Perencanaan Embung Juruan Laok, Kecamatan Batuputih, Kabupaten Sumenep

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Perencanaan Embung Juruan Laok, Kecamatan Batuputih, Kabupaten Sumenep Muhammad Naviranggi, Abdullah Hidayat Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya abdullah@ce.its.ac.id Abstrak Embung merupakan salah satu bangunan alternatif dalam hal penyediaan air. Embung sendiri berfungsi sebagai sarana penampungan bak air. Lokasi Embung Juruan Laok terletak di Kecamatan Batuputih, Kabupaten Sumenep tepatnya di Desa Juruan Laok, Dengan luasan DAS ( daerah aliran sungai ) sekitar 5,988 km 2. Desa Juruan Laok merupakan salah satu desa di Kabupaten Sumenep yang belum menikmati akan adanya air baku yang layak minum. Embung Juruan Laok adalah embung yang menggunakan sistem tadah hujan, jadi pada saat musim penghujan menampung air hujan dan digunakan pada saat musim kemarau untuk kepentingan air baku penduduk daerah setempat. Dengan pembuatan Embung Juruan Laok ini diharapkan dapat memenuhi kepentingan kebutuhan air baku bagi penduduk di desa Juruan Laok sehingga dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat setempat. Dari hasil analisis, didapatkan kebutuhan air penduduk sebesar 6,163 lt/dt, tinggi hujan maksimum sebesar 184,0403 mm, debit banjir periode 100 tahun didapatkan 22,57 m 3/ dt, kapasitas efektif sebesar ,0781 m 3 dan elevasi muka air banjir +77,9. Sedangkan pelimpah direncanakan pelimpah mercu bulat satu jari jari dengan tinggi 4 m, kolam olakan type I dengan panjang 13 meter, bendungan urugan dengan tinggi 10,9 meter. Kata Kunci Air baku, Embung, Kapasitas tampungan, Kebutuhan air, Sumenep. I. PENDAHULUAN ondisi masyarakat yang berada di Desa Juruan Laok Kmerupakan masyarakat menengah ke bawah dan terbanyak merupakan masyarakat bermata pencahairian sebagai petani dengan penghasilan yang rendah, dengan kondisi tersebut banyak masyarakat yang tidak mampu untuk membeli air. Pemenuhan kebutuhan air untuk masyarakat desa tersebut belum dialokasikan oleh Pemerintah Kabupaten Sumenep, padahal kondisi masyarakat di pedesaan banyak yang mengalami kesulitan air bersih terutama pada saat musim kemarau karena banyak sumur warga yang kering. Oleh karena itu perlu adanya suatu solusi yang efektif untuk memenuhi kebutuhan air baku masyarakat desa tersebut. Dengan dibuat suatu infrastruktur yang dapat menampung air di musim hujan dan dapat digunakan pada saat musim kemarau. Sehingga kebutuhan air baku masyarakat desa tersebut dapat terpenuhi. Pembangunan infrastruktur berupa embung merupakan salah satu alternatif yang dapat diterapkan dalam mengatasi permasalahan tersebut.setelah dilakukan identifikasi di lapangan, alternatif pembangunan embung dapat dilaksanakan di Desa Juruan Laok. Mengingat desa tersebut terdapat aliran sungai Umbaran dan kondisi topografi desa tersebut yang banyak memiliki cekungan atau lembah. Sehingga memiliki lokasi yang cocok digunakan untuk pembangunan embung. Pembangunan Embung Juruan Laok direncanakan terletak di Desa Juruan Laok Kecamatan Batuputih Kabupaten Sumenep. Secara lebih rinci, tujuan perencanaan ini adalah : 1. Mendapatkan volume kebutuhan air baku masyarakat Desa Juruan Laok, Kecamatan Batuputih, Kabupaten Sumenep. 2. Mendapatkan besar debit andalan yang dapat memenuhi volume embung Juruan Laok. 3. Merencanakan embung yang sesuai dengan kebutuhan air baku masyarakat, topografi lokasi dan ketersediaan air yang bisa ditampung. II. METODOLOGI A. Studi Literatur Studi pengumpulan literatur ini dimaksudkan untuk mengetahui rumus rumus dan dasar teori yang digunakan dalam perhitungan pengerjaan Tugas Akhir ini, meliputi perhitungan hidrologi, analisa hidrolika, dan kestabilan bendungan. B. Pengumpulan Data Data data yang diperlukan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini adalah : Data Jumlah Penduduk Data Topografi Data Hidrologi Data Klimatologi Data Tanah C. Analisa Permasalahan Analisa permasalahan meliputi : Analisa Kebutuhan air Baku

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Perhitungan proyeksi pertumbuhan penduduk dengan metode geometri - Perhitungan kebutuhan air baku Analisa Topografi Pada analisa ini meliputi hubungan antara volume dan luas area terhadap elevasi bendungan Analisa Hidrologi - Perhitungan proyeksi pertumbuhan penduduk dengan metode geometri - Perhitungan kebutuhan air baku - Perhitungan curah hujan rata rata dengan metoda Arithmatic Mean atau Thiessen Polygon - Perhitungan distribusi hujan dengan metoda E.J.Gumbel atau Log Pearson Tipe III - Melakukan uji distribusi hujan dengan metoda Uji Chi Kuadrat - Setelah dilakukan pengujian, selanjutnya melakukan perhitungan debit banjir rencana dengan menggunakan metoda hidrograf Nakayasu. - Perhitungan reservoir routing ( penelusuran banjir di waduk ) - Perhitungan evaporasi dengan menggunakan rumus empiris Penmann. - Melakukan cek water balance ( keseimbangan air ) akibat perubahan debit inflow dan outflow. Analisa Hidrolika Melakukan perhitungan dimensi spillway ( bangunan pelimpah ), meliputi perhitungan mercu saluran pengarah dan pengatur aliran, saluran transisi, saluran peluncur, dan peredam energi (kolam olakan). Analisa kestabilan bangunan pelimpah ( spillway ) Perhitungan kestabilan spillway meliputi, kontrol rembesan, stabilitas gaya tekan ke atas, stabilitas guling, stabilitas geser, kontrol ketebalan lantai/retak, dan stabilitas daya dukung tanah Perencanaan Tubuh Bendungan Melakukan perhitungan kestabilan tubuh bendungan yang meliputi, kestabilan lereng bendungan pada saat bendungan kosong,dan banjir. D. Diagram Alir Berikut ini adalah diagram alir pengerjaan Tugas Akhir. Gambar 2.1 Diagram alir pengerjaan III. ANALISA DATA A. Analisa Proyeksi Pertumbuhan penduduk Pertama tama, dilakukan perhitungan proyeksi pertumbuhan penduduk sesuai dengan usia rencana waduk dengan menggunakan metode geometri [1]. Dari hasil analisa data penduduk [2] didapatkan jumlah penduduk tahun 2020 adalah 4437 jiwa. Kemudian dilakukan analisa kebutuhan air baku dengan mengacu pada tabel kebutuhan air domestik [3]. Dari hasil analisa data [2], didapatkan kebutuhan air baku penduduk sebesar 6,613 lt/dt. B. Analisa Data Curah Hujan Sebelum dilakukan perhitungan statistik, data curah hujan yang tersedia haruslah dianalisa terlebih dahulu. Data hujan pada perencanaan Embung Juruan Laok ini berasal dari satu stasiun pengamatan,yaitu Stasiun Batuputih [2] C. Uji Parameter Fisik Untuk melakukan uji parameter fisik, dilakukan dengan dua metode, yaitu metode Gumbel dan metode Log peason type III [4]. Untuk metode Gumbel, diperoleh harga curah hujan periode ulang 100 tahun sebesar 185,9249[2]. Sedangkan pada metode log pearson type III, diperoleh harga curah huja periode ulang 100 tahun sebesar 184,0403 D. Uji kesesuaian distribusi Frekuensi Uji ini bermaksud untuk mengecek apakah distribusi data yang dapat diterima atau tidak [4]. Dilakukan dengan dua metode, yaitu metode chi-kuadrat dan metode smirnov kolgomorov. Perhitungan dapat dilihat pada [2] dan hasilnya dapat ditabelkan sebagai berikut.

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) Persamaan Distribusi Tabel 3.1 Kesimpulan Hasil distribusi Xh 2 Nilai Xh 2 Dmaks Nilai Do Gumbel 2 < 3,841 OK 0,07183 < 0,41 OK Log Pearson Tipe III Uji Chi - Kuadrat Evaluasi 1,2 < 3,841 OK Kesimpulan yang diperoleh dari hasil Uji Kecocokan Chi Square dan Smirnov Kolmogorov untuk menentukan persamaan distribusi yang dipakai dalam perhitungan selanjutnya (debit banjir rencana) adalah menggunakan metode Log Pearson Type III karena metode ini memiliki nilai χ 2 yang lebih kecil daripada metode E.J Gumbel E. Perhitungan Debit Banjir Rencana Uji Smirnov Kolmogorov Evaluasi Digunakan metode hidrograf Nakayasu. Pertama di cari curah hujan efektif tiap jam. Perhitungan lebih rinci dapat dilihat pada [2]. Hasil akhir perhitungan dapat ditabelkan sebagai berikut. Tabel 3.2 Perhitungan Curah hujan Efektif tiap jam T(tahun) Reff(mm) R 24 (mm) R 24 (mm) R 24 (mm) R 24 (mm) R 24 (mm) 2 42,585 24,912 6,430 4,557 3,620 3, ,871 32,099 8,285 5,871 4,664 3, ,368 37,070 9,569 6,780 5,386 4, ,498 43,581 11,249 7,971 6,332 5, ,119 48,624 12,551 8,894 7,065 5, ,020 53,832 13,895 9,846 7,822 6,625 Pada tabel 3.2, kolom 1 adalah periode ulang, kolom kedua adalah curah hujan effektif, kolom 3 adalah curah hujan efektif jam pertama, kolom 4 adalah curah hujan efektif jam kedua, kolom 5 adalah curah hujan efektif jam ketiga, kolom 6 adalah curah hujan efektif jam keempat, dan kolom 7 adalah curah hujan efektif jam kelima. Kemudian data curah hujan tersebut diolah kembali dengan metode hidrograf nakayasu yang diperhitungan lebih jelasnya terdapat pada [2]. Hasil akhir dari perhitungan tesebut dapat dibuat grafik hubunga antara debit dan waktu kejadiannya. Analisa perhitungan lebih jelasnya dapat di lihat pada [2], hasil akhirnya dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 3.3 Hasil perhitungan evapotranspirasi Eto Eto mm/hr mm/bln 2 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5935 Pada kolom 1 adalah besarnya evapotranspirasi dalam satuan mm/hari, sedangkan kolom 2 besarnya evapotranspirasi dalam satuan m/bulan. G. Lengkung kapasitas waduk Lengkung kapsitas waduk adalah grafik hubungan antara elevasi dengan luas dan volume suatu waduk. Untuk menghitung luas waduk dihitung berdasarkan luasan tiap elevasi atau kontur, komulatif dari lengkung luas dan elevasi tersebut merupakan lengkung kapasitas waduk. Pertambahan tampungan antara dua elevasi dihitung dengan mengalikan luas rata-rata pada elevasi tersebut dengan perbedaab antara dua elevasi tersebut. Akumulasi seluruh pertambahan dibawah suatu elevasi tertentu merupakan volume tampungan waduk tersebut. Hasil analisa dapat dilihat pada [2]. Berikut adalah grafik yang hubungan elevasi, luas genangan dan volume. F. Evapotranspirasi Gambar 3.1 Kurva Hidrograf Nakayasu Menggunakan rumusan Penman modifikasi dengan persamaan : Eto = c.[w.rn+(1-w).f(u).(ea-ed) [5] Gambar 3.2 Penelusuran Kapasitas dari Grafik Lengkung Kapasitas H. Kapasitas Embung Untuk menentukan kapasitas Embung adalah dengan menjumlahkan volume kapasitas mati ( dead storage ) dan volume kapasitas efektif embung. Kapasitas mati sendiri

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) berupa sedimen yang terjadi. Dihitung dengan rumus : Vs = Ps x A x t [6] Dari hasil analisa di dapatkan bahwa sedimen yang terjadi sebesar 2395,2 m 3 dan terjadi pada elevasi +69,2m. Untuk kapasitas efektif sendiri mengacu pada persamaan water balance yaitu: S t+1 S t = I + R L O [5] Untuk mendapat debit inflow sendiri digunakan metode F.J.Mock [6]. Hasil analisa data dapat dilihat pada [2]. Setelah didapatkan, debit inflow diurutkan dari terkecil ke terbesar untuk mendapatkan R80. Tabel 3.4 Debit andalan Debit (m3/dt) no januari februari maret april mei juni juli agustus september oktober nopember desember 1 0,0275 0,0208 0,0165 0,0086 0,0070 0,0041 0,0016 0,0008 0,0004 0,0002 0,0001 0, ,0280 0,0230 0,0175 0,0143 0,0073 0,0053 0,0019 0,0009 0,0005 0,0005 0,0017 0, ,0286 0,0321 0,0194 0,0147 0,0111 0,0067 0,0027 0,0013 0,0007 0,0005 0,0028 0, ,0298 0,0329 0,0235 0,0166 0,0145 0,0088 0,0037 0,0018 0,0010 0,0010 0,0030 0, ,0303 0,0378 0,0315 0,0168 0,0183 0,0090 0,0042 0,0021 0,0010 0,0012 0,0065 0, ,0449 0,0398 0,0324 0,0265 0,0194 0,0105 0,0044 0,0021 0,0011 0,0026 0,0069 0, ,0577 0,0583 0,0557 0,0296 0,0207 0,0111 0,0066 0,0027 0,0013 0,0029 0,0081 0, ,0591 0,0727 0,0579 0,0309 0,0321 0,0129 0,0080 0,0033 0,0016 0,0030 0,0105 0, ,0615 0,0787 0,0689 0,0371 0,0451 0,0213 0,0098 0,0059 0,0025 0,0064 0,0111 0, ,0643 0,1144 0,0705 0,0469 0,0690 0,0280 0,0329 0,0147 0,0068 0,0110 0,0112 0,0660 Kemudian, hasil inflow tersebut digunakan pada perumusan water balance. Hasil analisis kapasitas efektif dapat dilihat pada [2]. Didapat kapasitas efektif sebesar ,65 m 3. Maka kapasitas embung adalah ,85 m 3 dan berada pada elevasi +76,20 I. Flood Routing Tujuan Penelusuran Banjir adalah untuk mengetahui daya tampung Embung terhadap banjir rencana yang terjadi. Dasar perhitungannya adalah : I O = ds [7] dt Analisa lebih jelas dapat dilihat pada [2]. Berikut adalah grafik yang terbentuk antara Debit dan waktu Inflow Outflow Gambar 3.3 Hidrograf debit inflow dan outflow Debit inflow yang terjadi sebesar 22,57 m 3 /dt dan Debit Outflow yang terjadi sebesar 22,49 m 3 /dt. Didapat pula elevasi embung maksimum sebesar +77,90 J. Perencanaan Spillway Direncanakan spillway mercu bulat dengan satu jari jari. Lebar spillway adalah 5m, Tinggi spillway adalah 4 m dan jari jari sebesar 0,7 m memenuhi sayarat 03,H < R < 0,8 H dengan harga H sebesar 1,7. Direncanakan terdapat saluran pengatur, saluran transisi, saluran pembelok, saluran peluncur lurus, saluran peluncur terompet dan kolam olak tipe I serta saluran tambahan. Analisa hidrolika dapat dilihat pada [2]. Untuk perhitungan stabilitasnya dapat dilihat pada [2]. Berikut tabel hasil akhir stabilitas Tabel 3.5 Kesimpulan Kontrol Spillway Kontrol Air normal Air banjir keterangan Eksentrisitas 0,7 < 1,167 0,73 < 1,167 OK Guling 1,986 > 1,5 1,794 > 1,5 OK Sliding 4,984 > 4 6,03 > 4 OK Daya dukung tanah 0,44 < 1,44 0,406 < 1,4 OK 0,11 > 0 0,093 > 0 OK Ketebalan Lantai 1,5 > 0,995 1,5 > 1,47 OK K. Perencanaan Bendungan Dalam perencanaan dimensi tubuh embung perlu diperhatikan beberapa langkah perhitungan yang dapat dilihat pada [2]yaitu : 1. Menentukan tinggi jagaan. Didapat 2 m 2. Menentukan tinggi puncak bendungan. Didapat 10,9 m 3. Menentukan lebar mercu bendungan. Didapat 5 m 4. Menentukan kemiringan lereng urugan Didapat 1:2 untuk hulu dan 1:2 untuk hilir 5. Formasi Garis Depresi Gambar 3.6 Koordinat Garis Depresi X Y (m) (m) -0,59 0,00 0,00 1,18 5,00 3,63 10,00 5,00 15,00 6,07 20,00 6,97 25,00 7,77 30,00 8,50 33,14 8,90 Dari analisa stabilitas tubuh bendungan Embung Juruan Laok dapat disimpulkan pada tabel berikut ini : Tabel 3.7 Kesimpulan stabilitas tubuh bendungan No 1 2 Kondisi Tubuh Bendungan Pada saat selesai di bangun (kosong) Pada saat muka air banjir (el. + 77,9) Up Stream Normal Gempa Down Stream Normal Gempa

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari uraian secara umum dan perhitungan secara teknis pada bab bab sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa : 1) Untuk analisa kapasitas tampungan didapatkan kapasitas total sebesar ,0781 m 3 dengan jumlah penduduk 4437 jiwa dengan laju pertumbuhan sebesar 2,4%/tahun dan kebutuhan air sebesar 6,163 liter/detik. 2) Debit andalan yang masuk adalah 0,0286 m 3 /dt pada bulan januari; 0,0321 m 3 /dt pada bulan februari; 0,0194 m 3 /dt pada bulan maret; 0,0147 m 3 /dt pada bulan april, 0,0111 m 3 /dt pada bulan mei; 0,0067 m 3 /dt pada bulan juni; 0,0027 m 3 /dt pada bulan juli; 0,0013 m 3 /dt pada bulan agustus; 0,0007 m 3 /dt pada bulan september; 0,0005 m 3 /dt pada bulan oktober; 0,0028 m 3 /dt pada bulan nopember, 0,005 m 3 /dt pada bulan desember. 3) Pada analisa hidrolika didapatkan perencanaan sebagai berikut: a).type pelimpah : Bulat b).tinggi pelimpah : 4 meter c).elevasi puncak spillway : + 76,2 d).type kolam olakan : kolam olakan datar typei e).panjang kolam olakan : 13 meter f) Tinggi jagaan : 2 meter g) Elevasi puncak tubuh bendung : + 79,9 h) Tinggi bendungan : 10.9 meter i) Lebar mercu bendungan : 5,00 meter [4] Soewarno, Hidrologi Aplikasi Metode Statistik untuk Analisa Data, Nova. [5] Soewarno, Hidrologi Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai (Hidrometri), Nova, Bandung [6] Sosrodarsono, Suyono dan Takeda, Kensaku, (2002), Bendungan Type Urugan, Pradnya Paramita, Jakarta. [7] Sudibyo, Ir, (2003), Teknik Bendungan, Pradnya Paramita, Jakarta. Analisa stabilitas sebagai berikut a. Spillway: Kontrol Kondisi SF Hasil SF yang Perhitungan ditentukan Keterangan Guling Air Normal > 1.5 OK Air Banjir > 1.5 OK Geser Air Normal 4.98 > 4 OK Air Banjir 6.03 > 4 OK Daya Dukung Tanah Air Normal > 0 OK Air Banjir > 0 OK Ketebalan Lantai Air Normal 1.5 > 2 OK Air Banjir 1.97 > 2 OK Kondisi Tubuh Bendungan Pada saat selesai dibangun (kosong) Pada saat muka air banjir (+77.9) b.bendungan: Up-stream Down-stream Normal (SF) Gempa (SF) Normal Gempa DAFTAR PUSTAKA [1] Mangkoedihardjo, Sarwoko Penyediaan Air Bersih. [2] Naviranggi, Muhammad Perencanaan Embung Juruan Laok, kecamatan Batuputih, Kabupaten Sumenep. [3] Dirjen Cipta Karya Dep. PU, 1998.