1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Saat ini lebih dari 90% pembangkit listrik di Indonesia masih mengandalkan bahan bakar minyak bumi, batu bara, dan gas yang merupakan sumber energi tidak terbarukan. Ketika persediaan minyak bumi, batu bara dan gas alam menipis, harganya pun akan sangat mahal begitu pula dengan harga listrik. Air merupakan sumber energi terbarukan yang keberadaannya di Indonesia sangat melimpah. Salah satu solusi untuk menghemat energi yang tidak terbarukan yaitu dengan memanfaatkan air sebagai energi primer tenaga pembangkit. Pembangkit Listrik Tenaga Mini-Hidro (PLTM) merupakan salah satu pembangkit listrik yang menggunakan air sebagai energi primer pembangkit. Salah satu tempat yang diusulkan untuk dibangun PLTM adalah Desa Bontihing, Kecamatan Kubutambahan, Kabupaten Buleleng, Provinsi Bali. PLTM ini memanfaatkan aliran air Sungai Tukad Daya dengan membuat bendung di bagian hulu untuk menaikkan muka air yang kemudian disalurkan untuk menggerakkan turbin. Bendung harus dirancang stabil terhadap berbagai kondisi muka air dan gempa. Apabila terjadi keruntuhan pada bendung, maka akan mengakibatkan gangguan produksi listrik serta biaya perbaikan yang besar. Selain dirancang stabil, bendung juga harus dirancang dengan harga yang rendah, sesuai dengan prinsip ekonomi. Konsultan perencana PT. Prima Raya Jasatama merencanakan bendung PLTM Tukad Daya dengan tinggi mercu mencapai 12 m. Karena mercu bendung memiliki nilai tinggi jatuh yang besar, maka dibangun pula kolam olak yang dapat meredam energi yang dilepaskan oleh terjunan air. Kolam olak yang digunakan adalah USBR tipe III yang panjangnya mencapai 25 m. Dengan ketinggian mercu yang mencapai 12 m serta panjang kolam olak yang mencapai 25 m, biaya yang dikeluarkan untuk membangun bendung sangat mahal. Selain itu potensi bahaya yang timbul akibat mercu bendung yang tinggi akan semakin besar apabila terjadi 1
keruntuhan. Oleh karena itu bendung harus dirancang ulang dengan mercu bendung yang lebih rendah supaya energi yang dilepaskan oleh terjunan air tidak terlalu besar sehingga tidak dibutuhkan kolam olak yang panjang. 1.2. Rumusan Masalah Desain bendung baru yang seperti apakah yang aman terhadap kegagalan guling, geser, piping, dan daya dukung tanah baik dalam kondisi muka air normal maupun muka air banjir dan dalam kondisi ada gempa maupun tidak ada gempa? 1.3. Tujuan Mendapatkan desain bendung baru yang aman terhadap kegagalan guling, geser, piping, dan daya dukung tanah baik dalam kondisi muka air normal maupun muka air banjir dan dalam kondisi ada gempa maupun tidak ada gempa. 1.4. Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya ini adalah sebagai berikut ini. a. Debit banjir rencana yang digunakan sesuai dengan yang ada di laporan studi kelayakan dan detail desain PLTM Tukad Daya yaitu 180,26 m 3 /s b. Tinggi mercu yang digunakan dalam perancangan ulang adalah 4 m karena di dalam manual Pembangkit Listrik Tenaga Mini-Hidro disebutkan bahwa tinggi mercu yang digunakan bernilai antara 3 m sampai dengan 5 m. c. Perancangan bendung mengacu pada Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Bangunan Utama (KP-02), Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Parameter Bangunan (KP-06) dan United States Bureau of Reclamation (USBR) dalam buku Design Of Small Dams d. Perhitungan rembesan di bendung menggunakan metode Lane e. Gaya hidrodinamik yang diperhitungkan adalah akibat adanya gempa f. Peredam energi yang digunakan adalah bak tenggelam g. Penampang sungai diasumsikan berbentuk segi empat h. Kapasitas dukung tanah dianalisis menggunakan teori Terzaghi i. Analisis gaya lateral tanah menggunakan teori Rankine 2
1.5. Manfaat Penelitian a. Memberikan pemahaman tentang tata cara perancangan bendung dan peredam energi sehingga menghasilkan desain yang aman terhadap kegagalan guling, geser, piping, dan daya dukung tanah pada kondisi muka air normal maupun muka air banjir dan kondisi ada gempa maupun tidak ada gempa b. Perbandingan desain lama yang dibuat oleh konsultan perencana dengan desain baru dalam tugas akhir ini memberikan pengetahuan tentang pengaruh parameter-parameter desain terhadap perilaku hidrolika air yang lewat bendung sehingga dapat digunakan untuk pertimbangan desain bendung di kemudian hari 1.6. Keaslian Penelitian Prasetyo (2002) dalam tugas akhirnya yang berjudul Kajian Ulang Stabilitas Bendung Sapon menghitung stabilitas Bendung Sapon dengan debit aliran sungai sebesar 2.300 m 3 /s terhadap guling dan geser. Persamaan penelitian ini dengan perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya di dalam tugas akhir ini adalah bangunan yang ditinjau adalah bendung dan menghitung stabilitas bangunan terhadap guling dan geser. Perbedaannya adalah di dalam perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya, selain menghitung stabilitas terhadap guling dan geser, stabilitas bangunan juga dihitung terhadap piping dan kegagalan kapasitas dukung tanah. Perbedaan mendasar lainnya adalah di dalam penelitian yang dilakukan oleh Prasetyo (2002) ini merupakan kajian yang berarti bangunan bendung sudah ada atau sudah dibangun. Sedangkan tugas akhir ini merupakan perancangan yang berarti bangunan bendung belum ada atau belum dibangun. Abdurrahman (2012) dalam tugas akhirnya yang berjudul Perancangan Bendung pada PLTM Isal-3 membuat desain bendung dengan dua alternatif yaitu bendung dengan kolam olak USBR tipe III dan bendung dengan peredam energi tipe bak tenggelam. Kedua bendung ini saling dibandingkan untuk memperoleh desain yang kuat dengan harga rendah. Persamaan penelitian ini dengan perancangan ulang di dalam tugas akhir ini adalah bangunan yang di desain adalah bendung dan juga melakukan analisis stabilitas bendung. Perbedaannya adalah di dalam perancangan bendung PLTM Isal-3 hanya menghitung stabilitas 3
bangunan bendung terhadap kegagalan guling dan geser, sedangkan di dalam perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya selain menghitung stabilitas terhadap guling dan geser, stabilitas bangunan juga dihitung terhadap piping dan kegagalan kapasitas dukung tanah. Wasrif (2013) dalam tugas akhirnya yang berjudul Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mini-Hidro (PLTM) Tikan Sungai Belimbing Kabupaten Kepahiang-Bengkulu merancang seluruh komponen PLTM. Persamaan dari penelitian ini dengan perancangan ulang di dalam tugas akhir ini adalah terdapat perancangan bendung. Bangunan peredam energi yang digunakan adalah bak tenggelam. Perbedaannya adalah pada perhitungan profil aliran sungai. Profil aliran sungai di dalam penelitian yang dilakukan oleh Wasrif (2013) menggunakan prinsip aliran seragam sedangkan di dalam tugas akhir ini menggunakan prinsip aliran berubah beraturan. Stabilitas bangunan di dalam penelitian yang dilakukan oleh Wasrif (2013) diperhitungkan terhadap kegagalan guling dan geser, sedangkan di dalam perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya selain menghitung stabilitas terhadap guling dan geser, stabilitas bangunan juga dihitung terhadap piping dan kegagalan kapasitas dukung tanah. Fakhriza (2013) dalam tugas akhirnya yang berjudul Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mini-Hidro (PLTM) Baros Sungai Belimbing Kabupaten Kepahiang-Bengkulu merancang seluruh komponen PLTM. Persamaan dari penelitian ini dengan perancangan ulang di dalam tugas akhir ini adalah terdapat perancangan bendung. Perbedaannya adalah tinggi mercu yang di pakai dalam tugas akhir ini adalah 4 m sedangkan di dalam penelitian yang dilakukan oleh Fakhriza (2013) menggunakan tinggi mercu 6 m. Profil aliran sungai di dalam penelitian yang dilakukan oleh Fakhriza (2013) dihitung menggunakan prinsip aliran seragam sedangkan di dalam tugas akhir ini menggunakan prinsip aliran berubah beraturan. Stabilitas bangunan di dalam penelitian yang dilakukan oleh Fakhriza (2013) diperhitungkan terhadap kegagalan guling dan geser, sedangkan di dalam perancangan ulang bendung PLTM Tukad Daya selain menghitung stabilitas terhadap guling dan geser, 4
stabilitas bangunan juga dihitung terhadap piping dan kegagalan kapasitas dukung tanah. Tsalatsaputra (2013) dalam tugas akhirnya yang berjudul Analisis Hidrolika dan Desain Bendung PLTM Tukad Daya Kabupaten Buleleng Bali melakukan analisis dan perancangan untuk mengetahui desain bendung PLTM Tukad Daya yang dapat dipakai di lapangan berdasarkan analisis hidrolika dengan variasi tipe kolam olak USBR, bak tenggelam (solid bucket) dan bak tenggelam terpecah (slotted bucket). Penelitian yang dilakukan oleh Tsalatsaputra (2013) memiliki kesamaan tempat penelitian dengan tugas akhir ini yaitu di Sungai Tukad Daya, Desa Bontihing, Kecamatan kubutambahan, Kabupaten Buleleng, Bali. Bangunan yang menjadi bahan untuk diteliti adalah bendung. Perbedaannya adalah di dalam penelitian yang dilakukan oleh Tsalatsaputra (2013) hanya sampai pada analisis hidrolika bendung. Sedangkan perancangan ulang di dalam tugas akhir ini selain membahas tentang hidrolika bendung, juga melakukan analisis stabilitas bendung. Tinggi mercu yang digunakan dalam penelitian yang dilakukan oleh Tsalatsaputra (2013) adalah 5 m sedangkan di dalam tugas akhir ini menggunakan tinggi mercu 4 m. 5