaman air dan kehilangan tinggi

energi berikut harus dipertimbangkan:

Elevasi sawah yang akan diairi

Kedalaman air di sawah

Kehilangan tinggi energi di saluran dan boks tersier

Kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier

Variasi muka air untuk eksploitasi di jaringan primer

Panjang dan kemiringan saluran primer

Kehilangan tinggi energi pada bangunan-bangunan di jaringan primer: sipon,

pengatur, flume, dan sebagainya

Kehilangan tinggi energi di bangunan utama


19

3.2 Topografi

Topografi pada lokasi yang direncanakan sangat mempengaruhi perencanaan dan

biaya pelaksanaan bangunan utama. Menurut Mawardi dan Memet (2002), ada

beberapa aspek yang harus dipertimbangkan adalah:

Pembendungan tidak terlalu tinggi. Bila bendung dibangun di palung sungai,

maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih dari tujuh

meter, sehingga tidak menyulitkan pelaksanaannya

Trace saluran induk terletak di tempat yang baik, misal penggaliannya tidak

terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi untuk tidak menyulitkan

pelaksanaan. Penggalian saluran induk dibatasi sampai dengan kedalaman

delapan meter. Bila masalah ini dijumpai maka sebaiknya lokasi bendung

dipindah ketempat lain.

Penempatan lokasi intake disesuaikan dengan kondisi hidraulik dan angkutan

sedimen sehingga aliran ke intake tidak mengalami gangguan. Salah satu syarat,

intake harus terletak ditikungan luar aliran atau di bagian sungai yang lurus.

Harus dihindari penempatan intake di tikungan dalam aliran.

3.3 Kondisi Hidraulik dan Morfologi Sungai

Menurut Mawardi dan Memet (2002), kondisi hidraulik dan morfologi sungai di

lokasi bendung termasuk angkutan sedimen adalah faktor yang harus

dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bendung.

Pola aliran sungai, kecepatan dan arah pada waktu banjir, sedang dan kecil.

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

Tinggi muka air pada debit banjir rencana.

Potensi dan distribusi angkutan sedimen.

Bila persyaratan di atas tidak terpenuhi maka dipertimbangkan pembangunan

bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau dengan jalan membangun

pengendalian banjir.

3.4 Kondisi Geologi Teknik Pada Lokasi,

Yang paling penting adalah pondasi bangunan utama. Daya dukung dan kelulusan

tanah bawah merupakan hal-hal penting yang sangat berpengaruh terhadap


20

percncanaan bangunan utama besar sekali. Masalah-masalah lain yang harus

diselidiki adalah kekuatan bahan terhadap erosi, tersedianya bahan bangunan

(sumber bahan timbunan) serta parameter-parameter tanah untuk stabilitas

tanggul

3.5 Metode Pelaksanaan

Menurut Anonim 1 (1986), metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan juga dalam

pemilihan lokasi yang cocok pada tahap awal penyelidikan. Pada gambar 3.1

diberikan dua alternatif pelaksanaan yang biasa diterapkan yaitu:

pelaksanaan di sungai

pelaksanaan pada sodetan/kopur di samping sungai.


Gambar ‎3.1. Metode pelaksanaan alternatif

Site yang dipilih harus cocok dengan metode pelaksanaan dan pekerjaan-pekerjaan

sementara yang dibutuhkan. Pekerjaan-pekerjaan sementara yang harus

dipertimbangkan adalah:

Saluran Pengelak. Saluran pengelak akan dibuat jika konstruksi dilaksanakan di

dasar sungai yang dikeringkan. Kemudian aliran sungai akan dibelokkan untuk

sementara.

Tanggul Penutup. Tanggul penutup diperlukan untuk menutup saluran pengelak

atau lengan sungai lama setelah pelaksanaan dam pengelak selesai.


21

Kopur. Jika pekerjaan dilakukan di luar dasar sungai di tempat kering dan sungai

akan dipintas (disodet), maka ini disebut kopur; lengan sungai lama kemudian harus

ditutup.

Bendungan. Bendungan (cofferdam) adalah bangunan sementara di sungai untuk

melindungi sumuran.

Tempat Kerja (construction pit) Tempat kerja adalah tempat dimana bangunan akan

dibuat. Biasanya sumuran cukup dalam dan perlu dijaga agar tetap kering dengan

jalan memompa air di dalamnya.


22

4 BENDUNG PELIMPAH

4.1 Lebar Bendung

Menurut Anonim 1 (1986), lebar bendung, yaitu jarak antara pangkal-pangkalnya,

sebaiknya sama dengan lebar rerata sungai pada bagian yang stabil. Dibagian bawah

ruas sungai, lebar rerata ini dapat diambil pada debit penuh (bankful discharge).

Dalam hal ini debit banjir rerata tahunan dapat diambil untuk menetukan lebar

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

rerata sungai pada ruas yang stabil. Untuk sungai yang mengangkut bahan bahan

sedimen kasar yang berat, lebar bendung harus disesuaikan lagi terhadap lebar

rerata sungai, yakni jangan diambil 1,2 kali lebar sungai tersebut. Agar pembuatan

bangunan peredam energi tidak terlalu mahal maka aliran per satuan lebar

hendaknya dibatasi sampai sekitar 12 - 14 m3/dt.m yang memberikan tinggi energi

maksimum sebesar 3,5 - 4,5 m. Lebar efektif mercu (Be) adalah lebar mercu yang

sebenarnya (gambar 4.1), yakni jarak antara pangkal-pangkal bendung dan/atau

tiang pancang, dengan persamaan sebagai berikut:

1ape HKnK2BB .............................. Persamaan ‎4.1

dengan:

n = jumlah pilar

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung

H1 = tinggi energi, m

Harga-harga koefisien Ka dan Kp diberikan pada tabel 4.1.

Tabel ‎4.1. Harga-harga koefisien konstraksi

Konstruksi 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


23

Tabel ‎4.1. Harga-harga koefisien konstraks (sambungan)i

Konstruksi 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 0,5H1 >r> 0,15H1

Untuk pangkal tembok bulat dimana r>0,5 H1 dan tembok hulu tidak lebih

dari 450 ke arah aliran.

0,20

0,10

0

Sumber Anonim 1 (1986).

Sumber Anonim 1 (1986).

Gambar ‎4.1. Lebar efektif mercu

Contoh ‎4.1. Menentukan lebar rata-rata sungai

Untuk menentukan lebar bendung dapat dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.

Lakukan pengukuran topografi pada lokasi bendung.

Plot potongan melintang (100 m).

Tentukan kemiringan rata-rata dasar sungai (Ib).

Tentukan banjir mean tahunan (Q1).

Tentukan elevasi air di setiap potongan melintang (pakai rumus Strickler

dengan K = 35)

Tentukan lebar permukaan air untuk Q1 disetiap potongan.

Ambil lebar rata-rata pada lebar bendung.


24

Bila dari pengukuran lebar sungai pada P1= 81,00 m, P2 = 81,50 m, P3= 66,00 m,

P4 = 69,00 m, P5 = 62,00 m dan P6 = 69,00 m, maka lebar rata-rata sungai adalah,

00,6900,6200,6900,6650,8100,816

1Av .

Av=71,40 m

Catatan.

Untuk alur sungai yang lebih rendah, ambil lebar rata-rata selama debit setinggi

tanggul. Kemiringan talud sungai ( vertikal : horizontal) pada contoh ini diambil =

1 : 1

81,00

P1Q1

81,50

P2Q1

69,00

P4Q1

66,00

P3Q1

69,00

P6Q1

62,00

P5Q1

Gambar ‎4.2. Lebar permukaan air pada setiap potongan melintang

4.2 Pelimpah Ambang Tajam

Menurut Novak (1981), bila T adalah tinggi mercu dari dasar, debit dapat ditulis

sebagai;

2/32

0

2/32

od

g2

v

g2

vhg2BC

3

2Q .............................. persamaan ‎4.2


25

dengan:

b = Lebar spillway (m)

h = head di atas mercu (m).

Bila harga vo kecil, persamaan (4.2) dapat ditulis sebagai;

2/32

o2/3d

gh2

v1hg2C

3

2q

2/3d hg2C

3

2q (Basin) .............................. persamaan ‎4.3

Untuk takikan tampa konstraksi samping dalam persamaan (Basin),

T

h08,0611,0Cd (Rechboch) .............................. persamaan ‎4.4

atau

3680.S.BT

h083,0602,0Cd .............................. persamaan ‎4.5

atau (Basin),

h

005,0608,0Cd .............................. persamaan ‎4.6

dengan,

22/32

0

Th

h55,01

gh2

v1

Untuk takikan dengan konstraksi pada kedua sisi dalam persamaan (Basin), nilai

koefisien debit,

SmithHamiltonb

h1,01616,0Cd

.............................. persamaan ‎4.7

Untuk takikan yang berbentuk segi tiga dengan sudut , debit adalah;

2/5d h

2tang2C

15

8q

.............................. persamaan ‎4.8


26

Untuk = 90o (Thomson Weir), tan (/2) = 1 dan Cd = 0,59.

Ada tiga kemungkinan dalam memilih hubungan antara head (H) rencana yang

digunakan dengan mercu.

T

1

23

h

Gambar ‎4.3. Tirai luapan

Untuk Hd > Hmak tekanan pada spillway lebih besar dari atmosfer dan koefisien debit

berada 0,578 < Cd < 0,75.

Untuk Hd = Hmak tekanan pada spillway sama besar dari atmosfer dan koefisien

debit berada Cd 0,75.

Untuk Hd < Hmak tekanan pada spillway sama lebih kecil dari atmosfer, terjadi

tekanan negatif, kapitasi terjadi pada H 2 Hd dan koefisien debit Cd 0,825.

Untuk keamanan direkomendasikan nilai Hmak 1,65 Hd dengan Cd 0,81.

4.3 WES-Standard Spillway

Menurut (Bos, 1978), dari pandangan ekonomi, spillway harus dapat mengalirkan

debit puncak dengan aman pada head sekecil mungkin, disisi lain tekanan negatif

yang terjadi pada mercu harus dibatasi untuk menghindari bahaya kapitasi. Para

engineer biasanya memilih bentuk mercu spillway mendekati tirai luapan

(gambar 4.3).

Secara teoritis, akan terjadi tekanan atmosfer pada mercu. Dalam prakteknya,

bagaimanapun juga, gesekan antara aliran dengan permukaan mercu spillway

mengakibatkan tekanan negatif. Jika spillway dioperasikan lebih kecil dari “design

head”, akan terjadi tekanan positif pada daerah mercu dan koefisien debit mengecil.

Jika spillway dioperasikan lebih besar dari design head, akan terjadi tekanan negatif

pada daerah mercu dan koefisien debit membesar.


27

Besarnya tekanan minimum pada mercu (P/g)min telah diukur oleh para peneliti.

Gambar 4.5 memperlihatkan tekanan minimum sebagai fungsi dari rasio actual head

terhadap design head. Untuk menghindari tekanan negatif pada mercu yang dapat

menyebabkan kapitasi pada mercu atau getaran terhadap struktur, perlu

dipertimbangkan design kriteria high-head spillway. Dalam hubungan ini

direkomendasikan tekaman minimum pada mercu adalah - 4 m kolom air jika

terbuat dari beton. Untuk pasangan batu tekanan sub atmosfer sebaiknya dibatasi

sampai - 1 m kolom air. Ini direkomendasikan untuk digunakan dengan

mengkombinasikan dengan gambar 4.5 yang memberikan batas atas dalam

perencanaan mercu.

Sumber: Bos (1980)

Gambar ‎4.4. Mercu spillway dan kesamaannya dengan pembendungan ambang tajam

Sumber: Bos (1988)

Gambar ‎4.5. Tekanan negatif pada mercu spillway

U.S Bureau of Reclamation the U.S. Army Corp of Engineers melakukan percobaan

dan menghasilkan kurva yang dapat dideskripsikan dalam bentuk persamaan:


28

yKhx 1nd

n .............................. persamaan ‎4.9

Persamaan di atas dapat juga ditulis sebagai

n

dd h

x

K

1

h

y

.............................. persamaan ‎4.10

Dimana x dan y adalah koordinat dari slope mercu bagian hilir sebagaimana yang

diindikasikan pada gambar 4.6 dan hd adalah head rencana di atas mercu spillway. K

dan n adalah parameter, dimana nilainya tergantung dari kecepatan awal dan

inclinasi dari sisi mercu bagian hulu. Untuk nilai kecepatan awal yang rendah, nilai K

dan n hanya didasarkan kepada sisi mercu bagian hulu sebagai berikut

Tabel ‎4.2. Nilai K dan n dari U.S.B.R

Kemiringan muka bagian hulu K n

Tegak lurus

3 : 1

3 : 2

3 : 3

2,000

1,936

1,939

1,873

,850

1,836

1,810

1,776

Sumber: Bos (1978)

(Gambar A) (Gambar B)


29

(Gambar C) (Gambar D)

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.6. WES standard spillway

Evaluasi Debit

Persamaan dasar untuk debit aliran pada peluap segi empat adalah

5,11

5,0

e bHg3

2

3

2CQ

.............................. persamaan ‎4.11

WES-standard spillway mengembangkan dari aliran melalui ambang tajam,

5,11

5,0*e bHg2

3

2CQ .............................. persamaan ‎4.12

Perbandingan dari dua persamaan memperlihatkan Ce*=Ce/3 oleh karenanya

memungkinkan untuk digunakan. Pada dua persamaan, koefisien debit Ce (atauCe*)

sama dengan perkalian dari C0 (atau C0*), C1 dan C2, (Ce = C0 C1 C2). C0 (atau

C0*)adalah konstan, C1 adalah fungsi dari p/hd, dan H1/Hd, dan C2 adalah fungsi dari

p/h1 dan slope bagian hulu bendung. Pada gambar 4.4 memperlihatkan titik

tertinggi dari tirai luapan berada pada 0,11 hsc di atas puncak mercu. Sebagai

kesimpulan, koefisien debit spillway pada design head hd adalah kira-kira 1,2 kali

debit ambang tajam pada head yang sama.

Model test spillway telah memperlihatkan pengaruh kecepatan awal terhadap C0

dapat diabaikan bila p dari bendung adalah sama atau lebih besar dari 1,33 hd,

dimana hd adalah design head termasuk velocity head. Pada kondisi actual head H1=

Hd. Dalam persamaan 4.7, koefisien debit C0 = 1,33 dalam persamaan 4.11, koefisien

debit C0 = 0,75. C1 dapat diambil dari grafik tak berdimensi oleh VEN TE CHOW


30

(1959), yang didasarkan pada data dari U.S. Bureau of Reclamation and of the

Waterways Experimental Station (1952), dan di tunjukkan pada gambar 4.7.

Nilai C1 pada gambar 4.7 adalah

sahih untuk WES-spillway

dengan sisi hulu vertikal. Jika

sisi hulu bendung mempunyai

kemiringan, koreksi tak

berdimensi koefisien C2

digunakan, ini adalah fungsi dari

kemiringan sisi hulu bendung

dan ratio p/H1. Nilai C2

diperoleh dari gambar 4.8.

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.8. Faktor koreksi untuk WES spillway dengan kemiringan sisi bagian hulu

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.7 . Faktor koreksi untuk design head di atas WES spillway


31

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.9. Faktor reduksi aliran sebagai fungsi dari p2/H1 dan H2/H1

Dengan menggunakan perkalian, Ce = C0 C1 C2 hubungan antara head dengan debit

dapat ditentukan. Setelah dihitung dengan memasukkan kecepatan awal v1,

hubungan Q – H1 dapat ditranformasikan dalam bentuk kurva. WES-spillway

memperkenankan tinggi p2 lebih besar dari tinggi mercu. Bila p2 sama dengan tinggi

mercu terjadi pengurangan koefisien debit kira-kira 23%. Gambar 4.9

memperlihatkan nilai Ce tertinggi, ratio p2/H1 harus melebihi 0,75. Pada gambar

tersebut juga memperlihatkan pada p2/H1 ≥ 0,75 debit yang diperoleh dari

persamaan 4.7 berkurang hingga kira-kira 99% dari nilai teoritis jika submerged

ratio H2/H1 = 0,3. Koefisien reduksi f dipengaruhi oleh p2/H1 dan H2/H1. Keakuratan

koefisien debit Ce = C0 C1 C2 dari WES-spillway mempunyai error kurang dari 5%.

Batasan Untuk Aplikasi.

Untuk alasan keakuratan, batasan untuk aplikasi dari bendung dengan WES-

spillway adalah; Dibagian hulu, h1 harus diukur pada jarak 2 atau 3 kali h1max

dari mercu bagian hulu. Direkomendasikan batas terendah h1 adalah 0,06 m.

Untuk mencegah permukaan air tidak stabil menjelang bendung, ratio p/h1 tidak

boleh kurang dari 0,20.

Untuk mengurangi pengaruh boundary layer dari tembok tepi bendung, ratio

b/H1tidak boleh kurang dari 2.


32

Untuk mendapatkan nilai Ce yang tinggi, ratio p2/H1 tidak kurang dari 0,75.

Modular limit H2/H1 = 0,3, memberikan aliran air hilir tidak terganggu akibat

pola aliran diatas mercu, p2/H1 ≥0,75

Tekanan minimum yang diperkenankan pada mercu adalah -4,00 m kolom air

(p/g ≥ -0,4 m).

Contoh ‎4.2 Perencanaan Mercu Ogee

Untuk memudahkan mengikuti uraian perencanaan, berikut dihimpun data yang

digunakan dalam hitungan. Debit banjir rencana = 800 m3/detik. Lebar rata-rata

sungai = 71,40 m. Lebar efektif pembendungan = 62,40 m. Slope rata-rata dasar

sungai = 0,004. Kemiringan talud sungai ( vertikal : horizontal) = 1 : 1. Koefisien

Manning sungai = 0,035 detik/m 1/3. Elevasi dasar sungai bagian hulu = +13,40.

Elevasi dasar sungai bagian hilir = +13,0. Elevasi mercu bendung = + 16,70 Muka

hulu bendung di buat tegak dan kemiringan hilir bendung berkemiringan 1:1.

Langkah-langkah hitungan sebagai berikut.

Perhatikan gambar berikut ini.

H H

H

Gambar ‎4.10. Sketsa aliran sebelum dan sesudah pembendungan

Sebagai langkah awal dicari dahulu kedalaman di sungai sebelum pembendungan.

Mencari kedalaman air sungai sebelum pembendungan dilakaukan dengan cara


33

coba banding (triall & error). Taksir dahulu kedalaman air sungai, selanjutnya

berdasarkan kedalaman air taksiran tersebut, dicari nilai debit. Taksiran telah benar

bila debit yang diperoleh dari hitungan telah sama dengan debit yang diketahui.

9. Kedalaman di sungai sebelum pembendungan

Misal: H = 3,0 m

A = ( H + m H ) H

2m1H2BP

P

AR

2/13/2 SRn

1v

Q = A v

dengan:

H = kedalam air

m = kemiringan talud sungai

B = lebar sungai

A = luas tampang aliran sungai

P = keliling basah sungai

R = jari-jari hidrolis sungai

Q = debit sungai

Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, Q = 800,094 m3/detik. Ternyata Q

Q mak, jadi kedalaman air sebelum pembendungan = 3,0 m.

Karena elevasi mercu berada di bawah muka air sungai maka tipe aliran adalah

“jatuh bebas”. Bendung direncana sebagai bendung pasangan batu dengan tipe Ogee,

muka hulu di buat vertikal dan kemiringan bagian hilir 1 : 1.

10. Menghitung hitung debit per satuan lebar bendung :

eff

makeff

B

Qq

qeff = 12,821 m3/detik


34

11. menghitung tinggi air di atas mercu bendung

Menghitung tinggi air di atas mercu bendung dilakukan dengan cara “trial &

error” dengan menaksir nilai kecepatan awal.

HL = + 16,7 (HL = elevasi mercu)

UGL = + 13,40 (UGL = Elevasi dasar sungai di hulu bendung)

Misal v = 1,96 m/detik

Koefisien = 1

v

qy

eff1

y1 = 6,559 m

h1 = y1 – (HL – UGL)

h1 = 3,242 m

T

h08,0611,0C 1

d

Cd = 0,69

2

32

3

2

1ddg2

v

g2

vhg2C

3

2q

dengan:

y2 = kedalam air setelah pembendungan

h1 = tinggi air datang

HL = elevasi mercu

UGL = elevasi dasar sungai bagian hulu bendung

Cd = koefisien debit

v = kecepatan air (m/detik)

g = ravitasi (9,81 m/detik2)

Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, q = 12,913 m3/detik. Ternyata q qeff,

jadi tinggi air di atas mercu = 3,0 m.

12. Desain mercu

Mercu direncanakan sisi bagian hulu tegak dan sisi bagian hilir mempunyai

kemiringan 1 : 1. Sesuai dengan gambar 4.6A, maka;

a = 0,282 h1 a = 0,914 m


35

b = 0,175 h1 b = 0,567 m

c = 0,124 h1 c = 0,402 m

R = 0,5 h1 R = 1,621 m

r = 0,2 h1 r = 0,648 m

Mencari koordinat titik singgung pada mercu digunakan persamaan Scemeni;

yhKx 1nd

n

y = 0,5 x 1,85 h -0,85

y = 0,197 x -1,85

85,1x363,0dx

dy

Kemiringan sisi hilir bendung adalah 1 : 1, maka 1tandx

dy , diperoleh x =

3,553 m dan y = 1,921 m.

Koordinat titik-titik bantu dapat diperoleh dengan memasukkan nilai x

sebarang kedalam persamaan Scemeni awal.

x 0.5 1 1,5 2,5 3

y 0.051 0.184 0.390 1.002 1.404

Gambar ‎4.11. Propil mercu Ogee hasil hitungan

4.4 Submerged Weir

Menurut Moodi dan Seth (1977), bila elevasi muka air di sebelah hilir dari bendung

lebih tinggi dari puncak bendung maka bendung itu disebut dengan Submerged

Weir. Selama banjir sering aliran air yang melalui bendung di sungai menjadi aliran

menyelam. Gambar 4.12 memperlihatkan debit diatas submerged weir dapat dibagi

menjadi dua bagian. Bagian antara permukaan air hulu dan hilir bendung

diperlakukan sebagai free weir dan bagian antara muka air hilir dan puncak

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0


36

bendung diperlakukan sebagai drowned orifice. Jika Q1 dan Q2 adalah debit aliran

bebas dan aliran tenggelam maka;

2/3211d1 HHg2LC

3

2Q .............................. persamaan ‎4.13

2122d2 HHg2LxHC3

2Q .............................. persamaan ‎4.14

dengan

H1 adalah tinggi air di bagian hulu bendung

H2 adalah tingi air di bagian hilir bendung

L adalah panjang bendung

Cd1 adalah koefisien debit untuk aliran bebas

Cd2 adalah koefisien debit untuk aliran meyelam.

H1

H2

H1 -H2

Va

Gambar ‎4.12. Submerged Weir

Bila kecepatan aliran datang diperhitungkan, maka Q1 dan Q2 dapat dinyatakan

sebagai;

2/3211d1 HHg2LC

3

2Q .............................. persamaan ‎4.15

2122d2 HHg2LxHC3

2Q .............................. persamaan ‎4.16

Bendung ambang tajam adalah lebih peka menjadikan aliran menyelam dari pada

bendung ambang lebar.


37

4.5 Cylindrical Crested Weir

Menurut Bos (1978), Mercu bulat adalah struktur pelimpah dengan koefisien debit

lebih besar dan sering digunakan sebagai pelimpah. Bendung terdiri dari sisi arah

hulu yang vertikal, mercu yang berbentuk silinder tegak lurus horizontal searah

aliran, dan sisi bendung bangian hilir mempunyai kemiringan 1 : 1 (= 45o),

diperlihatkan pada gambar 4.13.

Jika energy head di atas mercu sebagai fungsi jari-jari mercu adalah kecil (H1/r

adalah kecil) tekanan pada mercu adalah positif. Jika “energy head” H1/r bertambah

besar, posisi dari tirai luapan lebih rendah dari tirai luapan jatuh bebas dan tekanan

pada mercu menjadi negatif (sub-atmosfer) dan suatu ketika menyebabkan

membesar koefisien debit. Tekanan lokal minimum pada mercu (p/g)min telah

diukur oleh L.ESCANDE dan F.SANANES (1959), yang sesuai dengan persamaan

beriku dimana (p/g)min dapat dihitung.

n

2

11r

nrryHH

g

p

.............................. persamaan ‎4.17

dengan:

N = 1,6 + 0,35 cot

y = kedalaman air di atas mercu yang mana mendekati 0,7 H1

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.13. Mercu bulat

Kecepatan awal diabaikan. Untuk kemiringan sisi bagian hilir 1 : 1 (cot ) tekanan

minimum pada puncak mercu dalam satuan dalam kolom air (p/g)min ini dengan

energy head H1 merupakan fungsi dari h1/r dalam gambar 4.14. Untuk menghindari


38

bahaya kapitasi lokal, tekanan minimum pada mercu dibatasi hingga – 4 m kolom

air. Pembatasan ini bersamaan dengan “energy head” maksimum di atas mercu, H1/r

yang diberikan pada gambar 4.14.

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.14. Tekanan minimum pada mercu bulat sebagai fungsi dari H1/r

4.6 Evaluasi Debit.

Persamaan dasar dari aliran di atas ambang tipis dengan penampang berbentuk segi

empat,

5,11e bHg

3

2

3

2CQ .............................. persamaan ‎4.18

Dimana koefisien debit Ce adalah perkalian dari C0 (adalah fungsi dari H1/r), C1

(adalah fungsi dari p/H1), dan C2 (adalah fungsi dari p/H1 dan slope sisi bendung

bagian hulu) (Ce = C0 C1 C2). Koefisien debit dasar adalah fungsi dari ratio H1/r dan

mempunyai nilai maksimum Ce = 1,49 jika H1/r 8,0 sebagaimana ditunjukkan dalam

gambar 4.15.

Nilai Co dalam gambar 4.15 adalah sahih jika p/H1 ≥ 1,5. Jika p mendekati nol,

bendung akan berbentuk ambang lebar dan nilai Ce kira-kira 0,98, dengan

pengurangan koefisien debit C1, 0,98/1,49 0,66. Faktor pengurangan adalah fungsi

dari ratio p/H1 dan dapat dibaca dari gambar 4.16.


39

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.15. Koefisien debit untuk mercu bulat sebagai fungsi dari ratio H1/r

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.16. Reduction factor sebagai fungsi dari ratio p/H1

Percobaan laboratorium untuk melihat pengaruh kemiringan sisi hulu mercu bulat

belum dapat disimpulkan. Bagaimanapun juga faktor koreksi terhadap koefisien

debit C2 dapat menggunakan gambar 4.8 untuk bentuk WES spillway. Untuk setiap

energy head di atas mercu, debit dapat dihitung dengan menggunakan data yang

menghasilkan kurva hubungan Q – H1. Dengan bantuan gambar 4.17, hubungan Q –

H1 ini dapat dirubah menjadi lebih sederhana. Untuk tiap-tiap nilai dari ratio

(H1+p)/yc, nilai (V12/2g)/yc dapat diperoleh, dimana yc adalah kedalaman kritis di

depan bendung, oleh karenanya h1= H1 - V12/2g dapat dihitung. Jika kita definisikan

modular limit sebagai H2/H1 dengan pengurangan 1 % dari debit ekivalen (f = 0,99),


40

dari gambar 4.18 modular limit kira-kira 0,33. Nilai dari faktor pengurangan aliran

sebagai fungsi dari submergence ratio dapat diperoleh dari gambar 4.18. Keacuratan

koefisien debit efektif Ce = C0 C1 C2. mempunyai kesalahan kurang dari 5%

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.17. Grafik untuk konversi dari H1 menjadi h1

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎4.18. Drowned flow reduction factor sebagai fungsi dari H2/H1


41

Batasan Aplikasi

Untuk alasan keakuratan, batasan dari aplikasi mercu bulat adalah:

Head di atas mercu bagian hulu h1 harus di ukur pada jarak 2 – 3 h1 maksimum

dari sisi depan bendung. Direkomendasikan batas terendah h1 = 0,06 m.

Untuk mencegah permukaan air tidak stabil di bagian hulu bendung, ratio p/h1 >

0,33.

Untuk mengurangi efek boundary layer pada sisi vertikal bendung, ratio L/H1 >

2,0

Penggunaan head yang tinggi, ratio h1/r harus memperhatikan tekanan pada

mercu tidak kurang dari – 4 m kolom air.

Untuk mencegah aliran hilir mempengaruhi pola aliran di atas mercu, ratio

p2/H1 harus lebih besar dari unity

Modular limit H2/H1 = 0,33.

Contoh ‎4.3. Contoh Cylindrical Crested Weir

Untuk memudahkan mengikuti uraian perencanaan, berikut dihimpun data yang

digunakan dalam hitungan. Debit banjir rencana = 800 m3/detik. Lebar rata-rata

sungai = 71,40 m. Lebar efektif pembendungan = 62,40 m. Slope rata-rata dasar

sungai = 0,004. Kemiringan talud sungai (vertikal : horizontal) = 1 : 1. Koefisien

Manning sungai = 0,0778 detik/m 1/3. Elevasi dasar sungai bagian hulu = +13,40.

Elevasi dasar sungai bagian hilir = +11,60 Elevasi mercu bendung = + 16,70. Muka

hulu bendung di buat dengan kemiringan 3 : 1 dan kemiringan hilir bendung

berkemiringan 1 : 1. Rencanakanlah bendung dengan mercu bulat.

Langkah hitungan.

1. Mencari kedalaman di sungai sebelum pembendungan

Sebagai langkah awal dicari dahulu kedalaman di sungai sebelum

pembendungan. Mencari kedalaman air sungai sebelum pembendungan

dilakaukan dengan cara coba banding (triall & error). Taksir dahulu kedalaman

air sungai, selanjutnya berdasarkan kedalaman air taksiran tersebut, dicari

nilai debit. Taksiran telah benar bila debit yang diperoleh dari hitungan telah

sama dengan debit yang diketahui.


42

Misal : H = 4,85 m

A = ( H + m H ) H

2m1H2BP

P

AR

2/13/2 SRn

1v

Q = A v

dengan:

H = kedalam air

m = kemiringan talud sungai

B = lebar sungai

A = luas tampang aliran sungai

P = keliling basah sungai

R = jari-jari hidrolis sungai

Q = debit sungai

Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, Q = 800,459 m3/detik. Ternyata Q Q

mak, jadi kedalaman air sebelum pembendungan = 3,85 m.

Karena elevasi mercu berada di bawah muka air sungai maka tipe aliran adalah

menyelam. Bendung direncana sebagai bendung pasangan batu dengan mercu bulat.

Sesuai dengan soal, muka hulu berkemiringan 3:1 dan kemiringan hilir 1:1.

Jari-jari mercu bendung pertama-tama diperkirakan 1,75 m dan tekanan negatif

yang bekerja pada mercu itu di cek kemudian.

2. Menghitung hitung debit per satuan lebar bendung:

eff

makeff

B

Qq . qeff = 12,821 m3/detik

3. Menghitung tinggi air di atas mercu bendung

Lebar efektif 62,40 m.

Dari aliran melalui pelimpah, muka air rencana dapat ditentukan:

5,11ed Hbg

3

2

3

2CQ


43

dengan:

Q = debit rencana (Q100 = 800 m3/dt)

Cd = koefisien debit C1 x C2 x C3

Be = lebar efektif (be = 62,40 m)

H1 = tinggi energi hulu

Harga-harga koefisien C0, C1, dan C2 dapat ditentukan dari gambar 4.15, gambar 4.16

dan gambar 4.9. Masukan (input) untuk gambar ini adalah jari-jari (diandaikan 1,75

m) H1, dan p1 (3,30 m). Untuk perhitungan pertama H1, harga Cd = 1,3 merupakan

perkiraan yang baik, jadi.

Trial ke 1.

5,11H4,6281,9

3

2

3

23,1800

H11,5 = 5,79 H1 = 3,223 m.

Co dapat diperkirakan dari gambar 4.15.

84,175,1

223,3

r

H1 -> Co = 1,307

5,102,1223,3

30,3

H

p

1

jadi harus dibuat koreksi akibat 5,1H

p

1

dengan koefisien C1 = 0,961. (gambar

4.16). Karena dipakai muka hulu dengan kemiringan 1:0,33, diperlukan kaktor

koreksi C2 pada gambar 4.9.

02,1H

p

1

-> C2 = 0,999

Cd = Co x C1 x C2 = 1,307 x 0,961 x 0,999 = 1,254.

Cd berbeda dari nilai 1,3 jadi H1 dihitung kembali dengan menggunakan nilai Cd

yang baru.

Trial ke 2

5,11H4,6281,9

3

2

3

2254,1800

H1 = 3,30 m.


44

886,175,1

30,3

r

H1 -> Co = 1,31

5,10,13,3

30,3

H

p

1


p

1

dengan koefisien C1 = 0,959. Karena

dipakai muka hulu dengan kemiringan 1:0,33, diperlukan kaktor koreksi

C2 0,1H

p

1

-> C2 = 0,999

Cd = Co x C1 x C2 = 1,31 x 0,959 x 0,997 = 1,253.

Cd sebelumnya = 1,254 berbeda dari Cd yang baru = 1,253, maka H1 dihitung

kembali dengan menggunakan nilai Cd yang baru.

Trial ke 3.

5,11H4,6281,9

3

2

3

2253,1800

H1 = 3,302 m.

887,175,1

302,3

r

H1

-> Co = 1,311

5,10,13,3

302,3

H

p

1


p

1

dengan koefisien C1 = 0,959.Karena

dipakai muka hulu dengan kemiringan 1 : 0,33, diperlukan kaktor koreksi C2.

0,1H

p

1

-> C2 = 0,997

Cd = Co x C1 x C2 = 1,31 x 0,959 x 0,997 = 1,253.

Cd sebelumnya = 1,253 telah sama dengan Cd yang baru = 1,253, maka H1 yang

diperoleh telah benar.

4. Tekanan negatif pada mercu

Dengan H1 = 3,302 m dan radius 1,75 m, tekanan negatif yang bekerja pada

mercu dapat dicek. Untuk ini dipakai Grafik 4.14 dengan persamaan,


45

n

2

11r

nyryHH

g

p

dengan cot35,06,1n

.

y = 0,7 x 3,302 m.

diperoleh y =2,311 m

.

Diperoleh n=1,95

5. Besarnya tekanan diatas mercu

95,1

2

75,1

311,2x95,175,1311,2302,3302,3

g

p

385,0g

p

> -1 OK


46

5 BANGUNAN PEREDAM ENERGI

Menurut Chow (1959), Pada kegiatan yang melibatkan banyak kolam olakan,

seringkali diperlukan rancangan umum untuk memenuhi persyaratan ekonomi dan

spesifikasi yang diinginkan. Rancangan-rancangan ini dapat dikembangkan melalui

percobaan dan pengamatan pada struktur yang ada, atau penelitian pada model,

atau dengan kedua cara tersebut. Biasanya rancangan tersebut dilengkapi dengan

peralatan khusus, terdiri atas blok-blok muka kolam olakan, ambang, dan pilar

gelombang. Blok kolom olakan digunakan untuk membentuk peralatan yang

pinggirnya tajam pada bagian masuk ke kolam olakan. Alat ini berfungsi untuk

membentuk alur pada semburan masuk dan menaikkan sebagian semburan dan

lantai, menghasilkan panjang loncatan yang lebih pendek dan panjang tanpa

menggunakan peralatan. Blok tersebut juga cenderung untuk menstabilkan

loncatan, sehingga memberikan perbaikan pada unjuk-kerjanya.

Ambang, baik berbentuk lekukan maupun tegar, biasanya diletakkan pada ujung

kolam olakan. Peralatan tersebut berfungsi untuk melanjutkan proses pemendekan

panjang loncatan hidrolik dan mengendalikan pengikisan dasar. Untuk kolam olakan

yang besar, jadi perancangan untuk kecepatan naik yang tinggi, ambang biasanya

dilekukkan untuk melakukan fungsi tambahan sebagai peredam kecepatan tinggi

semburan air yang masih dapat mencapai ujung kolam kanal.

Pilar gelombang arus adalah blok-blok yang diletakkan pada posisi berselang-seling,

melintang di atas lantai. Alat ini berfungsi sebagai peredam energi, terutama karena

gaya tumbuk. Dinding tahan arus sangat berguna untuk struktur-struktur kecil,

dengan kecepatan naik yang rendah. Akan tetapi, dinding tersebut tidak cocok untuk

aliran dengan kecepatan tinggi, di mana ada kemungkinan terbentuk kavitasi. Pada

beberapa kasus yang ditemui, dinding tersebut harus dirancang untuk menahan

gaya tumbuk dan es atau benda-benda terapung.

Ada beberapa rancangan umum dan kolam olakan yang menggunakan loncatan

hidrolik sebagai peredam energi. Tiga buah jenis akan diuraikan pada pasal berikut:

Kolam olakan SAF. Kolam ini disarankan digunakan pada struktur yang kecil,

misalnya, saluran pelimpah, bagian keluar dan struktur kanal yang kecil, di mana

Fr= 1,7 sampai 17. Pengurangan panjang kolam olakan yang diperoleh melalui


47

pemakaian peralatan yang dirancang untuk kolam yang bersangkutan adalah ±

80% (70 — 90%.).

Kolam olakan USBR II. Disarankan untuk digunakan pada struktur yang besar,

misalnya, saluran peiimpah besar, struktur kanal yang besar, dan lain-lain, juga

untuk Fr > 4,5. Panjang loncatan dan kolam olakan diperpendek kira-kira 33%,

dengan menggunakan alat tambahan.

Kolam olakan USBR IV. Kolam ini dianjurkan digunakan untuk loncatan hidrolik

yang niiai Fr = 2,5 sampai 4,5, dan biasanya nilai ini terjadi pada struktur-

struktur kanal dan bendungan pengelak. Rancangan ini sangat memperkecil

gelombang-gelombang yang terbentuk pada loncatan yang tidak sempurna..

Perlu diketahui bahwa rancangan tersebut hanyalah contoh-contoh khusus dan

harus hati-hati bila diterapkan pada kolam-koiam yang kondisi rancangannya

berlainan.

Prinsip-prinsip yang digunakan pada kolam olakan, juga digunakan pada rancangan

terjunan kanal (atau penurunan kanal), yaitu struktur yang dibuat untuk

mendapatkan pengurangan tinggi permukaan kanal dan menjamin agar perusakaan

akibat pembebasan energi masih dalam batas-batas yang aman. Kadang-kadang

terjunan kanal dirancang dengan lebar penyempitan seperti yang terdapat pada

saluran terbuka Parshall. Terjunan demikian dinamakan terjunan saluran terbuka,

yang dapat secara mudah dibuat bersamaan dengan pembuatan jembatan

penyeberang dan digunakan sebagai pengukur atau pengatur.

5.1 Bangunan Terjun Tegak

Menurut Bos (1978), air luapan jatuh bebas pada pelimpah terjunan tegak seperti

pada gambar 5.1 akan memutar kurvatur tirai luapan dan bergerak menjadi aliran

menjadi aliran super kritis dan mengalir melalui tampang U.


48

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎5.1. Bangunan terjun tegak

Air yang melimpah melalui mercu, jatuh terhempas ke lantai basin dan berbelok

kearah hilir pada tampang U. Di bawah tirai luapan pada kolam terbentuk daya

dorong yang horisontal yang diperlukan untuk memutar aliran itu ke arah hilir.

Karena benturan air luapan terhadapat lantai basin dan turbulensi di dalam kolam,

terjadi kehilangan energy sebesar HL. Energi yang hilang ini dapat ditentukan

dalam ekperimen oleh More (1943) yang hasilnya diperlihatkan pada gambar 5.2.

Grafik tersebut diperlihatkan, dengan lantai basin sebagai bidang referensi, terjadi

kehilangan energi akibat terjunan bebas sebesar 50% dari energi awal. Selanjutnya

energi ini akan diredam dalam loncatan hydraulic di tampang U. Energy head yang

hilang Hj karena loncatan adalah fungsi dari bilangan Froude Fru = vu/(g Au/B)1/2.

Nilai Hj dapat di baca pada gambar 5.2. Perlu dicatat bahwa energy head H2 bagian

hilir dari loncatan tidak mempuyai variasi yang besar dengan z/Yc kira-kira 2,5 yc.

Nilai 2,5 yc ini dapat digunakan sebagai awal perencanaan


49

Sumber : Bos (1978)

Gambar ‎5.2. Disipasi energi pada dasar dari terjunan tegak

Geometri bangunan terjun tegak berhubungan dengan variabel independen berikut.

Tinggi jatuh z dalam meter

Debit pelimpah persatuan lebar q dalam m3/detik.

Kedua variabel ini dapat dinyatakan dalam ratio tak berdimensi yang dinyatakan

dengan q dalam bentuk kedalaman kritis,

32

cg

qy .............................. persamaan ‎5.1

Yang mana setelah dibagi dengan tinggi jatuh,

33

2c

zg

q

z

y

.............................. persamaan ‎5.2

Ratio tak berdimensi pada sebelah kanan persamaan ini diketahui sebagai bilangan

terjunan yang didefinisikan sebagai,

3

2

zg

qD

.............................. persamaan ‎5.3


50

RAND (1955) mendapatkan bahwa geometri aliran jatuh bebas dapat

dideskripsikan melalui fungsi eksponensial dari bilangan terjunan, yang diperoleh

dari percobaannya dengan error kurang dari 5%.

Fungsinya adalah:

27,0d D30,4z

L

.............................. persamaan ‎5.4

22,0pD00,1

z

y

.............................. persamaan ‎5.5

425,0u D34,0z

y

.............................. persamaan ‎5.6

27,02 D66,1z

y

.............................. persamaan ‎5.7

Dalam persamaan (5.6) dan (5.7), yu adalah kedalaman awal dan y2 adalah

kedalaman setelah loncatan hidraulik dimana telah terjadi kehilangan energi

sebesar Hj. Nilai yu dan y2 masing-masing juga berhubungan dengan bilangan

Froude di tampang U sebagai,

1Fr81

2

1

y

y 2u

u

2 .............................. persamaan ‎5.8

Persamaan (4-26) dapat disederhanakan dengan,

4,0Fr4,1y

yu

u

2 .............................. persamaan ‎5.9

Yang mana berbentuk garis lurus pada gambar 5.3 untuk sistuasi y3 = y2. Untuk

melokalisasi loncatan hidraulik direkomendasikan menambahkan sekatan pada

akhir lantai basin. Pada percobaannya Forster dan Skrinde (1950) telah

mengembangkan suatu diagram (gambar 5.3) yang menunjukkan hubungan antara

Fru, y3/yu, dan h/yu suatu peninggian curam, untuk 3j yn5L pada downstram

tampang U. Konsistensi hubungan-hubungan tersebut telah diuji dengan analisa

teoretis, dengan menggunakan teori momentum. Pada diagram, suatu titik (Fru,

y3/yu) terletak di atas garis y3 = y2 menunjukkan keadaan y3 > y2, di mana suatu

peninggian mendadak hanya berfungsi sebagai pemerbesar pengaruh pembenaman.


51

Untuk titik-titik yang terletak pada selang antara garis-garis y3 = y2 dan batas rendah

dari interval percobaan, posisi titik relatif terhadap kurva n/yu grafik menunjukkan

pengaruh peningian curam pada bentuk aliran yang datar. Jadi, jika titik terletak

pada kurva n/yu, loncatan akan terbentuk, dengan 3j yn5L arah he hilir dari

tampang U.

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎5.3. Hubungan antara Fru, y3/yu dan n/yu

Jika Fru dan y3 diketahui, gambar 5.3 dapat digunakan menetukan dimensi Lj dan n

stilling basin bagian hilir dari tampang U. Jika Fru, yu dan y3 diketahui, prosedur

untuk mencari n adalah sebagai berikut: Sebaiknya titik (Fru, y3/yu) pertama kali

ditetapkan untuk kondisi pada atau dekat dengan debit maksimum, dan nilai n/yu

yang berkaitan, dapat ditentukan dengan cara interpolasi. Dengan menggunakan

prosedur yang sama, untuk debit yang lain, nilai h terbesar yang dibutuhkan dapat

ditentukan. Nilai ini harus digunakan untuk peninggian tertinggi yang diperlukan.

Nilai peninggian minimum yang diperlukan untuk mencegah loncatan dan

kerusakan juga dapat ditentukan.

5.2 Bangunan Terjun Miring

Menurut Anonim 2 (1986), permukaan miring, yang menghantar air ke dasar kolam

olak, adalah praktek perencanaan yang umum, khususnya jika tinggi jatuh melebihi

1,5 m. Pada bangunan terjun, kemiringan permukaan belakang dibuat securam

mungkin dan relatif pendek. Jika peralihan ujung runcing dipakai di antara

permukaan pengontrol dan permukaan belakang (hilir), disarankan untuk memakai


52

kemiringan yang tidak lebih curam dari 1 : 2. AIasannya adalah untuk mencegah

pemisahan aliran pada sudut miring. Jika diperlukan kemiringan yang lebih curam,

sudut runcing harus diganti dengan kurve peralihan dengan jari-jari r ≈ 0,5 Hmak

(lihat gambar 5.4).

Harga-harga yu dan Hd, yang dapat digunakan untuk perencanaan kolam di belakang

potongan U, mungkin dapat ditentukan dengan menggunakan tabel 5.1. Tinggi

energi Hu pada luapan yang masuk kolam pada potongan U mempunyai harga yang

jauh lebih tinggi jika digunakan permukaan hilir yang miring, dibandingkan apabila

luapan jatuh bebas seperti pada bangunan terjun tegak. Sebabnya ialah bahwa

dengan bangunan terjun tegak, energi diredam karena terjadinya benturan luapan

dengan lantai kolam dan karena pusaran turbulensi air di dalam kolam di bawah

tirai luapan. Dengan bangunan terjun miring, peredam energi menjadi jauh

berkurang akibat gesekan dan aliran turbulensi di atas permukaan yang miring..

Sumber:Anonim 2 (1986)

Gambar ‎5.4. Parameter-parameter loncat air


53

Tabel ‎5.1. Perbandingan tak berdimensi untuk loncat air (dari Bos, Repogle and

Clemens, 1984)

1H

H

u

d

y

y

1

u

H

y

1

2u

gH2

v

1

u

H

H

1

d

H

y

1

2d

gH2

v

1

d

H

H

0.2446 3.00 0.3669 1.1006 1.4675 1.1006 0.1223 1.2229

0.2688 3.10 0.3599 1.1436 1.5035 1.1157 0.1190 1.2347

0.2939 3.20 0.3533 1.1870 1.5403 1.1305 0.1159 1.2464

0.3198 3.30 0.3469 1.2308 1.5777 1.1449 0.1130 1.2579

0.3465 3.40 0.3409 1.2749 1.6158 1.1590 0.1103 1.2693

0.3740 3.50 0.3351 1.3194 1.6545 1.1728 0.1077 1.2805

0.4022 3.60 0.3295 1.3643 1.6938 1.1863 0.1053 1.2916

0.4312 3.70 0.3242 1.4095 1.7337 1.1995 0.1030 1.3025

0.4609 3.80 0.3191 1.4551 1.7742 1.2125 0.1008 1.3133

0.4912 3.90 0.3142 1.5009 1.8151 1.2253 0.0987 1.3239

0.5222 4.00 0.3094 1.5472 1.8566 1.2378 0.0967 1.3345

0.5861 4.20 0.3005 1.6407 1.9412 1.2621 0.0930 1.3551

0.6525 4.40 0.2922 1.7355 2.0276 1.2855 0.0896 1.3752

0.7211 4.60 0.2844 1.8315 1.3083 1.3083 0.0866 1.3948

0.7920 4.80 0.2771 1.9289 2.2060 1.3303 0.0837 1.4140

0.8651 5.00 0.2703 2.0274 2.2977 1.3516 0.0811 1.4327

0.9400 5.20 0.2639 2.1271 2.3910 1.3723 0.0787 1.4510

1.0169 5.40 0.2579 2.2279 2.4858 1.3925 0,0764 1.4689

1.0957 5.60 0.2521 2.3299 2.5821 1.4121 0.0743 1.4864

1.1763 5.80 0.2467 2.4331 2.6798 1.4312 0.0723 1.5035

1.2585 6.00 0.2417 2.5372 2.7789 1.4499 0.0705 1.5233

1.3429 6.20 0.2367 2.6 29 2.8796 1.4679 0.0687 1.5367

1.4260 6.40 0.2321 2.7188 2.9809 1.4858 0.0671 1.5529

1.5150 6.60 0.2277 2.8560 3.0837 1.5032 0.0655 1.5387

I .6035 6.80 0.2235 2.9543 3.1378 1.5202 0.0641 1.5843

1.6937 7.00 0.2195 3.0737 3.2932 1.5268 0.0627 1.5935

1.7851 7.20 0.21 57 3.1 339 3.3996 1.5531 0.0614 1.6145

1.8778 7.40 0.2121 3.2950 3.5071 1.5691 0.0602 1.6293

1.9720 7.60 0.2085 3.4372 3.6157 1.5847 0.0590 1.6437

2.0674 7.80 0.2051 3.4723 3.7354 1.6001 0.0579 1.6580

2.1641 8.00 0.2019 3.6343 3.8361 1.6152 0.0568 1.6720

2.2620 8.20 0.1988 3.7190 3.9478 1.6301 0.0557 1.6858

2.3613 8.40 0.1958 3.8549 4.0607 1.6446 0.0548 1.6994

2.4615 8.60 0.1929 3.9314 4.1743 1.6589 0.0538 1.7127

2.5630 8.80 0.1901 4.0743 4.2889 1.6730 0.0529 1.7259

2.6356 9.00 0.1874 4.2171 4.4045 1.6869 0.0521 1.7339

2.7694 9.20 0.1849 4.3363 4.5211 1.7005 0.0512 1.7517


54

1H

H

u

d

y

y

1

u

H

y

1

2u

gH2

v

1

u

H

H

1

d

H

y

1

2d

gH2

v

1

d

H

H

2.8741 9.40 0.1823 4.4361 4.6385 1.7139 0.0504 1.7613

2.9801 9.60 0.1799 4.5770 4.7569 1.7271 0.0497 1.7768

3.0859 9.80 0.1775 4.6385 4.8760 1.7402 0.0489 1.7891

3.1949 10.00 0.1753 4.8208 4.9961 1.7530 0.0482 1.8012

3.4691 10.50 0.1699 5.1300 5.2999 1.7843 0.0465 1.8309

3.7491 11.00 0.1649 5.4437 5.6087 1.8146 0.0450 1.8594

4.0351 11.50 0.1603 5.7623 5.9227 1.8439 0.0436 1.8875

4.3267 12.00 0.1560 6.0853 6.2413 1.8723 0.0423 1.9146

4.6233 12.50 0.1520 6.4124 6.5644 1.9000 0,0411 1.9411

4.9252 13.00 0.1482 6.7437 6.8919 1.9268 0.0399 1.9667

5.2323 13.50 0.1447 7.0794 7.2241 1.9529 0.0389 1.9917

5.5424 14.00 0.1413 7.4189 7.5602 1.9799 0.0379 2.0178

5.8605 14.50 0.1381 7.7625 7.9006 2.0032 0.0369 2.0401

6.1813 15.00 0.1351 8.1096 8.2447 2.0274 0.0361 2.0635

6.6506 15.50 0.1323 8.4605 8.5929 2.0511 0.032 2.0863

6.8363 16.00 0.1297 8.8153 8.9450 2.0742 0.0345 2.1087

7.1702 16.50 0.1271 9.1736 9.3007 2.0968 0.0337 2.1305

7.5081 17.00 0.1247 0.5354 9.6601 2.1190 0.0330 2.1520

7.8498 17.50 0.1223 9.9005 10.0229 2.1407 .0.0323 2.1731

8.1958 18.00 0.1201 10.2693 10.3894 2.1619 0.0317 2.1936

8.5438 18.50 0.1180 10.6395 10.7575 2.1830 0.0311 2.2141

8.8085 19.00 0.1159 11.0164 11.1290 2.2033 0.0305 2.2339

9,2557 19.50 0.1140 11.3951 11.5091 2.2234 0.0300 2.2534

Sumber Bos, (1978)

5.3 SAF Basin

Menurut Bos (1978), kolam SAF adalah singkatan dan “Saint Anthony Falls”) telah

dikembangkan oieh Laboratorium Hidrolika St. Anthony Falls, Universitas

Minnesota, untuk digunakan pada struktur drainase kecil, seperti yang dibangun

oleh Badan Konservasi Tanah Amerika Serikat. Dimensi secara umum dari SAF-

basin diperlihatkan pada gambar 5.5. Parameter desain SAF-basin diberikan pada

tabel 5.2.

Nilai y2 adalah kedalaman kritis dari lompatan yang berhubungan dengan yu

sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 5.5 (gunakan kurva y3 = y2). Tinggi

endsill adalah C = 0,07 y2 dan pada dinding tepi, jagaan di atas ketinggian muka air

hilir maksimum yang terjadi selama umur basin adalah z2 = y2/3. Tembok tepi basin


55

dapat berbentuk paralel atau diverge. Pemasangan blok halang pada lantai basin

menempati 40% hingga 50% dari lebar stilling basin, oleh karenanya lebar dan jarak

antara blok halang harus diperbesar sesuai dengan diverge dari tembok tepi.

Pengaruh masuknya udara pada perancangan kolam olakan, diabaikan. Umumnya

jagaan diambil sebesar y2/3.

Tabel ‎5.2. Parameter desain SAF-basin

2

1

u

uu

B

gA

VFr

2

B

y

L

2y

TW

1,7 hingga 5,5 76,0uFr

5,4

120

Fr1,1

2u

5,5 hingga 11 76,0uFr

5,4 0,85

11 hingga 17 76,0uFr

5,4

800

Fr0,1

2u

Sumber Bos, (1978)

Gambar A

Gambar B


56

Gambar C

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎5.5. Dimensi SAF-basin

5.4 Kolam USBR

Menurut Bos (1978), USBR telah membuat suatu basin alternatif yang sesuai jika

elevasi muka air hilir lebih besar dari rentetan kedalaman dan perubahan kecepatan

aliran. “Block impact” tipe Basin telah dibuat untuk head yang rendah, dan

memberikan disipasi energi dengan rentang yang jauh pada elevasi air hilir.

Prinsipnya energi disipasi terjadi karena pengurangan turbulensi akibat pancaran

air yang datang menghantam blok. Dimensi dari struktur diberikan pada gambar

5.6.

Total panjang basin (untuk nilai Ld lihat gambar 5.6) cdB y55,2LL

Panjang basin ke arah hulu blok halang Ld + 0,8 yc

Minimum kedalaman air hilir yang diperlukan y2 2,15 yc

Tinggi blok halang 0,8 yc

Lebar dan jarak antara blok halang (0,40 0,15 yc)

Tinggi end sill optimum 0,4 yc

Tinggi minimum tembok tepi y2 + 0,85 yc.

Blok lantai harus berbentuk persegi dan menutupi 50% dari lebar stilling basin.

Rasio Ld/z dipengaruhi oleh kecepatan aliran menyelam. gambar 5.7

memperlihatkan nilai Ld/z sebagai fungsi dari rasio h/h1 dan drop number D.


57

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎5.6. Impact block tipe basin

Sumber: Bos (1978)

Gambar ‎5.7. Nilai dari panjang ratio Ld/z


58

5.4.1 Kolam USBR II

Menurut Chow (1959), kolam olakan USBR II dikembangkan untuk kolam olakan

yang banyak digunakan pada dam tinggi, dam tanah, dan untuk struktur-struktur

kanal besar. Kolam olakan mengandung blok-blok saluran tajam pada ujung hulu

dan ambang bergerigi di dekat ujung hilir. Tidak ada dinding tahan arus yang

digunakan, karena kecepatan masuk loncatan yang tinggi dapat menyebabkan

kavitasi pada dinding. Data-data rancangan dan perhitungan ditunjukkan pada

gambar 5.8.

Aturan-aturan untuk perancangan adalah sebagai berikut:

Tentukan elevasi lantai lindung untuk memanfàatkan seluruh kedalaman air,

bahwa lanjutan, ditambah faktor keamanan yang diperlukan. Garis putus-putus

pada gambar 5.8b, merupakan patokan untuk berbagai rasio kedalaman air

bawah sebenarnya terhadap kedalaman lanjutan. Studi mengenai rancangan

yang ada menunjukkan bahwa sebagian besar kolam olakan dirancang untuk

kedalaman air bawah lanjutan atau yang Iebih kecil. Akan tetapi, terdapat batas

yang ditentukan oleh kurva “kedalaman TW minimum”. Kurva menunjukkan

bahwa titik-titik yang ada pada kurva, adalah titik di mana muka loncatan

bergerak keluar dan blok salunan tajam. Dengan kata lain, sejumlah

pengurangan kedalaman air bawah, akan menyebabkan loncatan meninggalkan

kolam olakan; jadi akan menghasilkan “tiupan keluar”. Untuk keperluan

perancangan, kolam olakan tidak boleh dirancang untuk kedalaman lebih kecil

dan kedalaman lanjutan. Untuk menambah faktor keamanan, Biro menyarankan

ditambahkannya penguatan keamanan minimum sebesar 5% pada kedalaman

lanjutan.

Kolam olakan II mungkin efektif untuk bilangan Froude sampai 4, tetapi untuk

nilai-nilai yang lebih kecil, tidak ada akan efektif lagi. Untuk bilangan Froude

yang lebih rendah, disarankan digunakan rancangan penekanan gelombang.

Panjang kolam olakan dapat diperoleh dan kurva panjang loncatan pada gambar

5.8c.

Tinggi blok saluran tajam sama dengan kedalaman aliran masuk kolam olakan

D1. Lebar dan selang sebaiknya hampir sama dengan D1 akan tetapi, dapat juga

divariasikan untuk menghindari pemakaian blok yang tidak utuh. Kalau bisa


59

lebar selang 0,5 D1 untuk memperkecil semburan dan mempertahankan tekanan

yang diinginkan.

Tinggi ambang gerigi sama dengan 0,21 D2, dan lebar serta selang maksimum

yang disarankan adalah ± 0,15 D2. Pada rancangan ini direkomendasikan

pemakaian blok yang berdekatan dengan setiap dinding samping (gambar 5.8e).

Kemiringan bagian kontinu dan ujung ambang adalah 2 : 1. Pada keadaan di

mana kolam olakan sempit, yang hanya melibatkan beberapa ambang gerigi,

dianjurkan untuk memperkecil lebar dan selang yang dilakukan secara

proporsional. Pengurangan lebar dan selang akan memperbaiki unjuk kerja

kolam olakan sempit; jadi lebar minimum dan selang ambang gerigi hanya

berdasarkan pada pertimbangan struktur.

Tidak diperlukan pengejutan blok-blok saluran tajam dan ambang gerigi. Pada

kenyataannya hal ini sebaiknya tidak dilakukan berdasarkan pertimbangan

struktur.

Pengujian pada kolam olakan II menunjukkan bahwa tidak ada perubahan yang

jelas pada kerja kolam olakan, bila terjadi perubahan kemiringan kolam muka

olakan yang masuk ke kolam. Kemiringan kolam muka olakan pada uji beragam

dari 0,6 sampai 2 : 1. Pada kenyataannya, di beberapa kasus kemiringan muka

kolam olakan tidak mempunyai pengaruh terhadap loncatan hidrolik.

Disarankan agar perpotongan yang tajam, antara saluran curam dan lapis

lindung kolam olakan, dapat digantikan dengan perbandingan jari.jari yang

layak (R ≥ 4 D1), di mana kemiringan muka kolam olakan 1 : 1 atau lebih. Blok-

blok muka kolam olakan dapat disambung ke kurva permukaan, semudah

penyambungan pada bidang-bidang permukaan. Pada muka kolam olakkan,

panjang permukaan puncak pada blok harus mampu membelokkan aliran

semburan. Aturan-aturan di atas digunakan secara aman, untuk kolam olakan

konservatif, dengan terjunan saluran pelimpah sampai 200 kaki, aliran 500 kkd

tiap lebar kolam, dilengkapi dengan semburan masuk yang lebar dan

kecepatannya seragam. Untuk terjunan yang lebih tinggi, debit lebih besar,

dianjurkan menggunakan model yang spesifik.

Profil tekanan dan permukaan air pendekatan dan loncatan pada kolam olakan

ditunjukkan pada gambar 5.8d.


60


61

Sumber: Chow (1959)

Gambar ‎5.8. Rancangan kurva kolam olakan USBR II

Catatan:(a) definisi simbol, (b) kedalaman air bawah minimum (c) panjang loncatan hidraulik (e) permukaan air pendekatan dan propil tekanan (kedalaman konjugat = kadalaman lanjutan) (f) perbandingan yang disarankan.


62

5.4.2 Kolam USBR III

Menurut Anonim 2 (1986), untuk bilangan Froude di atas 4,5 kolam olak USBR tipe

III khusus dikembangkan untuk bilangan-bilangan itu. gambar 5.9 memperlihatkan

dimensi-dimensi dasar kolam olak USBR tipe III. Panjang kolam olak dapat sangat

diperpendek dengan menggunakan blok-blok halang dan blok-blok muka. Jika kolam

itu dibuat dari pasangan batu. Blok halang dan blok muka dapat dibuat seperti

terlihat pada gambar 5.9.


Gambar ‎5.9 Karakteristik kolam olak untuk bilangan Froude di atas 4,5 kolam USBR tipe III


Gambar ‎5.10. Blok-blok halang dan blok-blok muka


63

5.4.3 Kolam Olakan USBR IV.

Menurut Chow (1959), bila Fr = 2,5 sampai 4,5; pada kolam olakan akan dihasilkan

loncatan hidrolik yang berosilasi, menimbulkan gelombang yang sukar diredam.

Kolam olakan USBR IV (gambar 5.11) dirancang untuk mengatasi masalah ini

dengan menghilangkan gelombang pada sumbernya). Hal ini dapat dicapai, dengan

mengintensifkan penggulungan, yang kelihatan pada bagian atas loncatan, dengan

arah semburan menyimpang dan blok muka kôlam olakan yang besar. Jumlah blok

muka kolam olakan yang ditunjukkan pada gambar 5.11 adalah jumlah minimum

yang dibutuhkan. Untuk mendapatkan karakteristik hidrolik yang lebih baik,

diperlukan blok-blok yang lebih kecil daripada yang ditunjukkan pada gambar,

biasanya 0,75 D1 dan mengatur kedalaman air bawah 5 - 10% lebih besar dan

kedalaman lanjutan dan loncatan. Panjang kolam dibuat sama dengan panjang

loncatan pada kolam olakan horisontal tanpa alat tambahan. Kolam olakan IV hanya

dapat digunakan untuk penampang lintang persegi panjang. Selanjutnya menurut

Anonim 2 (1986), pendekatan yang dianjurkan dalam merencanakan kolam olak

untuk besaran bilangan Froude di atas adalah menambah atau mengurangi (tetapi

lebih baik menambah) bilangan Froude hingga melebihi besarnya besaran tersebut.

Dari rumusmya, bilangan Froude dapat ditambah dengan cara sebagai berikut.

3gy

q

gy

vFr .............................. Persamaan ‎5.10

dengan menambah kecepatan v atau mengurangi kedalaman air, y. Keduanya

dihubungkan lewat debit per satuan lebar q, yang bisa ditambah dengan cara

mengurangi lebar bangunan (q = Q/B). Bila pendekatan di atas tidak mungkin, maka

ada dua tipe kolam olak yang dapat dipakai, yaitu:

Kolam loncat air USBR tipe IV, dilengkapi dengan blok muka yang besar yang

membantu memperkuat pusaran. Tipe kolam ini bersama-sama dengan dimensinya

dtunjukkan pada gambar 5.11.

Panjang kolam ditemukan dari

1Fr81y2L 2

uu p............................ Persamaan ‎5.11

Kedalaman air hilir adalah 1,1 kali yd. Y2 + n 1,1 yd, menurut USBR, 1973


64


Gambar ‎5.11. Dimensi kolam olak Tipe IV (USBR, 1973)

Kolam olak tipe blok halang (baffle-block-type basin). Anonim 2 (1986) mengutip

Donnelly and Blaisdell, 1954), ukuran kolam olakan tipe blok halang ditunjukkan

pada gambar 5.12. Kelemahan besar kolam ini adalah bahwa pada bangunan ini

semua benda yang mengapung dan melayang dapat tersangkut. Hal ini

menyebabkan meluapnya kolam dan rusaknya blok-blok halang. Juga pembuatan

blok halang memerlukan beton tulangan.


Gambar ‎5.12. Dimensi kolam olak tipe blok halang


65

Contoh ‎5.1. Perhitungan Kolam Olak USBR

Data yang digunakan untuk perencanaan kolam olak. Tinggi air di hilir bendung

sama dengan tinggi air sebelum pembendungan.

DWL = DGL + H

DWL = 16,0 m

DWL = elevasi muka air sungai di bagian hilir bendung

DGL = elevasi dasar sungai di bagian hilir bendung

UWL = HL + h1

UWL = 19,942 m (UWL = elevasi muka air di bagian hulu bendung)

H = UWL – DWL

H = 3,942 m

Langkah hitungan

1. Menghitung kedalaman kritis,

3

2eff

cg

qy

m559,281,9

822,12y 3

2

c

2. Menghitung kolam loncat air

Untuk merencanakan kolam loncat air digunakan tabel perbandingan tak

berdimensi untuk loncat air dengan memakai nilai 1H

H

g2

vhH

2

11

1H

H=1,146. Berdasarkan nilai ini dengan menggunakan tabel 5.1 diperoleh,

1

u

H

y= 0,2467 yu = 0,848

1

u

H

H= 2,6798 Hu = 9,212


66

1

d

H

y= 1,4312 yd = 4,920

1

d

H

H= 1,5035 Hd = 5,169

3. Menghitung Bilangan Froude.

Bilangan Froude, dihitung sebagai berikut dengan,

848,0

822,12

y

qv

u

effu

vu = 15,119 m/det

)81,9(2

119,15631,0

g2

vyH

22u

u

H = 12,502 m, Ternyata tidak sama dengan nilai Hu. Oleh karenanya dilakukan

trial & erorr terhadap nilai yu sehingga H mendekati Hu.

Untuk yu = 1,0 diperoleh nilai H = 9,382 m, nilai ini sudah mendekati nilai Hu,

selanjutnya gunakan nilai yu hasil coba banding untuk menghitung bilangan

Froude.

094,4gy

vF

u

ur

1F81

2

yy 2

ru

2

y2=5,312 m

Mengingat nilai bilangan Froude sebesar 4,094 terletak antara 2,4 - 4,5 maka

digunakan kolam olakan USBR type IV.

4. Menghitung Tinggi endsill yang diperlukan.

Tinggi endsill = 1,25 yu

= 1,25 m

Kontrol kedalaman air hilir minimum, y2 + endsill > 1,1 yd

y2 + endsill = 6,562 m

Kontrol elevasi kolam olakan

1,1 yd – (y2 + endsill) = -1,15 (tanda negatif menunjukkan elevasi kolam tidak

perlu diturunkan).


67

5. Menghitung panjang kolam olak,

1F81y2L 2

ru

102,381)11,1(2L 2 . diperoleh, L = 21,248 m.

5.5 Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam

Menurut Anonim 1 (1986), jika kedalaman konyugasi hilir dari loncat air terlalu

tinggi dibandingkan 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

kepada terjadinya kedua pusaran; satu pusaran permukaan bergerak ke arah

berlawanan dengan jarum jam di atas bak, dan sebuah pusaran permukaan bergerak

kearah putaran jarum jam dan terletak dibelakang ambang ujung. Dimensi-dimensi

umum sebuah bak yang berjari-jari besar diperlihatkan pada gambar 5.13.

Kolam olak tipe bak tenggelam telah digunakan sejak lama dengan sangat berhasil

pada bendung-bendung rendah dan untuk bilangan-bilangan Froude rendah.

Kriteria yang dipakai untuk perencanaannya diambil dari bahan-bahan oleh Peterka

dan hasil-hasil penyelidikan dengan model. Bahan ini telah diolah oleh Institut

Teknik Hidrolika di Bandung guna menghasilkan serangkaian kriteria perencanaan

untuk kolam dengan tinggi energi rendah ini.


Gambar ‎5.13. Kolam loncat air menurut Vlugter


68

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak tenggelam sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka, 1974) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah. Oleh karena itu, parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak, tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis.

32

cg

qh .............................. persamaan ‎5.12

dengan:

hc = kedalaman air kritis, m

q = debit persatuan lebar satuan, m/dt3

g = percepatan gravitasi, m/dt2

Jari-jari minimum yang diizinkan (Rmin) diberikan pada gambar 5.14, dimana garis

menerus adalah garis asli dari kriteria USBR. Di bawah H/hc = 2,5 USBR tidak

memberikan hasil-hasil percobaan. Sejauh ini penyelidikan dengan model yang

dilakukan di IHE menunjukkan bahwa garis putus-putus gambar ini menghasilkan

kriteria yang bagus untuk jari-jari minimum bak yang diizinkan bagi bangunan-

bangunan dengan tinggi energi rendah.


Gambar ‎5.14. Jari-jari minimum bak

Batas minimum tinggi air (Tmin) diberikan pada gambar 5.15. Untuk ∆H/hc di atas

2,4 garis tersebut merupakan “envelope” batas tinggi air hilir yang diberikan USBR


69

bagi batas tinggi minimum tinggi air hilir (bak bercelah), “sweep-out limit”, batas

minimum tinggi air hilir yang dipengaruhi oleh jari-jari bak dan batas tinggi air hilir

untuk bak tetap. Di bawah ∆H/hc yang kurang dari 2,4 garis tersebut

menggambarkan kedalaman konjugasi suatu loncat air. Dengan pertimbangnan

bahwa kirasan harga ∆H/hc yang kurang dari 2,4 berada di luar jangkauan

percobaan YSBR, maka diputuskanlah untuk mengambil kedalaman konjugasi

sebagai kedalaman minimum air hilkir dari bak untuk harga ∆H/hc yang lebih kecil

dari 2,4.


Gambar ‎5.15. Batas minimum tinggi air hilir

Pengalaman menunjukkan bahwa banyak bendung rusak akibat gerusan lokal yang

terjadi tepat disebelah hilirnya dan kadang-kadang kerusakan ini diperparah lagi

oleh degradasi dasar sungai. Oleh karena itu, dianjurkan untuk menetukan

kedalaman air hilir berdasarkan perkiraan degradasi dasar sungai yang akan terjadi

di masa datang.


Gambar ‎5.16. Batas maksimum tinggi air hilir


70

Dari penyelidikan model terhadap bak tetap. IHE menyimpulkan bahwa pengaruh

kedalaman tinggi air hilir terhadap bekerjanya bak sebagai peredam energi,

ditentukan oleh perbandingan h2/h1 (lihat gambar 5.16). Jika h2/h1 lebih tinggi dari

2/3, maka aliran akan meyelam ke dalam bak dan tidak ada efek peredaman yang

bisa diharapkan

Contoh ‎5.2. Perhitungan Kolam Olak Tipe Bak Tenggelam

Karena banjir diperkirakan akan mengakut batu-batu bongkah, akan dipakai

peredam energi tipe bak (bucket type). Untuk menentukan dimensi diperlukan data-

data sebagai berikut.

Elevasi mercu + H1 = 16,70 + 3,302 = +20,002. Elevasi muka air banjir hilir = +16,45

Langkah hitungan

1. Perbedaan muka air hulu dan hilir

H = 20,002 - 16,45 = 3,552 m.

2. Jari-jari bak minimum

Jari-jari bak minimum yang diijinkan (Rmin) dapat dibaca dari Grafik 5.14.

Debit satuan (Q100) : m.dt/m80,1240,62

800

b

Qq 3

e

Kedalaman kritis (Q100): m559,281,9

821,12

g

qh 3

2

c

388,1559,2

55,3

h

H

c

55,1h

R

c

min

Rmin = 1,55 x hc

Rmin = 1,55 x 2,559

Rmin = 3,95 m, ambil Rmin = 4,50 m

3. Batas muka air minimum

Batas muka air minimum (Tmin) diberikan pada Grafik 5.15.


71

00,2h

T

c

min

Tmin = 2,00 x hc

Tmin = 2,00 x 2,55

Tmin = 5,10 m, ambil T = 5,50 m.

Berdasarkan hitungan di atas maka direncanakan bendung tersebut seperti pada

gambar berikut. Selanjutnya diselidiki stabilitasnya.


72

6 PERENCANAAN BANGUNAN

Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pengelak dan mempunyai arti penting

dalam perencanaan adalah; tekanan air, dalam dan luar, tekanan lumpur (sediment

presure) gaya gempa, berat bangunan, reaksi pondasi.

6.1 Tekanan Air

Menurut Anonim 1 (1986), gaya tekan air dapat dibagi menjadi gaya hidrostatik dan

gaya hidrodinamik. Tekanan hidrostatik adalah fungsi kedalaman dibawah

permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka

bangunan. Oleh sebab itu agar perhitungannya lebih mudah, gaya horizontal dan

vertikal dikerjakan secara terpisah. Tekanan air dinamik jarang diperhitungkan

untuk stabilitas bangunan pengelak dengan tinggi energi rendah. Bangunan

pengelak mendapat tekanan air bukan hanya pada permukaan luarnya, tetapi juga

pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan itu,. Gaya tekan ke atas, istilah untuk

tekanan air dalam, menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan di atasnya.

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

Ahh2

1hcW 212wu

.............................. Persamaan ‎6.1

dengan:

c = proporsi luas dimana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1 untuk semua tipe

pondasi)

w = berat jenis air, kN/m3

h2 = kedalaman air hilir, m

= proporsi tekanan (proportion of net head) diberikan pada tabel 5.1

h1 = kedalaman air hulu, m

A = luas dasar, m2

Wu = gaya tekan ke atas resultante, kN.


73

Tabel ‎6.1. Harga-harga

Tipe pondasi batuan (proporsi tekanan)

berlapis horizontal

sedang, pejal

baik, pejal

1,00

0,67

0,50

Sumber: Anonim I (1986)

Gambar ‎6.1. Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan.

Dalam teori Lane, diandaikan bahwa bidang horizontal memiliki daya tahan

terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan dengan bidang vertikal.

Ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan keatas di bawah bendung dengan

cara membagi tinggi energi pada bendung sesuai dengan panjang relatif sepanjang

pondasi. Ini berarti bahwa gaya angkat pada titik X di sepanjang dasar bendung

dapat dirumuskan sebagai berikut:

HL

LHP x

xx .............................. Persamaan ‎6.2

dengan:`

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


74

L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung kepada

arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45o atau lebih terhadap bidang

horizontal, dianggap vertikal.

Sumber: Anonim 1(1986)

Gambar ‎6.2. Gaya angkat pada pondasi bendung

6.2 Berat Bangunan

Berat bangunan bergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat bangunan

itu. Untuk perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga-harga berat voluma di

bawah ini.

pasangan batu 22 kN/m3 (2.200 kgf/m3)

beton tumbuk 23 kN/m3 (2.300 kgf/m3)

beton bertulang 24 kN/m3 (2.400 kgf/m3)

Berat voluma beton tumbuk bergantung kepada berat voluma agregat serta ukuran

maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm

dengan berat jenis 2,65 berat volumenya lebih 24 kN/m3 ( 2.400 kgf/m3).


75

6.3 Gaya Gempa

Koefisien gempa didasarkan pada peta Indonesia yang menunujukkan berbagai

daerah dan resiko. Faktor minimum yang akan dipertimbangkan adalah 0,1 g

sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya dipertimbangkan dengan cara

mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya horizontal menuju ke arah

yang paling tidak aman, yakni arah hilir.

6.4 Tekanan Tanah

Menurut Lindeburg (1994), persamaan umum untuk tekanan tanah aktif horizontal

adalah,

245tanc2

245tanPP 002

vertikalhorizontal ............... persamaan ‎6.3

Nilai C dalam persamaan 6.3 adalah koefisien tanah

Pvertikal dapat berasal dari beban tambahan, atau berat sendiri tanah. Bila = 0,

pada kasus terbatas untuk tanah Clay maka,

c2PP vertikalhorizontal .............................. persamaan ‎6.4

Bila c = 0, pada kasus terbatas untuk tanah Drained Sand maka,

245tanPP 02

vertikalhorizontal .............................. persamaan ‎6.5

Nilai didalam tanda kurung pada persamaan 6.5 adalah dikenal sebagai koefisien

tanah aktif.

sin1

sin1

245tanK 02

a .............................. persamaan ‎6.6

Persamaan umum untuk tekanan tanah pasif horizontal adalah

245tanc2

245tanPP 002

vertikalhorizontal ............. persamaan ‎6.7

Koefisien tanah pasif horizontal untuk Sand adalah,


76

sin1

sin1

245tan

K

1K 02

ap .............................. persamaan ‎6.8

Selanjutnya Anonim 1 (1986), tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu

bendung atau terhadap pintu dapat dihitung sebagai berikut:

sin1

sin1

2

hP

2s

s .............................. persamaan ‎6.9

dengan:

Ps= gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang bekerja secara

horizontal

s= berat lumpur, kN

h = dalamnya lumpur, m

= sudut gesekan dalam, derajat

Beberapa asumsi dapat dibuat sebagai berikut:

G

1G,ss

.............................. persamaan ‎6.10

dengan:

s = berat volume kering tanah 16 kg/m3 ( 1.600 kgf/m3)

G = berat voluma butir = 2,65

menghasilkan s = 10 kN/m3 ( 1.000 kgf/m3)

Sudut gesekan dalam, yang bisa diandaikan 30o untuk kebanyakan hal,

menghasilkan:

2s h67,1P .............................. persamaan ‎6.11

6.5 Momen Pada Pondasi

Anonim 1 (1986) mengutip Lindeburg (1984), jika pondasi memikul momen yang

diberikan oleh gaya vertikal, maka kemampuan daya dukung pondasi harus ditinjau

untuk kedua posisi eksentrisitasnya.

P

MBB ;

P

MLL .............................. persamaan ‎6.12


77

L' 2LL ; B

' 2BB .............................. persamaan ‎6.13

''' BLA .............................. persamaan ‎6.14

Meskipun eksentrisitas adalah independen terhadap dimensi pondasi, penyelesaian

secara triall and error mungkin dibutuhkan untuk merencanakan pondasi. Triall and

error tidak dibutuhkan bila dimensi pondasi telah ditetapkan. Misalkan ML = 0, B =

distribusi tekanan tanah adalah seperti persamaan 6.15. Bila resultan gaya berada

pada 1/3 bagian tengah dari dasar pondasi, maka seluruh pondasi mendapat

distribusi dari beban.

6.6 Stabilitas

Menurut Anonim 1 (1986), ada tiga penyebab runtuhnya bangunan gravitasi, yaitu:

4. Gelincir (sliding)

sepanjang sendi horizontal atau hampir horizontal di atas pondasi

sepanjang pondasi, atau

sepanjang kampuh horizontal atau hampir horizontal dalam pondasi

5. Guling (overturning)

di dalam bendung

pada dasar (base), atau

pada bidang di bawah dasar.

6. Erosi bawah tanah (piping)

6.6.1 Ketahanan Terhadap Gelincir

Tangen , sudut antara garis vertikal dan resultante semua gaya, termasuk gaya

angkat yang bekerja pada bendung di atas semua bidang horizontal, harus kurang

dari koefisien gesekan yang diizinkan pada bidang tersebut.

S

ftan

UV

H

.............................. persamaan ‎6.15


78

dengan:

(H) = keseluruhan gaya horizontal yang bekerja pada bangunan, kN

(V-U) = keseluruhan gaya vertikal (V), dikurangi gaya tekan ke atas yang bekerja

pada bangunan, kN

= sudut resultante semua gaya, terhadap garis vertikal, derajat

f = koefisien gesekan

S = faktor keamanan.

Harga-harga perkiraan untuk koefisien f diberikan pada tabel 6.2. Untuk bangunan-

bangunan yang 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. Kondisi pembebanan ekstrem dapat dijelaskan

sebagai berikut:

Tak ada aliran diatas mercu selama gempa, atau

Banjir rencana maksimum.

Tabel ‎6.2. Harga-harga perkiraan untuk koefisien gesekan

Bahan F

Pasangan batu pada pasangan batu

batu keras berkualitas baik

Kerikil

Pasir

Lempung

0,60 - 0,75

0,75

0,50

0,40

0,30


Apabila, untuk bangunan-bangunan yang terbuat dari beton, harga yang aman untuk

faktor gelincir yang hanya didasarkan pada gesekan saja (persamaan 6.15) ternyata

terlampaui, maka bangunan bisa dianggap aman jika faktor keamanan dari rumus

itu yang mencakup geser (persamaan 6.20), sama dengan atau lebih besar dari

harga-harga faktor keamanan yang sudah ditentukan.

S

cAUVf)h( .............................. persamaan ‎6.16

dengan:

c = satuan kekuatan geser bahan, kN/m2


79

A = luas dasar yang dipertimbangkan, m2 .

Arti simbol lainnya seperti pada persamaan (6.14).

Harga-harga faktor keamanan jika geser juga dicakup, sama dengan harga-harga

yang mencakup gesekan saja, yakni 2,0 untuk kondisi normal dan 1,25 untuk kondisi

ekstrem. Untuk beton, c (satuan kekuatan geser) boleh diambil 1.100 nN/m2 (=

110 tonf/m2). Persamaan (6.15) mungkin hanya digunakan untuk bangunan itu

sendiri. Kalau rumus untuk podasi tersebut akan digunakan, perencana harus yakin

bahwa batuan itu kuat dan berkualitas baik berdasarkan hasil pengujian. Untuk

bahan pondasi nonkohesi, harus digunakan rumus yang hanya mencakup gesekan

saja (persamaan 6.14)

6.6.2 Guling

Agar bangunan aman terhadap guling, maka resultante semua gaya yang bekerja

pada bagian bangunan di atas bidang horizontal, termasuk gaya angkat, harus

memotong bidang ini pada teras. Tidak boleh ada tarikan pada bidang irisan

manapun. Besarnya tegangan dalam bangunan dan pondasi harus tetap

dipertahankan pada harga-harga maksimal yang dianjurkan. Untuk pondasi, harga-

harga daya dukung yang disebutkan dalam tabel 6.3 bisa digunakan. Harga-harga

untuk beton adalah sekitar 4,0 M/mm2 atau 40 kg/cm2, pasangan batu sebaiknya

mempunyai kekuatan minimum 1,5 sampai 3,0 N/mm2 atau 15 sampai 30 kg/cm2.

Tiap bagian bangunan diandaikan berdiri sendiri dan tidak mungkin ada distribusi

gaya-gaya melalui momen lentur (bending moment). Oleh sebab itu, tebal lantai

kolam olak dihitung sebagai berikut (gambar 6.3).

xx

xWP

Sd .............................. persamaan ‎6.17

dengan:

dx = tebal lantai pada titik X. m

Px = gaya angkat pada titik X, kg/m3

Wx = kedalan air pada titik X, m

= berat jenis bahan, kg/m3

S =faktor keamanan (=1,5 untuk kondisi normal, 1,25 untuk kondisi ekstrem)


80

Tabel ‎6.3. Harga perkiraan daya dukung yang diizinkan

No. Jenis Daya Dukung

kN/m2 Kgf/cm2

1 Batu sangat keras 10.000 100

2 Batu kapur/batu pasir keras 4.000 40

3 Kerikil berkerapatan sedang atau pasir dan

kerikil

200 – 600 2 – 6

4 Pasir berkerapatan sedang 100 – 300 1 – 3

5 Lempung kenyal 150 – 300 1,5 – 3

6 Lempung teguh 75 – 150 0,75 – 1,5

7 Lempung lunak dan lumpur 1 < 75 < 0,75



Gambar ‎6.3. Tebal lantai kolam olakan

6.6.3 Stabilitas Terhadap Erosi Bawah Tanah (piping)

Metode Lane, diilustrasikan pada gambar 6.4 dan memanfaatkan tabel 6.4. Metode

ini membandingkan jalur rembesan di bawah bangunan di sepanjang bidang kontak

bangunan/pondasi dengan beda tinggi muka air antara kedua sisi bangunan. Di

sepanjang jalur perkolasi ini, kemiringan yang lebih curam dari 45o dianggap

horizontal. Jalur vertikal dianggap memiliki daya tahan terhadap aliran 3 kali lebih

kuat dari pada jalur horizontal. Oleh sebab itu, rumusnya adalah;

H

L3

1L

CHV

L

.............................. persamaan ‎6.18

dengan:

CL = angka rembesan Lane (lihat tabel 6.3)

Lv = jumlah panjang vertikal, m


81

LH = jumlah panjang horizontal, m

H = beda tinggi muka air, m

Tabel ‎6.4. Harga-harga minimum angka rembesan Lane (CL)

Pasir halus atau lanau

Pasir halus

Pasir sedang

Pasir kasar

Kerikil halus

Kerikil sedang

Kerikil kasar termasuk berangkal

8,5

7,0

6,0

5,0

4,0

3,5

3,0

Bongkah dengan sedikit berangkal

dan kerikil

Lempung lunak

Lempung sedang

Lempung keras

Lempung sangat keras

2,5

3,0

2,0

1,8

1,6


Gambar ‎6.4. Metode angka rembesan Lane

Angka-angka rembesan pada tabel 6.4 di atas sebaiknya dipakai:

100%, jika tidak dipakai pembuang, tidak dibuat jaringan aliran dan tidak

dilakukan penyelidikan dengan model;

kalau ada pembuangan air, tapi tidak ada penyelidikan maupun jaringan aliran.

70%, bila semua bagian tercakup.

Untuk mengatasi erosi bawah tanah elevasi dasar hilir harus diasumsikan pada

pangkal koperan hilir. Untuk menghitung gaya tekan keatas, dasar hilir diasumsikan

di bagian atas ambang ujung. Keamanan terhadap rekah bagian hilir bangunan bisa

dicek dengan rumus berikut:

sh

s

a1s

S

.............................. persamaan ‎6.19


82

dengan:

S = faktor keamanan

s = kedalaman tanah, m

a = tebal lapisan pelindung, m

hs = tekanan air pada kedalaman s, kg/m2.

Penjelasan simbol-simbol yang digunakan diperlihatkan pada gambar 6.5.

Tekanan air pada titik C dapat ditemukan dari jaringan aliran atau garis angka

rembesan Lane. Rumus di atas mengandaikan berat volume tanah di bawah air

dapat diambil = 1 (w = s = 1). Berat volume bahan lindung di bawah air adalah = 1.

Harga keamanan S sekurangnya = 2.


Gambar ‎6.5. Ujung hilir bangunan

Contoh ‎6.1. Hitungan stabilitas debit rendah

Contoh ini merupakan lanjutan dari contoh bendung dengan mercu bulat. Setelah

perencanaan tubuh bendung selesai dilakukan, langkah selanjutnya adalah

menghitung stabilitasnya. Untuk muka air hulu +16,70 sama dengan elevasi mercu

bendung dan muka air hilir +11,60 dengan bak yang dipompa sampai kering,

rembesan di bawah bendung dicek dengan teori Lane guna menyelidiki adanya

bahaya erosi bawah tanah.

1. Menghitung panjang jalur rembesan

Panjang jalur rembesan didasarkan pada gambar 6.6 dan hasil hitungan

diberikan pada tabel berikut.


83

Tabel ‎6.5. Jalur Rembesan dan Tekanan Air Tanah

Titik Garis Panjang Rembesan 1/3(Hor)

Titik Garis Panjang Rembesan 1/3(Hor)

Point Line Ver Hor Point Line Ver Hor

A J I-J 2,2

B A-B 2,7 K J-K 1 0,33

C B-C 1 0,33 L K-L 1,5

D C-D 1,3 M L-M 4,5 1,5

E D-E 1,8 0,6 N M-N 1,5

F E-F 1,8 O N-O 1 0,33

G F-G 1,8 0,6 P O-P 5,8

H G-H 1,8 Jlh = 18,6 4,3

I H-I 1,8 0,6


84

Gambar ‎6.6. Penampang Lintang Bendung


85

Tabel ‎6.6. Tekanan Air Tanah

Titik Garis L rembesan Lx Lx/L Hx Px= Hx-(Lx/L)ΔH

Point Line Ver Hor Hor/3

(m) (m) (m) (m) (m) (t/m2)

Ao 3,3 3,3

A1 Ao-A1 1,8 1,8 0,05 5,1 4,87

A2 A1-A2 0,5 0,17 1,97 0,05 5,1 4,84

A3 A2-A3 1,4 3,37 0,09 3,7 3,26

A4 A3-A4 2,75 0,92 4,28 0,11 3,7 3,14

A5 A4-A5 1,4 5,68 0,15 5,1 4,36

A6 A5-A6 0,5 0,17 5,85 0,15 5,1 4,34

A7 A6-A7 1,4 7,25 0,19 3,7 2,75

A8 A7-A8 3 1 8,25 0,21 3,7 2,62

A9 A8-A9 1,4 9,65 0,25 5,1 3,84

A10 A9-A10 0,5 0,17 9,82 0,25 5,1 3,82

A11 A10-A11 1,4 11,22 0,29 3,7 2,24

A12 A11-A12 3 1 12,22 0,31 3,7 2,11

A13 A12-A13 1,4 13,62 0,35 5,1 3,32

A14 A13-A14 0,5 0,17 13,78 0,35 5,1 3,30

A15 A14-A15 1,4 15,18 0,39 3,7 1,72

A A15-A 3 1 16,18 0,41 3,7 1,59

B A-B 2,7 18,88 0,48 6,4 3,94

C B-C 1 0,33 19,22 0,49 6,4 3,89

D C-D 1,3 20,52 0,53 5,1 2,42

E D-E 1,8 0,6 21,12 0,54 5,1 2,34

F E-F 1,8 22,92 0,59 6,9 3,91

G F-G 1,8 0,6 23,52 0,60 6,9 3,83

H G-H 1,8 25,32 0,65 8,7 5,40

I H-I 1,8 0,6 25,92 0,66 8,7 5,32

J I-J 2,2 28,12 0,72 10,9 7,23

K J-K 1 0,33 28,45 0,73 10,9 7,19

L K-L 1,5 29,95 0,77 9,4 5,49

M L-M 4,5 1,5 31,45 0,80 9,4 5,30

N M-N 1,5 32,95 0,84 10,9 6,60

O N-O 1 0,33 33,28 0,85 10,9 6,56

P O-P 5,8 39,08 1,00 5,1 0,00

Hw = 16,70 – 11,60 = 5,1 m

w

vv

wH

H3

1L

C


86

Cw = 4,49 ternyata lebih kecil dari Cw = 6 (yang dipersyaratkan). Oleh

karenanya diperlukan lantai depan.

Dengan teori yang sama dihitung tekanan air di bawah bendung. Untuk

keperluan perhitungan tersebut diasumsikan lantai lindung (apron) hulu yang

kedap air dengan panjang 14 m dan koperan setiap 3,50 m (gambar 6.6). Tabel

6.6, mengacu kepada gambar 6.6 dan memperlihatkan panjang jalur rembesan

L, pengurangan tekanan air H dan jumlah tekanan air. Untuk perhitungan

rembesan, panjang jalur rembesan sebaiknya diambil sampai ke pangkal hilir

koperan (titik nol). Panjang rembesan sampai titik ini (Lw) adalah 33,28 m.

Angka rembesan menurut Lane adalah:

53,6

10,5

28,33

10,5

90,840,24

H

H3

1L

Cw

vv

w

.

Harga aman untuk Cw adalah 6 untuk campuran pasir, kerikil dan batu. Untuk

menentukan tekanan air, panjang jalur rembesan harus diambil sampai elevasi

ambang hilir kolam olak (titik P). Panjang jalur rembesan sampai ke titik ini

adalah 39,08 m. Angka rembesan Cw sekarang menjadi:

66,710,5

08,39

H

LC

w

ww

2. Tekanan air tanah Px

L

HIHHHP w

xxxx

dengan:

Px = tekanan air pada titik X, kN/m2

Lx = jarak jalur rembesan pada titik X, m

L = panjang total jalur rembesan, m

Hw = beda tinggi energi, m

3. Stabilitas bendung pada debit sungai rendah

Bagian hulu bendung terletak endapan sungai. Karakteristik tanah

diperkirakan dari hasil laboraborium. Untuk endapan sungai (pasir, kerikil,

bongkah) diambil harga 35o dan kohesi c = 5 kN/m2. Permeabilitas adalah 10-

3 cm/dt.


87

Selama debit sungai rendah, pada waktu muka air hulu hanya mencapai elevasi

mercu +16,70 m dan pada waktu bak dikeringkan. Perhatikan gambar 6.6,

muka air hulu adalah +16,70 (elevasi mercu) dan muka air hilir + 11,60 (elevasi

ambang kolam olak)

Gaya yang bekerja pada bendung (gambar 6.7) adalah:

Tekanan air tanah (W1-W20)

Tekanan tanah (S1)

Beban mati bendung (G1-G15)

Gaya-gaya yang bekerja pada bendung diringkas pada tabel 6.7.

Gaya-gaya resultante adalah (tidak termasuk tekanan tanah vertikal dan

gesekan)

Rv = -80,869 ton

Rh = +35,938 ton

Mv = -897,21 tm

Mh = 167,410 tm

Mo = Mv + Mh

Mo = -729,791 tm

Garis tangkap (line of action) gaya resultante sekarang dapat ditentukan

sehubungan dengan titik O.

m659,4938,35

410,167

R

Mh

h

h

m095,11869,80

210,897

R

Mv

v

v

Tekanan tanah di bawah bendung dapat dihitung sebagai berikut:

Panjang telapak pondasi L = 15,20 m

Eksentrisitas:

v

o

R

M

2

Le

m53,2L6

1m424,1

869,80

791,729

2

20,15e

OK

bangunan aman terhadap bahaya guling selama terjadi debit rendah.

Tekanan tanah:

L

e61

L

Rv

20,15

424,1x61

20,15

869,80


88

mak = -2,329 t/m2 pada titik B

min = -8,312 t/m2 pada titik O

Daya dukung yang diizinkan untuk pasir dan kerikil adalah 20 – 60 kN/m2, nilai

yang diperoleh lebih kecil dari kemampuan dukung tanah.

Gambar ‎6.7. Gaya-gaya yang bekerja pada Bendung selama debit rendah


89

4. Menghitung beban mati dan tekanan air selama debit rendah

Tabel ‎6.7. Momen pada bendung selama debit rendah

Gaya Luas * Tekanan Gaya Gaya Lengan Momen

kN ton m tm

Horizontal

W1 ½ * 3,30 * 33 54,45 5,445 8,7 47,372

W2 15,9 * 2,70 42,93 4,293 5,85 25,114

1/2 * (39,3 – 15,9) * 2,70 31,59 3,159 5,4 17,059

W3 24,2 * 1,30 -31,46 -3,146 5,15 -16,202

1/2 * (39,1 – 24,2) * 1,30 -9,69 -0,969 4,93 -4,777

W4 23,4 * 1,80 42,12 4,212 4,9 20,639

1/2 * (39,1 – 23,4) * 1,80 14,13 1,413 4,6 6,500

W5 38,3 * 1,80 68,94 6,894 3,1 21,371

1/2 * (54,0 – 38,1) * 1,80 14,31 1,431 2,8 4,007

W6 53,2 * 1,50 117,04 11,704 1,1 12,874

1/2 * (72,3 – 53,2) * 2,20 21,01 2,101 0,73 1,534

W7 54,9 * 1,5 -82,35 -8,235 0,75 -6,176

1/2 * (71,9 – 54,9) * 1,50 -12,75 -1,275 0,5 -0,638

W8 53 * 1,50 79,5 7,95 0,75 5,963

1/2 * (66,0 – 53,0) * 1,50 9,75 0,975 0,5 0,488

W9 1/2 * 5,80 * 65,60 -190,24 -19,024 1,93 -36,716

S1 ½ * 0,4 * (1,8 - 1,0) * 10,92 190,1 19,01 3,63 69,006

Jumlah = 359,38 35,938 167,416

Vertikal

G1 1/2 * 3,30 * 1,10 * 22 -39,93 -3,993 14,42 -57,579

G2 3,30 * 2,00 * 22 -145,2 -14,52 13,1 -190,212

G3 1/2 * 3,30 * 3,30 * 22 -119,79 -11,979 11 -131,769

G4 6,4 * 1,80 * 22 -253,44 -25,344 12 -304,128

G5 1/2 * 1,80 * 1,80 * 22 -35,64 -3,564 8,2 -29,225

G6 1,00 * 1,30 * 22 -28,6 -2,86 14,7 -42,042

1/2 * 1,30 * 0,80 * 22 -11,44 -1,144 13,93 -15,936

G7 1,80 * 1,80 * 22 -71,28 -7,128 10,7 -76,270

G8 1,32 * 2,80 * 22 -81,31 -8,131 8,4 -68,300

G9 1/2 * 1,32 * 1,32 * 22 -19,17 -1,917 6,56 -12,576

G10 1/2 * 1,32 * 1,32 * 22 -19,17 -1,917 1,08 -2,070

G11 0,64 * 1,32 * 22 -18,59 -1,859 0,32 -0,595

G12 9,80 * 2,28 * 22 -491,57 -49,157 4,9 -240,869

G13 8,00 * 0,70 * 22 -123,2 -12,32 4 -49,280

G14 1,00 * 1,50 * 22 -33 -3,3 7,5 -24,750

G15 1,00 * 1,50 * 22 -33 -3,3 0,5 -1,650

1/2 * (1,50 * 0,75) * 22 -12,38 -1,238 1,25 -1,548


90

Gaya Luas * Tekanan Gaya Gaya Lengan Momen

kN ton m tm

W10 1/2 * (39,3 + 38,9) * 1,00 39,1 3,91 14,7 57,477

W11 24,2 * 0,8 19,36 1,936 13,8 26,717

1/2 * (38,9 – 24,2) * 0,8 5,88 0,588 13,94 8,197

W12 1/2 * (24,2 + 23,4) * 1,8 42,84 4,284 12,5 53,550

W13 1/2 * (39,1 + 38,3) * 1,8 69,66 6,966 10,7 74,536

W14 1/2 * (54,0 + 53,2) * 1,8 96,48 9,648 8,9 85,867

W15 1/2 * (72,3 + 71,9) * 1,0 72,1 7,21 7,5 54,075

W16 54,9 * 0,75 41,18 4,118 6,62 27,261

1/2 * (71,9 – 54,9) * 0,75 6,38 0,638 6,75 4,307

W17 1/2 * (54,9 + 53,0) * 4,50 242,78 24,278 4 97,112

W18 53,0 * 0,75 39,75 3,975 1,38 5,486

1/2 * (66,0 – 53,0) * 0,75 4,88 0,488 1,25 0,610

W19 1/2 * (66,0 + 65,6) * 1,00 65,8 6,58 0,5 3,290

W20 1/2 * 33,0 * 1,10 -18,15 -1,815 14,84 -26,935

Jumlah = -808,67 -80,867 -777,249

5. Tinjauan terhadap gelincir

Tinjauan keamanan terhadap gelincir meliputi bagian tekanan tanah pasif

diujung hilir konstruksi. Karena perkembangan tanah pasif memerlukan gerak,

maka hanya separuh dari tekanan yang benar-benar dihitung.

245tanK 2

p

Kp = 0,333 t/m2

Pada OP

hOP = 5,80 m.

hOP efektif = 2,90 m.

p

2OPwsOP Kh5,0E

EOP = 10,092 t/m2.

Pada K.

hK = 1,50 m

pKwsK KhE


91

EK = 7,2 t/m2

Pada L.

hL = 3,0 m

pLwsL KhE

EL = 7,2 t/m2

Pada KL

hKL = 1,50 m

2

heeE

KLpLpKKL

EKL = 8,10 t/m2

Total tekanan tanah aktif, Ep = EOP + EKL

Ep = 18,192 t/m2

f = koefisien gesek (=0,5 untuk tanah pasir kerikil berpasir)

S = faktor keamanan

2 untuk kondisi beban normal,

1,25 untuk kondisi beban ekstrem

kondisi beban ekstrem adalah:

Tidak ada aliran di atas mercu selama gempa

Banjir rencana maksimum

279,2

192,18938,35

869,805,0

ER

RfS

pH

v

harus ≥ 2

6. Keamanan terhadap erosi bawah tanah (piping)

Untuk mencegah pecahnya bagian hilir bangunan, harga keamanan terhadap

erosi tanah harus sekurang-kurangnya 2. Keamanan dapat dihitung dengan

rumus berikut:

sh

s

a1s

S

dengan:

S = faktor tekanan (S = 2)


92

s = kedalaman tanah (5,80 m)

a = tebal lapisan lindung (andaikan 0,0 m)

h2 = tekanan air pada titik O, m tekanan air (6,56 – 5,80 = 0,76 m)

Keamanan terhadap erosi bawah tanah menjadi:

263,776,0

80,5S OK

7. Keamanan terhadap gempa

Dari peta daerah gempa, dapat dihitung koefisien gempa.

Ad = n(ac x z)m

g

aE d

dengan:

ad = percepatan gempa rencana, cm/dt2

n, m = koefisien jenis tanah (1,56 dan 0,89)

ac = percepatan gempa dasar, cm/dt2 / 160 cm/dt2

E = koefisien gempa

g = percepatan gravitasi, cm/dt2 ( 9,81)

z = faktor yang tergantung dari letak geografis.

mCcnd z.aCa

ad = 85,247

g

aE d

10.008.0980

247,85E ambil E = 0,10

Gaya horizontal tambahan kearah hilir adalah:

He = E x G = 0,10 x 153,67 = 15,367 ton, dan bekerja dari pusat gravitasi yang

telah dihitung di atas.

Momen tambahan yang dipakai adalah:

Mtambahan = He x h0 = +15,367 x 6,459 = +71,588 tm.

Jumlah momen sekarang menjadi:


93

Mgempa = M0 + Mtambahan

Mgempa = -729,791+ 71,588 = -658,203 tm.

Eksentrisitas (guling)

53,1539,0869,80

203,65860.7

R

M

2

Le

v

gempa OK

Tekanan tanah:

22vmaks m/ton20m/t188,4

L

e61

L

R

OK

Gelincir:

25,1221,1192,18367,15938,35

869,805.0

EHR

RxfS

peh

v

Contoh ‎6.2. Stabilitas selama terjadi banjir

Selama terjadi banjir rencana (Q100 = 800 m3/dt), muka air hulu bendung adalah

+20,10 m dan di hilir bendung +16,55 m (dengan asumsi h1 = H1) .Tekanan air pada

tubuh bendung dihitung seperti selama debit rendah, tetapi dalam hal ini Hw =

20,10 – 16,55 = 3,55 m dan oleh karena itu Cw = 11,00.

1. Menghitung tekanan air selama debit banjir

Hitungan ini di dasarkan pada gambar 6.8

Tabel ‎6.8. Tekanan Air Selama Terjadi banjir Rencana (Lane)

Titik Lx H H Tekanan air

(m) kN/m2 kN/m2 kN/m2

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

16,19

18,89

19,22

20,52

21,12

22,92

23,52

25,32

25,92

28,12

28,45

29,95

31,45

14,7

17,2

17,5

18,6

19,2

20,8

21,4

23,0

23,5

25,5

25,8

27,2

28,6

71,0

98,0

98,0

85,0

85,0

103,0

103,0

121,0

121,0

143,0

143,0

128,0

128,0

56,3

80,8

80,5

66,4

65,8

82,2

81,6

98,0

97,5

117,5

117,2

100,8

99,4


94

Titik Lx H H Tekanan air

(m) kN/m2 kN/m2 kN/m2

N

O

P

32,95

33,28

39,08

29,9

30,2

35,5

143,0

143,0

85,0

113,1

112,9

49,5

2. Menghitung gaya akibat pancaran air

Gaya-gaya yang bekerja pada bendung diringkas pada tabel 6.9. Berat air di atas

bendung tidak dihitung, karena tekanan airnya sama dengan nol. Diandaikan

bahwa air yang memancar bertambah cepat sampai elevasi + 11,60 m. dari titik

tersebut tekanan air dianggap sebagai hisrostatis dan tebal pancaran air

dianggap konstan. Tekanan air pada bak bertambah akibat gaya sentrifugal dan

sama dengan:

tekanan

r

vx

g

dp 2

dengan

p = tekanan air

d = tebal pancaran air

v = kecepatan pancaran air

r = jari-jari bak

g = percepatan gravitasi

Tanpa menghitung gesekan, kecepatan air apada elevasi +11,60 m adalah:

90.1210.530.36.19zHg2v m/dt

Tebal pancaran air: m00.190.12

82.12

v

qd

Tekanan sentrifugal pada bak:

77.350.4

90.12x

8.9

00.1

r

vx

g

dp

2

ton/m2 = 37,7 kN/m2

Gaya sentrifugal resultante Fc = p x (/4) x R = 37,7 x (/4)x 4,50. Fc = 266,8 kN

dan hanya bekerja ke arah vertikal saja. Gaya-gaya resultante yang bekerja pada

bendung adalah:

Rv = -835,69 kN.

Rh = +396,87 kN.

M = -4001,55 kNm


95

Garis tangkap gaya resultante sekarang dapat ditentukan sehubungan dengan

titik O.

Gambar ‎6.8. Gaya-gaya yang bekerja pada bendung selama debit banjir rencana


96

Tabel ‎6.9. Stabilitas bendung selama terjadi debit (Q100)

Gaya Luas Diagram Tekanan Gaya Lengan Momen

kN m kN,m

Horizontal

W1 34,0 * 3,30 112,20 9,25 1037,85

1/2 * (67,0 - 24,01) * 3,30 54,45 8,70 473,72

W2 56,3 * 2,70 152,01 5,85 889,26

1/2 * (80,8 - 56,3) * 2,70 33,08 5,40 178,61

W3 66,4 * 1,3 -86,32 5,15 -444,55

1/2 * (80,5 - 66,4) * 1,30 -9,17 4,93 -45,18

W4 65,8 * 1,8 118,44 4,90 580,36

1/2 * (82,2 - 65,8) * 1,80 14,22 4,60 65,41

W5 81,6 * 1,80 147,24 3,10 456,44

1/2 * (98,0 - 81,6) * 1,80 14,76 2,80 41,33

W6 97,5 * 2,20 214,50 1,10 235,95

1/2 * (117,5 - 97,5) * 2,20 22,00 0,73 16,06

W7 100,8 * 1,5 -151,20 0,75 -113,40

1/2 * (117,2 - 100,8) * 1,50 -12,30 0,50 -6,15

W8 99,4 * 1,50 149,10 0,75 111,83

1/2 * (113,1 - 99,4) * 1,50 10,28 0,50 5,14

W9 49,5 * 5,80 -287,10 2,90 -832,59

1/2 * (112,8 - 49,5) * 5,8 -183,57 1,93 -354,29

1/2 * (4,95 *49,5) -122,51 7,45 -912,72

S1 ½ * 0,4 * (1,8 - 1,0) * 10,92 190,10 3,63 690,05

Jumlah = 380,20 2073,11

Vertikal

G1 1/2 * 3,30 * 1,10 * 22 -39,93 14,42 -575,79

G2 3,30 * 2,00 * 22 -145,20 13,10 -1902,12

G3 1/2 * 3,30 * 3,30 * 22 -119,79 11,00 -1317,69

G4 6,4 * 1,80 * 22 -253,44 12,00 -3041,28

G5 1/2 * 1,80 * 1,80 * 22 -35,64 8,20 -292,25

G6 1,00 * 1,30 * 22 -28,60 14,70 -420,42

1/2 * 1,30 * 0,80 * 22 -11,44 13,93 -159,36

G7 1,80 * 1,80 * 22 -71,28 10,70 -762,70

G8 1,32 * 2,80 * 22 -81,31 8,40 -683,02

G9 1/2 * 1,32 * 1,32 * 22 -19,17 6,56 -125,73

G10 1/2 * 1,32 * 1,32 * 22 -19,17 1,08 -20,70

G11 0,64 * 1,32 * 22 -18,59 0,32 -5,95

G12 9,80 * 2,28 * 22 -491,57 4,90 -2408,68

G13 8,00 * 0,70 * 22 -123,20 4,00 -492,80

G14 1,00 * 1,50 * 22 -33,00 7,50 -247,50


97

Gaya Luas Diagram Tekanan Gaya Lengan Momen

kN m kN,m

1/2 * (1,50 * 0,75) * 22 -12,38 6,75 -83,53

G15 1,00 * 1,50 * 22 -33,00 0,50 -16,50

1/2 * (1,50 * 0,75) * 22 -12,38 1,25 -15,47

W10 1/2 * (80,5 + 80,8) * 1,00 80,65 14,70 1185,56

W11 66,4 * 0,8 53,12 13,80 733,06

1/2 * (80,5 - 66,44) * 0,8 5,62 13,94 78,40

W12 1/2 * (66,4 + 65,8) * 1,8 118,98 12,50 1487,25

W13 1/2 * (82,2 + 81,6) * 1,8 147,42 10,70 1577,39

W14 1/2 * (98,0 + 97,5) * 1,8 175,95 8,90 1565,96

W15 1/2 * (117,5 + 117,2) * 1,0 117,35 7,50 880,13

W16 100,8 * 0,75 75,60 6,62 500,47

1/2 * (117,5 - 100,8) * 0,75 6,26 6,75 42,27

W17 1/2 * (100,8 + 99,4) * 4,50 450,45 4,00 1801,80

W18 99,4 * 0,75 74,55 1,38 102,88

1/2 * (113,1 - 99,4) * 0,75 5,14 1,25 6,42

W19 ½ * (113,1 + 112,8) * 1,00 112,95 0,50 56,48

W21 0,75 * 59,7 * 7,00 -313,43 3,82 -1197,28

W22 6,4 * 13,3 -85,12 9,20 -783,10

W23 1/2 * (67,0 + 34,0) -50,50 14,65 -739,83

Fc -266,80 3,82 -1019,18

Jumlah = -840,87 -6292,83

Dari hitungan pada tabel di atas diperoleh:

Rv = -840,87 kN

Rh = 380,20 kN

Mv = -6292,83 kN m.

Mh = 2073,11 kN m.

Mo = Mv + Mh

Mo = -4219,72 kN m.

m453,520,380

11,2073

R

Mh

h

h

m484,787,840

83,6292

R

Mv

v

v


98

3. Eksentrisitas:

m53,2L6

158,2

87,840

72,421960.7

R

M

2

Le

v

Resultante gaya berada

di sisi batas kern (Kritis))

4. Tekanan tanah

20,15

53,2x61

20,15

87,840

L

e61

L

Rv

maks = 111,69 kN/m2 pada titik B

min = 10,56 kN/m2 pada titik O

Daya dukung yang diizinkan untuk pasir dan kerikil adalah 200 – 600 kN/m2.

Keamanan S untuk daya dukung adalah:

25,1791,169,111

200S

maks

semua

(OK)

5. Keamanan terhadap gelincir tanpa tekanan tanah pasif:

00,1106,120,380

87,840x5,0

R

RxfS

h

v OK

6. Keamanan terhadap gelincir dengan tekanan tanah pasif:

25,112,292,18120,380

87,840x5,0

ER

RxfS

ph

v

OK


99

7 PERENCANAAN KANTONG LUMPUR

Menurut Anonim 1 (1986), kantong lumpur itu merupakan pembesaran potongan

melintang saluran sampai panjang tertentu untuk mengurangi kecepatan aliran dan

memberi kesempatan kepada sedimen untuk mengendap. Untuk menampung

endapan sedimen ini, dasar bagian saluran tersebut diperdalam atau diperlebar.

Tampungan ini dibersihkan tiap jangka waktu tertentu (kurang lebih sekali

seminggu atau setengah bulan) dengan cara membilas sedimennya kembali ke

sungai dengan aliran terkonsentrasi yang berkecepatan tinggi. Biasanya panjang

kantong lumpur adalah 200 sampai 500 m. Panjang tersebut bergantung kepada:

diameter sedimen yang akan mengendap: 200 m untuk bahan sedimen kasar

dan 500 m untuk partikel-partikel yang lebih halus,

topografi dan

kemungkinan dilakukannya pembilasan.

Kantong lumpur tidak akan diperlukan jika volume sedimen yang masuk ke jaringan

irigasi tetapi tidak sampai ke sawah. Untuk memudahkan pemahanan tentang

bentuk kantong lumpur, diberikan foto kantong lumpur bendung Kr. Aceh sebagai

berikut.

Gambar ‎7.1. Kantong lumpur bendung Kr Aceh


100

7.1 Sedimen

Perencanaan kantong lumpur yang memadai bergantung kepada tersedianya data-

data yang memadai mengenai sedimen di sungai. Adapun data data yang diperlukan

adalah:

pembagian butir

penyebaran ke arah vcrtikal

sedimen layang sedimen dasar

volume.

Jika tidak ada data yang tersedia, ada beberapa harga praktis yang bisa dipakai

untuk bangunan utama berukuran kecil. Dalam hal ini volume bahan layang yang

harus diendapkan, diandaikan 0,5 o/oo (permil) dari volume air yang mengalir

melalui kantong. Ukuran butir yang harus diendapkan bergantung kepada kapasitas

angkutan sedimen di jaringan saluran selebihnya. Dianjurkan bahwa sebagian besar

(60 - 70 %) dari pasir halus terendapkan: partikel-partikel dengan diameter di atas

0,06 - 0,07 mm. Biasanya ukuran partikel ini diambil 0,06 - 0,07 mm guna

memperkecil kemiringan saluran primer. Bila kemiringan saluran primer serta

kapasitas angkutan jaringan selebihnya dapat direncana lebih besar, maka tidak

perlu menambah ukuran minimum partikel yang akan diendapkan. Umumnya hal ini

akan menghasilkan kantong lumpur yang lebih murah, karena dapat dibuat lebih

pendek.

7.2 Topografi

Keadaan topografi tepi sungai maupun kemiringan sungai itu sendiri akan sangat

berpengaruh terhadap kelayakan ekonomis pembuatan kantong lumpur. Kantong

lumpur dan bangunan-bangunan pelengkapnya memerlukan banyak ruang, yang

tidak selalu tersedia. Oleh sebab itu, kemungkinan penempatannya harus ikut

dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Kemiringan sungai harus

cukup curam untuk menciptakan kehilangan tinggi energi yang diperlukan untuk

pembilasan di sepanjang kantong lumpur. Tinggi energi dapat diciptakan dengan

cara menambah elevasi mercu, tapi hal ini jelas akan memperbesar biaya

pembuatan bangunan.


101

7.3 Dimensi Kantong Lumpur

Tinjauan dimensi kantong lumpur meliputi panjang, lebar dan volume tampungan.

Pada gambar 7.2 diberikan tipe tata letak kantong lumpur sebagai bagian dari

bangunan utama.

7.3.1 Panjang dan Lebar Kantong Lumpur

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

gambar 7.3. Partikel yang masuk ke kolam pada A, dengan kecepatan endap partikel

dan kecepatan air v harus mencapai dasar pada C. Ini berakibat bahwa, partikel,

selama waktu h/ yang diperlukan untuk mencapai dasar, akan berjalan

(berpindah) secara horisontal sepanjang jarak L dalam waktu L/v.

Jadi:

v

LH

dengan

HB

Qv .............................. persamaan ‎7.1

dengan:

H = kedalaman aliran saluran, m

= kecepatan endap partikel sedimen, m/dt

L = panjang kantong lumpur, m

v = kecepatan aliran air, m/dt

Q = debit saluran, m3/dt

B = lebar kantong lumpur, m

Ini menghasilkan:

QLB .............................. persamaan ‎7.2


102


Gambar ‎7.2. Tata letak kantong lumpur


103


Gambar ‎7.3. Skema kantong lumpur

Karena sangat sederhana, rumus ini dapat dipakai untuk membuat perkiraan awal

dimensi-dimensi tersebut. Untuk perencanaan yang lebih detail, harus dipakai

faktor koreksi guna menyelaraskan faktor-faktor yang mengganggu, seperti:

turbulensi air

pengendapan yang terhalang

bahan layang sangat banyak.

Velikanov menganjurkan faktor-faktor koreksi dalam rumus berikut:

H

2.0H

.v

.51.7

.Q

LB

25.0

2

.............................. persamaan ‎7.3

dengan:

L = panjang kantong lumpur, m

B = lebar kantong lumpur, m

Q = debit saluran, m3/dt

= kecepatan endap partikel sedimen, m/dt

= koefisien pembagian/distribusi Gauss

adalah fungsi D/T, dimana D = jumlah sedimen yang diendapkan dan T = jumlah

sedimen yang diangkut

= 0 untuk D/T= 0,5;

A = 1,2 untukD/T= 0,95 dan

A = 1,55 untuk D/T = 0,98

v = kecepatan rata-rata aliran, m/dt

H = kedalaman aliran air di saluran, m.


104

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

mencegah agar aliran tidak "meander" di dalam kantong. Apabila topografi tidak

memungkinkan diturutinya kaidah ini, maka kantong harus dibagi-bagi ke arah

memanjang dengan dinding-dinding pemisah (devider wall) untuk mencapai

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

endap amat penting karena sangat berpengaruh terhadap dimensi kantong lumpur.

Ada dua metode yang bisa dipakai untuk menentukan kecepatan endap, yakni:

pengukuran di tempat

dengan rumus/grafik.

Pengukuran kecepatan endap terhadap contoh-contoh yang diambil dari sungai

adalah metode yang paling akurat jika dilaksanakan oleh tenaga berpengalaman.

Dalam metode ini dilakukan analisis tabung pengendap (settling tube) terhadap

contoh air yang diambii dari lapangan. Dalam metode kedua, digunakan grafik

Shields (gambar 7.4) untuk kecepatan endap bagi partikel-partikel individual

(discrete particles) dalam air yang tenang. Rumus Velikanov menggunakan faktor

koreksi guna mengkompensasi penggunaan harga-harga kecepatan endap ini.

Faktor-faktor lain yang akan dipertimbangkan dalam pemilihan dimensi kantong

lumpur adalah:

kecepatan aliran dalam kantong lumpur hendaknya cukup rendah, sehingga

partikel yang telah mengendap tidak menghambur lagi.

turbulensi yang mengganggu proses pengendapan harus dicegah.

kecepatan hendaknya tersebar secara merata di seluruh potongan melintang,

sehingga sedimentasi juga dapat tersebar merata.

kocepatan aliran tidak boleh kurang dari 0,30 m/dt, guna mencegah tumbuhnya

vegetasi.

peralihan/transisi dari pengambilan ke kantong dan dari kantong ke saluran

primer harus mulus, tidak menimbulkan turbulensi atau pusaran.


105


Gambar ‎7.4. Hubungan antara diameter saringan dan kecepatan endap untuk air tenang.

7.3.2 Voluma Tampungan

Tampungan sedimen di luar (di bawah) potongan melintang air bebas dapat

mempunyai beberapa macam bentuk. gambar 7.5 memberikan beberapa mode

pembuatan volume tampungan. Voluma tampungan bergantung kepada banyaknya

sedimen (sedimen dasar maupun sedimen melayang) yang akan diendapkan hingga

tiba saat pembilasan.

Banyaknya sedimen yang terbawa masuk dapat ditentukan dari:

Pengukuran langsung di lapangan


106

Rumus angkutan sedimen yang cocok (Einstein-Brown, Meyer-Peter Muller),

atau kalau tidak ada data yang andal

Kantong lumpur yang ada di lokasi lain yang sejenis.


Gambar ‎7.5 Potongan melintang dan memanjang kantong lumpur yang menunjukkan metode pembuatan tampungan

Sebagai perkiraan kasar yang masih harus dicek ketepatannya, jumlah bahan dalam

aliran masuk yang akan diendapkan adalah 0,5 0/00. Kedalaman tampungan di ujung

kantong lumpur (ds pada gambar 7.5) biasanya sekitar 1,0 m untuk jaringan kecil

(sampai 10 m3/dt), hingga 2,50 m untuk saluran yang sangat besar (100 m3/dt)


107

7.4 Pembersihan

7.4.1 Pembersihan Secara Hidrolis

Pembilasan secara hidrolis membutuhkan beda tinggi muka air dan debit yang

memadai pada kantong lumpur guna menggerus dan mengelontor bahan yang telah

terendap kembali ke sungai. Frekwensi dan lamanya pembilasan bergantung pada

banyaknya bahan yang akan dibilas, tipe bahan kohesif atau nonkohesif dan

tegangan geser yang tersedia oleh air.

Kemiringan dasar kantong serta debit pembilasan hendaknya di dasarkan pada

besarnya tegangan geser yang diperlukan yang akan dipakai untuk menggerus

sedimen yang terendap. Dianjurkan untuk mengambil debit pembilasan sebesar

yang dapat diberikan oleh pintu pengambilan dan beda tinggi muka air. Untuk

keperluan-keperluan perencanaan, debit pembilasan diambil 20% lebih besar dari

debit normal pengambilan. Tegangan geser yang diperlukan tergantung pada tipe

sedimen yang bisa berupa:

Pasir lepas, dalam hal ini parameter yang terpenting adalah ukuran butirnya

atau,

Partikel-partikel pasir, lanau dan lempung dengan kohesi tertentu.

Jika bahan yang mengendap terdiri dari pasir lepas, maka untuk menentukan

besarnya tegangan geser dapat dipakai grafik Shield. Lihat gambar 7.6. Besarnya

tegangan geser dan kecepatan geser untuk diameter pasir terbesar yang akan dibilas

sebaiknya dipilih di atas harga kritis. Dalam grafik ini ditunjukkan dengan kata

bergerak (“movement”).

Untuk keperluan perhitungan pendahuluan, kecepatan rata-rata yang diperlukan

selama pembilasan dapat diandaikan sebagai berikut:

1,0 m/dt untuk pasir halus

1,5 m/dt untuk pasir kasar

2,0 m/dt untuk kerikil dan pasir kasar

Bagi bahan-bahan kohesif, dapat dipakai gambar 7.7 yang diturunkan dari data

USBR oleh Lane. Makin tinggi kecepatan selama pembilasan, operasi menjadi

semakin cepat. Namun demikian, besarnya kecepatan hendaknya selalu di bawah


108

kecepatan kritis, karena kecepatan super kritis akan mengurangi efektifitas proses

pembilasan.

7.4.2 Pembersihan secara manual/mekanis

Pembersihan kantong lumpur dapat juga dilakukan dengan peralatan mekanis.

Pembersihan kantong lumpur secara menyeluruh jarang dilakukan secara manual.

Dalam hal-hal tertentu, pembersihan secara manual bermanfaat untuk dilakukan di

samping pembilasan secara hidrolis terhadap bahan-bahan kohesif atau bahan-

bahan yang sangat kasar. Dengan menggunakan tongkat, bahan endapan ini dapat

diaduk dan dibuat lepas sehingga mudah terkuras dan hanyut. Pembersihan secara

mekanis bisa menggunakan mesin pengeruk, pompa (pasir), singkup tarik/backhoe

atau mesin-mesin sejenis itu. Semua peralatan ini mahal dan sebaiknya tidak usah

dipakai.


109


Gambar ‎7.6. Gaya tarik (traksi) pada bahan kohesif 1,0 m/dt untuk pasir halus


110


Gambar ‎7.7. Gaya tarik (traksi) pada bahan kohesif 1,0 m/dt untuk pasir halus

.


111


Gambar ‎7.8. Grafik pembuangan sedimen Camp untuk aliran turbulen


112

7.5 Pencekan Terhadap Berfungsinya Kantong Lumpur

Perencanaan kantong lumpur hendaknya mencakup cek terhadap efisiensi

pengendapan dan efisiensi pembilasan.

7.5.1 Efisiensi Pengendapan

Untuk mencek efisiensi kantong lumpur, dapat dipakai grafik pembuangan sedimen

dari Camp. Grafik pada gambar 7.8 memberikan efisiensi sebagai fungsi dari dua

parameter. Kedua parameter itu adalah,

oo vdan

.............................. persamaan ‎7.4

dengan:

= kecepatan endap partikel-partikel yang ukurannya di luar ukuran partikel

yang direncana, m/dt

o = kecepatan cndap rencana, m/dt

vo = kecepatan rata-rata.aliran dalam kantong lumpur, m/dt.

Dengan menggunakan grafik Camp, efisiensi proses pengendapan untuk partikel-

partikel dengan kocepatan endap yang berbeda-beda dari kecepatan endap partikel

rencana, dapat dicek.

Suspensi sedimen dapat dicek dengan menggunakan kriteria Shinohara Tsubaki.

Bahan akan tetap berada dalam suspensi penuh jika:

3

5*v

.............................. persamaan ‎7.5

dengan:

v* (kecepatan geser) = m/dt

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

h = kedalaman air, m

I = kemiringan energi

= kecepatan endap sedimen, m/dt.

Efisiensi pengendapan sebaiknya dicek untuk dua keadaan yang berbeda:


113

untuk kantong kosong

untuk kantong penuh

Untuk kantong kosong, kecepatan minimum harus dicek. Kecepatan ini tidak boleh

terlalu kecil yang memungkinkan tumbuhnya vegetasi atau mengendapnya partikel-

partikel lempung.

Menurut Vlugter, untuk:

I6,1v

.............................. persamaan ‎7.6

dengan:

v = kecepatan rata-rata, m/dt

= kecepatan endap sedimen, m/dt

I = kemiringan energi.

semua bahan dengan kecepatan endap akan berada dalam suspensi pada

sembarang konsentrasi. Apabila kantong penuh, maka sebaiknya dicek apakah

pengendapan masih efektif dan apakah bahan yang sudah mengendap tidak akan

menghambur lagi. Yang pertama dapat dicek dengan menggunakan grafik Camp

(gambar 7.8) dan yang kedua dengan grafik Shields (gambar 7.6).

7.5.2 Efisiensi Pembilasan

Efisiensi pembilasan bergantung kepada terbentuknya gaya geser yang memadai

pada permukaan sedimen yang telah mengendap dan pada kecepatan yang cukup

untuk menjaga agar bahan tetap dalam keadaan suspensi sesudah itu. Gaya geser

dapat dicek dengan grafik Shields (gambar 7.6); dan kriteria suspensi dari

Shinohara/Tsubaki (Persamaan 7.5).

7.6 Tata Letak Kantong Lumpur, Pembilas dan Pengambilan Saluran Primer

7.6.1 Tata letak

Tata letak terbaik untuk kantong lumpur, saluran pembilas dan saluran primer

adalah bila saluran pembilas merupakan kelanjutan dari kantong lumpur dan

saluran primer mulai dari samping kantong (gambar 7.9). Ambang pengambilan di

saluran primcr sebaiknya cukup tinggi di atas tinggi maksimum sedimen guna


114

mencegah masuknya sedimen ke dalam saluran. Kemungkinan tata letak lain

diberikan pada gambar 7.10. Di sini saluran primer terletak di arah yang sama

dengan kantong lumpur.

Untuk pembilas terletak di samping kantong, agar pembilasan berlangsung mulus,

perlu dibuat dinding pengarah rendah yang mercunya sama dengan tinggi

maksimum sedimen dalam kantong. Dalam hal-hal tertentu, misalnya air yang

tersedia di sungai melimpah, pembilas dapat direncanakan sebagai pengelak

sedimen (gambar 7.11).

Kadang-kadang karena keadaan topografi, kantong lumpur dibuat jauh dari

pengambilan. Kedua bangunan tersebut akan dihubungkan dengan saluran

pengarah “feeder canal” (gambar 7.12). Kecepatan aliran dalam saluran pengarah

harus cukup memadai agar dapat mcngangkut semua fraksi sedimen yang masuk ke

jaringan saluran pada lokasi pengambilan ke kantong lumpur. Di mulut kantong

lumpur kecepatan aliran harus banyak dikurangi dan dibagi secara merata di

seluruh lebar kantong. Oleh karena itu peralihan/transisi antara saluran pengarah

dan kantong lumpur hendaknya direncana dengan seksama menggunakan dinding

pengarah dan alat-alat distribusi aliran lainnya.


Gambar ‎7.9. Tata letak kantong Iumpur yang dianjurkan


115


Gambar ‎7.10. Tata letak kantong Iumpur dengan saluran primer berada pada trase yang sama dengan kantong

7.6.2 Pembilas

Dianjurkan agar aliran pada pembilas direncanakan sebagai aliran bebas selama

pembilasan berlangsung. Dengan demikian pembilasan tidak akan terpengaruh oleh

tinggi muka air di hilir pembilas. Kriteria utama dalam perencanaan bangunan ini

adalah bahwa operasi pembilasan tidak boleh terganggu atau mendapat pengaruh

negatif dari lubang pembilas dan bahwa kecepatan untuk pembilasan akan tetap

dijaga. Dianjurkan untuk membuat bangunan pembilas lurus dengan kantong

lumpur.


Gambar ‎7.11. Pengelak sedimen


116

Agar aliran melalui pembilas bisa mulus, lebar total lubang pembilas termasuk pilar

dibuat sama dengan lebar rata-rata kantong lumpur. Pintu bangunan pembilas harus

kedap air dan mampu menahan tekanan air dari kedua sisi. Pintu-pintu itu dibuat

dengan bagian depan tertutup.

7.6.3 Pengambilan Saluran Primer

Pengambilan dari kantong lumpur ke saluran primer digabung menjadi satu

bangunan dengan pembilas agar seluruh panjang kantong lumpur dapat

dimanfaatkan. Agar supaya air tidak mengalir kembali ke saluran primer selama

pembilasan, pengambilan harus ditutup (dengan pintu) atau ambang dibuat cukup

tinggi agar air tidak mengalir kembali.

Selain mengatur debit bangunan ini juga harus bisa mengukurnya. Kedua fungsi

tersebut, mengukur dan mengatur, dapat digabung atau dipisah. Untuk tipe

gabungan, pintu Romijn atau Crump-de Gruyter dapat dianjurkan untuk dipakai

sebagai pintu pengambilan. Khususnya untuk mengukur dan mengatur debit yang

besar, kedua fungsi ini lebih baik dipisah. Dalam hal ini fungsi mengatur dilakukan

dengan pintu sorong atau pintu radial, dan fungsi mengukur dengan alat ukur

ambang lebar.

Gambar ‎7.12. Panganbilan saluran primer bendung Kr. Aceh


117


Gambar ‎7.13. Saluran pengarah

7.6.4 Saluran Pembilas

Selama pembilasan, air yang penuh dengan sedimen dialirkan kembali ke sungai

asal, atau sungai yang sama tetapi di hilir bangunan utama, sungai lain atau ke

cekungan. Kecepatan dalam saluran pembilas akan berkisar antara 1 sampai 1,5

m/dt. Untuk perencanaan potongan memanjang saluran, diperlukan kurve muka air

- debit sungai pada aliran keluar dan bagan frekuensi terjadinya muka air tinggi di

tempat itu. Pengalaman telah menunjukkan bahwa perencanaan yang didasarkan

pada kemungkinan pembilasan dengan menggunakan muka air sungai dengan

periode ulang lima kali per tahun, akan memberikan hasil yang memadai. Lebih

disukai jika saluran pembilas dihubungkan langsung dengan dasar sungai. Bila

sungai sangat dalam pada aliran keluar, maka pembuatan salah satu dari

kemungkinan-kemungkinan berikut hendaknya dipertimbangkan:

bangunan terjun dengan kolam olak dekat sungai

got miring di sepanjang saluran

bangunan terjun dengan kolam olak dengan kedalaman yang cukup, tepat di hilir

bangunan pembilas.

7.6.5 Perencanaan Kantong Lumpur

Pasangan (“lining”) kantong lumpur harus mendapat perhatian khusus berhubung

adanya kecepatan air yang tinggi selama dilakukan pembilasan serta fluktuasi muka

air yang sering terjadi dengan cepat. Pasangan hendaknya cukup berat dan dengan


118

permukaan yang mulus agar mampu menahan kecepatan air yang tinggi. Untuk

menahan tekanan ke atas akibat fluktuasi muka air, sebaiknya dilengkapi dengan

filter dan lubang pembuang. Bila kantong lumpur dipisah dengan sebuah dinding

pengarah dan adalah mungkin bahwa sebuah ruang kering dan bersih sementara

yang lainnya penuh, maka stabilitas dinding pemisah terhadap pembebanan ini

harus dicek.

Contoh ‎7.1. Hitungan Kantong lumpur

Data-data yang dibutuhkan:

Pembagian ukuran butir sedimen, sedimen dasar maupun sedimen layang.

Banyaknya sedimen yang masuk ke pengambilan selama periode antara satu

pembilasan dengan pembilasan berikutnya.

Hubungan antara Q-h sungai pada pintu pembilas.

Kebutuhan pengambilan (diversion requirement) air irigasi.

Data topografi pada lokasi kantung lumpur.

Ukuran partikel rencana

Diandaikan bahwa partikel yang ukurannya kurang dari 70 m (70 x 10-6m)

terangkut sebagai sedimen layang melalui jaringan irigasi. Asumsi lainnya adalah

bahwa air yang dielakkan mengandung 0,5 o/oo sedimen yang harus diendapkan

dalam kantong lumpur. Volume kantung lumpur (V) hanya tergantung kepada jarak

waktu (interval) pembilasan.

Langkah hitungan adalah sebagai berikut

1. Menghitung voluma sedimen yang akan diendapkan

TxQx0005,0V n

dimana T adalah jarak waktu pembilasan, detik.

Jika pembilasan dilakukan seminggu sekali dan Qn sebesar 10,9 m3/dt, volume

kantung lumpur dapat dihitung:

V = 0,0005 x 10,9 x 7 x 24 x 3600

V = 3290, ambil saja 3300 m3.


119

2. Menghitung penampang saluran

Kecepatan endap dibaca dari gambar 7.4. Di Indonesia dipakai suhu air 20o C.

Dengan diameter 70 m atau 0,07 mm kecepatan endap = 0,004 m/dt.

2n m2725004,0

9,10QLB

Karena L/B > 8 maka dapat dihitung:

L > 8 B

8B2 = 2725

B < 18,5 m dan L > 147,30 m.

Perhitungan dilanjutkan dengan menggunakan B = 18,50 m

Menghitung kemiringan dasar saluran

Penetuan In (eksploitasi normal, kantong sedimen hampir penuh)

Biasanya vn diambil 0,40 m/dt untuk mencegah tumbuhnya vegetasi dan agar

partikel-partikel yang besar tidak langsung mengendap di hilir pengambilan.

Harga ks dapat diambil 45. Untuk menentukan Rn, luas harus diperkirakan dulu.

2

n

nn m25,27

40,0

9,10

v

QA

50,18

25,27

B

Ah n

n

hn =1,47 m ( ini adalah kedalaman rata-rata)

Gambar ‎7.14. Contoh potongan melintang kantong lumpur

Kontrol perhitungan untuk mencari hn yang sesungguhnya dengan bn = 15,56

m.

nnn h)mhb(A

nn hh256,1525,27

hn = 1,47 m

15,56 m

18,50 m

hn = 1,47 m

1 : 2


120

Keliling basah Pn menjadi:

2nn m1h2BP

m13,2221)47,1)(2(56,15P 2n

m23,113,22

25,27

P

AR

n

nn

In dapat ditentukan sebagai berikut:

2s3/2

2n

n

kR

vI

00006,0

4523,1

40,0I

23/2

2

n

Sebenarnya In ini tidak sahih untuk seluruh panjang kantung lumpur karena

luasnya akan bertambah kearah hilir. Perbedaan elevasi yang dihasilkan sangat

kecil dan boleh diabaikan.

Penentuan Is (pembilasan, kantung lumpur kosong)

Sedimen di didalam kantung berupa pasir kasar. Untuk asumsi awal dalam

menentukan Is, kecepatan aliran untuk pembilasan diambil 1,5 m/dt. Debit

untuk pembilasan diambil Qs = 1,2 x Qn = 13,1 m/dt.

Ikuti prosedur diatas.

2

n

nn m73,8

50,1

1,13

v

QA

8,73 = 15,56 hs

hs = 0,56 m

Keliling basah Ps menjadi:

sn h2BP

Pn = 15,56+2(0,56)=16,68

m52,068,16

73,8

P

AR

s

ss

Is dapat ditentukan sebagai berikut:

2s3/2

2s

s

kR

vI


121

Untuk pembilasan, koefisien kekasaran ks diambil 40 m1/2/dt

00336,0

4052,0

5,1I

23/2

2

s

3. Kontrol keadaan aliran

Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran harus dijaga

agar tetap subkritis atau Fr < 1

gh

vF s

r

164,056,0x81,9

5,1Fr OK

Dari diagram Shields (gambar 7.16) dapat diperoleh diameter partikel.

ssIgh

2m/N8,1800336,0x56,0x8,9x000,1

Partikel-partikel yang lebih kecil dari 20 mm akan terbilas.

Menghitung panjang kantung lumpur sesuai kebutuhan voluma endapan

Volume kantong yang diperlukan adalah 3.290 m3.

bLII5,0bL50,0V 2ns

56,15L00006,000336,05,0L56,1550,03290 2

L = 239,129 m, diambil 240 m.

+15,16

In = 0,0006

Is = 0,00336

0,50 m

0,78 m

L = 240 m

+14,46

+14,95

+13,67

+14,96

Gambar ‎7.15. Contoh potongan memanjang kantong lumpur

4. Cek rencana muka air sungai Q1/5

Berdasarkan potongan memanjang dan melintang serta pengukuran di tempat,

dapat digambar hubungan antara Q-h pada lokasi kompleks pembilas. Misal,

telah diperoleh grafik hubungan antara elevasi muka air sungai dengan debit

seperti pada gambar 7.16


122

Gambar ‎7.16. Contoh kurve sungai Q-h pada kompleks pembilas

Kriterianya adalah bahwa pembilasan harus bisa dilakukan pada waktu Q1/5

(debit banjir dengan periode ulang 5 kali dalam setahun).

Muka air pada Q1/5 = +14,00

Muka air untuk pembilasan tak terganggu adalah +14,10. Untuk saluran

pembilas masih tersedia tinggi energi 0,10 m selama terjadi muka banjir

rencana.

`

+13,67

+14,10h

s=0,56 m

+14,23

Hs=0,67

1/3 Hs

Gambar ‎7.17. Muka air pada waktu dilakukan pembilasan pada Q1/5

5. Pencekan efisiensi

Dari diagram Camp, efisiensi kantung lumpur untuk berbagai diameter sedimen

dapat ditentukan. Dengan panjang (L)= 240 m dan kedalaman air rencana (hn)=

1,47 m serta kecepatan (Vn)= 0,4 m/dt, kecepatan endap rencana () dapat

disesuaikan.

n

n

V

Lh

L

vh nn

dt/m0025,0240

)40,0)(47,1(

Diameter yang sesuai do = 0,07 mm dapat diperoleh dari gambar 7.6.

Fraksi rencana 0,07 mm dengan kecepatan endap 0,004 m/dt. Efisiensi

pengendapan fraksi 0,07 mm sekarang dapat dihitung sebagai berikut.

11,5

12

12,5

13

13,5

14

14,5

15

15,5

16

16,5

0 200 400 600 800


123

= 0,004 m/det

0 = 0,0025 m/det.

vo = 0,40 m/dt

6,10025,0

004,0

o

01,04,0

004,0

vo

Dari grafik Camp, diperoleh efisiensi 0,87


124

8 BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS

8.1 Fungsi Bangunan

Fungsi bangunan pengambilan dan bangunan pembilas adalah sebagai berikut.

Bangunan pengambilan berfungsi untuk mengelakkan air dari sungai dalam

jumlah yang diinginkan.

Bangunan pembilas berfungsi untuk mengurangi sebanyak mungkin benda-

benda terapung dan fraksi-fraksi sedimen kasar yang masuk ke jaringan saluran

irigasi.

8.2 Tata letak

Agar bangunan pengambilan dapat befunfsi sebagaimana mestinya maka dilakukan

pengaturan sebagai berikut:

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 dengan bendung pelimpah air harus diambil untuk irigasi di kedua sisi

sungai, maka pengambilan untuk satu sisi (kalau tidak terlalu besar) bisa dibuat

pada pilar pembilas, dan airnya dapat dialirkan melalui siphon dalam tubuh

bendung ke sisi lainnya. Dalam kasus lain, bendung dapat dibuat dengan

pengambilan dan pembilas di kedua sisi. Kadang-kadang tata letak akan

dipengaruhi oleh kebutuhan akan jembatan. Dalam hal ini mungkin kita

terpaksa menyimpang dari kriteria yang telah ditetapkan.

Perlu direncanakan dinding sayap dan dinding pengarah, sedemikian rupa

sehingga turbulensi dapat sebanyak mungkin dihindari dan aliran menjadi

mulus. Bagian lengkungan dapat diterapkan dengan jari-jari minimum 1/2 kali

kedalaman air.

Sebagai contoh, bangunan pengambilan bendung Kr. Aceh diberikan pada gambar

8.1.


125

Gambar ‎8.1. Bangunan pengambilan Bendung Kr. Aceh

8.3 Bangunan Pengambilan

Pembilas pengambilan dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya terbuka untuk

menjaga jika terjadi muka air tinggi selama banjir, besarnya bukaan pintu

bergantung kepada kecepatan aliran masuk yang diizinkan. Kecepatan ini

bergantung kepada ukuran butir bahan yang dapat diangkut. Kapasitas pengambilan

harus sekurang-kurangnya 120% dari kebutuhan pengambilan (dimension

requirement) guna menambah fleksibilitas dan agar dapat memenuhi kebutuhan

yang lebih tinggi selama umur proyek.

Menurut Anonim 1 (1986), rumus dibawah ini memberikan perkiraan kecepatan

yang dimaksud:

dd

h32v

3/12

.............................. Persamaan ‎8.1

dengan

v = kecepatan rata-rata, m/dt

h = kedalaman air, m

d = diameter butir, m

Dalam kondisi biasa, rumus ini dapat disederhanakan menjadi:

5.0d10v .............................. Persamaan ‎8.2


126

Dengan kecepatan masuk sebesar 1,0 - 2,0 m/dt yang merupakan besaran

perencanaan normal, dapat diharapkan bahwa butir-butir berdiameter 0,01 sampai

0,04 m dapat masuk.

gz2baQ .............................. persamaan ‎8.3

dengan

Q = debit, m3/dt

= 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, m/dt2 (~ 9,8)

z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m

Gambar 8.2 menyajikan dua tipe pintu pengambilan.


Gambar ‎8.2. Tipe pintu pengambilan

Bila pintu pengambilan dipasangi pintu radial, maka p = 0,80 jika ujung pintu bawah

tenggelam 20 cm di bawah muka air hulu dan kehilangan energi sekitar 10 cm.

Elevasi mercu bendung direncana 0,10 di atas elevasi pengambilan yang dibutuhkan

untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang. Elevasi ambang

bangunan pengambilan ditentukan dari tinggi dasar sungai. Ambang direncana di

atas dasar dengan ketentuan berikut:

0,50 m jika sungai hanya mengangkut lanau


127

1,00 m bila sungai juga mengangkut pasir dan kerikil

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

Harga-harga itu 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

dimundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus (gambar

8.3).


Gambar ‎8.3. Geometri bangunan pengambilan

Pengambilan hendaknya selalu dilengkapi dengan sponeng skot balok di kedua sisi

pintu, agar pintu itu dapat dikeringkan untuk keperluan-keperluan pemeliharaan

dan perbaikan. Guna mencegah masuknya benda-benda hanyut, puncak bukaan

direncanakan di bawah muka air hulu. Jika bukaan berada di atas muka air, maka

harus dipakai kisi-kisi penyaring. Kisi-kisi penyaring direncana dengan rumus

berikut:

kehilangan tinggi energi melalui saringan adalah

g2

vch

2

f .............................. persamaan ‎8.4

dengan

sin

b

sc

3/4

.............................. persamaan ‎8.5

dengan:

hf = kehilangan tinggi energi

v = kecepatan datang (approach velocity)


128

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

c = koefisien yang bergantung kepada:

= faktor bentuk (lihat gambar 8.4)

s = tebal jeruji, m

L = panjang jeruji, m (lihat gambar 8.4)

b = jarak bersih antarjeruji b ( b > 50 mm), m

= sudut kemiringan dari horisontal, dalam derajat.


Gambar ‎8.4. Bentuk-bentuk jeruji kisi-kisi penyaring dan harga-harga

Contoh ‎8.1. Bangunan pengambilan

Kebutuhan pengambilan rencana untuk bangunan pengambilan adalah 10,9 m3/dt.

Dengan adanya kantung lumpur, debit rencana pengambilan ditambah 20 %,

sehingga debit rencana pengambilan menjadi :

Qrencana = 1,2(10,9) = 13,1 m3/dt.

Kecepatan pengambilan rencana (v) diambil 1,5 m/dt. Dimensi bangunan

pengambilan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

gz2mv

bavQ

dengan:

Q = debit rencana, m3/dt

m = koefisien debit (=0,8 pengambilan tenggelam)

a = tinggi bersih bukaan, m

b = lebar bersih bukaan, m

g = percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2


129

z = kehilangan tinggi energi pada bukaan, m

Dengan kecepatan pengambilan rencana 1,50 m/dt, kehilangan tinggi energi

menjadi 0,11 m. Elevasi dasar bangunan pengambilan sebaiknya 0,20 m di atas

muka kantong dalam keadaan penuh, guna mencegah pegendapan partikel sedimen

di dasar pengambilan itu sendiri.

Elevasi dasar hilir pengambilan dengan kantung dalam keadaan penuh +14,96

Elevasi dasar bangunan pengambilan yang diperlukan +14,96 +0,20 = +15,16

Karena yang diangkut sungai adalah sedimen kasar, maka elevasi ambang

pengambilan harus sekurang-kurangnya 1 sampai 1,50 m di atas dasar sungai.

Elevasi rata-rata dasar sungai +13,40

Elevasi dasar bangunan pembilas +13,40

Elevasi minimum bangunan pengambilan +13,40 + 1,50 = +14,90

Kemudian elevasi dasar bangunan pengambilan menjadi +15,16, Sekarang tinggi

bersih bukaan bangunan pengambilan menjadi a = +16,60 – 0,25 – 15,16= 1,19

35,7)19,1)(5,1(

1,13

aV

Qb , diambil 7,50 m

Ukuran-ukuran pintu ditentukan dengan perbandingan tinggi/lebar pintu. Untuk

memudahkan ekploitasi diperlukan nilai perbandingan 0,8 – 1,0. Tinggi pintu

diambil a + 0,30 m = 1,50 m. Kemudian lebar pintu menjadi 1,25 m. Dengan lebar

bersih 7,50 m diperlukan 5 bukaan. Lebar bersih masing-masing bukaan adalah 1,50

m. Bukaan itu dipisahkan oleh pilar yang lebarnya 1,00 m.

+16,60

+14,56

+14,96

+15,15

+13,40

+16,420,2

5

a =

1,1

9

Gambar ‎8.5. Potongan melintang bangunan pengambilan


130

8.4 Pembilas

Bangunan pembilas dirancang pada bendung yang dibangun di sungai dengan

angkutan sedimen yang relatif besar yang dikhawatirkan mengganggu aliran ke

bangunan pengambilan. Oleh karenanya diperlukan tinggi tekan yang cukup untuk

pembilasan dan pertimbangan tidak akan terjadi penggerusan setempat di hilir

bangunan.

Menurut Mawardi dan Memed (2002), bangunan pembilas dapat dibedakan

menjadi:

Tipe konvensional tanpa undersluice

Tipe undersluice dan shunt undersluice.

Bangunan pembilas konvensional terdiri dari satu dan dua lubang pintu. Umumnya

dibangun pada bendung kecil dengan bentang berkisar 20 m dan banyak terdapat

pada bendung tua warisan Belanda di Indonesia. Bangunan pembilas dengan

undersluice banyak dijumpai pada bendung yang dibangun sesudah tahun 1970-an,

untuk bendung irigasi teknis. Pembilas ditempatkan pada bentang dibagian sisi yang

arahnya tegak lurus sumbu bendung. Bangunan pembilas shunt undersluice

digunakan pada bendung di sungai ruas hulu, untuk menghindarkan benturan batu

dan benda padat lainnya terhadap bangunan. 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.

Menurut Anonim 1 (1986), pengalaman yang diperoleh dari banyak bendung dan

pembilas yang sudah dibangun, telah menghasilkan beberapa pedoman menentukan

lebar pembilas:

lebar pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya sama dengan 1/6-1/10

dari lebar bersih bendung (jarak antara pangkal-pangkalnya), untuk sungai-

sungai yang lebarnya kurang dari 100 m.

lebar pembilas sebaiknya diambil 60% dari lebar total pengambilan termasuk

pilar-pilarnya.

Untuk panjang dinding pemisah, dapat diberikan harga empiris. Dalam hal ini

sudut pada gambar 8.6 sebaiknya diambil sekitar 60o sampai 70o.


131

Pintu pada pembilas dapat direncana dengan bagian depan terbuka atau tertutup

(lihat juga gambar 8.6). Pintu dengan bagian depan terbuka memiliki keuntungan-

keuntungan berikut:

ikut mengatur kapasitas debit bendung, karena air dapat mengalir melalui pintu-

pintu yang tertutup selama banjir.

pembuangan benda-benda terapung lebih mudah, khususnya bila pintu dibuat

dalam dua bagian dan bagian atas dapat diturunkan.

Kelemahan-kelemahannya:

sedimen akan terangkut ke pembilas selama banjir; hal ini bisa menimbulkan

masalah, apalagi kalau sungai mengangkut banyak bongkah. Bongkah-bongkah

ini dapat menumpuk di depan pembilas dan sulit disingkirkan.

benda-benda hanyut bisa merusakkan pintu

karena debit di sungai lebih besar daripada debit di pengambilan, maka air akan

mengalir melalui pintu pembilas; dengan demikian kecepatan menjadi lebih tinggi

dan membawa lebih banyak sedimen.

Gambar ‎8.6. Pembilas dilihat dari hilir bendung Kr Aceh

Sekarang kebanyakan pembilas direncana dengan bagian depan terbuka. Jika

bongkah yang terangkut banyak, kadang-kadang lebih menguntungkan untuk

merencanakan pembilas samping (shunt sluice), lihat gambar 8.7. Pembilas tipe ini

terletak di luar bentang bersih bendung dan tidak menjadi penghalang jika terjadi


132

banjir. Bagian atas pemisah berada di atas muka air selama pembilasan berlangsung.

Untuk menemukan elevasi ini, eksploitasi pembilas tersebut harus dipelajari. Selama

eksploitasi biasa dengan pintu pengambilan terbuka, pintu pembilas secara

berganti-ganti akan dibuka dan ditutup untuk mencegah penyumbatan


Gambar ‎8.7. Geometri pembilas

Pada waktu mulai banjir pintu pengambilan akan ditutup (tinggi muka air sekitar

0,50 m sampai 1,0 m di atas mercu dan terus bertambah), pintu pembilas akan

dibiarkan tetap tertutup. Pada saat muka air surut kembali menjadi 0,5 sampai 1,0

m di atas mercu dan terus menurun, pintu pengambilan tetap tertutup dan pintu

pembilas dibuka untuk menggelontor sedimen. Karena tidak ada air yang boleh

mengalir di atas dinding pemisah selama pembilasan (sebab aliran ini akan

mengganggu), maka elevasi dinding tersebut sebaiknya diambil 0,50 m atau 1,0 m di

atas tinggi mercu.


Gambar ‎8.8. Pembilas samping


133

Jika pembilasan harus didasarkan pada debit tertentu di sungai yang masih cukup

untuk itu muka dinding pemisah, dapat ditentukan dari gambar 8.8. Biasanya lantai

pembilas pada kedalaman rata-rata sungai. Namun demikian, jika hal ini berarti

terlalu dekat dengan ambang pengambilan, maka lantai itu dapat ditempatkan lebih

rendah asal pembilasan dicek sehubungan dengan muka air hilir (tinggi energi yang

tersedia untuk menciptakan kecepatan yang diperlukan).


Gambar ‎8.9. Metode menemukan tinggi dinding pemisah

Pembilas bawah direncana untuk mencegah masuknya angkutan sedimen dasar dan

fraksi pasir yang lebih kasar ke dalam pengambilan. "Mulut" pembilas bawah

ditempatkan di hulu pengambilan dimana ujung penutup pembilas membagi air

menjadi dua lapisan: lapisan atas mengalir ke pengambilan dan lapisan bawah

mengalir melalui saluran pembilas bawah lewat bendung (gambar 8.9). Pintu di

ujung pembilas bawah akan tetap terbuka selama aliran air rendah pada musim

kemarau pintu pembilas tetap ditutup agar air tidak mengalir. Untuk membilas

kandungan sedimen dan agar pintu tidak tersumbat, pintu tersebut akan dibuka

setiap hari selama kurang lebih 60 menit.

Apabila benda-benda hanyut mengganggu eksploitasi pintu pembilas, sebaiknya di

pertimbangkan untuk membuat pembilas dengan dua buah pintu, dimana pintu atas

dapat diturunkan agar benda-benda hanyut dapat lewat. Jika kehilangan tinggi

energi bangunan pembilas kecil, maka hanya diperlukan satu pintu, dan jika dibuka

pintu tersebut akan memberikan kehilangan tinggi energi yang lebih besar di

bangunan pembilas. Bagian depan pembilas bawah biasanya direncana di bawah

sudut dengan bagian depan pengambilan. Dimensi-dimensi dasar pembilas bawah

adalah:


134

tinggi saluran pembilas bawah hendaknya lebih besar dari 1,5 kali diameter

terbesar sedimen dasar di sungai,

tinggi saluran pembilas bawah sckurang-kurangnya 1,0 m,

tinggi sebaiknya diambil 1/3 sampai 1/4 dari kedalaman air di depan

pengambilan selama debit normal.

Dimensi rata-rata dari pembilas bawah yang direncanakan dan dibangun berkisar

dari:

5 sampai 20 m untuk panjang saluran pembilas bawah,

1 sampai 2 m untuk panjang tinggi saluran pembilas bawah,

0,20 sampai 0,35 m untuk tebal beton bertulang.

Luas saluran pembilas bawah (lebar kali tinggi) harus sedemikian rupa sehingga

kecepatan minimum dapat dijaga (v = 1,0 - 1,5 m/dt). Tata letak saluran pembilas

bawah harus direncana dengan hati-hati untuk menghindari sudut mati (dead

corner) dengan kemungkinan terjadinya sedimentasi atau terganggunya aliran.

Sifat tahan gerusan dari bahan yang dipakai untuk lining saluran pembilas bawah

membatasi kecepatan maximum yang diizinkan dalam saluran bawah, tetapi

kecepatan minimum bergantung kepada ukuran butir sedimen yang akan dibiarkan

tetap bergerak Karena adanya kemungkinan terjadinya pusaran udara, di bawah

penutup atas saluran pembilas bawah dapat terbentuk kavitasi, lihat gambar 8.10.

Oleh karena itu, pelat baja bertulang harus dihitung sehubungan dengan beton yang

ditahannya


135


Gambar ‎8.10. Pembilas bawah


136

.


Gambar ‎8.11. Pusaran (vortex) dan kantong udara di bawah penutup atas saluran pembilas bawah

Contoh ‎8.2. Hitungan bangunan pembilas

Karena sungai diperkirakan mengangkut batu-batu bongkah, duperlukan bangunan

pembilas dengan bagian depan tertutup. Lebar bersihbangunan pembilas (Bsc)

adalah 0,6 x lebar tptal pengambilan

Bsc = 0,6 x (5 x 1,50 + 4 x 1,00) = 6,90 m, diambil 7,10 m.

Lebar bangunan pengambilan ditentukan 7,10 m, yang terdiri dari 3 bukaan yang

lebarnya 1,70 m, dipisahkan dengan dua pilar 1,00 m.

Gambar ‎8.12. Denah bangunan pengambilan dan pembilas

1,50 1,00

1,5

0

11,50

Elevasi +13,40

70o

R=0,6

5

1,0

0

1,7

0

7,1

0


137

Contoh ‎8.3. Perencanaan bangunan pembilas

Bangunan pembilas tidak boleh menjadi gangguan selama pembilasan dilakukan.

Oleh sebab itu aliran pada pintu pembilas harus tidak tenggelam. Keadaan ini selalu

terjadi pada debit sungai di bawah Q1/5. Penurunan kecepatan aliran akan berarti

menurunnya kapasitas angkutan sedimen. Oleh karena itu kecepatan pembilasan di

depan pintu tidak boleh berkurang. Lebar total bangunan pembilas akan diambil

sama dengan lebar dasar kantung.

Kedalaman air pembilas adalah 0,56 m pada debit pembilas rencana misal, Qs = 13,1

m3/dt. Kecepatannya diambil 1,5 m/dt. Debit satuan antarpilar pintu pembilas harus

menghasilkan kecepatan yang sama. Karena diperlukan pilar, kercepatan tidak

boleh ditambah untuk mencegah efek pengempangan. Luas basah pada pintu harus

ditambah dengan cara menambah kedalaman air.

)h)(b()h)(b( fnfs

dengan

b = lebar dasar kantung (15,56 m)

hs = kedalaman air pembilas (0,56 m)

bnf = lebar bersih bukaan pembilas

hf = kedalaman air pada bukaan pembilas

+13,67

+14,23

1 : 10 +13,37

Pintu

0,86 m

Gambar ‎8.13. Potongan memanjang bangunan pembilas

Andaikata ada 5 bukaan ‘a 2 m dan 4 pilar ‘a 1,25 m.

Bnf = 5 x 2,00 = 10,00 m

AT = 15,56 x 0,56 = 10,00 x hnf

hnf = 0,87 m


138

Jadi kedalaman tambahan 0,87 – 0,56 = 0,31 m dibulatkan menjadi 0,30 m, harus

diberikan ke dasar bangunan bilas.

Contoh ‎8.4. Perencanaan saluran pembilas

Kecepatan pada saluran pembilas diambil 1,50 m/dt untuk membilas sedimen ke

sungai. Muka air keluar (“outflow”) rencana terjadi selama Q1/5 atau muka banjir

yang terjadi 5 kali setahun. Dari kurve Q-h pada komplek pembilas, muka air ini

adalah + 14,10. Panjang saluran pembilas adalah 60 m. Elevasi dasar sungai adalah

+11,50. Dengan kecepatan rencana 1,50 m/dt, dimensi saluran pembilas dapat

dihitung (dengan mengandaikan kemiringan talud 1:1)

Q = 13,1 m3/dt

m = 1

nilai bandung b/h = 2,5

k = 45

2

n

nn m73,8

50,1

1,13

v

QA

mnhmhbhA 2n

2nnn

15,2h73,8 2n

hn = 1,58 m

Lebar saluran bn = 2,5 hn, maka bn = 3,95 m, diambil 4,00 m

Keliling basah Pn menjadi:

2pp m1h2BP

m47,811)58,1)(2(00,4P 2p

03,147,8

73,8

P

AR

p

pp

Ip dapat ditentukan sebagai berikut:

2s3/2

2p

p

kR

vI


139

00176,0

3503,1

50,1I

23/2

2

p

kemudian muka air rencana di hilir pintu pembilas menjadi:

+14,00 + (60)(0,00176) = +14,10

Elevasi dasar titik temu sungai adalah + 14,00 – 1,58 = +12,42, maka di sungai

diperlukan bangunan terjun dengan tinggi jatuh 12,42 – 11,50 = 0,92 m.

Saluran Pembilas SungaiKantong Lumpur

60 m

Pe

mb

ila

s

Te

rju

na

n

1,58 m

+14,00

+12,42

+14,10

+13,37

+12,52

+11,50

Ip = 0,00176

+14,23

+13,67

Gambar ‎8.14. Potongan memanjang saluran pembilas

Contoh ‎8.5. Perencanaan Bangunan pengambilan saluran primer

Bangunan saluran primer dilengkapi dengan pintu untuk mencegah agar selama

pembilasan air tidak mengalir kembali ke saluran primer dan mencegah masuknya

air pembilas yang mengandung sedimen ke dalam saluran. Ambang pengambilan di

saluran primer diambil 0,10 m di atas muka kantung lumpur dalam keadaan penuh

(+14,95). Muka air disebelah hulu pengambilan adalah +14,95 + 1,47 = +16,42.

Diandaikan kehilangan tinggi energi 0,10 m di atas pengambilan. Kemudian

sekarang dapat dihitung dimensi bangunan pengambilan.

gz2bhQ iin

)10,0)(81,9(2b)27,1)(9,0(9,10 i

bi = 6,81 m, diambil 7,00 m (lebar bersih bangunan pengambilan)

Dengan menggunakan 5 bukaan, masing-masing 1,20 m, diperlukan 4 pilar masing-

masing 1 m, jadi lebar total menjadi:


140

bi = 5(1,20) + 4(1,00) = 11,00 m.

+15, 05

+16, 42

+16, 32

+14, 95

+14, 58

V2/2g

h = 1,27 m

Gambar ‎8.15. Potongan memanjang bangunan pengambilan saluran primer

8.5 Pintu

Dalam merencanakan pintu, faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan:

berbagai beban yang bekerja pada pintu

alat pengangkat:

tenaga mesin

tenaga manusia

kedap air dan sekat

bahan bangunan.

Pembebanan pintu

Pada pintu sorong tekanan air diteruskan ke sponeng, dan pada pintu radial ke

bantalan pusat. Pintu sorong kayu direncana sedemikian rupa sehingga masing-

masing balok kayu mampu menahan boban dan meneruskannya ke sponeng; untuk

pintu sorong baja, gaya tersebut harus dibawa oleh balok. Lihat gambar 8.16.


Gambar ‎8.16. Gaya-gaya yang bekerja pada pintu


141

Alat pengangkat

Alat pengangkat dengan stang biasanya dipakai untuk pintu-pintu lebih kecil. Untuk

pintu-pintu yang dapat menutup sendiri, karena digunakan rantai berat sendiri atau

kabel baja tegangan tinggi. Pemilihan tenaga manusia atau mesin bergantung pada

ukuran dan berat pintu, tersedianya tenaga listrik, waktu ekploitasi,

mudah/tidaknya eksploitasi pertimbangan-pertimbangan ekonomis.

Kedap air

Umumnya pintu sorong memperoleh kekedapannya dari pelat perunggu yang

dipasang pada pintu. Pelat-pelat ini juga di pasang untuk mengurangi gesekan. Jika

pintu sorong harus dibuat kedap sama sekali, maka sekat atasnya juga dapat dibuat

dari perunggu. Sekat dasarnya bisa dibuat dari kayu atau karet. Pintu sorong dan

radial dari baja menggunakan sekat karet tipe modern seperti ditunjukkan pada

gambar 8.17.


Gambar ‎8.17. Sekat air dari karet untuk bagian samping (A), dasar (B) dan atas (C) pada pintu baja

Bahan bangunan

Pintu yang dipakai untuk pengambilan dan pembilas dibuat dari kayu dengan

kerangka (mounting) baja, atau dibuat dari pelat baja yang diperkuat dengan

gelagar baja. Pelat-pelat perunggu dipasang pada pintu untuk mengurangi gesekan

di antara pintu dengan sponengnya. Pintu berukuran kecil jarang memerlukan rol.


142

8.5.1 Pintu Pengambilan

Biasanya pintu pengambilan adalah pintu sorong kayu sederhana (gambar 8.18).

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. Kalau

demikian halnya, pintu radial atau segmen akan lebih baik (lihat gambar 8.19).


143

.


Gambar ‎8.18. Pintu Sorong Kayu


144


Gambar ‎8.19. Pintu pengambilan tipe radial

8.5.2 Pintu Bilas

Ada bermacam-macam pintu bilas yang bisa digunakan, yakni:

satu pintu tanpa pelimpah (bagian depan tertutup, (gambar 8.20a)

satu pintu dengan pelimpah (bagian depan terbuka, (gambar 8.20b)

dua pintu, biasanya hanya dengan pelimpah (gambar 8.20c)

pintu radial dengan katup agar dapat membilas benda-benda terapung (gambar

8.20d)

Apabila selama banjir aliran air akan lewat di atas pintu, maka bagian atas pintu

harus direncana sedemikian rupa, sehingga tidak ada getaran dan tirai luapannya

harus diaerasi secukupnya. (lihat gambar 8.21). Menurut Anonim 1 (1986), dimensi

kebutuhan aerasi dapat diperkirakan dengan pertolongan rumus berikut:

5.11

p

airudara

h

y

q1.0q .............................. persamaan ‎8.6


145

dengan:

qudara = udara yang diperlukan untuk aerasi per m' lebar pintu, m3/dt

qair = debit di atas pintu, m3/dt.m

yp = kedalaman air di atas tirai luapan, m

h1 = kedalaman air di atas pintu, m


Gambar ‎8.20. Tipe-tipe pintu bilas

Untuk menemukan dimensi pipa, kecepatan udara maksimum di dalam pipa boleh

diambil 40 - 50 m/dt. Stang pengangkat dari pintu dengan bagian depan terbuka,

ditempatkan di luar bukaan bersih (di dalam sponeng) guna melindunginya dari

benda-benda terapung.


Gambar ‎8.21. Aerasi pintu sorong yang terendam.

Contoh ‎8.6. Hitungan pintu air

Dari hitungan sebelumnya data dan hasil hitungan yang telah diperoleh, misalkan

sebagai berikut:


146

Lebar pintu air, L = 2,0 m

Lebar teoritis, Lt = 2,16 m.

Tinggi pintu air, H1 = 2,20 m

Tinggi satu balok, t = 0,20 m

Tinggi air banjir, ha = 5,75 m

Tinggi lumpur didepan pintu, h1 = 1 m.

Berat jenis lumpur s = 1600 kg/m3.

Sudut geser lumpur, = 30o

Berat jenis air, w = 1000 kg/m3.

Berat jenis kayu kayu = 750 kg/m3.

Berat jenis baja, baja = 7800 kg/m3.

Modulus elastisitas baja Ebaja = 2,1 106 kg/cm2.

Kayu Jati, d = 80 kg/m2.

Tinggi angkat, Ta = 1,00 m.

Koefisien geser, f = 0,40

Tebal plat besi, d1 = 0,01 m.

Lebar plat besi, d2 = 0,1 m

Elevasi mika dasar saluran, MDS = + 305,0 m

Elevasi muka tanggul saluran, MTS = +312,0 m

Elevasi muka air banjir, MAB = + 310,75 m

Angka keamanan pintu, n = 3

Penyelesaian.

Perhatikan detil pada gambar 8.22.

1. Menghitung ukuran kayu yang digunakan

Di bagian A:

sin1

sin1Ka

Ka = 0,333

a1sawa KththP

Pa = 5,977 . 103 kg/m2


147

Gambar ‎8.22. Gaya-gaya yang bekerja pada pintu air

Di bagian B:

a1sawb KhhP

Pb = 5,977 . 103 kg/m2

Jadi tekanan,

2

tPPq ba

q = 1,226 . 103 kg/m

Momen maksimum pada pintu

8

LqM

2t

max

Mmax = 715,003 kgm.

d

maxuintp

MW

Wpintu = 8,938.10-3 m3

t

W6b

uintpbalok

Bbalok =0,518 m

Ta

H1

H2

H3

Y1

(Y1 - H1)

P1

P2

P

MAB

MTS

MDS

L

Pa

Pb

D

Pa

Pb

A

B

t = 0,20 m

DETAIL D

TAMPAK SAMPING PENAMPANG PINTU


148

Kontrol tegangan

2balok

maxytb

bt6

1

M

ytb = 8 <. 104 kg/m2

2. Menghitung ukuran stang pintu

Y1 = MAB – MDS

Y1 = 5,75 m

H2 =Y1 –H1

H2 = 3,55 m

H3 = H2 + Ta

H3 = 4,55 m.

Tekanan air pada P1

P1 = (Y1 – H1) w

P1 = 3,55 . 103 kg/m2

Tekanan air pada P2

P2=Y1 w

P2 = 5,75 . 103 kg/m2

Tekanan hidrostatis pada pintu

Pair = 2,046 . 104 kg

Gaya apung pada waktu banjir

Pu = t. Lt . H1 . w

Pu = 950,4 kg.

Berat air di atas pintu pada waktu banjir, w = 0 kg

Kekuatan tarik = jumlah tekanan pada pintu x koefisien geser+ berat sendiri

pintu


149

Berat sendiri pintu G1 = H1 Lt t kayu

G1 = 712,8 kg.

Berat plat besi

G2 = d1.d2 . H1 . 6 . baja .+ d1 . d2 . Lt . 4 . baja

Berat stang ulir diperkirakan, G3 = 1500 kg.

Berat seluruhnya G = G1 + G2 + G3

G = 2,383 . 104 kg.

Gaya normal untuk satu stang ulir sewaktu daun pintu diturunkan,

Ntekan =0,5 (- f . Pair – Pu + G + W)

Ntekan = -3,376 . 103 kg.

Gaya normal untuk satu stang ulir sewaktu daun pintu dinaikkan,

Ntarik =0,5 ( f . Pair – Pu + G + W)

Ntarik = -3,376 . 103 kg.

Diambil gaya terbesar.

.

H.n.NI

2

23tarik

tarik

Itarik = 1,441 . 10-6 m4

64.I

diameter tarik

diameter = 0,074 m.


150

Kepustakaan

Anonim 1, 1986., Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan, Bagian

Bangunan Utama KP-02, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen

Pekerjaan Umum, CV Galang Persada, Bandung.


Bangunan Utama KP-04, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen



Parameter Bangunan KP-06, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen


Anonim 4, 1986., Petunjuk Perencanaan Irigasi Bagian Penunjang Untuk Standar

Perencanaan Irigasi, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan

Umum, CV Galang Persada, Bandung.

Anonim 5, 1986., Standar Perencanaan Irigasi, Tipe Bangunan Irigasi B I-01,

Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, CV Galang

Persada, Bandung.

Boss, M.G, 1978., Discharge Measurement Structures, International Institute for

Land Reclamation and Improvement / ILRI, Wageningen.

C.D Smith, 1978., Hydraulics Structures, University of Saskatchewan Printing

Services, Canada.

Kraatz D.B., Mahajan, K., 1975., Small Hydraulic Structures, Irrigation and Drainage

paper 26/2, Food And Agriculture Organization, Rome

Nensi Rosalina, 1989., Hidrolika Saluran Terbuka (terjemahan), Erlangga, Jakarta ,

Novak, P, 1981., Applied Hydraulics, International Institute for Hydraulic and

Environmental Engineering, Delf.

Santosh Kumar Garg, 1978., Irrigation Engineering and Hydraulic Structures,

Khanna Publisher, New Delhi.


151

United States Departement of The Interior Bereau of Reclamation, 1974., Design of

Small Dams, A Water Resources Technical Publication, Oxford & IBH

Publishing CO, New Delhi.