TINJAUAN PERENCANAAN BENDUNG TETAP BATANG KASIK DI DESA PASIR JAYA KECAMATAN SIULAK KABUPATEN KERINCI Roni Rahman, Wardi, Rahmat Jurusan teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Bung Hatta Padang. Email : roni4505@gmail.com, Wardi_ubh@yahoo.ac.id, 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 kasik ini direncanakan dengan menggunakan mercu tipe bulat karena mempunyai bentuk mercu yang besar, sehingga lebih tahan terhadap benturan batu gelundung, bongkah dan sebagainya. Pada perencanaan bendung tetap sungai batang kasik 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 kasik dengan luas cathcment area seluas 18 km, debit 100 tahunan (Q 100 ) 679,94 m 3 /dt, lebar bendung 4,6 m, tinggi mercu bendung m dan tinggi energy (H 1 ) 5,7 m, sehingga dapat mengairi areal pertanian seluas 363,7 ha. Pada perhitungan stabiltas bendung dalam keadaan air normal diperoleh angka keamanan terhadap guling 4,3 dan geser 4,8. Pada saat air banjir diperoleh angka keamanan terhadap guling,75 dan geser 1,96. Konstruksi bendung diyatakan stabil karena aman terhadap guling dan geser. Kata kunci : cathcment area, bendung, tipe mercu, stabilitas
REVIEW DESIGN OF FIXED WEIR BATANG KASIK IN THE VILLAGE OF PASIR JAYA SUBDISTRICT SIULAK DISTRICT KERINCI Roni Rahman, Wardi, Rahmat Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bunghatta University Padang Email : roni4505@gmail.com, Wardi_ubh@yahoo.ac.id, R4mt_99@yahoo.com Abstract Weir is a building transverse a river that serves to exalt advance water so can be taken and distributed into the channel buildings passing retrieval. Design a river weir batang kasik this design use beacon-type spherical because they have the form of big mercu, so that more resistant to the collision of cobblestone, lump and forth. In design weir keep batang kasik was carried out calculations as analysis of hydrology, weir hidrolis calculation, calculation of the dimensions of weir and calculation of the stability of weir. Data required in the design weir keep the rod with a broad kasik cathcment an area of 18 km, discharge 100 annual (Q 100 ) 679,94 m 3 / dt, wide weir 4.6 m, high mercu weir m and high energy ( h 1 ) 5,7 m, so can irrigate the agricultural area of 363,7 ha. In the calculation of weir stability in a water obtained the normal safety to bolster 4.3 and 4.8 shear. At the time flood water obtained the number of safety to bolster.75 and 1,96 shear. The construction weir expressed stable, because safety from a shear and sliding. Keywords : Catcment the area, weir, type mercu, stability
PENDAHULUAN Daerah irigasi sungai Batang Kasik terletak di Renah Pemetik Kelurahan Pasir Jaya kecamatan Siulak. Sebagai akibat dari belum adanya Bendung sebagaimana yang diharapkan, maka oleh masyarakat petani dibuatlah pengambilan bebas berupa tumpukan batu tanpa pintu di sungai Batang Kasik untuk mengairi sawah tersebut, dan sudah barang tentu endapan sedimen air yang masuk ke saluran induk tidak dapat terkontrol dengan baik sehingga kekurangan air di petak sawah sering terjadi. Untuk menanggulangi masalah diatas Pemerintah Kabupaten Kerinci melalui Dinas Pekerjaan Umum, Sub Dinas Pengairan melaksanakan pekerjaan Perencanaan Bangunan Bendung Daerah Irigasi Renah Pemetik. Konstruksi bendung yang didesain haruslah memenuhi persyaratan hidraulik, waktu banjir serta dapat menahan rembesan air yang disebabkan oleh aliran air sungai dan aliran air yang meresap kedalam tanah. Selain itu, perencanaan bendung ini juga perlu memperhitungkan faktor-faktor hidrologi, kondisi topografi, kondisi hidraulik dan morfologi sungai agar didapat desain bendung yang efesien namun dapat melayani areal irigasi sungai Batang Kasik dengan optimal. Maksud dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk dapat menghasilkan rencana desain yang lebih efisien dari perencanaan yang telah ada. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk dapat mengaplikasikan ilmu teknik sipil yang didapat saat perkuliahan, serta sebagai pemahaman bagi penulis dalam merencanakan suatu bangunan bendung yang sesuai dengan peraturan- stabil dan mampu menahan tekanan air pada
peraturan serta kaedah-kaedah yang berlaku dalam pembangunan bendung METODELOGI Tulisan ini dibagi dalam lima bab, yang masing-masing bab terdiri dari beberapa sub bab. Secara garis besar sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Dalam bab pendahuluan akan dibahas latar belakang pengambilan masalah, pembatasan masalah, tujuan, metodologi dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Membahas landasan teori mengenai kriteria perencanaan, meliputi teori analisa hidrologi, perencanaan hidrolis bendung, stabilitas bendung, dan Teori perencanaan pintu intake. BAB III ANALISA HIDROLOGI Membahas mengenai perhitungan hidrologi yang meliputi analisis data curah hujan dan perhitungan debit banjir. BAB IV PERENCANAAN BENDUNG Membahas tentang analisa perencanaan perhitungan hidrolis bendung tetap pada Bendung Batang Kasik, Perhitungan stabilitas bendung serta perhitungan perencanaan pintu intake. BAB V PENUTUP Merupakan kesimpulan dan saransaran mengenai perencanaan Bendung Batang Kasik. HASIL DAN PEMBAHASAN Data Curah Hujan NO Tahun Curah Hujan Maksimum Tanggal Kejadian 1 003 49, April 004 185,0 April 3 005 138,5 April 4 006 447,0 Februari 5 007 95,5 Juni 6 008 301,9 Juni 7 009 151,3 Desember
8 010 44,6 Maret 9 011 38,4 April 10 01 340,9 November N= 10 R = 304,3 (Sumber : Stasiun Meteorologi Depati Purbo Kerinci) Perhitungan Curah Hujan a. Metode Hasper Rumus : R t = R a + S t Dimana : R 5 = 304,3 + 138,46 (+ 0,64) = 39,844 mm R 10 = 304,3 + 138,46 (+ 1,6) = 478,690 mm R 0 = 304,3 + 138,46 (+ 1,89) = 565,919 mm R 5 = 304,3 + 138,46 (+,10) = 594,996 mm R t = Curah hujan rencana dengan periode ulang t tahun (mm) R 50 = 304,3 + 138,46 (+,75) = 684,995 mm R a S U t = Curah hujan maksimum ratarata (mm) = Standar deviasi = Faktor frekuensi untuk peride R 100 = 304,3 + 138,46 (+ 3,43) = 779,148 mm b. Metode Gumbel Curah hujan pada periode ulang (R t ) Perhitungan : ulang t tahun R t = R Yt Yn + x S Sn Dimana : R = 304,3 + 138,46 (-0,) = 73,769 mm Y n Y t = Reduced Mean = Reduced Variate
Sn = Reduced standard deviation R = Curah hujan rata-rata S = Standar deviasi Sehingga curah hujan periode ulang metode Gumbel adalah: 0,3665 0,495 R = 304, + x114, 9 mm 0,9496 3,9019 0,495 R 50 = 304,3 + x114, 9 0,9496 = 714,5 mm 4,6001 0,495 R 100 = 304,3+ x114, 9 0,9496 = 798,8 mm c. Metode Weduwen = 88,74 mm Curah hujan perode ulang metode Weduwen 1,4999 0,495 R 5 = 304,3 + x114, 9 0,9496 = 45,15 mm,50 0,495 R 10 = 304,3+ x114, 9 0,9496 = 515,45 mm,970 0,495 R 0 = 304,3 + x114, 9 0,9496 = 60,11 mm 3,1985 0,495 R 5 = 304,3 + x114, 9 0,9496 = 69,59 mm :R t = m n x R 70 R = 0,498 608,79 = 303,18 mm R 5 = 0,60 608,79 = 366,49 mm R 10 = 0,705 608,79 = 49,0 mm R 0 = 0,811 608,79 = 493,73 mm R 5 = 0,845 608,79 = 514,43 mm R 50 = 0,948 608,79 = 577,13 mm R 100 = 1,050 608,79 = 639,3 mm Perhitungan Debit Banjir Rencana a. Metode Hasper Rumus: Q = α x β x qn x A
Dimana: α = Koefisien pengaliran A = Luas cathment area / tangkapan hujan (Km ) β = Koefisien reduksi qn = Debit persatuan luas daerah A = Luas catchment area Debit Banjir Periode Ulang Metode Hasper No Periode qn F Q α β Ulang m 3 /dtk/km Km m 3 /dtk 1 0.696 0.71 9.7779 18 68.967 5 0.696 0.71 40.601 18 366.898 3 10 0.696 0.71 48.7007 18 439.886 4 0 0.696 0.71 56.7300 18 51.410 5 5 0.696 0.71 59.340 18 535.840 6 50 0.696 0.71 67.700 18 607.613 7 100 0.696 0.71 75.778 18 679.94 (Sumber Data: Hasil Perhitungan) b. Metode Rasional Rumus : Q t = f. C. I. A Dimana : F = 0,78 No Return Periode A Qt Rt α I n ( tahun ) ( Km ) ( m 3 /dtk ) 1 88.563 0.45 106.81148 18 40.36 5 394.87 0.45 146.14506 18 38.86 3 10 474.447 0.45 175.61637 18 395.137 4 0 553.9 0.45 05.0337 18 461.35 5 5 579.67 0.45 14.56536 18 48.77 6 50 658.79 0.45 43.8516 18 548.666 7 100 738.887 0.45 73.49873 18 615.37 Sumber data : Hasil Perhitungan Dari kedua hasil perhitungan tersebut diambil Q 100 yang terbesar dari perhitungan tersebut. Jadi besarnya debit banjir rencana (Design flood) diambil harga hasil perhitungan Q 100 = 679,94 m 3 /dt Perhitungan Bendung Lebar Efektif Mercu Bendung B eff = B' (n.kp Ka).H 1 Q t α = Debit banjir rencana (m 3 /dt) = Koefisien Pengaliran / Limpasan Sehingga diperoleh lebar efektif bendung yaitu : I n = Intensitas curah hujan rata rata selama waktu konsentrasi (mm/jam) B ef = 5,6 0, H 1 = 4,6 0,(5,77) = 3,44 m
4.. Tinggi Muka Air di Atas Mercu Untuk mencari tinggi muka air di atas mercu Dimana : K = V. g bendung, digunakan persamaan sebagai berikut : = 5,49.9,81 Data-data: = 1,54 m Q 100 = 679,94 m 3 /dt Maka : h 1 = 5,77 1,54 B eff = 3,44 m = 3,74 m H 1 = 5,77 m Perhitungan: Q = A. V = (B ef. H 1 ). V Q V = Bef. H1 Sehingga diperoleh tinggi muka air diatas mercu (h 1 ) = 3,74 m Elevasi muka air di atas mercu bendung = + 899,9 + 3,74 = +903,66 m Tinggi Muka Air di Hilir Bendung = 679,94 3,44* 5,77 Perhitungan tinggi muka air di hilir bendung dilakukan dengan cara coba coba. = 5,49 m/dtk Untuk memperoleh tinggi muka air di atas mercu (h 1 ) : h 1 = H 1 K Sehingga didapat tinggi muka air dihilir bendung (h ) adalah 1,843 m Dengan didapatkannya harga (h ), maka elevasi muka air dihilir bendung adalah :
Elevasi muka air di hilir bendung = + 897,9 + 1,843 = + 899,765 m Perhitungan Hidrolis Kolam Olak Adapun rumus yang digunakan adalah : = + 897,9 m d. Elevasi muka air diatas mercu = +903,66 m e. Elevasi air dihilir bendung = +899,765 m f. Lebar efektif bendung (B ef ) Dimana : V 1 = 1 H g 1 Z = 3,44 m Pertama kali kolam olakan dicoba pada elevasi + 896,00. V 1 = Kecepatan awal loncatan (m/dt) g = Percepatan gravitasi (g = 9,81 m/dt ) H 1 = Tinggi energi diatas Mercu (H 1 = 5,77m) Sehingga : Z = (+899,99) (+896,00) = 3,99 Maka: V 1 =. g ( Z 0,5 H ) 1 Z = Tinggi jatuh =.9,81(3,99 0,5.5,77) Dari perhitungan sebelumnya diperoleh data-data sebagai berikut : =11,345 m/dtk Tinggi muka air tepat di kaki mercu (y 1 ) a. Debit banjir rencana (Q 100 ) = 679,94 m 3 /dtk y 1 = V 1 Q. B ef b. Elevasi puncak mercu = +899,99 m c. Elevasi dasar sungai dilokasi bendung Dimana : y 1 = Tinggi muka air di kaki mercu (m)
Q = Debit banjir rencana = 679,94 m 3 /dtk B ef = Lebar efektif bendung = 3,44 m Maka untuk perencanaan dipakai rumus sebagai berikut : Maka: hc = 3 q g y 1 = 679,94 11,345. 3,44 Dimana : =,557 m Bilangan Froude hc = q = Kedalaman air kritis (m) Debit perlebar satuan Fr 1 = 11,345 = 9,81.,557 V 1 g. y 1 = Q rencana /B eff (m 3 /dt/m) Perhitungan : Q q = Beff =,65 Kedalaman air diatas ambang ujung y = 1. y 1 8 ( Fr ) 1 1 1 = Hc = 3 679,94 = 9,008 m 3 /dt/m 3,44 q g 1.,557 1 8*,65 1 = = 4,31 m = 3 9.008 9,81 = 4,41 m Hasil perhitungan maka diambil elevasi kolam olak + 899,758 m < + 899,765 m Elevasi tinggi energi dihulu = Elevasi mercu + H 1 = ( + 899,9 + 5,77 ) = 905,199 m
0.70 0.30 7 6 8 9 10 11 1 13 15 14 0,5 3.00 Tinggi energi dihilir H = (+ 905,199 ) (+ 899,765 ) = 5,434 m h = 1,3 <,4 maka: hc T min = 1,88 (h/hc) 0,15 hc Menentukan jari-jari bak minimum yang diizinkan (R min ) T min 4,89 = 1,88 (1,3) 0,15 h hc 5,434 = 1,3 4,41 Dari tabel didapat nilai perbandingan R min, yang merupakan fungsi dari hc h perbandingan hc yaitu: T min = 1,966 4,41 T min = 8,67 m Maka didapat elevasi dasar lengkung bak = +899,765 8,67 m = +891,094 + 905,199 R min = 1,5 hc 0.5 1.5 1.5 0.50 1.50 M.A.N + 899,9 + 897,9 H1 = 5,77 m Hd = 3,74 m A D E + 899,765 T = 8,67 m M.A.B + 903,66 K = 1,54 m 1.5 0.5.50 0.50 3.00 0.50 3.00 0.50 3.00 0.50 3.00 0.50 3.00 B C F G.0 R min 4,41 = 1,5 3,5 0.5 L M J K,0 5,0 N 0.80 0.70,0,0,5 0.50 O 1,5 H I P R min = 1,5 4,41 = 6,70 m Gambar 4.6 : Penampang Hidrolis Bendung Menurut KP - 0, batas minimum tinggi air dihilir bendung bila H/hc <,4 adalah Tmin/hc = 1,88 (H/hc) 0,15 dan bila H/hc >,4, Tmin/hc = 1,7 (H/hc) 0,33. Berdasarkan hasil perhitungan didapat: Stabilitas Bendung A. Kontrol Stabilitas Pada Saat Air Normal Terhadap guling
MV Sf = MH 1,5 e = 18,5-8,63 3,083 1440,86 = 334, 701 1,5 e = 0,6 < 3,083..(Aman) Terhadap daya dukung tanah = 4,3 > 1,5..(Aman) q ult = C. Nc +. D Nq + 0,5 B. N Terhadap geser Dimana : Sf V H =. f 1,5 q = Daya dukung Keseimbangan (Ultimate bearing f = 0,75 ( koefisien gesekan ) 18,01 = 9, 946. 0,75 = 4,8 > 1,5... (Aman) Terhadap Eksentrisitas e = B/ d B/6 MV MH d = V Perhitungan : 1440,86 334,701 d = 18, 01 = 8,63 Capasity T/m ) Nc, Nq, N = Faktor daya dukung tanah yang tergantung pada besarnya sudut geser dalam tanah. Berdasaakan sudut geser tanah diatas Dengan nilai = 0 0 33' di dapat dari tabel Terzaqhi : Nc = 17,0 Nq = 6,95 N = 3,6. Data Daya Dukung Tanah Pondasi : A. Berat jenis tanah =,63 T/m 3 B. Nilai kohesi Tanah C = 0,40 T/m C. Sudut geser Tanah = 0 0 33
D. Kedalaman Pondasi D =,85 m E. Lebar dasar Bendung B = 18,50 m B. Kontrol stabilitas pada kondisi air banjir Terhadap guling q ult = C Nc + D Nq + 0,5 B N q ult = 0,40. 17,0 + 1,63.,85. 6,95 + 0,5. 1,63. 18,5. 3,6 = 6,8080 + 3,86 + 54,79 = 93,373 t/m Tegangan Tanah Yang di izinkan = = DayadukungTanah FaktorKeamanan 93,373 = 46,687 t/m Terhadap Tekanan Dibawah Bendung V 6e = 1 B B 18,01 6x(0,6) = 1 18,5 18, 5 max = 8,33 t/m < 46,687 t/m Sf = MV 1,5 MH 100,7 = 467, 71 1,5 =,57 > 1,5..(Aman) Terhadap geser Sf V H =. f 1,5 f = 0,75 ( koefisien gesekan ) 111,614 = 56, 868. 0,75 = 1,96 > 1,5... (Aman) Terhadap Eksentrisitas e = B/ d B/6 MV MH d = V min = 5,536 t/m < 46,867 t/m Perhitungan :
100,7 467,71 d = 111, 614 = 6,567 mengairi daerah irigasi seluas ± 363,7 ha. e = 18,5-6,567 3,083 4. Pada bendung Batang Bayang ini, digunakan kolam olakan type bak e =,683 < 3,083...(Aman) Terhadap Tekanan Dibawah Bendung V 6e = 1 B B = 111,614 6x(,683) 1 18,5 18, 5 max = 11,8 t/m < 46,687 t/m min = 0,783 t/m < 46,867 t/m Kesimpulan 1. Luas cathment area yang mempengaruhi debit sungai Batang Bayang 18 Km.. Dalam perencanaan bendung Batang Bayang debit banjir rencana Q 100 = 679,94 m 3 /dt. 3. Pembangunan bendung Batang kasik bertujuan untuk menaikkan elevasi muka air sungai, sehingga air dapat tenggelam mengingat kondisi sungai Batang kasik banyak mengangkut bongkah-bongkahan atau batu-batu besar. 5. Tabel kesimpulan hasil perhitungan Uraian Analisa Perencanaan Kedalaman air 1,843 m dihilir bendung ( h ) Elevasi muka + 899,765 air dihilir bendung Elevasi muka + 903, 66 air diatas bendung Elevasi energi + 905,199 diatas bendung 6. Dari hasil perhitungan Stabilitas bendung dalam keadaan air normal didapat angka keamanan terhadap
guling 4,3. Terhadap geser 4,8 dan dalam keadaan banjir didapat angka keamanan terhadap guling,75. Terhadap geser 1,96. Berdasarkan hasil perhitungan yang didapat konstruksi bendung stabil. Saran 1. Perlunya ketelitian pada saat perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung yang dapat mengganggu stabilitas bendung.. Untuk menghasilkan bendung dengan biaya pembangunan yang lebih ekonomis perlu dilakukan perencanaan bendung yang matang dengan memperhatikan kondisi topografi daerah dimana bendung Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-04, Cetakan Pertama, Bandung, 1986. Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-06, Cetakan Pertama, Bandung, 1986. Mawardi, Erman. Memed, Moch. 00.Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis. Bandung: Alfabet. Triamodjo, Bambang. 008. Hidrologi Terapan. Yogyakarta: Beta Offset. Wilson.E.M. 1993. Hidrologi Teknik EdisiKeempat. Bandung: ITB. dibangun. DAFTAR PUSTAKA Direktorat Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, Standar Perencanaan Irigasi Bangunan KP-0, Cetakan Pertama, Bandung, 1986.