PERENCANAAN PERBAIKAN TEBING BENGAWAN SOLO HILIR DI KANOR, BOJONEGORO. Oleh : Dyah Riza Suryani ( )

Transkripsi

1 PERENCANAAN PERBAIKAN TEBING BENGAWAN SOLO HILIR DI KANOR, BOJONEGORO Oleh : Dyah Riza Suryani ( ) Dosen Pembimbing : 1. Ir. Fifi Sofia 2. Mahendra Andiek M., ST.,MT.

2 BAB I Pendahuluan Latar Belakang Perencanaan ini perlu mempelajari penyebab kerusakan tebing sungai di Desa Kanor, Kecamatan Kanor, Kabupaten Bojonegoro (BM 114 dari hilir) dan di Desa Kanorejo, Kecamatan Rengel, Kabupaten Tuban, total sepanjang ± 900 m. Pada lokasi Sungai Bengawan Solo di Desa Kanor telah dibangun konstruksi tanggul penahan banjir. Gerusan tebing sungai yang terjadi, apabila terus dibiarkan akan dikhawatirkan berbahaya bagi tanggul tersebut. Ruas sungai di Desa Kanorejo, Kecamatan Rengel, Kabupaten Tuban, merupakan tikungan luar sungai sehingga sangat rawan terjadi gerusan dan kelongsoran tebing sungai.

3 BAB I Pendahuluan (lanjutan) Perumusan Masalah Apa penyebab gerusan tebing pada ruas Sungai Bengawan Solo hilir di Desa Kanor, Bojonegoro dan ruas sungai di Desa Kanorejo, Tuban? Bagaimana struktur penahan gerusan tebing (revetmen) yang sesuai dengan kondisi lapangan? Bagaimana cara mengatasi peluapan yang terjadi dan pengamanan lereng tanggul dan tebing sungai apabila penampang sungai tidak mampu menampung debit maksimum yang melintasi sungai tersebut?

4 BAB I Pendahuluan (lanjutan) Tujuan Dengan melakukan analisa hidrolika pada ruas sungai yang bersangkutan dapat diketahui penyebab terjadinya gerusan tebing pada ruas Sungai Bengawan Solo hilir di Kanor, Bojonegoro dan di Desa Kanorejo, Tuban. Mendapatkan desain struktur penahan gerusan tebing (revetment) yang sesuai dengan kondisi lapangan. Meningkatkan kapasitas tanggul serta dan mengamankan lereng tanggul dan tebing sungai agar aman terhadap debit maksimum rencana.

5 BAB I Pendahuluan (lanjutan) Batasan Masalah Analisa data geometri dan karakteristik fisik sungai dilakukan hanya di beberapa titik lokasi yang di tinjau (CP 114/2 s/d CP 113/2). Analisa data debit berdasarkan hasil pengukuran debit Sungai Bengawan Solo hilir di lokasi yang ditinjau. Menganggap bahwa aliran sungai pada ruas-ruas yang ditinjau dalam kondisi aliran tetap seragam (steady uniform flow) karena data yang diperoleh dari Dinas PU Pengairan Pengolaan Banjir dan Perbaikan Sungai Bengawan Solo I yang di Madiun kurang lengkap.

6 BAB I Pendahuluan (lanjutan) Batasan Masalah (Lanjutan) Analisa data angkutan sedimen bed-load didasarkan pada pengukuran di daerah Sungai Bengawan Solo di Desa Kedung Arum, Kecamatan Kanor, Kabupaten Bojonegoro dan di Desa Kedung Harjo, Kecamatan Widang, Kabupaten Tuban karena tidak ada pengukuran sedimen di lokasi studi Tugas Akhir. Hanya memilih satu macam konstruksi revetmen. Tidak menganalisa anggaran biaya pembangunan dan metode pelaksanaan konstruksi revetmen yang direncanakan.

7 BAB I Pendahuluan (lanjutan) Manfaat Struktur pengamanan tebing yang di desain mampu mengatasi gerusan tebing pada ruas Sungai Bengawan Solo hilir di Desa Kanor, Bojonegoro dan ruas sungai di Desa Kanorejo, Tuban. Tanggul yang ditingkatkan kapasitasnya mampu dilalui debit maksimum rencana sehingga peluapan dapat dihindarkan. Lereng tanggul dan tebing sungai aman terhadap arus sungai.

8 BAB II GAMBARAN UMUM WILAYAH DAN LOKASI STUDI Lokasi Studi Lokasi Studi

9 BAB II GAMBARAN UMUM WILAYAH DAN LOKASI STUDI (lanjutan) Kondisi Lokasi Studi di beberapa titik lokasi Sungai Bengawan Solo membutuhkan proteksi tebing untuk mencegah kelongsoran, terutama pada bagian tikungan sungai. Sungai Bengawan Solo di wilayah Bojonegoro dan Tuban dimanfaatkan oleh warga sekitar sebagai sarana transportasi penyeberangan dari Bojonegoro-Tuban, maupun dari Tuban-Bojonegoro. Lahan sekitaran Sungai Bengawan Solo dijadikan warga sebagai pemukiman penduduk dan lahan persawahan.

10 BAB II GAMBARAN UMUM WILAYAH DAN LOKASI STUDI (lanjutan) Kondisi Karakteristik Sungai Objek Tugas Akhir Bagian hilir Sungai Bengawan Solo adalah termasuk jenis sungai meander yang mengalir di daratan alluvial. fluktuasi debit yang terjadi pada Sungai Bengawan Solo sangat besar. Jenis angkutan sedimen bed-load Sungai Bengawan Solo dari hasil pengukuran yang paling dominan pada musim hujan adalah jenis sand (pasir), sedangkan pada musim kemarau yang dominan adalah lanau (silt).

11 Morfologi Sungai BAB III Tinjauan Pustaka Pada umumnya, pola sungai di daerah hilir atau dataran rendah adalah bermeander atau berkelok-kelok, misalnya Bengawan Solo. Hal tersebut terjadi akibat erosi horizontal lebih besar dari erosi vertikal.

12 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Duration Curve Dalam menentukan suatu desain bangunan air, jika bangunan tersebut digunakan sepanjang tahun, maka debit andalan yang digunakan adalah debit yang memiliki prosentase besar. Debit dengan prosentase besar di sini adalah debit yang prosentase frekuensi kejadiannya sering terjadi sepanjang tahun.

13 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Debit Periode Ulang X T x K n 1 Dimana : x = debit rata-rata T = periode ulang ( x x) n 1 N 1 2 y T T [ln ln ] T 1 ( y 0,577) T K 1,2825

14 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Persamaan Manning Q = V. A Dimana : V = 1/n R 2/3 S 1/2 n = angka Manning R = A/P = jari-jari hidrolik (m) S = kemiringan dasar saluran A = luas penampang basah (m 2 ) P = keliling basah (m)

15 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Analisa Kapasitas Penampang Sungai dan Kecepatan Aliran dengan HEC-RAS 1. Memasukkan data geometri sungai 2. Memasukkan data steady flow 3. Melakukan perhitungan hidrolik

16 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Gaya Seret (Tractive Force) s Ws cos tan a 1 tan tan 2 2 Dimana : Ws = berat butir terendam a = luas efektif butir (m 2 ) Φ = sudut kemiringan dinding θ = angle of repose

17 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Angkutan Sedimen Dasar (Bedload Transport) q b s c 10 q S ( ) d s Dimana : qb = debit sedimen (kg/dt/m) q = debit air (m 3 /dt) d = diameter butiran sedimen (m) γ dan γ s = berat jenis air dan berat jenis sedimen (kg/m 3 ) Jika q b in > q b out, maka terjadi agradasi. Jika q b in < q b out, maka terjadi degradasi.

18 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Analisa Local Scour Langkah perhitungan ini digunakan untuk menentukan kedalaman scouring di antara dua pilar jembatan. 1. Tentukan kecepatan rata-rata U yang berkaitan dengan Q max. Asumsikan tidak ada scour. 2. Tentukan kecepatan batas yang disebut competent velocity dengan menggunakan grafik Gambar Bandingkan U dengan Ucomp. Bila U > Ucomp. scour akan terjadi. 4. Asumsikan kedalaman scour dan ulangi langkah 1, 2, 3 sampai diperoleh U = Ucomp.

19 BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) Bangunan Perkuatan Lereng (Revetment) Terdapat dua jenis pasangan, yaitu pasangan batu kosong (dry masonry) tanpa pengikat dan pasangan batu biasa (wet masonry) dengan pengikat dari adukan semen-pasir.

20 Kelongsoran Tebing Fs BAB III Tinjauan Pustaka (lanjutan) C L ( N U Ne) tan ( T Te) Dimana: N = beban komponen vertikal yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur = γ A Cos α T = beban komponen tangensial yang timbul dari berat setiap irisan bidang luncur = γ A sin α U = tekanan air pori yang bekerja pada setiap bidang luncur Ne = komponen vertikal beban seismic yang bekerja pd setiap irisan bidang luncur = γ A sin α e Te = komponen tangensial beban seismic yg bekerja pd setiap irian bidang luncur = γ A cos α e φ = sudut geser dalam bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur C = angka kohesi bahan yang membentuk dasar setiap irisan bidang luncur e = intensitas seismic horizontal ϒ = berat isi dari setiap bahan pembentuk irisan bidang luncur A = luas irisan bidang luncur α = sudut kemiringan rata-rata dasar setiap irisan bidang luncur

21 Flowchart BAB IV METODOLOGI

22 BAB IV METODOLOGI (lanjutan)

23 BAB V Analisa dan Pembahasan Duration Curve Cara menentukannya adalah dengan menggunakan metode statistik duration curve. R = 1379 m 3 /dt Jumlah data (n) adalah jumlah data yang diolah, yakni sebanyak 40 tahun data pengukuran debit bulanan. n = 480. faktor K = 1 + 3,3322 log n = 1 + 3,3322 log 480 = 9,934

24 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Perhitungan interval debit metode statistik : R/K = 1379/9,934 = 139 Duration Curve Q (m 3 /dt) y = 0,153x 2-26,49x Q 80% = 0,153 (80 2 ) (26,49 x 80) = 979, = 68 m 3 /dt %

25 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Menghitung Debit Periode Ulang Rata-rata debit selama 480 bulan : X rata2 = 328 m 3 /dt Jumlah data yang digunakan adalah sebesar N = 480 bulan Diperoleh dari perhitungan (X-X rata2 ) 2 = (m 3 /dt) 2 2 Standar deviasi = ( x x) ,66 N 1 N Perhitungan debit periode ulang : T = 10 tahun y T = -(ln. Ln (10/9)) = 2,25 Karena harga N untuk metode gumbel terbatas untuk 100, maka untuk menghitung N > 100 digunakan Persamaan 3.5 (Bab III Tinjauan Pustaka)

26 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) K = (2,25 0,577)/1,2825 = 1,305 X 10 = X + Kσ N-1 = , ,66 = 738,86 m 3 /dt

27 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Perhitungan Debit Tampungan Penuh Contoh perhitungan untuk penampang CP 114/2 : Diketahui : n = 0,08 (angka kekasaran Manning) h = 8,72 m (ketinggian air fullbank) A = 1276,31 m 2 P = 177,75 m Jari-jari hidrolis R = A/P = 1276,31 / 177,75 = 7,18 m Kecepatan aliran V untuk masing-masing bagian penampang dengan kedalaman tertentu adalah : V = 1/n R 2/3 S 1/2 = 1/0,08. 7,18 2/3. 0,0006 1/2 = 1,1 m/dt Q = V. A = 1, ,31 = 1452,4 m 3 /dt

28 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Berikut ini adalah pentabelan hasil perhitungan Persamaan Manning untuk masing-masing ruas. No. Ruas h A P R 2/3 V Q m m 2 m (A/P) 2/3 S 1/2 n 1/nR 2/3 S 1/2 m 3 /dt 1 CP 114/ CP 114/ BM CP 113/ CP 113/ CP 113/

29 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Kapasitas Penampang Sungai dan Menghitung Kecepatan Aliran dengan Menggunakan HEC-RAS Elevasi muka air maksimum dari analisa HEC-RAS mulai kering diperkirakan sebesar 9,00 m dari elevasi terdalam sungai sampai elevasi muka air tertinggi. Kedalaman tersebut berdasarkan analisa HEC-RAS debit kapasitas tampungan penuh. Hal ini bisa dijadikan acuan untuk tinggi revetmen yang akan digunakan sebagai pelindung gerusan tebing sungai tersebut.

30 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan)

31 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Tractive Force Untuk bagian tebing sisi Tuban Untuk bagian tengah saluran

32 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Tractive Force (lanjutan) Untuk bagian tebing sisi Bojonegoro : Nilai τ cr = 0,43 kg/m (diperoleh dari grafik pada Gambar 3.6 Bab III) dengan memilih nilai yang disarankan untuk saluran yang mengandung banyak endapan halus dalam air.

33 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) No Ruas CP 114/2 Tuban CP 114/2 Tengah CP 114/2 Bojonegoro CP 114/1 Tuban CP 114/1 Tengah CP 114/1 Bojonegoro BM 114 Tuban BM 114 Tengah BM 114 Bojonegoro CP 113/4 Tuban CP 113/4 Tengah CP 113/4 Bojonegoro CP 113/3 Tuban CP 113/3 Tengah CP 113/3 Bojonegoro CP 113/2 Tuban CP 113/2 Tengah CP 113/2 Bojonegoro τ s (kg/m 2 ) τ cr (kg/m 2 ) Keterangan tidak stabil tidak stabil tidak stabil stabil tidak stabil tidak stabil stabil tidak stabil tidak stabil stabil tidak stabil stabil stabil tidak stabil tidak stabil stabil tidak stabil tidak stabil Dari tabel di atas, dapat diketahui bahwa ada bagian sisi tebing sungai tidak stabil. Hal ini menunjukkan bahwa sisi tersebut membutuhkan proteksi untuk melindungi terangkutnya butiranbutiran tanah tebing oleh arus sungai.

34 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Angkutan Sedimen Dasar No. Penampang bedload q b (kg/dt/m) kondisi dasar saluran volume bulan basah bulan kering bulan basah bulan kering bulan basah bulan kering basah + kering kedalaman (m/th) 1 CP 114/ CP 114/ degradasi degradasi BM degradasi degradasi CP 113/ agradasi agradasi CP 113/ agradasi degradasi CP 113/ degradasi degradasi Dari Tabel di atas dapat dilihat bahwa ada beberapa ruas yang mengalami degradasi pada dasar salurannya dan ada juga yang mengalami agradasi pada dasar jarak elevasi salurannya. Jika q b,in > q b,out maka terjadi agradasi, sedangkan jika Titik q b,in antar < qtitik b,out awa maka titik (m) terjadi degradasi pada dasar salurannya. (1) (2) (3) CP 114/ ,23 CP 114/ ,30 BM ,05 CP 113/ ,11 CP 113/ ,11 CP 113/ ,04

35 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa local scour Stasiun Ruas Kedalaman Kecepatan Aliran (U) U comp. Ket. 6 CP 114/ no scouring 5 CP 114/ no scouring 4 BM no scouring 3 CP 113/ no scouring 2 CP 113/ no scouring 1 CP 113/ scouring Dari perhitungan local scour di atas, dapat diketahui ruas sungai pada CP 113/2 terjadi local scour akibat kecepatan arus yang melewati penampang tersebut. Kecepatan aliran yang terjadi memiliki nilai yang lebih besar. Kedalaman scour = S T = 1,4 a Dimana a = karakteristik geometri pilar = 2 S T = 1,4 a = 1,4 x 2 = 2,8 m

36 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Kelongsoran Tanah Tebing Sungai Angka kohesi tanah C = 2 t/m 2 (lempung) Berat volume tanah γ d = 1,4 t/m 3 Sudut geser dalam φ = 44,5 o Tekanan air pori U = γ h = 1000 kg/m 3 x 8,41 m = 8,41 t/m 2 Intensitas seismik horizontal e = 0,15 Untuk penampang CP 114/2 sisi Tuban Data kemiringan tebing sungai : n = 1 : 3 φ = 18 o 4 R = jari-jari kelongsoran = 19.5 m L = panjang revetmen = 177 m

37

38 Contoh perhitungan untuk pias 1 sisi CP 114/2 Tuban adalah sebagai berikut : A = luas pias = 14,62 m 2 b = lebar masing-masing pias = 4,1325 m α = sudut kemiringan rata-rata tiap bidang luncur = 14 o ϕ = sudut geser dalam tanah = 44,5 o N = A γ cosα = 14,62. 1,4. 0,97 = 19,9 t/m Ne = A γ sinα e = 14,62. 1,4. 0,242. 0,15 = 0,7 t/m T = A γ sinα = 14,62. 1,4. 0,242 = 5 t/m Te = A γ cosα e = 14,62. 1,4. 0,97. 0,15 = 3 t/m U = u cosα / b = (8,41. 0,97)/4,1325 = 35,8 t/m Untuk pias ke-2 hingga pias ke-8 digunakan perhitungan yang sama dengan perhitungan pias ke-1 dan hasilnya ditabelkan pada Lampiran 6, sehingga diperoleh : N = 379,8 t/m Ne = 13,8 t/m T = 91,8 t/m Te = 57 t/m U = 286,4 t/m

39 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Analisa Kelongsoran Tanah Tebing Sungai No. Ruas Fs Ket. 1 CP 114/2 Tuban 2.9 OK 2 CP 114/2 Bojonegoro 3.1 OK 3 CP 114/1 Tuban 3.6 OK 4 CP 114/1 Bojonegoro 3.4 OK 5 BM 114 Tuban 3.9 OK 6 BM 114 Bojonegoro 7.7 OK 7 CP 113/4 Tuban 3.5 OK 8 CP 113/4 Bojonegoro 9.9 OK 9 CP 113/3 Tuban 3.1 OK 10 CP 113/3 Bojonegoro 6.1 OK 11 CP 113/2 Tuban 4.9 OK 12 CP 113/2 Bojonegoro 7.8 OK Dari tabel di samping dapat disimpulkan bahwa tanah tebing Sungai Bengawan Solo pada ruas yang ditinjau aman dari kelongsoran.

40 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Desain Konstruksi Revetmen Contoh perhitungan dilakukan pada CP 114/2 sisi Tuban Perhitungan Berat Struktur tiap 20 m sambungan: Pasangan Batu γ batu = 2,6 t/m 3 tebal = 0,45 m W = γ A L = 2,6 x 7,46 x 20 = 387,74 ton Pasir Urug γ pasir = 1,4 t/m 3 tebal = 0,3 m W = γ A L = 1,4 x 5,27 x 20 = 147,59 ton Beton Bertulang γ beton = 2,4 t/m 3 W = γ A L = 2,4 x 4,16 x 20 = 199,68 ton Wtotal = W1 + W2 + W3 = 387, , ,68 = 735,01 ton

41 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Jika dalam 20 m segmen digunakan 10 buah tiang pancang dengan jarak antar tiang 2 m dan jarak tiang ke tepi 1 m, maka gaya yang bekerja untuk masing-masing tiang adalah 73,5 ton. Dari Gambar 5.34 diperoleh : Kedalaman yang digunakan untuk diameter 60 cm = 5,8 m Kedalaman yang digunakan untuk diameter 50 cm = 9 m Kedalaman yang digunakan untuk diameter 40 cm = 12,5 m

42 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Profil Lokasi Wt (ton) Kedalaman pancang (m) 40 cm 50 cm 60 cm Tuban CP 114/2 Bojonegoro Tuban CP 114/1 Bojonegoro Tuban BM 114 Bojonegoro Tuban CP 113/4 Bojonegoro Tuban CP 113/3 Bojonegoro Tuban CP 113/2 Bojonegoro Dari hasil perhitungan di atas, dipilih tiang pancang diameter 40 cm, karena untuk menyesuaikan panjang tiang pancang di pasaran dengan kedalaman yang dibutuhkan.

43 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Desain Revetmen Desain revetmen yang digunakan adalah pasangan batu dengan diameter batu 300 mm. kemiringan lereng revetmen digunakan lebih besar dari 1:1. Struktur revetmen dibagi tiap segmen sepanjang 20 meter.

44 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan)

45 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan)

46 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) Kontrol Kestabilan Revetmen 1. Kontrol geser : Beban air = ½ x γair x h x t = ½ x 1 x 3,68 x 3,68 = 6,77 t H = Beban Tanah Beban air = 27,02 t

47 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) 2. Kontrol Tegangan Tanah

48 Hasil Perhitungan Kontrol terhadap Geser dan Tegangan Tanah Profil Lokasi Geser Teg. Tanah Ket. CP 114/2 CP 114/1 BM 114 CP 113/4 CP 113/3 CP 113/2 Tuban aman Bojonegoro aman Tuban aman Bojonegoro aman Tuban aman Bojonegoro aman Tuban aman Bojonegoro aman Tuban aman Bojonegoro aman Tuban aman Bojonegoro aman

49 BAB V Analisa dan Pembahasan (lanjutan) 3. Kontrol Kelongsoran Kondisi lereng ini bisa dikatakan stabil karena persyaratan Fs adalah lebih besar dari 1,2.

50 BAB VI KESIMPULAN Dari analisa hidrolika, kecepatan aliran yang diperoleh rata-rata lebih besar dari 1 m/dt. Hal ini bisa menyebabkan tergerusnya saluran. Sedangkan pada analisa tractive force, saluran tidak stabil, karena gaya seret yang bekerja lebih besar dari gaya seret kritis pada tebing dan dasar saluran. Oleh karena itu perlu diberi pengamanan pada tebing sungainya. Struktur bangunan penahan gerusan tebing dipilih pasangan batu dengan kemiringan lebih besar dari 1:1. Diameter dan kedalaman tiang pancang diperoleh dari perhitungan daya dukung tanah dan disesuaikan dengan ketersediaan ukurannya di lapangan. Kapasitas tanggul eksisting di lapangan sudah mampu menampung debit banjir rencana 200 tahun dan debit banjir maksimum, sehingga kapasitasnya tidak perlu ditingkatkan.

51 TERIMAKASIH