KAJIAN HIDROLIK PADA BENDUNG SUMUR WATU, DAERAH IRIGASI SUMUR WATU INDRAMAYU

Transkripsi

1 KAJIAN HIDROLIK PADA BENDUNG SUMUR WATU, DAERAH IRIGASI SUMUR WATU INDRAMAYU Sih Andayani 1, Arif Andri Prasetyo 2, Dwi Yunita 3, Soekrasno 4 1 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Trisakti sandajani@yahoo.com 2 Almuni Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1 Jakarta arif_andri_372@yahoo.com 3 Almuni Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1 Jakarta dwi.yunita90@yahoo.com 4 Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Trisakti skras_jkt@yahoo.co.id ABSTRAK Selain untuk menambahkan kapasitas jaringan irigasi, bendung juga berfungsi untuk mengantisipasi terjadinya luapan air di bagian hulu bendung. Perencanaan desain bendung yang baru merupakan bendung gerak. Salah satu kelebihan bendung gerak adalah dapat meminimalisir terjadinya pembendungan yang merupakan penyebab utama terjadinya banjir pada bagian hulu bendung. Namun kekurangan dari bendung tipe ini adalah perencanaan bendung harus dilakukan dengan hati-hati, karena apabila terjadi kesalahan perhitungan akan menyebabkan pintu bendung yang terjepit dan tidak bisa digerakkan lagi. Dengan analisa dan perencanaan yang baik diharapkan hal tersebut tidak terjadi. Proses perencanaan terdiri dari beberapa aspek salah satunya adalah untuk mendapatkan dimensi ambang bendung dan pintu gerak serta dampaknya terhadap tinggi dan panjang pembendungan yang ditinjau dari aspek hidrolik. Sehingga bisa didapatkan kriteria bendung gerak yang paling baik dari aspek hidrolik. Perhitungan berdasarkan rumus Manning, aliran melalui lubang serta perhitungan back water untuk mendapatkan tinggi ambang, tinggi pintu, tinggi pembendungan dan panjang pembendungan yang paling optimum. Kata kunci : dimensi, bendung gerak, ambang, pintu, pembendungan, 1. PENDAHULUAN Lahan pertanian membutuhkan air irigasi yang memiliki kualitas dan kuantitas yang baik, karena kualitas dan kuantitas air irigasi yang mengairi suatu lahan pertanian berpengaruh besar pada jumlah produksi hasil pertanian tersebut. Permasalahan yang terjadi pada daerah irigasi Sumur Watu adalah belum terpenuhinya luas baku daerah irigasi Sumur Watu, dikarenakan oleh air di saluran irigasi tidak sampai ke sawah terjauh. Masalah lainnya adalah sering terjadinya banjir di bagian hulu bendung Sumur Watu yang merupakan bendung tetap. Solusi untuk menyelesaikan masalah ini adalah dengan membuat bendung baru sehingga dapat memperluas daerah irigasi Sumur Watu hingga ke sawah tertinggi di sekitar Desa Jatimunggul sehingga luas baku daerah irigasi Sumur Watu kiri dari yang semula seluas Ha dapat bertambah menjadi seluas Ha, dan daerah irigasi Sumur Watu sebelah kanan yang sebelumnya tidak ada menjadi 500 Ha, serta mampu mengurangi banjir di bagian hulu. (Sumber: Kementrian Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Sumberdaya Air, 2012). Dilihat dari permasalahannya, bendung yang cocok digunakan untuk daerah irigasi Sumur Watu adalah Bendung Gerak atau Bendung Tetap Tipe Gergaji. Dikarenakan kedua bendung tersebut mempunyai kemampuan untuk meninggikan elevasi muka air rencana dan mereduksi banjir di bagian hulu. Dalam hal ini akan dibahas kelebihan dan kekurangan bendung tipe gergaji dengan bendung gerak pintu slide ditinjau dari aspek hidroliknya 2. TEORI DASAR Bendung merupakan suatu bangunan yang melintang pada aliran sungai yang berfungsi untuk meninggikan muka air agar dapat dialirkan ke tempat yang diperlukan. KoNTekS 6 K-61

2 2.1 Bendung Gerak Bendung gerak adalah tipe bendung yang tinggi pembendungannya dapat diubah sesuai dengan yang dikehendaki. Bendung gerak dapat mengendalikan naik atau turunnya elevasi muka air di hulu bendung dengan cara membuka atau menutup pintu air. Bendung gerak dengan pintu tipe slide mempunyai fungsi ganda, yaitu mengatur tinggi muka air di hulu bendung kaitannya dengan muka air banjir dan meninggikan muka air sungai kaitannya dengan penyadapan air untuk berbagai keperluan pada musim kemarau. Dimensi bendung gerak yang terdiri dari ambang dan pintu slide serta kolam olak ditentukan dengan berbagai alternatif dengan memperhatikan dampak aliran pada saat musim hujan dan musim kemarau. Penentuan tinggi ambang didasarkan pada tinggi dan panjang pembendungan yang sekecil mungkin agar tidak menimbulkan bencana banjir di hulu bendung pada musim hujan. Sedangkan pemilihan tinggi pintu sedemikian rupa muka air irigasi rencana dapat terpenuhi pada saat musim kemarau. Penetapan lebar pintu memperhatikan lebar sungai di lokasi bendung, sedapat mungkin total lebar bendung (lebar pintu dan pilar) tidak melebihi 1,2 kali lebar sungai. Tinggi ambang bendung p ditetapkan dengan mempertimbangkan : - jenis butiran sedimen yang diangkut oleh sungai - tinggi dan panjang pembendungan bila terjadi banjir rencana Q 100 pada saat musim hujan sedemikian rupa tidak menimbulkan bencana banjir di hulu bendung - tinggi pintu sedemikian rupa muka air irigasi rencana dapat terpenuhi pada saat musim kemarau Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan bendung gerak adalah seperti berikut ini. Menentukan dimensi ambang bendung dengan menggunakan rumus ambang lebar. Gambar 1 Pelimpah Ambang Lebar Sumber : Standar Perencanaan Irigasi, KP-04, Departemen Pekerjaan Umum Q pintu bendung = C d C v 2/3 2/3g b c H Q pintu pembilas = C d C v 2/3 2/3g b c H Q pintu bending + Q pintu pembilas = Q 100 Cd = 0,93 + 0,10 H 1 /L, untuk 0,1 < H 1 /L<1,0 L 1,75 x H 1 r = 0,2 x H 1 Dimana: Q = debit (m 3 /dt) C d = koefisien debit C v = koefisien kecepatan datang g = percepatan gravitasi ( 9,8 m/dt 2 ) b c = lebar mercu (m) H 1 = kedalaman air hulu terhadap ambang (m) H 2 = kedalaman air hulu terhadap ambang ditambah dengan tinggi ambang (m) L = panjang ambang bendung (m) r = jari-jari kelengkungan ambang bendung (m) K-62 KoNTekS 6

3 2.2 Bendung Gergaji Bendung Gergaji adalah bendung tetap dengan bidang limpasan panjang agar didapat tinggi muka air yang lebih rendah dari tinggi muka air bila dengan bendung tetap pada saat terjadi banjir rencana. Dengan demikian diharapkan tinggi pembendungan lebih rendah dan panjang pembendungan lebih pendek serta terhindar dari bencana banjir di hulu bendung pada musim hujan. Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan bendung untuk pelimpah gergaji dengan mercu ambang tajam adalah sebagai berikut ini. Gambar 2 Denah untuk jenis lantai hilir miring Sumber : Pedoman Konstruksi dan Bangunan Perencanaan Hidraulik Bendung dan Pelimpah Bendungan Tipe Gergaji Keterangan : a b c p x h = setengah lebar bagian dinding ujung-ujung gigi gergaji = lebar satu gigi gergaji = panjang bagian dinding sisi gigi gergaji = tinggi pembendungan = c.sin α = tinggi tekan hidraulik muka air udik diukur dari mercu bendung Q n = c B H 1.5 ; dan maks Plot data desain dan pada grafik hubungan gambar 3. = tajam x 1 f = I g = x b Dimana : Q n Qg n = = debit maksimum yang dapat dialirkan oleh pelimpah lurus dengan ambang tajam (m 3 /detik) = debit bendung gergaji (m 3 /detik) maks = perbandingan antara tinggi tekan hidrolik dengan tinggi bendung diukur dari lantai udik. I g = panjang 1 gigi gergaji (4a+2c) (m), KoNTekS 6 K-63

4 b c ct n = lebar 1 gigi gergaji (m) = koefisien pelimpahan mercu ambang bulat = koefisien pelimpahan mercu ambang tajam = jumlah gigi pada bendung gergaji. Gambar 3 Grafik untuk Desain Pelimpah Jenis Gergaji Bentuk Gigi Trapesium. Sumber : Pedoman Konstruksi dan Bangunan Perencanaan Hidraulik Bendung dan Pelimpah Bendungan Tipe Gergaji Gambar 4 Pengaruh Besar Nilai Pelipatan Panjang Pelimpah Terhadap Kapasitas Pelimpah Sumber : Pedoman Konstruksi dan Bangunan Perencanaan Hidraulik Bendung dan Pelimpah Bendungan Tipe Gergaji Kolam Olak Perhitungan kolam olak pada kedua tipe bendung tersebut didasarkan pada besaran angka Froude (Fr) yang mengarahkan pada pemilihan tipe kolam olak yang sesuai dengan Angka Fr tersebut. Rumus-rumus yang dipakai adalah seperti berikut ini. v 1 = 2 ( 1+ ) q Yu = = = 0,5 { Fr = Dimana : v 1 = kecepatan awal loncatan (m/detik) g = gaya gravitasi bumi (m/detik 2 ) H 1 = tinggi energy di atas ambang (m) z = tinggi jatuh (m) Q = debit (m3deik) Be = lebar efektif bendung (m) K-64 KoNTekS 6

5 Y2 = kedalaman air di atas ambang ujung (m) Yu = kedalaman air di awal loncatan air (m) Fr = bilangan Feoude 2.4 Pembendungan Menentukan panjang dan bentuk profil aliran air akibat adanya pembendungan untuk mengetahui besar pengaruh yang disebabkan oleh peninggian muka air pada bagian hulu dengan metode tahapan langsung (direct step method). Membagi saluran menjadi bagian-bagian saluran yang pendek, lalu menghitung secara bertahap dari suatu ujung ke ujung saluran lainnya. S 0 x + h 1 + α 1 ² = h 2 + α 2 ² + S f x x = = α 1 = α 2 = α 3 = α E = h + α ² S f = ² ² Q = () ( ( ) ) So Dimana: h = Kedalaman aliran (m) v = Kecepatan aliran (m/dt) E = energy spesifik (m) x = pertambahan jarak (m) α = Koefisien energi S 0 = Kemiringan dasar saluran S f = Kemiringan gesek B = lebar dasar saluran (m) m = kemiringan dinding saluran n = kekasaran Manning 2.5 Stabilitas Bendung gerak dapat dikatakan aman apabila memenuhi 3 syarat keamanan pada 2 kondisi, yaitu kondisi muka air sungai normal, dan kondisi pada saat muka air sungai banjir Q 100. Persyaratan keamanan tersebut meliputi : - Keamanan terhadap bahaya gelincir (sliding), Eksentrisitas Tekanan tanah : σ = : e = { } - { } {1 ± } - Keamanan terhadap bahaya guling (overturning) S = f > 2 Ok - Keamanan terhadap erosi bawah tanah (piping) yang terjadi pada dasar pondasi Cw = 3. KEADAAN DAERAH Lokasi proyek terletak di barat daya kota Indramayu, tepatnya terletak di daerah Desa Jatimunggul, Kecamatan Terisi Kabupaten Indramayu, Jawa Barat.Jarak dari kota Indramayu ke lokasi bendung kurang KoNTekS 6 K-65

6 lebih 27,4 km dengan waktu tempuh sekitar 50 menit. Musim hujan terjadi antara bulan Oktober April, sedangkan musim kemarau terjadi antara bulan Mei September. Data-data bangunan dan sungai adalah sebagai berikut (Prasetyo, 2012) dan Yunita (2012) : 1. Lokasi bendung rencana berjarak 50 meter ke hulu dari bendung tetap sebelumnya. 2. Debit rencana bendung, Q 100 = 231,89 m 3 /detik 3. Lebar efektif intake kiri = 4,0 m 4. Lebar efektif intake kanan = 1,5 m 5. Elevasi dasar sungai di bendung = +16,251 m 6. Elevasi tinggi muka air rencana bendung Sumur watu = +19,251 m 7. Lebar sungai bendung = 49,2 m 8. Lebar sungai bagian hulu = 20,0 m 9. Kemiringan dasar sungai rata-rata = 1.06 x Kemiringan lereng sungai rata-rata (m) = 0, PEMBAHASAN Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan oleh Arif Andri Prasetyo (2012), diperoleh dimensi bendung gerak yang telah memenuhi 3 syarat keamanan bendung adalah sebagai berikut ini. - Tinggi ambang bendung dipilih serendah mungkin untuk menghindari sekecil mungkin terjadinya pembendungan. Dari berbagai alternatif tinggi ambang berkisar 0,5 m 1,5 m, dipilih tinggi ambang bendung (p) 0,5 m. Elevasi mercu ambang + 16,751 m. - Lebar efektif bendung 42 m terdiri dari pintu sebanyak 3 buah dengan tinggi pintu slide 3 m dan lebar 14 m dapat memenuhi kebutuhan air irigasi rencana + 19,251 m pada saat musim kemarau. Jika pintu ditutup sama sekali, maka air sungai tetap bisa dialirkan ke hilir sebagai aliran pemeliharaan melalui pintu pembilas samping bendung di sebelah kiri dan sebelah kanan bendung. Lebar bangunan pembilas diambil 60% dari lebar bangunan sadap utama (intake). - Pada saat terjadi banjir Q 100 muka air sungai dapat mencapai +18,841 m. Pintu bendung gerak dan pintu pembilas dibuka seluruhnya agar air mengalir ke sebelah hilir sehingga mengurangi terjadinya genangan di hulu bendung. Dibandingkan dengan bendung tetap mercu bulat selebar 45,1 m dan tinggi 3 m, maka muka air banjir Q 100 pada bendung gerak lebih rendah 2,52 m. Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan oleh Dwi Yunita (2012) diperoleh dimensi bendung gergaji yang telah memenuhi 3 syarat kemananan bending adalah sebagai berikut ini. - Tinggi ambang bendung dipilih serendah mungkin untuk menghindari sekecil mungkin terjadinya pembendungan. Dalam hal ini dipilih tinngi ambang bendung (p) 3,0 m. Elevasi mercu bendung + 19,251 m. - Lebar bendung gergaji 45,1 m setinggi 3 m dengan jumlah gigi berbentuk trapesium sebanyak 2 buah dapat memenuhi kebutuhan air irigasi rencana + 19,251 m pada saat musim kemarau. Pada saat musim ini, pintu pembilas samping bending di sebelah kiri dan kanan dibuka untuk mengalirkan air pemeliharaan kea rah hilir. Lebar bangunan pembilas diambil 60% dari lebar bangunan sadap utama (intake). - Pada saat terjadi banjir Q 100 muka air sungai dapat mencapai + 20,251 m. Dari berbagai alternatif muka air di hulu bendung sekitar 0,5 m 3,0 m, muka air di hulu bendung dipilih 1 m dengan alasan : - Jumlah gigi gergajinya dipilih relatif sedikit untuk menghindari hilangnya fungsi gergaji melalui mercu bendung yaitu sebanyak 2 buah berbentuk trapesium. - Untuk mengantisipasi bila sungai mengangkut sampah-sampah terapung menyangkut pada gigi gergaji. Dibandingkan dengan bendung tetap mercu bulat selebar 45,1 m dan tinggi 3 m, maka muka air banjir Q 100 pada bendung gergaji lebih rendah 1,1 m. K-66 KoNTekS 6

7 Kelebihan dari bendung gerak dan bendung gergaji dapat disarikan pada tabel seperti berikut ini. Tabel 1 Kelebihan Bendung gerak dan Bendung Gergaji Keterangan Bendung Gerak Bendung Gergaji Tinggi ambang bendung Lebih rendah, tetapi butuh pintu Pintu bendung Dapat digerakkan sesuai kebutuhan Lebar bendung Banjir Q 100 Tubuh bendung Sedimen batuan Sampah terapung Biaya pelaksanaan Biaya operasi dan pemeliharaan 5. KESIMPULAN & SARAN Muka air banjir lebih rendah mengakibatkan genangan di hulu bendung efek dari pembendungan lebih rendah, sehingga lebih aman terhadap bencana banjir. Volume tanggul banjir lebih sedikit karena tinggi pembendungan lebih rendah dan panjang pembendungan lebih pendek Tidak masalah Tidak menyangkut Lebih pendek untuk Q yang sama Berfungsi juga sebagai peredam energi sehingga kolam olak didesain sederhana saja Lebih murah Lebih murah Bendung gerak membutuhkan volume ambang bendung dan tanggul yang lebih sedikit karena efek pembendungan lebih kecil (tinggi pembendungan lebih rendah dan panjang pembendungan lebih pendek) dibandingkan dengan bendung gergaji. Disamping itu juga hampir tidak ada masalah dengan batuan dan sampah yang diangkut sungai. Tetapi bendung gerak membutuhkan pintu yang dapat digerakkan. Pemasangan pintu cukup sulit serta membutuhkan akurasi yang tinggi. Sehingga biaya pelaksanaan, operasi dan pemeliharaan mahal. Sedangkan bendung gergaji memerlukan volume abang bendung dan tanggul yang lebih banyak karena efek pembendungan lebih besar (pembendungan lebih tinggi dan panjang pembendungan lebih jauh) dibandingkan dengan bendung gerak. Bendung gergaji akan bermasalah dengan batuan dan sampah yang diangkut sungai. Tetapi bendung gergaji tidak membutuhkan pintu yang dapat digerakkan sehingga biaya pelaksanaannya murah begitupula operasi dan pemeliharaannya. Dari pembahasan tersebut, pada saat memilih tipe bendung perlu dipertimbangkan bendung yang membutuhkan operasi dan pemeliharaan yang lebih mudah dan murah agar ketahanan bending dapat sesuai rencananya. 6. DAFTAR PUSTAKA Chow, Ven Te, Phd., Hidrolika Saluran Terbuka. Penerbit Erlangga, Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum (2012). Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP 02. Kementrian Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Sumberdaya Air. Departemen Pekerjaan Umum (2012). Laporan Pendahuluan Review Design Bendung SumurWatu Indramayu. Kementrian Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Sumberdaya Air. Departemen Pekerjaan Umum (2012). Konsep Design Pemilihan Type Bendung. Kementrian Pekerjaan Umum, Direktorat Jendral Sumberdaya Air. Departemen Pekerjaan Umum. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, bagian penunjang untuk standar perencanaan irigasi. Desember Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah Pedoman Konstruksi dan Bangunan Perencanaan Hidraulik Bendung dan Pelimpah Bendungan Tipe Gergaji. Hay and George Taylor Analisa Bentuk Pelimpah Tipe Gergaji, Puslitbang, Balitbang PU. (13 Mei 2012). KoNTekS 6 K-67

8 (18 April 2012). (18 April 2012). id.wikipedia.org/wiki/air, 12 April 2012 Kirno,(2008), Penelitian Operasi Pintu Bnedung Gerak Sembayat Dengan Uji Model Hidrolik, Puslitbang Sumber Daya Air, Balitbang PU. Prasetyo, Arif Andri (2012) Skripsi Kajian Hidrolik Bendung Gerak pada Bendung Sumur Watu Daerah irigasi Sumur Watu Indrramayu.. Laporan Tugas Akhir, Teknik Sipil Trisakti. Syaifuddin. M. ST Skripsi Pengaruh Jumlah Gigi Pelimpah Gergaji Dengan Panjang Limpasan Yang Sama (Pengamatan Model Hidraulik). Laporan Tugas Akhir, Teknik Sipil Trisakti. Yunita, Dwi (2012) Skripsi Studi Penerapan Bendung Gergaji Untuk Menurunkan Muka Air Sungai Pada Bendung Sumur Watu Daerah Irigasi Sumur Watu Indramayu,. Laporan Tugas Akhir, Teknik Sipil K-68 KoNTekS 6