Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 65 UJI STABILITAS CHECK DAM KEDUNGREJO 5 DI KALI KONTO KECAMATAN PUJON KABUPATEN MALANG Suhudi dan Ester Ria Dwi Kandari PS. Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang Abstract Cactment area Kali Konto is the part of up stream Brantas which is located in Pujon Malang It s km. The main building water that s located at DAS Brantas Hulu is Selorejo reservoir. It s ethnic age reach 00 years but will be reduced because the silting up of reservoir. It s caused of the big erotion and sedimentation in the water arrest area. The erotion happened more than the limit of tolerance from the land erotion whichs is permitted. Kali Konto is the biggest sedimentation contributor for Selorejo Reservoir. One of the action in case erotion and sedimentation in the river is by building Sediment Controller Building or generally mentioned by Check Dam. From the calculation stated that the dimension of check dam will be made of river stone like the elevation of top spillway peak dam main in 86 m with effectife height amount of 4 m and foundation depth amount of m, the width of mercu pelimpah main dam amount of m with discharge in the repeatance periode is 50 years amount of 86,79 m /sec, the controlling height amount of m. The analytic of building stability check dam is in the safe condition, it is,7 >, (required). Key words: flood discharge, check dam, stability Pendahuluan Air merupakan sumber kehidupan manusia yang sangat penting. Air biasanya mengalir menuju ke tempat yang lebih rendah. Sungai adalah suatu alur alamiah di atas permukaan bumi tempat mengalirnya air yang berasal dari hujan dan merupakan salah satu komponen dari daerah aliran sungai (DAS) (Maewah, 00). Sungai berperan penting dalam kehidupan manusia, namun dengan berkembangnya pola kehidupan manusia maka berdampak pada ekosistem DAS yang dapat merubah pola aliran DAS tersebut terutama di DAS Kali Konto. Kali Konto termasuk DAS Brantas Hulu merupakan daerah pegunungan dengan kondisi morfologi sungai berbelok-belok (meander) karena memiliki kemiringan sungai yang curam dan gaya tarik alirannya cukup besar. Kondisi seperti ini menyebabkan penumpukan sedimen karena pada saat hujan lebat arus sungai semakin deras sehingga kandungan sedimen diendapkan secara berurutan sepanjang sungai (Anonymous, 986). Penumpukan sedimen yang terusmenerus akan menyebabkan elevasi dasar sungai terus naik di Kali Konto. Usaha yang dilakukan untuk memperlambat proses sedimentasi tersebut salah satunya yaitu membangun check dam agar proses sedimentasi tidak terjadi di Waduk Selorejo.
66 Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 Waduk Selorejo dengan luas genangan.800 ha direncanakan mempunyai umur efektif waduk 00 tahun. Laju sedimen maksimum yang diijinkan sebesar 60.000 m /det, sedangkan berdasarkan hasil pengukuran sedimen pada tahun terakhir sebesar,86 juta m /det, sehingga tingkat sedimentasi sangat mengkhawatirkan yang akan menurunkan umur efektif waduk (Wijayanti dan Surono, 009). Maka dari itu untuk mengatasi proses sedimentasi di bagian hulu Waduk Selorejo dan mempertahankan elevasi dasar sungai rencana, Perum Jasa Tirta I telah membangun 0 check dam di DAS Kali Konto yang salah satunya adalah Check Dam Kedungrejo 5 di Kali Konto. Perencanaan Chek Dam Kedungrejo 5 di Kali Konto Kecamatan Pujon Kabupaten Malang diharapkan dapat mendukung efektifitas Waduk Selorejo. Pada perencanaan Check Dam ini curah hujan rancangan dihitung mengunakan metode Log Pearson Type III. Rumusnya adalah sebagai berikut (Soemarto, 987): Log X T = log X + G. S log X T = logarima besarnya debit untuk periode ulang T tahun (m /det) log = rata-rata dari logaritma data X debit (m /det) G = faktor sifat distribusi Log Pearson Type III yang merupakan fungsi koefisien kemencengan (Cs) terhadap waktu ulang atau probabilitas (P) S = Standart deviasi Persamaan umum Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu adalah sebagai berikut (Soewarno, 995): A.R 0 Qp =,6(0,T T ) p 0, Qp = debit puncak banjir (m /det) A = luas DAS (km ) R 0 = hujan satuan (mm) T p = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T 0, = waktu yang dipentikan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 0% dari debit puncak (jam) Perhitungan tinggi muka air rencana menggunakan metode penelusuran banjir lewat waduk. Rumusnya adalah sebagai berikut (Sosrodarsono, 00): I I Q Q t S t S t atau I I S Q S Q t t jika S Q t S Q t Maka rumus tersebut dapat ditulis sebagai berikut: I I Apabila fasilitas pengeluarannya berupa bangunan pelimpah (spillway) maka digunakan rumus sebagai berikut (Chow, 99): Q C.B.H C = koefisien debit bangunan pelimpah (,7, m / /det) B = panjang ambang bangunan pelimpah (m) H = tinggi energi di atas ambang bangunan pelimpah (m)
Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 67 Pada perencanaan check dam, untuk menentukan kedalaman pondasi pada umumnya digunakan rumus (Prastumi, 008): d = ~ H h 4 d = kedalaman pondasi ( m ) h = tinggi muka air di atas pelimpah (m) H = tinggi efektif main dam (m) Berdasarkan SK SNI T-9-99-0, kemiringan tubuh bangunan utama check dam bagian hilir diambil : 0, sebagai standart dengan maksud untuk menghindari batu-batu besar yang jatuh dari pelimpah yang memukul bagian hilirnya dan tidak menimbulkan gaya abrasi pada permukaan badan bendung bagian hilir. Untuk kemiringan check dam utama bagian hulu dengan H < 5 m digunakan rumus (Prastumi, 008): αm n β n 4α γ α αβ 4n β γnβ β n α m α = h/h = b/h γ = γ c /γ o h = tinggi air di atas pelimpah b = lebar mercu pelimpah H = tinggi check dam Analisa stabilitas check dam menggunakan pendekatan rumus yang dipakai guna peninjauan stabilitas keamanan tubuh dam sebagai berikut (Sosrodarsono, 985): Kestabilan terhadap geser SF f. V H SF = angka keamanan terhadap geser SF >,5 untuk keadaan normal SF >, untuk keadaan gempa V = jumlah gaya vertikal H = jumlah gaya horizontal f = koefisien geser Kestabilan terhadap guling M v SF M h SF = angka keamanan terhadap guling SF >,5 untuk keadaan normal SF >, untuk keadaan gempa M v = jumlah momen vertikal M = jumlah momen horizontal h Kestabilan terhadap daya dukung tanah (Sosrodarsono, 98) V 6e σ n b b σ = daya dukung tanah ijin (t/m ) n b = jarak dasar dam antara upstream sampai downstream (m) e = eksintrisitas Kestabilan terhadap piping Peninjauan kestabilan terhadap piping menggunakan Metode Lane. Rumusnya adalah (Sosrodarsono, 985): L l L v h C L H C L = angka rembesan pada rumus Lane L v = jumlah panjang creep arah vertikal (m) L h = jumlah panjang creep arah horizontal (m) H = beda tinggi muka air (m) Tujuan penelitian ini adalah untuk mempertahankan elevasi dasar Kali Konto agar tidak mengalami pendangkalan sehingga umur efektif Waduk Selorejo tetap terjaga melalui
68 Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 perencanaan bangunan Check Dam Kedungrejo 5 dengan meninjau tingkat stabilitasnya. Metode Penelitian Check Dam Kedungrejo 5 terletak di Kali Konto, Dusun Kedungrejo, Desa Sukomulyo, Kecamatan Pujon, Kabupaten Malang. Terletak pada koordinat 7 5 0,5 LS dan 6,6 BT dengan elevasi 959 m. Kondisi hidrologi lokasi studi memiliki curah hujan tahunan berkisar antara.60 mm sampai dengan.756 mm. Kawasan studi beriklim muson tropis. Lokasi perencanaan merupakan dataran tinggi yang terletak pada ketinggian.0 m di atas permukaan air laut, dengan kemiringan antara 0-5%. Bentuk lahan (landform) yang terdapat di lokasi meliputi perbukitan, pegunungan, dataran dan lembah alluvial atau lahar (Anonymous, 008). Lokasi studi mempunyai jenis tanah andosol yang mempunyai ciri tanahnya subur tetapi mudah kena erosi. Perolehan data dapat dilakukan dengan cara observasi lapangan dan wawancara yang merupakan data primer, disamping data sekunder yang diperoleh dari instansi yang terkait. Analisa dilakukan dengan menggunakan rumusrumus pendekatan teoritis dalam perencanaan check dam yang stabil dan aman. Analisa diawali dengan analisa hidrologi yaitu perhitungan curah hujan tahunan guna mendapakan debit banjir rencana, selanjutnya diolah melalui analisa hidrolika untuk mendapatkan tinggi muka air rencana yaitu dilakukan penelusuran banjir lewat waduk. Pendimensian check dam dilakukan setelah diketahui tinggi muka air rencana dan selanjutnya dilakukan analisa stabilitas check dam untuk mendapatkan dimensi check dam yang aman dan stabilitasnya terjamin. Hasil dan Pembahasan Analisa awal yang dilakukan yaitu analisa hidrologi yang berdasarkan data curah hujan tahunan dari stasiun curah hujan Pujon tahun 00-0. Hasil analisa curah hujan rancangan dapat dilihat pada Tabel. Tabel. Perhitungan curah hujan rancangan dengan Log Pearson Type III Curah Hujan Tr Rata-rata Standar Kemencengan Peluang G Rancangan No (tahun) (Log) Deviasi (Cs) (%) Xt Log Xt (mm) 50,6 0, -0,0,999,48 77,6 Sumber: Hasil perhitungan Selanjutnya dilakukan analisa Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu, sebagai berikut:. Luas DAS (A) = 7,00 km. Panjang sungai (L) = 75,00 km. Hujan satuan Ro = mm 4. Baseflow berdasarkan sumber data yang ada di PJT I (QB)=8,75 m /det 5. Parameter Hidrograf α α = 0,47(7 75) 4,75 0,5 =,4 6. Time lag, waktu antara hujan sampai debit puncak (tg) karena L > 5 km, maka: tg = 0,4 + 0,058. L untuk L > 5 = 0,4+0,058 75=4,750 jam 7. Satuan Waktu Hujan (tr)= jam
Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 69 8. Tenggang waktu dari permulaan hujan sampai debit puncak banjir, yaitu: Tp = tg + (0,8. tr) =4,750+(0,8 )=5,550 jam 9. Waktu yang diperlukan penurunan debit puncak sampai debit 0% dari debit puncak (T 0. ), yaitu: T 0, = α. tg =,4 4,750 =5,47 jam 0. Debit puncak banjir 7 Qp,6 (0, 5,550) 5,47 = 9,8m /dt Tabel. Hidrograf banjir rancangan Metode Nakayasu Tr = 50 Tahun No t Qt Akibat Hujan jam-jaman (mm) QB Qbanjir (m /dt/mm) 8,87,55 5,587,6 9,99 (m /dt) (m /dt) 0 0,000 0,000 8,75 8,75 0,5,479 0,000 8,75 0,754 0,80 65,865 7,04 0,000 8,75 9,74 4, 74,90 45,075,055 0,000 8,75 60,695 5 4 4,0 47,67 89,906 65,9 47,950 0,000 8,75 559,700 6 5 7,6 59,896 5,594,65 8,97 7,677 8,75 0,994 7 6 8,40 690,44 78,56 0,946 95,4 8,9 8,75 86,790 8 7 6,79 55,068 4,05 04,89 76,85 66,750 8,75 95,04 9 8 5,90 44,05 4,575 84,0 6,07 5,469 8,75 764,47 0 9 4,8 54,878 9,779 67,04 48,949 4,80 8,75 64,05 0,459 84,69 7,58 5,9 9,09 4,08 8,75 49,49,775 8,098 58,99 4,60,46 7,59 8,75 97,65,94 96,78 50,88 7, 7,6,744 8,75 44,087 4,065 69,690 4,885,8,405 0,480 8,75 97,98 5 4,78 46,60 7,85 7,758 0,88 7,664 8,75 58,096 6 5,56 6,8,648,94 7,4 5,6 8,75,750 7 6,5 08,88 8,59 0,650 5,08,4 8,75 94,5 8 7,4 9,9 4,88 7,8,95,4 8,75 68,574 9 8 0,986 8,00 0,948 5,6,7 9,776 8,75 46,55 0 9 0,850 69,864 8,068,50 9,66 8,4 8,75 7,56 0 0,758 6,59 6,0,808 8,587 7,54 8,75 4,544 0,678 55,7 4,4 0,568 7,686 6,75 8,75 0,86 0,607 49,87,898 9,458 6,879 6,09 8,75 9,400 4 0,54 44,65,544 8,465 6,57 5,87 8,75 84,46 5 4 0,486 9,948 0, 7,576 5,50 4,8 8,75 76,46 Sumber: Data dan Hasil Perhitungan Perhitungan tinggi muka air rencana diperoleh melalui hubungan antara elevasi, luas genangan dan volume tampungan, selanjutnya dilakukan penelusuran banjir lewat waduk dengan nilai C =, m / /det, B = m dan t = 600 detik kemudian dihitung dengan cara yang sama untuk baris-baris berikutnya. Hasil analisa dapat dilihat pada Tabel. Dari perhitungan Tabel didapat nilai h maksimum sebesar,96 m ~ m sehingga elevasi maksimum tercapai E. 859,00 + = E. 86 m. Sedangkan debit keluar adalah 46,89 m /det.
70 Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 Tabel. Penelusuran banjir lewat waduk dengan bangunan pelimpah t I (I + I )/ ψ φ h Q jam (m³/det) (m³/det) (m³/det) (m³/det) (m) (m³/det) 0 8,75 0,0 8,75 0,754 4,55 50,05 57,549 0, 8,57 9,74 55,964 509,0 564,976 0,6 0,50 60,695 75,95 554,446 70,8 0,5 8,5 4 559,700 40,98 7,848,046 0,87 9,6 5 0,994 790,847 08,80 87,676,4 8,97 6 86,790 04,9 79,479 895,87,0 9,479 7 95,04 069,547 756,9 85,940,45 85,450 8 764,47 858,89 640,490 4498,878,68,99 9 64,05 689,44 486,885 4976,9,8 8,097 0 49,49 55,75 4748,0 50,786,87 5,98 97,65 445,55 5065,805 55,58,9 4,054 44,087 70,85 570,04 564,55,94 44,97 97,98,00 596,958 577,960,96 46,056 4 58,096 78,007 547,904 5749,9,96 46,89 5,750 40,9 550,08 5744,005,96 46,686 6 94,5 08,97 5497,8 5706,55,95 45,77 7 68,574 8,49 5460,48 564,8,94 44, 8 46,55 57,554 597,69 5555,74,9 4,5 9 7,56 7,0 5,059 5450,089,90 9,57 0 4,544,05 50,58 5,55,88 6,70 0,86 08,965 5094,85 50,87,86,609 9,400 98,9 4970,08 5068,60,8 0,6 84,46 88,9 488,65 497,96,80 6,907 4 76,46 80,46 4700,080 4780,54,76,846 Sumber: Data dan Hasil Perhitungan Perencanaan Check Dam Kedungrejo 5 terletak di Kali Konto adalah: Diketahui dari data yang ada: - Pelimpah bagian atas (B )= m - Pelimpah bagian bawah (B )=5 m Dari penelusuran banjir lewat waduk - h =,00 m - Tinggi jagaan h ' =,00 m Karena bangunan utama check dam tidak mencapai 5 m, maka kedalaman pondasi dihitung dengan rumus berikut: d 4, m d 4,75 m 4 Diambil kedalaman pondasi,00 m. Lebar mercu main dam direncanakan sebesar,00 m. Kemiringan main dam bagian hilir diambil : 0, sesuai SK SNI T-9-99-0 sebagai standart. Kemiringan main dam bagian hulu. h H b H c o,00 6,00,00 6,00, 0,50 0,50, t/m Diambil bj pasangan batu γ c =, t/m berat jenis air γ o =,0 t/m, maka: 0,50m 0, 0,50 0,4.0,50,.0,50.0,50.0,50 0,50.0,50 4.0, 0,50,.0,.0,50 0,50 0, 0,50 m,740 m 4, 0 Dengan rumus ABC: m m,740,740 4.,50.4,.,50 0,99,00 m, 8 m
Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 7 Harga m yang diambil sebesar,00. Kemiringan main dam bagian hulu = :. Sketsnya dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 4. Sketsa dimensi check dam Analisa stabilitas Terhadap geser - Air normal (tanpa gempa) SF 0,75.8,0,0 SF,7 >,5...aman - Air normal (gempa) 0,75.8,0 SF,4 SF,89>,...aman - Air banjir (tanpa gempa) SF 0,75.84,607 40,0 SF,57>,5...aman - Air banjir (gempa) 0,75.84,607 SF 50,4 SF,7>,...aman Terhadap guling - Air normal (tanpa gempa) SF 94,96 4,760 SF 7,06>,5...aman - Air normal (gempa) 94,96 SF 66,998 SF 4,40>,...aman - Air banjir (tanpa gempa) SF 0,6 95,760 SF,7>,5...aman - Air banjir (gempa) 0,6 SF 0,998 SF,5>,...aman Terhadap daya dukung tanah - Kondisi air normal (tanpa gempa dan gempa) Sepertiga bagian tengah Mv X V X 94,96,64 m 8,0 Disyaratkan: b.b X 7,80. 7,80,64,600,64 5,00 b e X 7,80 e,64,04 m...ok Daya dukung tanah ijin untuk pasir kerikil = 0 60 t/m 8,0 6.,04 max 7,80 7, 80 8,70 t/m < 0 max t/m...aman 8,0 6.,04 min 7,80 7, 80,07 t/m > 0 t/m...aman min - Kondisi air banjir (tanpa gempa dan gempa) Sepertiga bagian tengah X 0,6,588 m 84,607 Disyaratkan: b.b X
7 Jurnal Reka Buana Volume No, Maret 06 - Agustus 06 7,80.7,80,588,600,588 5,00 7,80 e,588 0,988 m 84,607 6. 0,988 7,80 7, 80 max 9,095 t/m < 0 max...ok t/m...aman 84,607 6.0,988 min 7,80 7, 80,599 t/m > 0 t/m...aman min Terhadap piping L = 5,00 m v L H 7,90 m H =,66 m C Ltabel =,5 (Bongkah dengan sedikit berangkal dan kerikil) C L 5,00 7,90,66,5 4,85...aman Kesimpulan Penelitian ini dapat disimpulkan sebagai barikut :. Debit banjir rancangan menggunakan Metode Nakayasu dengan kala ulang 50 tahun sebesar 86,790 m /det.. Debit outflow dari penelusuran banjir lewat waduk sebesar 46,89 m /det dengan tinggi muka air rencana m.. Dimensi check dam adalah tinggi main dam 6,00 m dan lebar mercu,00 m. Kedalaman pondasi,00 m dan panjang apron 0,50 m. 4. Kontrol stabilitas check dam menunjukkan kondisi aman, baik dalam kondisi normal maupun banjir. Daftar Pustaka Anonymous. 986. Perencanaan Bangunan Pengendali Sedimen. Volcanic Sabo Technical Centre. Yogyakarta. Anonymous. 008. Profil Balai Besar Wilayah Sungai Brantas. Surabaya. Chow, V. T. 99. Hidrolika Saluran Terbuka. Erlangga. Jakarta. Marwah, S. 00. Daerah Aliran Sungai (DAS) sebagai Satuan Unit Perencanaan Pembangunan Pertanian Lahan Kering Berkelanjutan. Program Pasca Sarjana (S), Institut Pertanian Bogor. Prastumi. 008. Bangunan Air. Cetakan pertama. Srikandi. Surabaya. Soemarto, C. D. 987. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional. Jakarta. Soewarno. 995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data. Nova. Bandung. Sosrodarsono, S. 98. Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi. Cetakan kedua. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Sosrodarsono, S. 985. Perbaikan dan Pengaturan Sungai. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Sosrodarsono, S. 00. Hidrologi Untuk Pengairan. Cetakan kesembilan. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Wijayanti, F dan Surono, Y. E. 009. Studi Perencanaan Check Dam Kedungrejo 5 di Kali Konto Kecamatan Pujon Kabupaten Malang. Perpustakaan Jurusan Teknik Sipil Universitas Brawijaya. Malang