STUDI PERENCANAAN PELIMPAH EMBUNG KRUENG RAYA KELURAHAN KRUENG RAYA KECAMATAN MESJID RAYA KABUPATEN ACEH BESAR

Transkripsi

1 STUDI PERENCANAAN PELIMPAH EMBUNG KRUENG RAYA KELURAHAN KRUENG RAYA KECAMATAN MESJID RAYA KABUPATEN ACEH BESAR M.Fa is Yudha Ariyanto 1, Pitojo Tri Juwono 2, Heri Suprijanto 2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya - Jawa Timur, Indonesia Jalan Mayjend. Haryono 167 Malang Telp (0341) faisyudha@yahoo.co.id ABSTRAK Perencanaan pelimpah Embung Krueng Raya merupakan salah satu kajian penting dalam perencanaan Embung Krueng Raya.Tahapan awal studi ini adalah merencanakan perencanaan pelimpah yang sesuai dengan pertimbangan hidrologi, dan hidrolika. Selanjutnya adalah menganalisis mengenai stabilitas ambang pelimpah ditinjau terhadap stabilitas guling, geser dan daya dukung tanah. Berdasarkan pembahasan yang telah dilakukan didapatkan debit inflow kala ulang 100 tahun sebesar 407,465 m 3 /det dan kala ulang 1000 tahun sebesar 538,433 m 3 /det, debit outflow kala ulang 100 tahun sebesar 383,184 m 3 /det dan kala ulang 1000 tahun sebesar 503,639 m 3 /det. Kemudian untuk dimensi didapatkan dari analisa hidrolika, pelimpah utama dengan lebar 30 m dengan elevasi puncak +31 dan Untuk pelimpah darurat didapatkan lebar 20 m dengan elevasi puncak +32. Berdasarkan analisa stabilitas, direncanakan dimensi pondasi yang aman terhadap guling, geser dan daya dukung tanah. Sehubungan dengan hal tersebut, pelimpah utama direncanakan pondasi dengan kedalaman 5,5 m, panjang 8,1 m dan pelimpah darurat kedalaman 5 m, panjang 19 m. Kata Kunci : pelimpah utama, pelimpah darurat, hidrologi, hidrolika, stabilitas ABSTRACT The planning of Krueng Raya spillway is one of the important stage from planning Krueng Raya Small Dam.Initial stage of this study was to plan the spillway planning with hydrology,and hydraulics considerations. The next was to analyze the stability of weir spillway. The stability is based from stability of overturning, shear, and soil bearing capacity. Result of research indicated that inflow debit for 100-years time period was 407,465 m 3 /sec and for 1000-years repeat period was 538,433 m 3 /sec. Outflow debit for 100-years time period was 383,184 m 3 /sec, while for 1000-years time period was 503,639 m 3 /sec. The dimensions of primary spillway were 30 m wide with +31 peak elevation and Emergency spillway was 20 m wide with peak elevation of +32. Based of the analysis stability, it plans the dimension of foundation which accepted in overturning,shear and soil bearing capacity. In relevant with this issue, primary spillway was planned for construction on 5.5 m foundation depth, 8.1 m length and emergency spillway was planned for 5 m foundation depth, 19 m length. Keywords : primary spillway, emergency spillway,hydology,hydraulics,stability

2 1. PENDAHULUAN Pelimpah Embung Krueng Raya terletak di Kelurahan Krueng Raya Kecamatan Mesjid Raya Kabupaten Aceh besar. Sebuah pelimpah secara fungsional direncanakan untuk mengendalikan muka air maksimum tampungan pada saat debit banjir berlangsung. Sedangkan secara teknis cara kerjanya adalah membuang kelebihan air kembali ke sungai. Sebuah pelimpah dibangun berdasarkan petimbangan tertentu di antaranya kondisi topografi, hidrologi dan hidrolika. Pada lokasi studi,kondisi tampungan embung adalah tampungan memanjang (long storage) dengan kemiringan lereng yang cukup curam, sehingga kenaikan elevasi muka air pada tampungan akan terjadi dengan waktu yang relatif cepat, kemudian pada bagian hulu tapungan terdapat jembatan dengan elevasi dasar +36, maka dibangunlah 2 buah pelimpah untuk mengatasi kenaikan muka air saat terjadi banjir. 2. BAHAN DAN METODE Pada studi ini diperlukan data-data yang digunakan dalam menganalisis permasalahan yang terjadi, untuk itu perlu disajikan beberapa data sebagai berikut: 1. Data hidrologi 2. Data topografi 3. Data luas DAS 4. Data geologi Adapun langkah-langkah penyelesaian studi sebagai berikut: 1. Analisa curah hujan rerata daerah. 2. Analisa curah hujan rancangan distribusi Log Pearson tipe III. 3. Uji kesesuaian distribusi metode chikuadrat dan smirnov komogorov 4. Analisa hujan jam-jaman Metode Mononobe. 5. Analisa hidrograf satuan sintetik Nakayasu. 6. Analisa hidrograf banjir rancangan. 7. Analisa kurva tampungan. 8. Penelusuran banjir 9. Analisa hidrolika pada ambang pelimpah saluran transisi, saluran peluncur dan kolam olak pelimpah utama. 10. Analisa hidrolika ambang pelimpah dan kolam olak pada pelimpah darurat. 11. Analisa stabilitas ambang pelimpah utama dan darurat. 12. Selesai. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1.Analisa Hidrologi Analisa Curah Hujan Rerata Daerah Curah hujan rerata daerah ditentukan dengan menggunakan metode aritmatik. Hal ini dikarenakan keterbatasan jumlah stasiun penakar hujan dan data yang tersedia (Sosrodarsono,2003:51). Untuk hasil perhitungan dsajikan pada tabel 1 Tabel 1. Hujan Rerata Daerah No. Tahun Stasiun Blang bintang Masjid Raya Jumlah Rerata , ,0 90, , ,0 98, , ,8 147, , ,2 98, , ,0 102, , ,2 118, , ,8 84, , ,0 182, , ,7 129, , ,0 107, , ,6 99, , ,3 134, , ,5 77, , ,9 124, , ,4 117, , ,4 78,7

3 Analisa Hujan Rancangan Penentuan curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu dihitung dengan menggunakan analisa fekuensi distribusi Log Pearson tipe III, dengan alasan bahwa koefisien puncak dan koefisien kepencengan data yang tersedia memenuhi syarat metode tersebut. Hasil Perhitungan dapat dilihat pada tabel 2 berikut ( Tabel 2. Curah Hujan Rancangan Log Pearson III Tr Pr (%) K K. SD R rancangan 1,01 99,010-1,956-0,197 69, ,083 0, , ,808 0, , ,323 0, , ,910 0, , ,310 0, , ,606 0, , ,1 3,808 0, ,844 Uji Kesesuaian Distribusi uji kesesuaian distribusi dilakukan dengan metode chi-kuadrat dan smirnov kolmogorov. Berikut adalah hasil dari uji kesesuaian distribusi Tabel 3. Hasil Uji kesesuaian Metode Chi-Kuadrat SIGNIFIKAN ( α ) 5% 1% D KRITIS 9,488 13,277 X 2 hitung 0,88 0,88 Analisa Hujan Jam-jaman Analisa hujan jam-jaman dihitung menggunakan metode Mononobe, dengan ketentuan t = 6 jam; C = 0,75 Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 5 dan 6 berikut Tabel 5. Curah Hujan Jam-jaman Kala Ulang 100 tahun Jam Nisbah % C.H.netto jam-jaman 1 55,03 82, ,30 21, ,03 15, ,99 11, ,75 10, ,90 8,825 Sumber:hasil perhitungan Tabel 6. Curah Hujan Jam-jaman Kala Ulang 100 tahun Jam Nisbah % C.H.efektif jam-jaman 1 55,03 108, ,30 28, ,03 19, ,99 15, ,75 13, ,90 11,668 Analisa Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu Data yang diketahui : Luas DAS (A) =63,8 km2 Panjang sungai utama = 16,7 km Unit hujan efektif (Ro) = 1 mm Parameter hidrograf (α) = 2,0 Untuk sungai dengan L > 15 km, Tabel 4. Hasil Uji kesesuaian Metode SmirnovKolmogorov a (%) D critis D maks Keterangan 1% 39,1 5,08 D maks < D cr' diterima 5% 32,8 5,08 D maks < D cr' diterima

4 Q BANJIR (m 3 /detik) UH (m3/dt) HSS METODE NAKAYASU 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, t (jam) Gambar 1. Hidrograf satuan sintetik Nakayasu Analisa Hidrograf Banjir Rancangan Analisa hidrograf banjir rancangan menggunakan data debit dasar sebesar 0,827 m 3 /dt. 600,00 HIDROGRAF BANJIR RANCANGAN METODE NAKAYASU 500,00 400,00 300,00 200,00 Q 100 thn Q 1000 thn 100,00 0, WAKTU t (jam) Gambar 2. Hidrograf Banjir Rancangan Metode Nakayasu Analisa Kurva Tampungan Perhitungan kurva tampungan dilakukan dengan cara mengakumulasikan volume tampungan yang dibatasi oleh garis kontur tiap meternya (Soedibyo. 2003: 226)

5 Q (m3/detik) Elevasi (m) Lengkung Kapasitas Tampungan Embung Luas Genangan (1000 m 2 ) volume Luas ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Gambar 3. Lengkung kapasitas tampungan Embung Krueng Raya Penelusuran Banjir Analisa koefisien debit pada penelusuran banjir mengguanakan metode Iwasaki Volume Genangan (juta m 3 ) sehingga hasil penelusuran banjir didapatkan debit inflow dan outflow yang disajikan pada grafik berikut Hidrograf Penelusuran Banjir pada Pelimpah Q100th inflow outflow T (jam) Gambar 4. Hidrograf Penelusuran Banjir Q 100 Tahun

6 Q (m3/detik) Hidrograf Penelusuran Banjir pada Pelimpah Q1000th inflow outflow T (jam) Gambar 5. Hidrograf Penelusuran Banjir Q 1000 Tahun 3.2.Analisa Hidrolika Pelimpah Utama Profil Ambang Untuk perencanaan profil pelimpah menggunakan Q outflow maksimum pada kala ulang 100 tahun dengan : Q 100th = 286,619 m 3 /dt L = 30m Hd = 2,899 m Profil pelimpah direncanakan menggunakan pelimpah OGEE tipe 1 Gambar 6. Pelimpah OGEE 1 Sumber : Anonim (2010:100) Maka: X1 = 0,282 Hd = 0,817 m X2 = 0,175 Hd = 0,507 m R1 = 0,5 Hd = 1,449 m R2 = 0,2 Hd = 0,580 m Rumus lengkung Harold : X1,85 = 2 Hd0,85 Y Rencana kemiringan hilir : 1 : 1 maka: Y = 0,202 x X 1,85 Y = 0,374 x X 0,85 Misal Y = 1 1 = 0,374 x X 0,85 X 0,85 = 2,671 X = 3,197 m Y = 1,717 m Koordinat lengkung harold bisa dilihat pada tabel 7 berikut Tabel 7. Koordinat lengkung Harold X Y 0,500 0,056 1,000 0,202 1,500 0,428 2,000 0,729 2,500 1,102 3,000 1,544 3,177 1,717 Sumber : hasil perhitungan

7 Profil Aliran di Atas Ambang Perencanaan profil muka air pada mercu pelimpah didesain dengan menggunakan Q 100th. Beda tinggi dari puncak ke hilir ambang adalah 5 m. Maka didapatkan hasil seperti gambar berikut Perhitungan Saluran Transisi Saluran transisi direncanakan menyempit dari lebar 30 m menjadi 20 m dengan sudut penyempitan 9,5 0 sehingga didapatkan saluran sepanjang 30 m. Perhitungan dikondisikan terjadi aliran subkritis pada ujung saluran transisi. Saluran ini direncanakan menggunakan Q 100th dan dikontrol dg Q 1000th Gambar 7. Profil aliran di atas ambang Gambar 8. Profil aliran saluran transisi pada pelimpah utama kala ulang 100 tahun Gambar 9. Profil aliran saluran transisi pada pelimpah utama kala ulang 1000 tahun

8 Perhitungan Saluran Peluncur Saluran peluncur pada studi ini memiliki beda tinggi sebesar 8,4 m dengan panjang sebesar 25 m. Direncanakan menggunakan Q 100th dan dikontrol dg Q 1000th.. Gambar 10. Profil aliran saluran peluncur pada pelimpah utama kala ulang 100 tahun Gambar 11. Profil aliran saluran peluncur pada pelimpah utama kala ulang 1000 tahun Perhitungan Kolam Olak Kolam olak merupakan saluran untuk meredam energi aliran air setelah melalui saluran peluncur dengan cara memperpendek jarak loncatan air. Peredam Energi direncanakan menggunakan USBR tipe III dikarenakan memenuhi syarat Fr> 4,5 dan V< 18 m/dt,dengan panjang loncatan 13,6 m seperti gambar berikut

9 Gambar 12. Kolam olak USBR III Sumber : hasil perhitungan 3.3.Analisa Hidrolika Pelimpah Darurat Profil Ambang Untuk perencanaan profil pelimpah menggunakan Q outflow maksimum pada kala ulang 100 tahun dengan : Q 100th = 96,565m 3 /dt L = 20 m Hd = 1,899 m Profil pelimpah direncanakan menggunakan pelimpah OGEE tipe 2 Gambar 13. Pelimpah OGEE tipe 2 Sumber : Anonim (2010:100) Maka: X1 = 0,237 Hd = 0,450 m X2 = 0,139 Hd = 0,264 m R1 = 0,68 Hd = 1,291 m R2 = 0,21 Hd = 0,399 m Rumus lengkung Harold : X1,836 = 2 Hd0,836 Y Rencana kemiringan hilir : 1 : 1 maka: Y = 0,302 x X 1,836 Y = 0,554 x X 0,836 Misal Y = 1 1 = 0,554 x X 0,836 X 0,836 = 1,805 X = 2,027 m Y = 1,104 m Koordinat lengkung harold bisa dilihat pada tabel 8 Tabel 8. Koordinat lengkung Harold X Y 0,500 0,085 1,000 0,302 1,500 0,635 2,000 1,077 2,027 1,104 Sumber : hasil perhitungan Profil Aliran di Atas Ambang Perencanaan profil muka air pada mercu pelimpah didesain dengan menggunakan Q 100th. Beda tinggi dari puncak ke hilir ambang adalah 11 m.untuk panjang lereng yang >10 m profil aliran dipengaruhi oleh kehilangan energi akibat gesekan (hf). Profil aliran dapat dilihat pada gambar14 Perhitungan Kolam Olak Kolam olak pada pelimpah darurat direncanakan menggunakan USBR tipe III dikarenakan memenuhi syarat Fr> 4,5 dan V< 18 m/dt, dengan panjang loncatan 13,6 m. Berikut adalah profil muka iar di atas ambang dan kolam olak USBR tipe III

10 Gambar 14. Profil aliran diatas ambang dan kolam olak pelompah darurat 3.4. Analisa Stabilitas Perhitungan daya dukung izin tanah berdasarkan data SPT adalah sebagai berikut (Hardiyatmo,2006:188) Pelimpah utama q a = 12,5. N ( ) Kd = 12,5. N ( ) ( ) = 12,5. 50 ( ) ( ) = 822,765 kn/m 2 = 83,870 ton/m 2 Pelimpah darurat q a = 12,5. N ( ) Kd = 12,5. N k ( ) ( ) =12,5.50( ) ( ) = 700,847 kn/m 2 = 71,442 ton/m 2 Stabilitas ambang pelimpah dianalisa dengan 4 kondisi yaitu: Kondisi I : Air penuh pada keadaan normal (tanpa gempa) Kondisi II : Air penuh pada keadaan gempa Kondisi III : Saat banjir Q1000th pada keadaan normal (tanpa gempa) Kondisi VI : Saat banjir Q1000th pada keadaan gempa Hasil analisa stabilitas untuk pelimpah utama dan pelimpah darurat disajikan pada tabel 9 Tabel 9. Rekapitulasi hasil analisa stabilitas pelimpah utama dan pelimpah darurat No. Tinjauan stabilitas SF Guling SF Geser e σ ijin σ max σ min ton/m 2 A Tinjauan kondisi normal ( SF >= 1,5 ) ( SF >= 1,5 ) e < B/6 < σ ijin 1 Pelimpah utama Keadaan penuh 9,4334 OK 3,8427 OK 1,2819 1,35 OK 83,870 13,051 0,338 OK Keadaan banjir Q 1000th 11,9087 OK 4,8922 OK 0,7520 1,35 OK 83,870 11,269 3,799 OK 2 Pelimpah darurat Keadaan penuh 8,047 OK 7,498 OK 1,184 3,169 OK 71,442 24,356 11,102 OK Keadaan banjir Q 1000th 8,520 OK 7,963 OK 1,256 3,169 OK 71,442 26,230 11,340 OK B Tinjauan kondisi gempa ( SF >= 1,2 ) ( SF >= 1,2 ) e < B/6 < σ ijin 1 Pelimpah utama Keadaan penuh 10,954 OK 1,246 OK 0,947 1,350 OK 83,870 13,808 2,421 OK 2 Keadaan banjir Q 1000th Pelimpah darurat Keadaan penuh Keadaan banjir Q 1000th Sumber : hasil perhitungan Angka keamanan terhadap guling Angka keamanan terhadap geser Eksentrisitas Tegangan Kontrol B/6 Ijin Max Min Eksentrisitas Kontrol Daya dukung 10,250 OK 1,290 OK 0,938 1,350 OK 83,870 14,361 2,583 OK 3,390 OK 1,403 OK 0,900 3,169 OK 71,442 22,764 12,695 OK 3,372 OK 1,435 OK 0,929 3,169 OK 71,442 24,295 13,275 OK

11 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan 1. Berdasarkan analisa hidrologi yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut : a. Debit inflow Q 100 th = 407,465 m 3 /det Q 1000 th = 538,433 m 3/ det b. Debit outflow Q 100 th = 383,184 m 3 det Elevasi = +33,899 m Q 1000 th = 503,639 m 3 /det Elevasi = +34,366 m 2. Dari hasil analisa hidrolika untuk menentukan dimensi bangunan pelimpah, didapatkan hasil sebagai berikut : a. Pelimpah utama - Ambang pelimpah Lebar = 30m Elevasi puncak = Saluran transisi Panjang = 30 m Lebar hulu = 30 m Lebar hilir = 20 m - Saluran peluncur Panjang = 25 meter Beda tinggi = 8,4 m - Kolam olak tipe III dengan panjang = 13,6 m Elevasi = +18 b. Pelimpah darurat - Ambang pelimpah Lebar = 20 m Elevasi puncak = Kolam olak tipe III dengan panjang = 11 m Elevasi = Dari hasil uji stabilitas guling, geser dan daya dukung tanah untuk kondisi penuh dan banjir dalam keadaan normal dan gempa didapatkan dimensi yang aman dengan pondasi jenis rusuk sebagai berikut: a. Pelimpah utama Kedalaman pndasi = 5,5 m Panjang pondasi = 8,1 m b. Pelimpah darurat Kedalaman = 5 m Panjang = 19 m 4.2. Saran 1. Perlu dilakukan uji model test agar perencanaan lebih mendekati kondisi di lapangan sebelum dilakukan pembangunan. 2. Dilakukan pendataan lapangan yang lebih lengkap dan berkelanjutan untuk mendukung sebuah perencanaan bangunan yang lebih baik. DAFTAR PUSTAKA Anonim Kriteria Perencanaan Irigasi-02.Departemen Pekerjaan Umum,Jakarta Anonim Kriteria Perencanaan Irigasi-04. Departemen Pekerjaan Umum,Jakarta Hardiyatmo, Hary Christady Rekayasa Fondasi I. Beta Offset, Jakarta Soedibyo Teknik Bendungan. Pradnya Paramita, Jakarta Sosrodarsono, Suyono Hidrologi Untuk Pengairan. PT.Pradnya Paramita, Jakarta