ANALISIS KEAMANAN TERHADAP BAHAYA REMBESAN PADA TUBUH BENDUNGAN DAN DI BAWAH BENDUNGAN URUGAN

Transkripsi

1

2

3

4 ANALISIS KEAMANAN TERHADAP BAHAYA REMBESAN PADA TUBUH BENDUNGAN DAN DI BAWAH BENDUNGAN URUGAN I Gusti Ngurah Putu Dharmayasa 1) ngurah.dharmayasa@gmail.com ABSTRAK Saat ini pemerintah merencanakan untuk membangunan banyak bendungan diberbagai daerah. Sebagian besar tipe yang dibangun adalah tipe bendungan urugan. Bendungan urugan menjadi pilihan untuk dibangun karena lebih mudah untuk memperoleh material untuk bahan urugan sehingga proses pembangunannya dapat lebih cepat. Salah satu bendungan urugan yang telah selesai dibangun pada tahun 010 adalah Bendungan Benel di Kecamatan Melaya, Kabupaten Jembrana, Bali. Agar bendungan ini dapat memberikan manfaat dalam jangka panjang setelah dibangun dan berkelanjutan, maka pengawasan terhadap bendungan sangat diperlukan yaitu dengan memperhatikan tingkat keamanan bendungan. Salah satu ukuran dalam menentukan keamanan bendungan adalah dengan menganalisis debit rembesan yang melewati tubuh bendungan dan debit rembesan di bawah tubuh bendungan setelah bendungan beroperasi selama 7 tahun dari tahun Untuk membantu menganalisis analisis debit rembesan menggunakan program SEEP/W 007. Hasil dari analisis yang telah dilakukan adalah debit rembesan di dalam tubuh bendungan untuk kondisi musim hujan (muka air maksimum) dihitung dengan SEEP/W sebesar, m 3 /detik dan untuk musim kemarau sebesar 1, m 3 /detik. Debit rembesan di bawah tubuh bendungan tanpa cut-off untuk kondisi musim hujan dihitung dengan SEEP/W sebesar 3, m 3 /detik dan dengan cut-off untuk kondisi musim kemarau dihitung dengan SEEP/W yaitu, m 3 /detik. Hasil perhitungan ini lebih kecil dari debit rembesan yang diijinkan yaitu,906 m 3 /detik sehingga Bendungan Benel aman terhadap bahaya rembesan setelah beroperasi selama 7 tahun, dari tahun Kata kunci: Bendungan Benel, bendungan urugan, debit rembesan 1) Dosen Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Informatika, Universitas Pendidikan Nasional, Denpasar 170 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

5 Analisis Keamanan Terhadap Bahayaa Rembesan. 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Saat ini pemerintah merencanakan untuk membangunan banyak bendungan diberbagai daerah. Sebagian besar tipe yang dibangun adalah tipe bendungan urugan. Bendungan urugan menjadi pilihan untuk dibangun karena lebih mudah untuk memperoleh material untuk bahan urugan sehingga proses pembangunannya dapat lebih cepat. Salah satu bendungan urugan yang telah selesai dibangun padaa tahun 010 adalah Bendungann Benel di Kecamatan Melaya, Kabupaten Jembrana, Bali. Agar bendungan ini dapat memberikan manfaat dalam jangka panjang setelah dibangun dan berkelanjutan, maka pengawasan terhadap bendungan sangat diperlukan yaitu tingkatt keamanan dengan memperhatikan bendungan. Salah satu ukuran dalam menentukan keamanan bendungan adalah dengan mengukur debit rembesan yang melewati tubuh bendungan dan debit rembesan di bawah tubuh bendungan. Debit rembesan yang melewati tubuh bendungan dan di bawah tubuh bendungan berhubungan dengan perubahan ketinggian muka air di hulu bendungan yang sangat erat hubungannya dengan perubahan musim, yaitu musim kemarau dan musim hujan. Oleh karena itu maka sangat penting untuk menghitung debit rembesan ketika musim kemarau dan musim hujan sehingga akan diperoleh nilai rembesan maksimum pada tubuh bendungan dan dibawah tubuh bendungan setelah Bendungan Benel beroperasi selama 7 tahun.. KAJIAN PUSTAKA Bendungan Urugan Bendungan urugan dapat digolongkan dalam tiga tipe (RSNI M-03-00): 1. Bendungan homogen adalah bendungan tipe urugan yang apabila 80 % atau lebih bahan yang membentuk tubuh bendungan tersebut terdirii dari tanah yang hampir sejenis dan gradasinya (susunan butirannya) hampir seragam serta sifatnya kedap air.. Bendungan zona yaitu bendungan yang terdiri dari beberapa bagian timbunan yang memiliki gradasi (susunan ukuran butiran) batuan berbeda-beda. Pada bendungan tipe ini biasanyaa terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian lolos air dan bagian kedap air untuk menahan rembesan air. 3. Bendungan urugan dengann membran atau sekat adalah apabila bendungan uruan di bagian lereng huluu (upstream) tubuh bendungan dilapisi dengan membran atau sekat kedap air misalnya dari lembaran baja tahan karat, beton aspal, lembaran beton bertulang, hamparan plastik, susunan beton blok, dan lain-lain. Rembesan Pada Tubuh Bendungan Menurut Casagrande, garis rembesan pada tubuh bendungan mempunyai bentuk dasar parabola. Titik F adalah titik fokus yang merupakan titik potong antara garis dasar bendungan dengan garis keluarnya air di hilir bendungan. Gambar 1.Garis aliran di dalam tubuh bendungan Persamaan parabola: y = px + p (1) Jika y = h dan x = d maka : h = pd + p p + pd h = 0 () (3) p = d + h d () BE = 0,3BG d = FA-0,7BG (5) (6) Apabilaa ukuran-ukuran bendungan diketahui maka nilai d dapat diketahui. 171 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

6 H Flownet Pada Bendungan Urugan Garis aliran b a Garis ekuipotensial F E dengan: k adalah koefisien permeabilitas tanah H adalah selisish kehilangan energi potensial (perbedaan muka air di hulu dan di hilir) Nf adalah jumlah saluran aliran (flow channel) Nd adalah jumlah bidang kehilangan energi potensial (potential drop) d p/ Gambar. Flownet pada bendungan urugan Aturan menggambar flownet : 1. Gambar garis rembesan pada tubuh bendungan.. Garis garis batas yaitu: - Garis aliran pertama yaitu garis rembesan (NE) - Garis aliran terakhir yaitu garis tanah dasar (AF) - Garis ekuipotensial tertinggi (NA) - Garis ekuipotensial terendah = 0 (FE) 3. Antara garis aliran pertama dan terakhir dibagi menjadi beberapa garis aliran dengan bagian yang sama yang memotong tegak lurus pada garis ekuipotensial.. Antara garis ekuipotensial tertinggi dan garis ekuipotensial terendah dibagi menjadi beberapa garis ekuipotensial dengan bagian yang sama yang memotong tegak lurus pada garis aliran. 5. Selisih kehilangan energi potensial adalah H yang merupakan perbedaan tinggi muka air di hulu dan hilir bendungan. 6. adalah kehilangan energi ekuipotensial 7. Nd adalah jumlah kehilangan energi potensial (potensial drop) 8. Nf adalah jumlah saluran aliran (flow channel) Maka besarnya debit adalah : H Δq = k Nd (3) q = Δq Nf () Nf = k H Nd (5) H1 Rembesan di Bawah Tubuh Bendungan Urugan dengan Tanah Dasar Isotropis dan Homogen Untuk menghitung besar rembesan yang terjadi di bawah tubuh bendungan dilakukan dengan menggunakan flownet. Menggambar flownet untuk aliran di bawah bendungan sama dengan menggambar flownet untuk aliran pada tubuh bendungan. 1 3 Tubuh Bendungan 1 5 Gambar 3. Flownet di bawah tubuh bendungan GeoStudio 007 Versi Mahasiswa (Student License) GeoStudio 007 versi mahasiswa adalah sebuah paket program untuk pemodelan geoteknik yang diberikan secara gratis untuk mahasiswa baik tingkat sarjana maupun pasca sarjana serta para dosen. Perangkat lunak ini terdiri dari delapan sub program yaitu SLOPE/W, SEEP/W, SIGMA/W, QUAKE/W, TEMP/W, dan CTRAN/W. Untuk edisi mahasiswa tidak memberikan kemampuan yang lengkap sebagaimana versi profesional tetapi fiturfitur yang tersedia sudah cukup untuk belajar anaisis geoteknik dan memberikan hasil yang dapat diterima kebenarannya Nf = H H Nd = 8 kx = ky = k 17 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

7 8,5 6 Analisis Keamanan Terhadap Bahaya Rembesan. Gambar. Peta lokasi bendungan Benel (Gambar Perencanaan Waduk Benel,00) M AB EL 17,500 EL 175,500 EL 17,500 M A N EL 17,500 EL 17, :,5 1 : ,5 EL 159,500 6 EL 158, : 0,3 1 3 EL 159, EL 153,000 1 : 1 1 : 1,75 1 : 0,3 1 : 0,3 1 : 0,3 1 : 0,3 1 : 0,3 EL 158,500 1 : EL 15,000 1,61 1 : 1 EL 1,000 5,95 5,95 1,61 EL 13,000 1 : 1 1 : 1 EL 138,000 16,3 5 13,1 13,1 EL 10,080 1 : 1, 1,,15 3,6 13,83 37,96 1,39 1,89,1 1,71 1,76,9,3 3,59,78 EL 17,610 EL 18,000 EL 18,000 EL 15,000 EL 1,000 EL 16,690 EL 16,000 EL 1,000 EL 1,000 EL 15,000 EL 17,000 EL 1,000 EL 15,000 EL 15,000 EL 13,000 EL 16,000 Gambar 5. Potongan melintang bendungan Benel pada as 1a(Gambar Perencanaan Waduk Benel, 00) 3. METODE PENELITIAN Pelaksanaan analisis ini dimulai dengan identifikasi masalah yang selajutnya diikuti dengan pengumpulan data-data yang diperlukan untuk menunjang analisis. Datadata yang dikumpulkan berupa desain bendungan, hasil pengujian rembesan dan ketingian air pada hulu bendungan. Model bendungan yang dipakai adalah bendungan Benel yang terletak di Kecamatan Melaya, Kabupaten Jembrana, Propinsi Bali dengan lokasi dan salah satu potongan melintang dari bendunganseperti diperlihatkan pada gambar dan gambar 5. Untuk analisis rembesan di dalam tubuh bendungan dan di bawah tubuh bendungan digunakan program SEEP/W. Dalam melakukan analisis perlu dipersiapkan langkah-langkah kerja sehingga dapat dicapai hasil yang optimal. Berikut adalah kerangka analisis penghitungan debit rembesan pada bendungan Benel seperti pada gambar Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

8 Mulai Identifikasi masalah Mengumpulkan dan mengolah data hasil uji laboratorium dan lapanganyaitu pengujian rembesan Proses penghitungan: 1.Rembesan pada tubuh bendungan dengan SEEP/W dan flownet.rembesan di bawah tubuh bendungan dengan SEEP/W dan flownet Hasil penghitungan Selesai Gambar 6. Diagram alir (flow chart) analisis rembesan pada bendungan Benel Tabel 1. Rangkuman data-data untuk menghitung rembesan dari bendungan Benel Koefisien Rembesan (K) Zona cm/dt Maximum Minimum Zona I (Inti Bendungan) 1.E 0 6.5E 05 Zona II (Filter Halus) 8.08E E 01 Zona III (Filter Kasar).37E E+00 Zona IV (Rocks).37E E+00 Tanah dasar 5.00E E 03 Perhitungan Rembesan (Solve Analysis) untuk Kondisi Bendungan Beroperasi pada Musim Hujan (Muka Air Maksimum) Berdasarkan hasil perhitungan dengan program SEEP/W maka diperoleh debit rembesan (q) pada tubuh bendungan untuk kondisi bendungan beroperasi pada musim hujan adalah, m 3 /detik seperti yang diperlihatkan pada gambar 7. Gambar 7. Hasil perhitungan SEEP/W untuk kondisi bendungan beroperasi pada musim hujan Syarat keamanan bendungan terhadap rembesan adalah debit rembesan yang diijinkan (q ijin ) < 1% dari debit limpasan tahunan rata-rata (debit banjir rata-rata).. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data-data yang telah dikumpulkan, maka dapat dirangkum datadata yang diperlukan untuk melakukan perhitungan rembesan pada tubuh bendungan dan di bawah tubuh bendungan. Berikut adalah data-data yang diperlukan untuk perhitungan seperti yang dirangkum pada tabel 1. q ijin = 0,01 q banjir rata-rata = 0,01 9,06 m 3 /detik =,906 m 3 /detik q =, m 3 /detik < q ijin =,906 m 3 /detik Sehingga bendungan aman terhadap rembesan. 17 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

9 Gambar 8. Hasil perhitungan SEEP/W untuk kondisi bendungan beroperasi pada musim kemarau Syarat keamanan bendungan terhadap rembesan adalah debit rembesan yang diijinkan (q ijin ) < 1% dari debit limpasan tahunan rata-rata (debit banjir rata-rata). q ijin = 0,01 q banjir rata-rata = 0,01 9,06 m 3 /detik =,906 m 3 /detik q = 1, m 3 /detik < q ijin =,906 m 3 /detik Sehingga bendungan aman terhadap rembesan. Perhitungan Rembesan (Solve Analysis) untuk Kondisi Bendungan Beroperasi pada Musim Kemarau (Muka Air Minimum) Ketinggan air untuk maksimum untuk kondisi bendungan beroperasi pada musim kemarau adalah 1,5 m (elevasi 161 m). Berdasarkan hasil perhitungan dengan program SEEP/W maka diperoleh debit rembesan (q) pada tubuh bendungan untuk kondisi bendungan beroperasi pada musim kemarau adalah 1, m 3 /detik seperti yang diperlihatkan pada gambar 8. di atas : Perhitungan Rembesan di Bawah Tubuh Bendungan dengan SEEP/W Untuk perhitungan rembesan di bawah tubuh bendungan dianggap bahwa tanah dasar bendungan sebagai tanah yang homogen. Perhitungan rembesan di bawah tubuh bendungan adalah untuk menghitung rembesan ketika muka air di hulu bendungan maksimum (muka air banjir). Berdasarkan data yang di kumpulkan tanah dasar bendungan mempunyai koefisien rembesan cm/detik < K < cm/detik, dengan lapisan kedap air pada elevasi 105 m. Sedangkan pemasangan cut-off dipasang mulai pada elevasi 108 meter. Gambar 9. Potongan bendungan dengan pondasinya tanpa cut-off 175 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

10 Hasil proses perhitungan untuk rembesan air di bawah bendungan tanpa cut-off dengan program SEEP/W ditunjukkan pada gambar 10. Gambar 10. Hasil perhitungan debit rembesan dengan SEEP/W di bawah tubuh bendungan tanpa cut-off Berdasarkan hasil perhitungan rembesan tanpa cut-off dengan program SEEP/W maka diperoleh debit rembesan di bawah tubuh bendungan adalah m 3 /detik Untuk mengurangi debit rembesan dilakukan dengan memasang cut-off di bawah tubuh bendungan. Model dan hasil proses perhitungan rembesan air di bawah tubuh bendungan dengan cut-off diperlihatkan pada gambar 11 dan gambar 1. Gambar 11. Potongan bendungan dengan pondasinya dengan cut-off 176 Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

11 Gambar 1. Hasil perhitungan debit rembesan dengan SEEP/W di bawah tubuh bendungan dengan cut-off Berdasarkan hasil perhitungan rembesan dengan cut-off dengan program SEEP/W maka diperoleh nilai rembesan di bawah tubuh bendungan adalah, m 3 /detik 5. SIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal, diantaranya : 1. Debit rembesan di dalam tubuh bendungan untuk kondisi musim hujan (muka air maksimum) dihitung dengan SEEP/W sebesar, m 3 /detik dan untuk musim kemarau sebesar 1, m 3 /detik. Hasil perhitungan ini lebih kecil dari debit rembesan yang diijinkan yaitu,906 m 3 /detik, sehingga debit rembesan yang melalui tubuh bendungan aman bagi bendungan.. Debit rembesan di bawah tubuh bendungan tanpa cut-off untuk kondisi musim hujan dihitung dengan SEEP/W sebesar 3, m 3 /detik dan dengan cut-off untuk kondisi musim kemarau dihitung dengan SEEP/W yaitu, m 3 /detik. Hasil perhitungan ini lebih kecil dari debit rembesan yang diijinkan yaitu,906 m 3 /detik, sehingga debit rembesan yang melalui tanah dasar bendungan aman bagi bendungan. 3. Berdasarkan analisis maka dapat disimpulkan bahwa Bendungan Benel aman terhadap bahaya rembesan setelah beroperasi selama 7 tahun, dari tahun Saran Berdasarkan pembahasan dari bab-bab sebelumnya maka dapat disarankan sebagai berikut: 1. Perlu digunakan metode yang lain untuk menganalisis besar rembesan pada Bendungan Benel ini sehingga dapat dijadikan pembanding.. Dengan hasil perhitungan yang tidak terlalu berbeda antara SEEP/W dengan flownet, maka program SEEP/W dapat digunakan untuk mempermudah dan mempercepat perhitungan. DAFTAR PUSTAKA ASTM International, 006, Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System), 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016

12 Astuti, Y, Aniek Masrevaniah, dan Suwanto Marsudi, 01, Analisa Rembesan Bendungan Bajulmati terhadap Bahaya Piping untuk Perencanaan Perbaikan Pondasi, Jurnal Teknik Pengairan, Volume 3, Nomor 1, Mei 01, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, dan PT. Indira Karya, 00, Gambar Perencanaan Waduk Benel Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 007, Laporan Hasil Tes Tanah Borrow Area Tambahan (Alternatif) Pembangunan Waduk Benel Tahap II di Kabupaten Jembrana Bali Desember 007 Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 008, Laporan Pelaksanaan Timbunan Pembangunan Waduk Benel di Kabupaten Jembrana Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 008, Quality Control Laporan Bulanan (Pekerjaan Tanah) Pembangunan Waduk Benel Tahap II di Kabupaten Jembrana Bali Mei 008 Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 008, Quality Control Laporan Bulanan (Pekerjaan Tanah) Pembangunan Waduk Benel Tahap II di Kabupaten Jembrana Bali Oktober 008 Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 008, Quality Control Laporan Bulanan (Pekerjaan Tanah) Pembangunan Waduk Benel Tahap II di Kabupaten Jembrana Bali Desember 008 Freeze. R.A. dan Jhon A. Cherry, 1979, Groundwater, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 0763 U.S. Departement of the Army, Corps of Engineers, 1986, Seepage Analysis and Control for Dams, Engineering Manual EM , Office of the Chief of Engineers, Washington, D.C. Departemen Pekerjaan Umum, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Satuan Kerja Balai Wilayah Sungai Bali- Penida, Pengembangan dan Konservasi Sumber Daya Air dan PT. Brantas Abipraya, 008, Quality Control Laporan Bulanan (Pekerjaan Tanah) Pembangunan Waduk Benel Tahap II di Kabupaten Jembrana Bali Juli Jurnal ELSIKOM Vol. 1 No., September 016