TUGAS AKHIR PS 1380 PERENCANAAN EMBUNG MAMBULU BARAT KECAMATAN TAMBELANGAN KABUPATEN SAMPANG MADURA INDRIANINGSIH WULAN MARET NRP. 3107 100 548 Dosen Pembimbing Ir. Sudiwaluyo,MS PROGRAM STUDI S-1 LINTAS JALUR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2009
FINAL PROJECT PS 1380 DESIGN OF MAMBULU BARAT S RESERVOIR TAMBELANGAN SUBDISTRICT SAMPANG DISTRICT MADURA INDRIANINGSIH WULAN MARET NRP. 3107 100 548 Conselor Lecture Ir. Sudiwaluyo,MS S-1 CIVIL ENGINEERING CIVIL ENGINEERING AND PLANNING FACULTY SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA 2009
PERENCANAAN EMBUNG MAMBULU BARAT KECAMATAN TAMBELANGAN KABUPATEN SAMPANG MADURA Nama : Indrianingsih Wulan Maret NRP : 3107100548 Jurusan : Teknik Sipil, FTSP - ITS Dosen Pembimbing : Ir. Sudiwaluyo,MS Abstrak Desa Mambulu Barat kecamatan Tambelangan kabupaten Sampang, Madura merupakan daerah rawan kekeringan. Untuk kebutuhan air baku, masyarakat menggunakan air seadanya. Sebagai usaha untuk mengatasi kesulitan air bagi masyarakat desa Mambulu Barat, maka direncanakan embung sebagai sarana penampung air dengan ukuran relatif kecil yang difungsikan sebagai bak air. Perencanaan kapasitas embung ini didasarkan pada data curah hujan. Untuk mendapatkan data debit air yang masuk ke dalam embung, maka data curah hujan dikonversikan ke data debit air. Perencanaan pelimpah didasarkan pada analisa debit banjir rencana menggunakan hidrograf satuan sintetik Nakayasu. Tubuh bendungan menggunakan tipe urugan. Setelah desain konstruksi embung diperoleh, maka dilakukan kontrol stabilitas agar bangunan aman terhadap kondisi yang berbahaya. Dari hasil analisa diperoleh debit banjir rencana periode ulang 50 tahun sebesar 3.94 m 3 /dt, volume tampungan sebesar 15371.77 m 3 berada pada elevasi + 55.34 m yang digunakan sebagai elevasi mercu pelimpah, elevasi muka air banjir pada ketinggian + 56.55 m, elevasi puncak bendungan pada ketinggian + 58.00 m, elevasi dasar sungai pada ketinggian +50.00 m,
tinggi jagaan diambil 1.45 m, tinggi bendungan 8.00 m, lebar mercu bendungan 4.20 m,kemiringan lereng up stream 1 :3.00, kemiringan lereng down stream 1 :2.25. Konstruksi stabil terhadap gaya-gaya yang terjadi pada kondisi yang berbahaya. Tampungan yang ada, mampu memenuhi kebutuhan air baku(air minum) penduduk pada proyeksi tahun 2020 yang berjumlah 869 jiwa dengan kebutuhan air sebesar 40 l/org/hari. Kata kunci : kesulitan air,kebutuhan air baku, embung
DESIGN OF MAMBULU BARAT S RESERVOIR TAMBELANGAN SUBDISTRICT SAMPANG DISTRICT MADURA Name : Indrianingsih Wulan Maret Register Number : 3107100548 Dept. : Civil Engineering, FTSP - ITS Advisor : Ir. Sudiwaluyo,MS Abstract Mambulu Barat village Tambelangan subdistrict, Sampang district in Madura Island East Java is a gristle dryness area. People have a very small amount of water to use for all. To solve this problem a small size reservoir planned to built as a water storage. The design capacity of the reservoir is based on the rainfall data. To find the capacity of water intake to the reservoir its needed data conversion from the rainfall data to discharge water data. Design of spillway is based on analisys of planned flood discharge that uses sintethic Nakayasu unit hydrograph. Main dam uses heap type. Its needed to make a stability control for the design of reservoir construction from dangerous condition. As the result the planned flood discharge is 3.94 m 3 /sec, storage volume 15371.77 m 3, in + 55.34 m elevation as used as reference spillway elevation, elevation of higest water level at + + 56.55 m, elevation peak of the dam at + 58.00 m, elevation bottom of the river at +50.00 m, high freeboard is 1.45 m, high of the dam is 8.00 m, broad of the dam is 4.20 m, slope gradient of up stream 1 :3.00, slope gradient of down stream 1 :2.25., The reservoir construction stable in various forces of dangerous
condition. The storage can fulfill the people need of raw water until year 2020 that estimated 40l/person/day for 869 people Keywords : water shortage, need of raw water, reservoir
KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas segala bentuk karunia, rahmat, nikmat, dan ridho-nya, sehingga Tugas Akhir dengan judul Perencanaan Embung Mambulu Barat Kecamatan Tambelangan Kabupaten Sampang Madura dapat diselesaikan. Dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga kami yang telah memberikan motivasi dan dukungan baik moril maupun materi. 2. Bapak Ir. Edijatno, selaku koordinator Program Studi S-1 Lintas Jalur Teknik Sipil, FTSP-ITS. 3. Bapak Ir. Sudiwaluyo, Ms selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan pada penyusunan tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Abdullah Hidayat, selaku dosen wali. 5. Rekan-rekan mahasiswa dan mahasiswi yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan informasi dan manfaat bagi pembaca. Surabaya, Juli 2009 Penyusun
DAFTAR ISI Halaman judul... i Abstrak...... ii Daftar isi...... vi Daftar tabel... x Daftar gambar... xi v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Tujuan...... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Manfaat...... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Analisa Hidrologi 3 2.1.1 Curah Hujan Rata-rata 3 2.1.2 Analisa Frekuensi 4 2.1.2.1 Metode Distribusi Pearson Tipe I... 5 2.1.2.2 Metode Log Pearson Tipe III... 6 2.1.3 Kesesuaian Distribusi Analisa Frekuensi Curah Hujan... 7 2.1.3.1 Metode Chie Kuadrat... 7 2.1.3.2 Metode Smirnov-kolmogorv... 8 2.1.4 Analisa Debit Banjir Rencana 10 2.1.5 Analisa Kapasitas Bendungan.... 12 2.1.5.1 Lengkung Kapasitas Waduk... 13 2.1.6 Analisa Kebutuhan Air.. 14 2.1.6.1 Kebutuhan Air Bersih..... 14 2.1.6.1.1 Proyeksi Jumlah Penduduk 14 2.1.6.2 Evaporasi... 15 2.1.6.3 Perkolasi 15
2.1.6.4 Keseimbangan Air(Water Balance) 16 2.1.7 Volume Waduk 16 2.1.8 Penulusuran Banjir(Flood Routing). 16 2.2 Perencanaan Konstruksi Bendungan.. 19 2.2.1 Tipe Tubuh Bendungan. 19 2.2.2 Tinggi Tubuh Bendungan... 19 2.2.3 Tinggi Jagaan..... 19 2.2.4 Lebar Mercu Bendungan... 20 2.2.5 Kemiringan Lereng Urugan. 20 2.2.6 Penentuan Tipe Spillway/Pelimpah 22 2.3 Analisa Hidrolika... 23 2.3.1 Perencanaan Spillway.. 23 2.3.1.1 Saluran Pengarah Aliran. 24 2.3.1.2 Saluran Pengatur Airan.... 24 2.3.1.3 Saluran Peluncur 25 2.3.1.4 Perencanaan Bangunan Peredam Energi... 27 2.4 Kontrol Stabilitas Konstruksi. 29 2.4.1 Stabilitas Tubuh Bendungan 30 2.4.1.1 Stabilitas Tubuh Bendungan Terhadap Aliran filtrasi. 30 2.4.1.2 Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan 31 2.4.2 Stabilitas Pelimpah.. 35 BAB III METODOLOGI 3.1 Daerah studi 37 3.2 Pengumpulan data. 37 3.3 Pengolahan data.. 37 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Hidrologi.. 41 4.1.1 Curah Hujan Maksimum Rata-rata.... 41 4.1.2 Analisa Distibusi Pearson Tipe III 44 4.1.3 Uji Kesesuaian Distribusi Analisa Frekuensi Curah Hujan... 45
4.1.3.1 Metode Chie Kuadrat... 45 4.1.3.2 Metode Smirnov-kolmogorv... 46 4.1.4 Perhitungan Curah Hujan Periode Ulang... 48 4.1.5 Analisa Debit Banjir Rencana... 49 4.1.5.1 Perhitungan Tinggi Hujan pada Jam Ke-T... 50 4.1.5.2 Perhitungan Curah Hujan Efektif... 50 4.1.5.3 Hidrograf Banjir... 51 4.1.6 Analisa Kapasitas Bendungan... 61 4.1.6.1 Lengkung Kapasitas Waduk... 61 4.1.6.2 Kapasitas Efektif... 63 4.1.6.2.1 Debit Inflow... 63 4.1.6.2.2 Debit Outflow.. 66 4.1.6.2.3 Analisa Neraca Air. 69 4.1.6.2.4 Keseimbangan Air (Water Balance)71 4.1.6.3 Kapasitas Mati 72 4.1.6.4 Kapasitas Tampungan 72 4.1.7 Penulusuran Banjir(Flood Routing) 73 4.2 Perencanaan Konstruksi Bendungan. 79 4.2.1 Tinggi Jagaan. 79 4.2.2 Tinggi Tubuh Bendungan... 80 4.2.3 Lebar Mercu Bendungan... 80 4.2.4 Kemiringan Lereng Urugan 81 4.2.5 Penentuan Tipe Spillway/Pelimpah 81 4.3 Analisa Hidrolis pada Penampang Spillway. 82 4.3.1 Saluran Pengatur...... 83 4.3.1.1 Saluran Transisi...... 84 4.3.2 Saluran Peluncur... 85 4.3.3 Bangunan Peredam Energi... 87 4.4 Kestabilitas Konstruksi Bnedungan 87 4.4.1 Kestabilitas Tubuh Bendungan.. 88 4.4.1.1 Stabilitas Tubuh Bendungan Terhadap Aliran filtrasi... 88
4.4.1.2 Stabilitas Lereng Tubuh Bendungan 101 4.4.2 Stabilitas Pelimpah 116 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 131 5.2 Saran... 132 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik Distribusi Frekuensi 7 Tabel 2.2 Nilai Delta Kritis untuk Uji Smirno-Kolmogorov 10 Tabel 2.3 Tinggi Jagaan... 20 Tabel 2.4 Kemiringan Lereng Urugan... 21 Tabel 2.5 Harga-harga K dan n 23 Tabel 2.6 Harga i, α, β untuk Menentukan Pusat Lingkaran 34 Tabel 4.1 Curah Hujan Maksimum Harian... 41 Tabel 4.2 Syarat-syarat Penggunaan Distribusi 42 Tabel 4.3 Perhitungan Parameter Statistik Data... 43 Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Uji Chi Kuadrat... 46 Tabel 4.5 Perhitungan Uji Smirnov-Kolmogorov... 47 Tabel 4.6 Curah Hujan Periode Ulang Pearson Tipe III... 48 Tabel 4.7 Koefisien Pengaliran... 50 Tabel 4.8 Perhitungan Curah Hujan Efektif Periode Ulang 51 Tabel 4.9 Unit Hidrograf pada Kurva Naik... 53 Tabel 4.10 Unit Hidrograf pada Kurva turu(tp<t<(tp+t 0.3 )) 53 Tabel 4.11 Unit Hidrograf pada Kurva turun (Tp+T 0.3 <t< (Tp+T 0.3 +1.5 T 0.3 ))... 53 Tabel 4.12 Unit Hidrograf pada Kurva turun (t > (Tp+T 0.3 +1.5 T 0.3 ))... 54 Tabel 4.13 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 2 tahun... 55 Tabel 4.14 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 5 tahun... 56 Tabel 4.15 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 10 tahun.. 57 Tabel 4.16 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 25 tahun.. 58 Tabel 4.17 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 50 tahun.. 59 Tabel 4.18 Debit Banjir Rencana Periode Ulang 100 tahun 60 Tabel 4.19 Volume Tampungan Embung Mambulu Barat.. 62 Tabel 4.20 Hujan Andalan Embung Mambulu Barat... 65 Tabel 4.21 Proyeksi Jumlah Penduduk... 67 Tabel 4.22 Kebutuhan Air Penduduk... 67 Tabel 4.23 Tekanan Uap Jenuh pada Suhu Rata-rata... 68 Tabel 4.24 Perhitungan Evaporasi... 69
Tabel 4.25 Analisa Neraca Air Embung Mambulu Barat dengan R 80% dan kebutuhan air penduduk 40 l/org/hari... 70 Tabel 4.26 Volume Waduk... 71 Tabel 4.27 Hubungan Elevasi dan Debit Keluar... 75 Tabel 4.28 Hubungan Antara Elevasi, Debit Keluar dan Storage... 76 Tabel 4.29 Penelusuran Banjir Lewat Waduk melalui Bangunan Pelimpah Q 50 tahun Embung Mambulu Barat 77 Tabel 4.30 Titik Ordinat Garis Depresi... 90 Tabel 4.31 Titik Ordinat Garis Depresi... 93 Tabel 4.32 Titik Ordinat Garis Depresi... 96 Tabel 4.33 Titik Ordinat Garis Depresi... 99 Tabel 4.34 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Up Stream Kondisi Kosong... 106 Tabel 4.35 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Down Stream Kondisi Kosong... 107 Tabel 4.36 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Up Stream Kondisi Waduk Terisi Air Penuh... 110 Tabel 4.37 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Down Stream Kondisi Waduk Terisi Air Penuh... 111 Tabel 4.38 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Up Stream Kondisi Waduk Terisi Air Penuh dan Terjadi Penurunan Tiba-tiba... 114 Tabel 4.39 Perhitungan Stabilitas Lereng Bagian Down Stream Kondisi Waduk Terisi Air Penuh dan Terjadi Penurunan Tiba-tiba... 115 Tabel 4.40 Perhitungan Tekanan Up Lift Kondisi Muka Air Setinggi Mercu Pelimpah... 119 Tabel 4.41 Perhitungan Tekanan Up Lift Kondisi Muka Air Banjir... 120 Tabel 4.42 Perhitungan Momen Kondisi Muka Air Normal... 122
Tabel 4.43 Rekapitulasi Momen Tahan dan Momen Guling... 123 Tabel 4.44 Rekapitulasi Gaya Vertikal... 123 Tabel 4.45 Rekapitulasi Gaya Horisontal... 124 Tabel 4.46 Perhitungan Momen Kondisi Muka Air Banjir... 127 Tabel 4.47 Rekapitulasi Momen Tahan dan Momen Guling... 128 Tabel 4.48 Rekapitulasi Gaya Vertikal... 128 Tabel 4.49 Rekapitulasi Gaya Horisontal... 129
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hidrograf Inflow dan Outflow... 18 Gambar 2.2 Sketsa Tinggi Tubuh Embung... 19 Gambar 2.3 Bentuk-bentuk Mercu Ogee... 22 Gambar 2.4 Skema Suatu Tipe Bangunan Pelimpah pada Bendungan Urugan... 24 Gambar 2.5 Skema Penampang Memanjang Aliran pada Saluran Peluncur... 26 Gambar 2.6 Grafik Hubungan Antara bilangan Froude dengan Nilai L/D2... 29 Gambar 2.7 Cara Menentukan Besarnya Harga N dan T... 32 Gambar 2.9 Menentukan Titik Pusat Bidang Luncur dengan Cara Fellinius... 34 Gambar 4.1 Unit Hidrograf Banjir... 61 Gambar 4.2 Hubungan Antara Elevasi, Luas Genangan dan Volume Tampungan Waduk... 63 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Inflow dan Outflow... 71 Gambar 4.4 Mass Curve... 72 Gambar 4.5 Letak Spillway dari Grafik Lengkung Kapasitas... 73 Gambar 4.6 Lengkung Debit (Rating Curve)... 75 Gambar 4.7 Penelusuran Banjir Lewat Waduk Melalui Bangunan Pelimpah Q 50tahun Embung Mambulu Barat... 79 Gambar 4.8 Profil Muka Air Saluran Pengatur... 83 Gambar 4.9 Penampang Melintang Bendungan Keadaan Muka Air Normal... 89 Gambar 4.10 Formasi Garis Depresi Keadaan Muka Air Normal dengan skala 1:300... 91 Gambar 4.11 Penampang Melintang Bendungan Keadaan Muka Air Banjir... 92 Gambar 4.12 Formasi Garis Depresi Keadaan Muka Air Banjir dengan skala 1:300... 94
Gambar 4.13 Penampang Melintang Bendungan Keadaan Muka Air Normal... 95 Gambar 4.14 Formasi Garis Depresi Keadaan Muka Air Normal dengan skala 1:300... 97 Gambar 4.15 Penampang Melintang Bendungan Keadaan Muka Air Banjir... 98 Gambar 4.16 Formasi Garis Depresi Keadaan Muka Air Banjir dengan skala 1:300... 100 Gambar 4.17 Menentukan Titik Pusat Bidang Luncur dengan Cara Fellinius... 102 Gambar 4.18 Titik Pusat Bidang Longsor Bagian Hulu... 104 Gambar 4.19 Titik Pusat Bidang Longsor Bagian Hilir... 105 Gambar 4.20 Skema Perhitungan dengan Metode Irisan Bidang Luncur Kondisi Kosong pada Bagian Up stream... 108 Gambar 4.21 Skema Perhitungan dengan Metode Irisan Bidang Luncur Kondisi Kosong pada Bagian Down stream... 109 Gambar 4.22 Skema Perhitungan dengan Metode Irisan Bidang Luncur Kondisi Muka Air Banjir pada Bagian Up stream... 112 Gambar 4.23 Skema Perhitungan dengan Metode Irisan Bidang Luncur Kondisi Muka Air Banjir pada Bagian Down stream... 113 Gambar 4.24 Skema Pembebanan Berat Sendiri / Beban Kontruksi... 118 Gambar 4.25 Skema Pembebanan Kondisi Muka Air Setinggi Mercu Pelimpah... 121 Gambar 4.26 Skema Pembebanan Kondisi Muka Air Banjir... 124