PERENCANAAN BENDUNG TETAP SUNGAI BATANG LAMPASI KECAMATAN PAYAKUMBUH UTARA KOTA PAYAKUMBUH

Transkripsi

1 PERENCANAAN BENDUNG TETAP SUNGAI BATANG LAMPASI KECAMATAN PAYAKUMBUH UTARA KOTA PAYAKUMBUH AndreValentine 1,Taufik 1, Rahmat 2 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang Andrevalent501@yahoo.com, taufikfik88@roketmail.com, R4mt_99@yahoo.com Abstrak Bendung adalah bangunan melintang sungai yang berfungsi untuk meninggikan muka air agar bisa diambil dan dialirkan ke saluran lewat bangunan pengambilan. Perencanaan bendung sungai batang lampasi ini direncanakan dengan menggunakan mercu tipe Ogee dengan kondisi Geologi daerah irigasi relatif muda atau belum dapat dikatakan stabil. Pada Perencanaan Bendung Tetap Sungai Batang Lampasi tersebut dilakukan perhitungan seperti analisa hidrologi, perhitungan hidrolis bendung, perhitungan dimensi bendung dan perhitungan stabilitas bendung. Data-data yang diperlukan dalam Perencanaan Bendung Tetap Sungai Batang Lampasi antara lain peta topografi berskala 1: dan data curah hujan berdasarkan 15 tahun pengamatan. Bendung ini direncanakan untuk umur rencana 100 tahun. Dari hasil perhitungan didapat : luas catchment area seluas71,83km 2, debit 100 tahunan (Q 100 ) 574,2699m 3 /dt. Lebar bendung 30,4m,tinggi mercu bendung 3m dan tinggi energi (H 1 ) 4,422m, sehingga dapat mengairi areal pertanian seluas 635,00Ha. Pada perhitungan Stabilitas Bendung dalam keadaan air normal didapat angka keamanan terhadap guling 3,687 dan geser 2,247. Pada saat air keadaan banjir didapat angka keamanan terhadap guling 3,875 dan geser 2,689. Maka didapat kontruksi bendung stabil. Kata Kunci : Bendung, Tinggi Energi, Tipe Mercu, Catchment Area. Pembimbing I Pembimbing II Ir. Taufik, MT Rahmat, ST, MT

2 WEIR RIVER PLANNING AND EQUIPMENT RODS LAMPASI PAYAKUMBUH NORTH DISTRICT, PAYAKUMBUH CITY Andre Valentine 1, Taufik 1, Rahmat 2 Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University, Padang Andrevalent501@yahoo.com, taufikfik88@roketmail.com, R4mt_99@yahoo.com Abstract Weir is transverse building river serves to elevate water to be taken down and streamed to a channel through the building retrieval. Planning Samek river river weir is planned by using the Ogee-type lighthouse Geological conditions of the irrigated areas are relatively young or can not be said to be stable. Fixed weir on the River Trunk Planning Lampasi calculations are performed as hydrologic analysis, hydraulic calculation weir, weir-dimensional calculations and stability calculations weir. The data needed in planning Batang River weir Fixed Lampasi include 1:50,000-scale topographic maps and rainfall data based on 15 years of observation. This dam is planned for the design life of 100 years. From the calculation results obtained: wide catchment area seluas71, 83km2, 100 annual discharge (Q100) m3/sec m wide weir, weir lighthouse 3m high and high energy (H1) 4.422m, so as to irrigate an area of hectares of agricultural area. In the calculation of dam stability obtained in a state of normal water to bolster security numbers and shear. At the current state of flood water to bolster security numbers obtained and shear. The importance of the steady weir construction. Keywords: Weir, High Energy, Type Mercu, Catchment Area.

3 PENDAHULUAN Air merupakan kebutuhan mutlak bagi makhluk hidup terutama bagi manuusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan, seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, maka aktivitas penggunaan sumber daya alam, khususnya sumber daya air juga semakin meningkat, maka sumber daya air perlu ditingkatkan pelestariannya dengan menjaga keseimbangan siklus air di bumi yang dikenal sebagai daur hidrologi. Proses daur hidrologi di alam bermanfaat sebagai sumber daya yang terbaharukan, secara global kuantitas sumber daya air di bumi relative tetap, sedangkan kualitasnya makin hari semakin menurun. Selain untuk kebutuhan makhluk hidup, air juga dapat dimanfaatkan untuk pengairan, pembangkit listrik, industri, pertanian, perikanan, dan sumber baku air minum, terkait dengan kebutuhan beragam tersebut, ketersediaan air yang memenuhi baik kuantitas maupun kualitas untuk kebutuhan sangatlah terbatas, ketersediaan air terutama air permukaan sangat bergantung pada pengelolaan asal air tersebut, yaitu sungai yang merupakan salah satu air permukaan yang perlu dikelola. Berdasarkan kondisi diatas, pemerintah indonesia memiliki upaya untuk terus melaksanakan pembangunan disegala bidang merupakan suatu usaha untuk mensejaterahkan kehidupan masyarakat terutama dibidang pertanian. Pembangunan Pertanian bertujuan untuk meningkatkan taraf hidup petani dan keluarganya ditingkat pedesaan, untuk mewujudkannya dibutuhkan suatu usaha yang dapat meningkatkan pendapatan petani dengan cara memanfaatkan dan menggali potensi yang ada serta memperhatikan aspek teknis yang selaras dengan alam dan pengelolaan lahan terutama lahan sawah dengan tidak merusak lingkungan, serta dapat mendorong terwujudnya pembangunan pertanian yang berkelanjutan. Pengolahan Sumber Daya Air merupakan salah satu penggalian potensi strategis yang memberikan konstribusi terhadap penyediaan prasarana dan sarana pertanian dalam rangka memenuhi kebutuhan pangan nasional. Sebab itu perlunya pembangunan irigasi guna mendapatkan sistem yang memenuhi kriteria irigasi teknis yang efektif dan efesien. Seiring dengan kemajuan zaman, maka kemajuan teknik pembuatan bendung semakin meningkat. Hal tersebut didasarkan karena perkembangan akan pertanian selalu diutamakan. Propinsi Sumatera Barat merupakan daerah agraris dimana secara umum masyarakatnya berada dipedesaan yang perekonomiannya lebih dititik beratkan pada sektor pertanian, khususnya

4 menggarap lahan persawahan. Dalam rangka pengelolaan sawah ini perlu didukung sarana dan prasarana irigasi yang memadai, agar para petani dapat mengolah lahan persawahannya. Salah satu usaha untuk mencapai program tersebut, adalah pengembangan suatu areal pertanian khususnya Daerah Irigasi di Sungai Batang Lampasi Kecamatan Payakumbuh Utara, Kota Payakumbuh. Daerah irigasi Batang Lampasi seluas 635,00 Ha, Kondisi geologi daerah Irigasi Batang Lampasi relatif muda atau belum dapat dikatakan stabil, sehingga masih banyak ditemukan lapisan lapisan permukaan bebatuan yang terdiri dari endapan endapan vukanik. Kondisi ini mengakibatkan sungai sungai di daerah pegunungan ini dengan kemiringan dasar yang cukup tajam dan beraliran deras umumnya mengangkut material berupa kerikil, batuan berbagai ukuran, batang kayu, daun daunan dan sampah. Untuk itu penulis mengangkat masalah ini sebagai bahan untuk pembuatan Tugas Akhir (TA) dengan judul Perencanaan Bendung Tetap Sungai Batang Lampasi, Kecamatan Payakumbuh Utara, Kota Payakumbuh. METODE Penulis melakukan studi literatur dan pegumpulan data. Kegiatan yang akan dilakukan secara garis besar dibedakan atas: a. Studi literatur Dalam studi literatur didapatkan teoriteori yang diperoleh melalui buku buku untuk analisa hidrologi yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir. b. Pengumpulan data Data yang dibutuhkan adalah peta DAS, data curah hujan15 tahun (tahun 1998 sampai tahun 2012) yang berasal dari1 Stasiun yaitu Stasiun Suliki. c. Analisa dan perhitungan. 1) Curah hujan maksimum Pada analisa ini, data curah hujan yang akan digunakan adalah data curah hujan rata rata maksimum yang diperoleh dengan menghitung data curah hujan 15 tahun dari 1 stasiun dengan menggunakan Metode Aljabar ( Arithmetic mean ). 2) Curah hujan rencana Untukmenghitung curah hujan rencana penulis menggunakan3 metodeyaitu, metode Gumbel, Hasper dan Weduwen 3) Analisa Debit Banjir Rencana Untuk perhitungan Debit Banjir Rencana dilakukan dengan metode Hasper. Data untuk metode tersebut di ambil dari nilai curah hujan rencana.perhitungan debit rencana dengan metode ini, tinggi hujan yang diperhitungkan adalah tinggi hujan pada titik pengamatan.

5 4) Perhitungan Dimensi Bendung. Perhitungan dimensi bendung berguna untuk mengetahui seberapa besar debit yang mampu ditahan oleh bendung dengan menggunakan data dimensi yang ada dilapangan pada saat ini.selanjutnya hasil perhitungan akan menunjukkan apakah diperlukan dimensi baru untuk bendung atau tidak. ANALISA DAN PEMBAHASAN a. Perhitungan Curah Hujan Didalam perhitungan data curah hujan rencana dengan periode ulang, metoda yang digunakan adalah : Perhitungan dengan Metode Hasper Perhitungandengan Metode Gumbel Perhitungan dengan Metode Weduwen Tabel 1. Perhitungan curah hujan Curah Hujan No Tahun Maksimum Pengamatan Stasiun Surantih (mm) n=15 R = 1221 (Sumber Data : Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Tingkat I Sumatera Barat) b.curah hujan rencana Untuk curah hujan rencana penulis menggunakan 3 metode yaitu metode Gumbel, Hasper, dan Weduwen. Metode Gumbel Tabel2.Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Gumbel n (Sumber Data: Hasil Perhitungan) Metode hasper Tabel 3.Perhitungan Curah Hujan t (Th) R rata-rata (mm) S x Y n S n Y t (mm) R n 2 81,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , , ,4 25,0849 0, , ,1892 R rata-rata (mm) Rencana Metode Hasper (Sumber Data : Hasil Perhitungan) S R t (mm) 2 81,4 35, , ,4 35, , ,4 35, , ,4 35, , ,4 35, , ,4 35, , ,4 35, ,3190

6 Metode Weduwen Tabel 4.PerhitunganCurah Hujan Rencana Metode Weduwen No T Mn Rp Rn 1 2 0, , , , , , , , , , , , , ,4909 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Dari perhitungan curah hujan rencana dengan 3 metode di atas, maka akan didapat curah hujan rencana rata-rata adalah : Tabel 5.Rekapitulasi Curah Hujan Rencana Rata Rata Metode Gumbel, Hasper, Weduwen N o R n Metode Weduw Hasper Gumbel Rata - en (mm) (mm) rata (mm) 1 R 2 73, , , , R 5 104, , , , R , , , , R , , , , R , , , , R , , , , R , , , ,9997 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) c. Perhitungan Debit Banjir Rencana Tabel 6. Resume Debit Banjir no Metode Q2 Q5 Q10 Q20 Q25 Q50 Q100 1 Hasper 73, , , , , , , Gumbel 77, , , , , , , weduwen 78, , , , , , ,4909 (Sumber data: hasil perhitungan) Dari ketiga metode tersebut diambil Q 100 yang mendekati Q 100 rata-rata yaitu hasil perhitunganmetode Melchior Hasper. Jadi besarnya debit rencana (design flood) diambil harga Q 100 hasil perhitungan (Q 100 ) = 574,2699 m 3 /dt d. Perhitungan Bendung Elevasi Puncak Mercu Elevasi puncak mercu bendung harus ditentukan sedemikian rupa sehingga 1. Pada saat air sungai setinggi mercu bendung dapat mengairi semua daerah yang direncanakan. 2. Daya bilas pembilas bawah harus mampu membersihkan endapan dasar yang mendekati intake. 3. Daya bilas kantong lumpur cukup besar, sehingga endapan dikantong lumpur dapat dibilas dengan lancar. Elevasi puncak mercu= Elevasi dasar sungai dilokasi bendung + Tinggi mercu (+749) + 3 = +752 m Lebar Efektif Mercu Bendung Lebar bendung yaitu jarak antara pangkal (abutment). Sebaiknya lebar bendung ini sama dengan lebar rata-rata

7 sungai pada bagian yang stabil (bagian yang lurus). Biasanya lebar bendung diambil antara 1,0 1,2 dari lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil. Dimana : Ka Be B n Kp B1 B2 Be = B 2 (nkp + Ka). H I m 1 = Lebar efektif bendung h3 = Lebar bendung (lebar total lebar pilar) = Jumlah pilar = Koefisien kontraksi pilar =Koefisienkontraksi H I pangkal bendung = Tinggi energi (Sumber:StandarPerencanaan Irigasi, KP 02 hal 114) Tinggi Muka Air Banjir di Atas Bendung Tabel 7. Resume perbandingan tinggi muka air di atas bendung Uraian V Ha = k H d H 1 Tipe Mercu Mercu ogee (Perencana) 2,45m/dt 0,31 m 4,11 m 4,422 m w No (Sumber data: hasil perhitungan ) Tinggi Muka Air Banjir di atas Bendung elevasi muka air diatas bendung : = Elevasi puncak mercu + hd = (+ 752,00) + 4,11 = 756,110 m Elevasi energi diatas mercu : = Elevasi puncak mercu + H 1 = (+752,00) + 4,422 = + 756,422 m Elevasi muka air dihilir bendung : = Elevasi dasar sungai di hilir bendung + h = (+ 749,00) + 1,577 = + 750,577 m Tabel 8. Resume perbandingan tinggi muka air di atas bendung H A (m 2 ) (Sumber data: hasil perhitungan ) Perhitungan Back Water Dimana : P R a = Kedalaman air sungai sebelum adanya bendung h= Tinggi air berhubung adanya bendung L= Panjang total dimana kurva pengempangan terlihat Z= Kedalaman air pada jarak x dari bendung X= Jarak dari bendung I N V (m/dt) Q (m 3 /dt) 1 1,3 36,79 30,6769 1, , , ,4 39,76 30,9598 1, , , ,5 42,75 31,2426 1, , , ,577 45,08 31,4621 1, , ,2449

8 Perhitungan : I= Kemiringan a h = 4,11 m = 4,422 m I = 0,017 Sehingga : = = 1,0759> 1 Maka L = L= =166,86 m 0,16686 km Perhitungan Hidrolis Kolam Olak Dari hasil perhitungan terdahulu diperoleh data-data sebagai berikut : Debit banjir rencana = 574,2699 m 3 /dt Elevasi puncak mercu = + 752,00 m Elevasi air dihilir bendung = + 750,577 m Elevasi air dihulu bendung = + 756,110 m Jari-jari mercu = 0,58 x H d = 0,58 x 4,11 = 2,38m Tinggi mercu = 3m Kemiringan sungai = 0,053 Tabel 9Perhitungan Elevasi Kolam Olak Eleva si Z V 1 (m/dt) Y 1 Fr Y 2 Elevasi Air Loncat 742,0 9,1 11,9849 1,5204 2,518 3, , ,0 8,5 11,8210 1,5416 2,440 3, ,5110 (Sumber data: hasil perhitungan ) Jadi : a. Debit satuan (Q 100 ) q = = = 18,2218 m 3 /dt/m b. Kedalaman kritis (hc) hc = hc = = 3,2347 m c. Tinggi energi dihulu = Elevasi mercu + H 1 = (+ 752,00) + 4,442 = 756,442 m d. Tinggi energi dihilir H = (+754,422) (+750,577) = 5,845 m e. Menentukan jari-jari bak minimum yang diizinkan (R min ) = = 5,845 dari grafik didapat : R min /hc = 1,55 R min = 1,55 x 3,2347 R min = 5,01 diambil R = 5 f. Menentukan batas hilir minimum (T min ) = = 1,8069 dari grafik didapat T min /hc = 1,88 ( ) Perhitungan Lantai Muka h max = (+752,00) (+747,10)

9 = 4,90 m h max. C = 4,90. 6 = 29,40 m Sebelum ada lantai muka LV = 3,00 + 1,50 + 2,00 + 2,50 + 3,50 + 0,5 + 0,5 + 5,0 = 18,5 m LH=0,80+0,70+1,40+2,00+2,40 +3,00+0,50+ 0,50 +6,00 + 0,5 +1,00 = 18,8 m Lv + 1/3 L H h max. C 18,5 + 1/3. 18,8 29,40 m 24,77 m < 29,40 m Dari hasil diatas maka diperlukan lantai muka dengan creep line minimal : L = 29,40 24,77 = 4,63 m Stabilitas Bendung a. Pada Saat Air Normal Tabel 10.Resume Gaya Yang Bekerja Pada Bendung (Saat Air Normal) No 1 Gaya-Gaya yang bekerja Berat sendiri bending Gaya (ton) Momen (tm) V H Mv Mh - 208, ,968 2 Gaya gempa 29, ,519 3 Tekanan lumpur - 1, ,574 10,8 4 Tekanan tanah - 13,81-7,90 5 Tekanan hidrostatis - 5,18 4,5-92, Tekanan uplift pressure , Jumlah -114,992 38, , ,831 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) Kontrol Stabilitas Pada Saat Air Normal 1. Terhadap guling Sf = 2. Terhadap geser Sf 1,5 = 1,5 =3,687 1,5...(Aman) = f. 1,5 f = tan 37 0 = 0,75 Sf = 0,75. 1,5 3. Terhadap eksentrisitas τ= =2,247 1,5. (Aman) e = B/2 d b/6 d = Perhitungan : d = e = 7,124 = = 72,76 t/m 2 = 7,124 = 2,026 3,05. (Aman) 4. Terhadap tekanan dibawah bendung τ= (1 ± ) τ= (1 ± ) τ max= 7,031 t/m 2 72,76 t/m 2 τ min= 4,634 t/m 2 72,76 t/m 2 b. Pada Saat Air Banjir Tabel 11. Resume Gaya Yang Bekerja Pada Bendung (Saat Air Banjir) Kontrol Stabilitas PadaSaat Air Banjir

10 (Sumber Data : Hasil Perhitungan) 1. Terhadap guling Sf= 1,5 = 1,5 =3,875 1,5.. (Aman) 2. Terhadap geser Sf=f. F= 0,75 1,2 Sf= 0,75. 1,5 = 2,689 1,5. (Aman) 3. Terhadap eksentrisitas e = B/2 d b/6 d = Perhitungan : d = = 7,13 e = 7,13 = 2,020 3,05. (Aman) 4. Terhadap tekanan tanah dibawah bendung τ = (1 ± ) τ = (1 ± ) τ max= 9,7786 t/m 2 72,7620 t/m 2 τ min= 4,5155t/m 2 72,7620 t/m 2 No 1 Gaya-Gaya yang bekerja Berat sendiri bending 2 Gaya gempa 3 Tekanan lumpur 4 Tekanan tanah 5 6 Tekanan hidrostatis Tekanan uplift pressure KESIMPULAN Dari pembahasan analisa perencanaan yang dilakukan pada Bendung Batang Lampasi, didapat kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari peta topografi didapat luas catchment area yang mempengaruhi debit sungai Batang Lampasi sekitar 71,830 km Dalam perhitungan debit banjir rencana perode ulang 100 tahun pada analisa perencanaan bendung Batang Lampasi ini didapat Q 100 = 574,2699 m 3 /dt. 3. Pada hasil perhitungan tinggi muka air banjir diatas bendung didapat perbandingan perhitungan sebagai berikut : Tabel 12. Perbandingan tinggi muka air di atas bending Gaya (ton) Momen (tm) V H Mv Mh - 208, ,968 29, ,519-1, ,574 10,8-13,81-7,90-69,129-17, ,05-62, ,422 34, , ,231 Jumlah -130,791 33, , ,748

11 Tipe Mercu Uraian Mercu ogee (Perencana) V 2,45m/dt Ha = k 0,31 m H d H 1 4,11 m 4,422 m Dimana : V = Kecepatan aliran dihulu mercu Ha=k = Tinggi energi H d = Tinggi energi rencana diatas mercu H 1 = Tinggi energi diatas mercu 4. Pembangunan bendung Batang Lampasi ini berguna untuk meninggikan muka air sungai agar bisa disadap untuk mengairi areal persawahan seluas 635 Ha. 5. Tipe kolam olak yang digunakan dalam perencanaan dan analisa perencanaan penulis sama yaitu tipe bak tenggelam (Bucket), karena harus sesuai dengan jenis kandungan sedimen yang berada di area setempat dimana banyak mengangkut bongkahan-bongkahan atau batu-batu besar. 6. Dari hasil perhitungan elevasi dan kedalaman air juga memiliki perbandingan sebagai berikut : Tabel 13. Kesimpulan hasil perhitungan Analisa Uraian Perencanaan Kedalaman air di 4,11 m hilir bendung (h) Elevasi muka air di 750,577 m hilir bending Elevasi muka air di 756,110 m atas bending Elevasi energi diatas 756,442 m bending 7. Pada perhitungan Stabilitas bendung dalam keadaan air normal didapat angka keamanan terhadap guling 3,686 dan terhadap geser 2,247. Pada saat air dalam keadaan banjir didapat angka keamanan terhadap guling 3,875 dan terhadap geser 2,689. Dari hasil perhitungan yang didapat maka konstruksi bendung stabil. SARAN 1. Dalam merencanakan suatu bendung hendaknya menggunakan data-data yang akurat, sehingga dalam pengerjaannya dilapangan sesuai dengan kebutuhan pekerjaan baik dari segi kualitas maupun kuantitas. 2. Pada perhitunganan gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung hendaknya dilakukan secara teliti, karena pengaruh gaya-gaya tersebut sangat besar dalam pengontrolan stabilitas bendung.

12 3. Untuk mengatur pola tanaman diusahakan kepada para petani pemakai air untuk mengatur pola tanam dan disesuaikan dengan ketersediaan air yang ada di sungai Batang Lampasi. 4. Untuk mengatur pola tanaman diusahakan kepada para petani pemakai air untuk mengatur pola tanam dan disesuaikan dengan ketersediaan air yang ada di sungai Batang Lampasi. 5. Dalam menentukan tipe kolam olak harus mempertimbangkan kondisi sedimen yang ada di lokasi sungai setempat karena sangat mempengaruhi ketahanan dari kolam olak tersebut, kolam olak juga harus tahan terhadap gerusan dan juga harus mampu meredam loncatan air yang terjadi dihilir bendung. 6. Pada perhitungan dimensi bendung harus sesuai dengan debit banjir rencana dan dalam menentukan debit banjir rencana juga harus mempertimbangkan perode ulang yang harus diambil supaya konstruksi bendung tersebut aman. 7. Bendung yang sudah di dibangun hendaknya diadakan suatu pemeliharaan sehingga fungsi dari pembangunan bendung tersebut masih dapat digunakan secara optimal. DAFTAR PUSTAKA Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-02, Cetakan Pertama, Bandung, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-04, Cetakan Pertama, Bandung, Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-06, Cetakan Pertama, Bandung, Mawardi, Erman. Memed, Moch Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis. Bandung: Alfabet. Soedidyo Teknik Bendungan. Jakarta: Pradnya Paramita. Sosrodarsono, Suyono. Takeda, Kensaku Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita. Triamodjo, Bambang Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset. Wilson.E.M Hidrologi Teknik Edisi Keempat. Bandung: ITB.

13 Wilson.E.M Hidrologi Teknik Edisi Keempat. Bandung: ITB.