EVALUASI DESAIN PERENCANAAN CHECK DAM BATANG SULITI KABUPATEN SOLOK SELATAN

Transkripsi

1 EVALUASI DESAIN PERENCANAAN CHECK DAM BATANG SULITI KABUPATEN SOLOK SELATAN Diajukanuntukmelengkapisyaratpenyelesaian PendidikanSarjanaTeknikSipil DEDE OKTRIA SYAFERI BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Sungai merupakan aliran air yang bermuara ke laut. Aliran air ini secara alamiah juga mengalirkan sedimen dan polutan yang berdampak terhadap proses sedimentasi, sehingga berpengaruh terhadap berkurangnya pasokan air untuk berbagai kebutuhan. Guna mengatasi permasalahan tersebut, maka diperlukan suatu bangunan penampung sedimen (check dam). Lokasi penelitian berada di DAS Batang Suliti, Kabupaten Solok Selatan, Provinsi Sumatera Barat. Daerah ini memiliki curah hujan rata-rata yang cukup tinggi, dan pada bagian hulu terdapat banyak endapan sedimen, dimana pasca gempa 30 September 2009 semakin memperparah kondisi DAS Batang Suliti. Pada tahun 2011 dibangun check dam pengendali sedimen, akan tetapi dibulan Agustus 2012, check dam yang telah dibangun pun roboh. Hal ini disebabkan akibat kondisi check dam yang tidak mampu menampung sedimen, sehingga dibutuhkan evaluasi terhadap desain perencanaan check dam Batang Suliti. Analisis data dimulai dengan analisis hidrologi untuk mendapatkan debit banjir rencana, lalu dilakukan analisis terhadap potensi erosi dengan metode USLE. Perhitungan potensi sedimen menggunakan metode Yang s dan metode Shen and Hung, sedangkan untuk memperoleh ketinggian main rencana dari tanah dasar menggunakan perhitungan kapasitas tampungan check dam. Selanjutnya dilakukan perhitungan detail dan spesifikasi bangunan seperti sub dam, pondasi, dan lantai (Apron). Debit banjir rencana menggunakan metode Melchior periode 100 tahun adalah sebesar 323,29 m 3 /s, Hasil estimasi erosi yang terjadi pada DAS Batang Suliti adalah sebesar ton/ha/tahun atau sebesar m 2 /tahun. Estimasi hasil muatan sedimen dengan metode Yang s adalah sebesar m 2 /tahun, sedangkan dengan metode Shen and Hung sebesar m 2 /tahun. Berdasarkan analisis sedimen tersebut, untuk memenuhi kriteria kapasitas tampungan check dam maka direncanakan ketinggian main dam sebesar 3 m dan pondasi sedalam 1,5 meter, dengan kapasitas tampungan dari check dam sebesar m 3. Oleh sebab itu dapat disimpulkan bahwa dengan ketinggian main dam existing 1,5 meter, diperoleh daya tampung existing check dam sebesar m 3 tidak mampu menampung sedimen, sehingga dibutuhkan kajian ulang terhadap dimensi penampang check dam agar dapat menampung potensi endapan sedimen. Untuk meminimalisir potensi endapan yang terjadi, perlu dilakukan penanganan penggunaan lahan dan konservasi tanah agar daerah aliran sungai tidak banyak mengalami erosi. Selain itu perlu dilakukan penanganan teknis seperti pengerukan (dredging) dan penggelontoran (flushing) sedimen secara rutin dalam upaya mengurangi volume sedimen pada check dam. Kata kunci : sedimen, check dam, debit banjir rencana

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat Rahmat dan Kuasa- Nya, serta dukungan dari berbagai pihak, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah Evaluasi Desain Perencanaan Check Dam Batang Suliti Kabupaten Solok Selatan. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Bidang Studi Teknik Sumber Daya Air Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini jauh dari kesempurnaan, baik dari segi isi maupun segi bahasa dan cara penyusunannya serta dari segi teori dan perhitungannya, oleh karena itu bersedia menerima kritikan dan saran yang membangun demi hasil yang lebih baik. Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya atas bimbingan dan bantuan yang diberikan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada : 1. Ayahanda Syafrudin Tanjung,SE dan Ibunda Erita yang telah membesarkan, mendidik, selalu mendukung saya dalam do a, memberikan dorongan material, spiritual serta memotivasi saya dengan sabar dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc selaku dosen pembimbing sekaligus orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc selaku dosen pembanding/penguji

4 yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku dosen pembanding/penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini 5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku koordinator Bidang Studi Teknik Sumber Daya Air 6. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 7. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 8. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 9. Kepada kakak-kakakku tersayang, yang mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini. Drg Desy Purnama Sari M.Kg dan Dewi Meilda Eka Sari SS, MM. 10. Semua sahabat-sahabatku khususnya kepada Ari, Himawan, Rendi, Titok, dan Haykal yang telah memberikan dukungan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 12. Teman-teman sejawat Teknik Sipil USU 2010 yang telah memberikan semangat dan bantuan. 13. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan, penulis ucapkan terima kasih. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

5 Medan, September 2015 Hormat Saya Dede Oktria Syaferi

6 DAFTAR ISI ABSTRAK LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Manfaat... BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Daerah Pengaliran Sungai Analisis Hidrologi Analisis Curah Hujan Rata-rata Metode Rata-rata Aljabar Metode Poligon Thiesen Metode Isohiyet Analisis Curah Hujan Rencana Distribusi Normal Distribusi Gumbel Tipe I...

7 Distribusi Log Pearson Tipe III Uji Kesesuaian Uji Chi Kuadrat Uji Smirnov Kolmogorov Analisis Debit Banjir Rencana Metode Hasper Metode Melchior Metode Rasional Erosi Perhitungan Erosi Metode USLE Faktor Erosivitas Hujan Faktor Erodibilitas Hujan Faktor Panjang kemiringan lereng Faktor pengolahan Tanah Faktor Konservasi Lahan Sedimentasi Faktor yang mempengaruhi Sedimentasi Mekanisme Pengangkutan Sedimen Persamaan Angkutan Sedimen Dasar Metode Yang s Metode Shen and Hung Perencanaan Bangunan Check Dam Dasar-dasar Perencanaan Fungsi Check Dam Manfaat Check Dam Pelimpah Kemiringan dan lebar dasar Main Dam Perencanaan Sub Dam dan Apron...

8 2.6.7 Tinjauan Gerusan lokal Hilir Sub Dam Perhitungan Gaya dan Momen Analisis Stabilitas Check Dam... BAB III GAMBARAN UMUM OBJEK STUDI Lokasi Check Dam Topografi Land Use Geologi Hidrologi dan Klimatologi Rancangan Penelitian... BAB IV ANALISIS DATA Analisis Hidrologi Data Curah Hujan Harian Maksimum Analisa Curah Hujan Wilayah Analisa Curah Hujan Rencana Distribusi Normal Distribusi Log Normal Distribusi Gumbel Tipe I Distribusi Log Pearson tipe III Penentuan Jenis Distribusi Uji Kesesuaian Uji Chi Kuadrat Uji Smirnov Kolmogorov Analisa Debit Banjir Rencana Metode Hasper Metode Melchior Metode Rasional Perencanaan Teknis Check Dam Analisis Erosi Erosivitas Hujan.....

9 Erodibilitas Tanah Panjang dan kemiringan lereng Penggunaan Lahan Perkiraan Erosi Analisis Angkutan Sedimen Metode Yang s Metode Shen and Hung Perbandingan Metode Kapasitas Tampungan Check Dam Existing Evaluasi Perencanaan Check Dam Perencanaan Ketinggian Main Dam Perencanaan Dimensi Pelimpah Perencanaan kemiringan Main Dam Perencanaan Lebar dasar Main Dam Perencanaan Kedalaman Pondasi Perencanaan Sub dam dan Apron Tinjauan Gerusan Hilir Sub dam Perhitungan Gaya dan Momen Analisis Stabilitas Check dam..... BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Variabel Reduksi Gauss Tabel 2.2 Reduced Variated sebagai Fungsi Balik Waktu Tabel 2.3 Reduced Mean (Yn) & Reduced Standar Deviasi (Sn) Tabel 2.4 Nilai K TR untuk Distribusi Person III (kemencengan Negatif) Tabel 2.5 Nilai K TR untuk Distribusi Persoon III (kemencengan Negatif) Tabel 2.6 Nilai kritik Uji Smirnov-Kolgomorov 2 Tabel 2.7 Nilai X cr Tabel 2.8 Koefisien Aliran C Tabel 2.9 Kode Struktur Tanah Tabel 2.10 Kode Permeabilitas Profil Tanah Tabel 2.11 Nilai M untuk beberapa Tekstur Tanah Tabel 2.12 Nilai K untuk Berbagai Jenis Tanah Tabel 2.13 Nilai CP untuk berbagai Macam Penggunaan Lahan Tabel 2.14 Nilai P untuk berbagai Tindakan Konservasi Tanah Tabel 2.15 Tinggi Ruang Bebas Tabel 2.16 Lebar Mercu Sesuai dengan Material dan Hidrologisnya Tabel 2.17 Koefisien Kekasaran Manning berdasarkan Keadaan Sungai Tabel 2.18 Berat Isi Pasangan (T/M 3 ) Tabel 2.19 Koefisien Jenis Tanah untuk Perhitungan Gempa Tabel 2.20 Percepatan Gempa Dasar (cm/dt 2 )

11 Tabel 2.21 Daya Dukung Tanah berdasarkan Jenis Tanah Fondasi Tabel 2.22 Gaya-Gaya yang Bekerja pada Check Dam berdasarkan Tinggi Bendung Tabel 3.1 Kemiringan Lereng Berdasarkan Kondisi Topografi Tabel 3.2 Data curah hujan harian maksimum Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Rata-Rata Tabel 4.3 Perhitungan Log x Curah Hujan Tabel 4.4 Curah Hujan Metode Distribusi Normal Tabel 4.5 Curah Hujan Metode Distribusi Log Normal Tabel 4.6 Curah Hujan Metode Distribusi Gumbel Type I Tabel 4.7 Hasil Interpolasi Nilai Ktr dari CS Tabel 4.8 Curah Hujan Metode Distribusi Log Person Type III Tabel 4.9 Parameter Statistic Untuk Menentukan Jenis Distribusi Tabel 4.10 Menentukan Nilai Xh Pada Distribusi Normal Tabel 4.11 Menentukan Nilai Xh Pada Metoda Log Person III Tabel 4.12 Uji Smirnov Kolmogorov Pada Distribusi Normal Tabel 4.13 Uji Smirnov Kolmogorov Pada Distribusi Log Person III Tabel 4.14 Hasil Rekapitulasi Penentuan Distribusi dan Uji Kesesuaian Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Debit Banjir Dengan Metode Hasper Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Debit Banjir Metode Melchior Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Debit Banjir Metode Rasional

12 Tabel 4.18 Rekapitulasi Debit Banjir Tabel 4.19 Tabel Data Pedoman Perencanaan Check Dam Tabel 4.20 Lokasi Pengamatan Hujan DAS Batang Suliti Tabel 4.21 Data Curah Huan Rata-rata Stasiun Sungai Ipuh ( ) Tabel 4.22 Data Curah Huan Rata-rata Stasiun Sungai Ipuh ( ) Tabel 4.23 Perhitungan Erosivitas Hujan (R) DAS Batang Suliti Tabel 4.24 Kemiringan lereng dan nilai faktor S pada DAS Batang Suliti Tabel 4.25 Gaya dan Momen Struktur Main Dam Tabel 4.26 Gaya dan Momen Sedimen Tabel 4.27 Gaya dan Momen Air Normal Tabel 4.28 Gaya dan Momen Air Banjir Tabel 4.29 Perhitungan Koefisien Gempa Batang Tampo Tabel 4.30 Koefisien Gempa Berdasarkan pada kondisi Geologi dan Sekitarnya Tabel 4.31 Perhitungan Gaya dan Momen Gempa Tabel 4.32 Gaya dan Momen saat Air Normal sebelum direduksi Uplift Tabel 4.33 Gaya dan Momen saat Air Banjir sebelum direduksi Uplift Tabel 4.34 Rekapitulasi Gaya dan Momen yang bekerja pada Check Dam

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Check Dam Metode Polygon Thiessen Metode Polygon Isohyet Penampang Tampungan Check Dam Penampang Main Dam (Tubuh Dam) Gerusan di Hilir Sub Dam Sketsa Penampang Check Dam Sketsa Penampang Main Dam Peta Zona Gempa Sumbar Gambar 2.10 Tekanan Sedimen Gambar 2.11 Gaya Hidrostatis Air Normal Gambar 2.12 Gaya Hidrostatis Air Banjir Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 4.1 Peta Lokasi check dam Propinsi Sumatera Barat Peta Wilayah Studi Peta Catchment Area Peta Kemiringan Lereng DAS Batang Suliti Jenis Tanah DAS Batang Suliti Peta Stasiun Curah Hujan Skema Rancangan Penelitian Peta Stasiun Hujan DAS Batang Suliti

14 Gambar 4.2 Peta Jenis Tanah DAS Batang Suliti Gambar 4.3 Peta Kemiringan lereng DAS Batang Suliti Gambar 4.4 Grafik Perbandingan perhitungan Angkutan Sedimen Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Kemiringan dan Lebar Dasar Main Dam Penampang Main Dam dan Sub Dam Gerusan Lokal di Hilir Sub Dam Segmen Berat Struktur Main Dam Penampang Gaya Tekanan Sedimen Gambar 4.10 Penampang Gaya Tekanan Air Normal Gambar 4.11 Penampang Gaya Tekanan Air Banjir Gambar 4.12 Penampang Main Dam yang dipengaruhi Uplift Pressure Gambar 4.13 Luasan Diagram Uplift Pressure

15 DAFTAR NOTASI Ae R K LS C P R Rm = perkiraan besarnya jumlah erosi (ton/ha/tahun) = faktor erosivitas curah hujan tahunan rata-rata (mm) = indeks erodibilitas tanah = indeks panjang dan kemiringan lereng = indeks pengelolahan lahan = indeks upaya konservasi tanah atau lahan = Erosivitas Curah Hujan Tahunan Rata-rata (mm) = Erosivitas Curah Hujan Bulanan (cm) (Rain)m = Curah hujan bulanan (cm) K M L S = Factor erodibilitas tanah = Persentase ukuran partikel = panjang lereng (m) = kemiringan lereng (%), dan Z = konstanta yang besarnya bervariasi tergantung besarnya S. Ct d50 ω V Vcr Ss = konsentrasi sedimen total = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm) = kecepatan jatuh (m/s) = kecepatan aliran (m/s) = kecepatan kritis (m/s) = kemiringan saluran U* = kecepatan geser (m/s) B D Qs P Pi = lebar saluran (m) = kedalaman saluran (m) = muatan sedimen (kg/s) = curah hujan rata-rata = curah hujan pada masing masing stasiun

16 N A i X T X S X TR K TR = jumlah stasiun = luas areal polygon = curah hujan kala ulang T-tahun (mm) = nilai rata-rata hitung variat = Standar Deviasi = Curah hujan maksimum dalam PUH T R (mm/jam) = Skew curve faktor S logx = Standar Deviasi dari log X i Cs X 2 Ef = Koefisien kemencengan (Skewnes) X I = Nilai Chi-Kuadrat terhitung = Frekuensi (banyak pengamatan) yang diharapkan sesuai dengan pembagian kelasnya Of = Frekuensi yang terbaca pada kelas yang sama α = Banyaknya keterikatan (banyaknya parameter), untuk uji Chi-Kudrat adalah 2. β = Koefisien reduksi q = Hujan maksimum ( m 3 / dtk / km 2 ) U = variabel standar deviasi pada kala ulang T tahun I = intensitas hujan (mm/jam) Y c = Tinggi Air diatas Sub Dam Hc = Tinggi Air di Hilir Sub Dam H = Gaya Hidrostatis arah Horizontal G1 = G2 = Gaya Hidrostatis arah Vertikal h1 = Tinggi Air di hulu Main Dam pada saat Air Normal h2 = Tinggi Air di hilir Main Dam pada saat Air Normal U x = Uplift pressure pada titik tinjauan (t/m 2 ) h x = Ketinggian muka air di Hulu bendung (m) L x = Panjang creep line sampai titik tinjauan (m) L v = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah vertikal (m) L h = Panjang creep line sampai titik tinjauan arah horizontal (m)

17 ΣL = Panjang creep line total (m) H = Selisih tinggi tekanan (m) γw = Berat isi air (t/m 3 ) A = Luas Diagram Gaya (m 2 ) F = Tekanan air (t/m) P = Benturan oleh batu-batuan (t/m) h = Tinggi aliran sedimen (m) V = Kecepatan aliran sedimen (m/dt) R = Jari-jari baru (m) D = Berat volume dam (t/m 2 ) MT = MG = M V = M H = Jumlah momen tahan (tm) Jumlah momen guling (tm) Jumlah momen vertikal (tm) Jumlah momen horizontal (tm) V = Jumlah gaya vertikal (t) E = Eksentrisitas (m)