PERANCANGAN ULANG BENDUNG TIRTOREJO YOGYAKARTA (ANALISIS HIDRAULIKA) (8A) Agatha Padma L Jurusan Teknik Sipil, Universitas Atma Jaa Yogakarta, Jl. Babarsari 44 Yogakarta Email: padma_laksita@ahoo.com ABSTRAK Perancangan Tirtorejo adalah perancangan bangunan air ang berhubungan dengan pengembangan suatu daerah irigasi Tirtorejo dirancang dengan menggunakan Q desain sebesar 95 m /s. Tipe peredam pada Tirtorejo aitu Peredam Energi Berganda, dikarenakan ketinggian elevasi sungai lebih dari sepuluh meter. Analisis ulang dilakukan untuk mengetahui perbedaan hidraulika dari beberapa alternatif kajian. Perhitungan ang dilakukan ini dengan mengubah bentuk bendung ang semula berbentuk persegi menjadi bulat, mengubah elevasi peredam energi bendung dengan menggunakan peredam energi dan peredam energi. Perhitungan ang dilakukan adalah penentuan bentuk dan ukuran mercu pelimpah bendung, tinggi bendung, lebar bendung, penentuan tinggi energi diatas mercu, perhitungan tinggi muka air di hulu dan hilir bendung, perhitungan kecepatan air di hulu dan hilir, perhitungan kolam loncat air, kedalaman air ang terjadi pada backwater, dan tinggi tanggul banjir. Dari analisis data dengan tidak mengubah elevasi mercu bendung awal didapat elevasi muka air hulu ang baru +0,, Analisis perhitungan I, dihasilkan hitungan pertambahan panjang mercu bendung menjadi m, panjang kolam olak 8,5 m, panjang mercu bendung aitu m, panjang kolam olak 0,5. Analisis perhitungan II panjang mercu m, elevasi kolam olak +9,057 m, panjang kolam olak 9 m, untuk mercu ke tinggi mercu m, elevasi mercu +94,057m, panjang bendung 9,5 m, elevasi kolam olak +85,09, panjang kolam olak 0,5 m. Untuk analisis III panjang mercu bendung 6 m, panjang kolak olak m. Semua perancangan tipe kolam olak menggunakan kolam olak USBR tipe III. Kata Kunci: bendung, bangunan air, mercu, peredam energi, kolam olak. PENDAHULUAN Sistem irigasi ang ada di Kabupaten Sleman salah satuna adalah Daerah Irigasi Opak I ang terletak di wilaah Pakembinangun, Kabupaten Sleman dengan luas Ha. Dibagi tepatna 6 (enam) Daerah Irigasi, aitu Pleret, Mojosari, Gendukan, Sembir, Ngeburan, dan Tirtorejo dimana keseluruhan lokasi berada pada kecamatan Prambanan. Tirtorejo dengan luas daerah irigasi sebesar 54 Ha. Tirtorejo merupakan bendung dengan peredam energi berganda, ang mempunai spesifikasi lebih khusus daripada bendung pada umumna.. TINJAUAN PUSTAKA Peredam energi tipe berganda adalah struktur di bagian hilir tubuh bendung ang merupakan kolam olak berganda, ang masing-masing kolam olak dilengkapi dengan lantai datar dan ambang akhir pembentuk olakan. dengan peredam energi berganda sangat cocok dibangun di sudetan sungai dengan ketinggian lebih dari sepuluh meter. Karena akan dapat mengurangi jumlah galian sudetan dan pematahan energi air ang besar sehingga tidak menimbulkan penggerusan setempat ang dalam. Adapun perencanaan hidraulika bagian-bagian pokok bangunan bendung akan dijelaskan berikut ini:. Penentuan Elevasi Puncak Mercu Elevasi mercu bendung diperoleh dari perhitungan elevasi tinggi muka air minimum pada bangunan pengambilan. Tinggi bendung = E.mercu bendung E.muka dasar hulu bendung (). Tinggi Muka Air Diatas Mercu: H = h + h a = h + v g () Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 0 A -
. Lebar 4. Perencanaan Mercu Mercu Bulat B e. B n. K K H () Persamaan tinggi energi-debit untuk bendung ambang pendek dengan pengontrol segi empat adalah: 5. Kolam Olak (Stilling Basin) dan Loncat Air (Hdraulic Jump) Dengan dan rumus untuk kedalaman konjugasi dalam loncat air adalah: dimana: p a.5 Q Cd... g. b. H (4) q = v (5) 8. Fr u Fr v g. u (7) Besarna energi ang hilang pada loncat air dapat dihitung dengan persamaan: Es Es Es (8) 4.. Tidak ada rumus teoritis ang dapat digunakan untuk menghitung panjang loncat air. Beberapa ahli mencoba merumuskan panjang loncat air sebagai sebuah persamaan empiris seperti ditunjukkan dalam Tabel. Tabel. Rumus Empiris Panjang Loncat Air. Peneliti Rumus Empiris Keterangan Wocicli (9) L j = ( ). (C - 0.05 ) C = 8 Smetana (964) L j = C. ( ) C = 6 Silvester (964) L j = 9,75 ( Fr ),0. USBR (97) L j = A.( ) A = 5 6,9 Dept. PU (986) L j = 5. ( n + ) (6) Jenis Loncat air ang terjadi pada dasar mendatar dapat dibeda-bedakan berdasarkan bilangan Froude aliran ang terjadi, aitu sebagai berikut: a. Fr =, Aliran kritis, sehingga tidak berbentuk loncatan. b. Fr =,7, Terjadi ombak pada permukaan air, dan loncatan ang terjadi dinamakan loncatan berombak. c. Fr =,7,5, Terbentuk rangkaian gulungan ombak pada permukaan loncatan, tetapi permukaan air di hilir tetap halus. d. Fr =,5 4,5, Terdapat semburan berosilasi menertai dasar loncatan bergerak ke permukaan dan kembali lagi tanpa ada periode tertentu. A - 4 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 0
e. Fr = 4,5 9,0, Ujung-ujung permukaan hilir akan bergulung dan titik di mana kecepatan semburanna tinggi cenderung memisahkan diri dari aliran. f. Fr 9, Kecepatan semburan ang tinggi akan memisahkan hempasan gelombang gulung dari permukaan loncatan, menimbulkan gelombang-gelombang hilir, jika permukaanna kasar akan mempengaruhi gelombang ang terjadi. F r v q g. g. Adapun jenis-jenis kolam olak ang disarankan oleh Dept PU adalah: a. Kolam olak untuk bilangan Froude =,5-4,5 (9) Kolam olak USBR tipe IV, Kolam olak tipe-blok halang (baffle block tpe), Donnell and Blaisdell, 954. b. Kolam olak untuk bilangan Froude > 4,5 Loncatan airna bisa mantap dan peredaman energi dapat dicapai dengan baik. Kolam olak ang digunakan adalah USBR tipe III. c. Kolam Vlugter Kolam ini khusus untuk digunakan untuk bangunan terjun di saluran irigasi. 6. Profil Muka Air di Hulu Metode ang digunakan aitu metode langkah langsung (direct step method) dengan membagi ruas sungai kedalam beberapa pias (Triatmodjo, 99).: 7. Tinggi Tanggul u E s. g (0) E s () 4.. n. Q I f () 0 B. X E I Tinggi tanggul banjir dihitung dengan persamaan berikut: s 0 E I s f () H D = H + H f (4) Untuk tinggi jagaan ang diperlukan maka Dept. PU (986) telah menetapkan bahwa tinggi jagaan minimal 0,60 m. Lebar atas diambil sekurang-kurangna,0 m, jika tanggul dipakai untuk jalur pemeliharaan.. DATA DAN ANALISIS Data ang digunakan dalam perancangan Tirtorejo ini berasal dari Laporan Perencanaan Jaringan Irigasi DI Opak I Kabupaten Sleman. Data ang dibutuhkan adalah data topografi dan data hidrologi (Q desain ).. Data Topografi Adapun Daerah Irigasi Opak I seluas 54 Ha. Sungai Opak merupakan pemasok utama air pada Tirtorejo dan mempunai kemiringan dasar sungai 0,005.. Data Hidrologi Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 0 A - 5
Untuk mengevaluasi perancangan konstruksi bendung ang ada maka disini penulis menggunakan Q sebesar 95 m /s, dimana Q desain ini merupakan Q desain lama, ang terdapat pada Laporan Akhir Tirtorejo. 4. PERANCANGAN HIDRAULIKA BENDUNG Terdapat tiga () macam alternatif perhitungan pada bab ini, aitu Alternatif I dengan memakai elevasi awal sesuai di lapangan dengan mengganti bentuk mercu bendung ang sebelumna berbentuk persegi menjadi bulat, Alternatif II dengan coba-coba memakai mercu bendung dengan elevasi ang berbeda dari Alternatif I dan Alternatif II dengan coba-coba memakai mercu bendung. Perhitungan profil muka air di hulu bendung antara Alternatif I, Alternatif II dan Alternatif III sama dikarenakan tinggi bendung dan dan lebar efektif sungai sama. Perbedaan antara Alternatif I, Alternatif II dan Alternatif III adalah perbedaan elevasi mercu bendung dan banakna mercu bendung. Penentuan elevasi puncak mercu awal dan Q desain ang dipakai dalam perhitungan ini sesuai data ang diperoleh dari Akhir Tirtorejo, CV Hara Konsultan, ang bekerja dengan Departemen PU Yogakarta Tabel. Perbandingan Hasil Alternatif Awal Alternatif I Alternatif II Alternatif III Elevasi mercu 0,56 m 0,56 m 0,56 m 0,56 m Tinggi mercu,0 m,0 m,0 m,0 m Tinggi energi mercu 0,844 m 0,785 m 0,785 m 0,785 m Tinggi muka air hilir mercu 0,64 m 0,77 m 0,77 m 0,77 m Elevasi muka air hilir mercu 0,0 m 0, m 0, m 0, m Lebar mercu 59 m 58,667 m 58,667 m 58,667 m Kecepatan awal m/s 0,54 m/s 0,54 m/s 0,4 m/s Tinggi vertikal mercu,566 m,50 m 8,80 m 4,6 m Panjang mercu 7 m m 0 m 6 m Elevasi kolam olak 9,057 m 9,057 m 9,76 m 87,96 m Beda tinggi energi 9,85 m 7,5 m,7 m Kecepatan awal loncat air 5,05 m/s,5 m/s 6,96 m/s Fr loncat air 5,05,85 7,955 Kedalaman air di hilir mercu 5,079 m,49 m,696 m Panjang kolam olak 5 m 8,5 m 9 m m Elevasi muka air hilir mercu 96,8 m 96,5 m 97,456 m 9,656 m Tinggi mercu 4,58 m 4,8 m m Elevasi mercu 95,64 m 95,64 m 96,76 m Tinggi energi mercu 0,76 m 0,76 m Tinggi muka air hulu mercu 0,64 m 0,495 m 0,696 m Elevasi muka air hulu mercu 96.8 m 96,5 m 97,5 m Kecepatan awal,75 m/s,75 m/s Lebar efektif mercu 6 m 6,67 m 6,67 m Tinggi vertikal mercu 9,6 m 0,55 m 8, m Panjang mercu,5 m m 0 m Kecepatan loncat air 4,69 m/s,0 m/s Fr loncat air 4,44,4 Kedalaman konjugasi,087 m,96m Kedalaman air di hilir mercu 8,8 m 5,566 m,96 m Elevasi muka air hilir mercu 9,9 m 90,656 m 90,656 m Elevasi kolam olak 85,09 m 85,09 m 88,46 m Panjang kolam olak m 0,5 m 0,5 m Elevasi hilir sungai 89,96 m 89,96 m 89,96 m 89,96 m Panjang Keseluruhan 8,5 m 70,880 m 4,00 m 9,96 m A - 6 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 0
5. KESIMPULAN Setelah melakukan beberapa alternatif perancangan detail bendung dengan mempergunakan metode atau teori ang telah disebutkan, dan hasil perhitungan maka dapat disimpulkan beberapa hal, aitu :. Alternatif I dengan elevasi lantai hulu +00,57; tinggi mercu :,0 m; elevasi mercu +0,56; panjang mercu: m; elevasi kolam loncat air : +9,06 m; panjang kolam olak: 8,5 m. Untuk mercu bendung, elevasi mercu: +95,64 m; tinggi mercu: 4,584 m; panjang bendung: m; elevasi kolam olak : +85,09 m; panjang kolam olak : 0,5 m. Alternatif II dengan elevasi lantai hulu 00,57; tinggi mercu :,0 m, elevasi mercu +0,56; panjang bendung: 0 m; elevasi kolam loncat air : +9,76 m; panjang kolam olak: 9 m. Untuk mercu bendung, elevasi mercu: +96,76 m; tinggi mercu : m; panjang bendung: 0 m; elevasi kolam olak : +88,46 m; panjang kolam olak : 0,5 m.. Alternatif III dengan elevasi lantai hulu 00,57 tinggi mercu :,0 m; elevasi mercu: +0,56; panjang bendung: 6 m; elevasi kolam loncat air : +87,96 m; panjang kolam olak: m 4. Ketiga alternatif tersebut mercu bendung menggunakan bentuk bulat, didapat elevasi muka air hulu adalah +0, m, kolam loncat air ang digunakan adalah kolam olak tipe USBR III. Memilih alternatif II karena : a. Tinggi vertikal mercu dan mercu tidak terlalu tinggi. b. Rata-rata panjang mercu. c. Kehilangan energi paling kecil daripada alternatif ang lain. d. Kecepatan loncat air ang menebabkan gerusan tidak terlalu besar. e. Angka Frode paling kecil. f. Lebih stabil karena beda tinggi antara mercu -kolam olak dan mercu -kolam olak tidak terlalu besar. DAFTAR PUSTAKA Bambang Triatmodjo.(99).Hidraulika I. Beta Offset, Yogakarta. Departemen Pekerjaan Umum. (986). Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama, KP-0. CV Galang Persada, Bandung. Departemen Pekerjaan Umum. (986). Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan, KP- 04. CV Galang Persada,. Bandung. Departemen Pekerjaan Umum Daerah Istimewa Yogakarta. (005). Laporan Akhir Tirtorejo. CV Hara Konsultan, Yogakarta Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 0 A - 7