PERENCANAAN SPILLWAY DAN OPTIMASI PENGOPERASIAN WADUK PADA BENDUNGAN DESA BANDUNGHARJO KECAMATAN TOROH KABUPATEN GROBOGAN.

Transkripsi

1 PERENCANAAN SPILLWAY DAN OPTIMASI PENGOPERASIAN WADUK PADA BENDUNGAN DESA BANDUNGHARJO KECAMATAN TOROH KABUPATEN GROBOGAN Tugas Akhir Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Sipil Diajukan Oleh: Pekik Gunawan D Kepada : PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014

2 LEMBAR PENGESAHAN PERENCANAAN SPILLWAY DAN OPTIMASI PENGOPERASIAN WADUK PADA BENDUNGAN DESA BANDUNGHARJO KECAMATAN TOROH KABUPATEN GROBOGAN Tugas Akhir Diajukan dan dipertahankan pada Ujian Pendadaran Tugas Akhir dihadapan Dewan Penguji Pada tanggal... diajukan oleh : Pekik Gunawan NIM : D Susunan Dewan Penguji: Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Ir. H. A. Karim Fatchan, M.T. Gurawan Djati W. S.T., M.T. NIK : 496 NIK : 782 Anggota Kuswartomo, S.T., M.T. NIK : 651 Tugas Akhir ini diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk mencapai derajat Sarjana-1 Teknik Sipil Surakarta,... Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Sipil Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D Mochamad Solikin, S.T., M.T., Ph.D NIK : 682 NIK : 792 ii

3 KATA PENGANTAR Alhamdulilah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat serta hidayahnya, sehingga penulis laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh galar Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak memberikan dukungan sehingga penyusun dapat manyelesaikan Tugas Akhir ini. Kemudian dengan terselesaikannya Tugas Akhir ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir. H. A. Karim Fatchan, M.T., selaku Pembimbing Utama. 4. Bapak Gurawan Djati W. S.T., M.T., selaku Pembimbing Pendamping. 5. Bapak Kuswartomo, S.T., M.T., selaku Anggota Tim Penguji. 6. Bapak Ir. H. M. Nyamadi M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 7. Bapak dan Ibu serta keluarga di rumah, terima kasih untuk doanya. 8. Teman-teman satu angkatan 2009, selaku teman seperjuangan. 9. Keluarga besar kos gini 10. Dan seluruh pihak-pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Semoga segala bantuan yang diberikan, senantiasa mendapatkan ridho dari Allah SWT dan semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Surakarta,... Penulis iii

4 MOTTO Ketergesaan dalam setiap usaha membawa kegagalan. (Herodotus ) Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah dilaksanakan / diperbuatnya. ( Ali Bin Abu Thalib ) Lakukan dan yakini apa yang menurut kamu benar dan apabila terjadi kesalahan, cukup memperbaikinya tanpa harus menyesalinya ( Pekik Gunawan ) iv

5 PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR (ORIGINALITAS) Bismillahirrahmanirrohim Yang bertanda tangan di bawah ini, saya : Nama : Pekik Gunawan NIM : D Program Studi : S1 TEKNIK SIPIL Judul : PERENCANAAN SPILLWAY DAN OPTIMASI PENGOPERASIAN WADUK PADA BENDUNGAN DESA BANDUNGHARJO KECAMATAN TOROH KABUPATEN GROBOGAN Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tugas akhir yang saya buat dan serahkan ini merupakan hasil karya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila dikemudian hari dan atau dapat dibuktikan bahwa tugas akhir ini jiplakan, maka saya bersedia menerima sanksi apapun dari Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik dan atau gelar dan ijazah yang diberikan oleh Universitas Muhammadiyah Surakarta batal saya terima. Surakarta,... Yang membuat pernyataan Pekik gunawan v

6 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL...i HALAMAN PENGESAHAN...ii KATA PENGANTAR...iii HALAMAN MOTTO...iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR...v DAFTAR ISI...vi DAFTAR TABEL...viii DAFTAR GAMBAR...x DAFTAR NOTASI...xii ABSTRAKSI...xv BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 1 C. Tujuan Penelitian... 2 D. Batasan Masalah... 2 E. Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA BAB III LANDASAN TEORI A. Analisis Kebutuhan dan Ketersediaan Air Kebutuhan Air Tanaman Kebutuhan Air Irigasi Kebutuhan Air Baku Analisis Debit Andalan Neraca Air B. Desain Struktur Spillway Umum Rencana Desain Bangunan Pelimpah vi

7 3. Stabilitas Bangunan Pelimpah C. Optimasi Operasi Waduk BAB IV METODE PENELITIAN A. Pengumpulan Data B. Pengolahanan Data BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN A. Analisis Kebutuhan dan Ketersediaan Air Evapotranspirasi Analisis Data Hujan Hujan Efektif Analisis Kebutuhan Air Analisis Ketersediaan Air Neraca Air B. Desain Struktur Spillway Desain Bangunan Pelimpah a. Saluran Pengarah Aliran b. Saluran Pengatur Aliran c. Saluran Transisi d. Saluran Peluncur e. Bangunan Peredam Energi Analisis Stabilitas Bangunan Pelimpah (spillway) a. Stabilitas Muka Air Normal b. Stabilitas Muka Air Banjir C. Operasi Waduk BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel III.1. Harga Koefisien Tanaman Padi... 6 Tabel III.2. Harga Koefisien dengan Metode Evapotranspirasi FAO... 6 Tabel III.3. Pedoman Konsumsi Air Tabel III.4. Koefisien Limpasan dari Jenis-jenis Tata Guna lahan Tabel III.5. Nilai-nilai Faktor Kapasitas Dukung Tanah Terzaghi Tabel V.1. Data Metereologi Kabupaten Grobogan Tabel V.2. Perhitungan ET 0 Dengan Menggunakan Penman Methode Tabel V.3. Jadwal dan Pola Tanam (Padi I - Padi II Polowijo) Tabel V.4. Perhitungan Uji Konsistensi Data Hujan Stasiun Hujan Geyer Tabel V.5. Curah Hujan Rata-rata Menggunakan Metode Rerata Tabel V.6. Curah Hujan Efektif 80% Tabel V.7. Curah Hujan Efektif Untuk Tanaman Padi Tabel V.8. Curah Hujan Efektif Untuk Tanaman Palawija Tabel V.9. Kebutuhan Bersih Air di persawah Tabel V.10. Jumlah Penduduk Kabupaten Grobogan Tabel V.11. Kriteria Perencanaan Air Baku Tabel V.12. Perhitungan Debit Andalan Tabel V.13. Neraca Air Tabel V.14. Perhitungan Koordinat Mercu Pelimpah Tabel V.15. Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air Tanah Kondisi Muka Air Normal Tabel V.16. Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Normal Terhadap Gaya Horizontal Tabel V.17. Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Normal Terhadap Gaya Vertikal Tabel V.18. Koefisien Dya Dukung Tanah Terzaghi Tabel V.19. Perhitungan Rembesan dan Tekanan Air Tanah Kondisi Muka Air Banjir viii

9 Tabel V.20. Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir Terhadap Gaya Horizontal Tabel V.21. Perhitungan Stabilitas Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir Terhadap Gaya Vertikal Tabel V.22. Perhitungan Elevasi Muka Air di Waduk Tabel V.23. Perhitungan Rerata Elevasi Muka Air di Waduk Tabel V.24. Perhitungan Faktor k pada Alternatif I Tabel V.25. Perhitungan Faktor k pada Alternatif II Tabel V.26. Perhitungan Faktor k pada Alternatif III Tabel V.27. Perhitungan Faktor k pada Alternatif IV Tabel V.28. Perhitungan Faktor k pada Alternatif V Tabel V.29. Nilai Rata-rata Faktor k Alternatif Terhadap Pola Tanam ix

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar III.1. Rencana Pola Tanam... 9 Gambar III.2. Desain Spillway Gambar III.3. Skema Penampang Memanjang Saluran Transisi Gambar III.4. Skema Penampang Memanjang Saluran Peluncur Gambar III.5. Keseimbangan Momentum Aliran Air Gambar IV.1. Bagan Alir Perencanaan Gambar V.1. Grafik Pertumbuhan Penduduk Kabupaten Grobogan Gambar V.2. Grafik Neraca Air Gambar V.3. Saluran Pengarah Aliran Gambar V.4. Saluran Pengatur Aliran Gambar V.5. Tampak Atas Saluran Transisi Gambar V.6. Tampak Samping Saluran Transisi Gambar V.7. Skema Penampang Memanjang Saluran Transisi Gambar V.8. Tampak Samping Saluran Peluncur Gambar V.9. Skema Penampang Memanjang Saluran Peluncur Gambar V.10. Tampak Atas Saluran Terompet Gambar V.11. Tampak Samping Saluran Terompet Gambar V.12.Keseimbangan Momentum Aliran Air Gambar V.13. Bangunan Peredam Energi Gambar V.14.Lokasi Bangunan Spillway Gambar V.15.Desain Spillway Keseluruhan Gambar V.16. Tampak Samping Pelimpah Kondisi Muka Air Normal Gambar V.17. Rembesan dan Tekanan Air Tanah di Bawah Pelimpah Kondisi Muka Air Normal Gambar V.15. Tampak Samping Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir Gambar V.16. Rembesan dan Tekanan Air Tanah di Bawah Pelimpah Kondisi Muka Air Banjir Gambar V.17. Grafik Muka Air di Waduk Tahun ( ) x

11 Gambar V.18. Grafik Rule Curve Alternatif I Muka Air di Waduk Gambar V.19. Grafik Nilai Faktor k dengan Alternatif I Gambar V.20. Grafik Rule Curve Alternatif II Muka Air di Waduk Gambar V.21. Grafik Nilai Faktor k dengan Alternatif II Gambar V.22. Grafik Rule Curve Alternatif III Muka Air di Waduk Gambar V.23. Grafik Nilai Faktor k dengan Alternatif III Gambar V.24. Grafik Rule Curve Alternatif IV Muka Air di Waduk Gambar V.25. Grafik Nilai Faktor k dengan Alternatif IV Gambar V.26. Grafik Rule Curve Alternatif V Muka Air di Waduk Gambar V.27. Grafik Nilai Faktor k dengan Alternatif V xi

12 PERENCANAAN SPILLWAY DAN OPTIMASI PENGOPERASIAN WADUK PADA BENDUNGAN DESA BANDUNGHARJO KECAMATAN TOROH KABUPATEN GROBOGAN ABSTRAKSI Bendungan Bandungharjo dibangun di Desa Bandungharjo, Kecamatan Toroh, Kabupaten Grobogan. Fungsi dari bendungan tersebut adalah sebagai penyimpan air pada saat musim penghujan dan akan memanfaatkan air pada saat dibutuhkan, baik sebagai kebutuhan air baku maupun sebagai air irigasi. Bendungan bandungharjo ini dilengkapi bangunan pelimpah ( spillway) sebagai pelimpah air saat kondisi air banjir. Perencanaan ini dilakukan analisis kebutuhan air dengan menggunakan Penman method serta pada analisis ketersediaan air menggunakan metode rasional. Hasil analisis tersebut didapatkan neraca air dengan membandingkan hasil dari kedua analisis tersebut dan didapatkan nilai prosentase seberapa besar ketersediaan dapat memenuhi kebutuhan air. Sebagai kontrol bendungan aman terhadap overlaping, maka dalam merencanakan bangunan pelimpah ( spillway) dilakukan kontrol kestabilan baik terhadap rembesan air tanah (piping) dan momen guling. Analisis pengoperasian waduk, dengan membandingkan beberapa alternatif, sehingga diperoleh pola pengoperasian waduk yang baik. Analisis neraca air selama 1 tahun didapatkan faktor (k) potensi inflow bendungan Bandungharjo dapat memenuhi kebutuhan air sebesar 86,80 %. Analisis bangunan pelimpah dilakukan kontrol kestabilan terhadap rembesan sehingga didapatkan hasil CL = 2,916 > 1,6 (pada saat kondisi air normal) dan CL = 2,232 > 1,6 (pada saat kondisi air banjir), kestabilan terhadap momen guling didapatkan hasil FS = 6,118 > 1,5 (pada saat kondisi air normal) dan FS = 2,241 > 1,5 (pada saat kondisi air banjir), kestabilan terhadap gaya geser didapatkan hasil SF = 5,555 (pada saat kondisi air normal) dan SF = 3,914 > 1,5 (pada saat kondisi air banjir), serta kestabilan daya dukung pondasi didapatkan hasil σ max 3,028 ton/m 2 < 4,339 ton/m 2 (pada saat kondisi air normal) dan σ max = 1,877 < 4,339 ton/m 2 (pada saat kondisi air banjir). Analisis pengoperasian waduk diambil alternatif ke III sebagai pola pengoperasian waduk nantinya. Kata kunci: Spillway (Bendungan Bandungharjo), Kestabilan Spillway, Operasi Waduk. xii