SIMULASI PENGARUH SEDIMENTASI PADA NILAI KONDISI FISIK BENDUNG COLO AKIBAT PENGGELONTORAN PELIMPAH (SPILLWAY) BARU WADUK WONOGIRI TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Megister Program Studi Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil Oleh: Indah Sri Amini NIM S941302017 MAGISTER TEKNIK REHABILITASI DAN PEMELIHARAAN BANGUNAN SIPIL PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
SIMULASI PENGARUH SEDIMENTASI PADA NILAI KONDISI FISIK BENDUNG COLO AKIBAT PENGGELONTORAN PELIMPAH (SPILLWAY) BARU WADUK WONOGIRI TESIS Oleh: INDAH SRI AMINI S941302017 Telah dipertahankan dihadapan penguji dan dinyatakan telah memenuhi syarat pada Tanggal 21 Agustus 2015 Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal Ketua Penguji: Sekretaris: Penguji I: Penguji II: Dr.Eng. Ir. Syafi i, MT NIP. 19670602 199702 1001 Yusep Muslih P., ST.,MT.,Ph.D. NIP. 196807021995021001 Prof. Dr. Ir. Sobriyah., MS. NIP. 194804221985032001 Dr. Ir. Mamok Suprapto., M.Eng. NIP. 195107101981031003........................ Mengetahui: Direktur Program Pascasarjana Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Prof.Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd NIP.196007271987021001 Dr.Eng. Ir. Syafi i, MT NIP. 19670602 199702 1001
PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini: N a m a : Indah Sri Amini NIM : S941202017 Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tesis yang berjudul: SIMULASI PENGARUH SEDIMENTASI PADA NILAI KONDISI FISIK BENDUNG COLO AKIBAT PENGGELONTORAN PELIMPAH (SPILLWAY) BARU WADUK WONOGIRI adalah betul-betul karya sendiri. Hal-hal yang bukan karya saya, tertulis dalam tesis tersebut, diberi tanda citasi dan ditunjukkan dalam Daftar Pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti pernyataan saya tidak benar, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan tesis dan gelar yang saya peroleh dari gelar tersebut. Surakarta, Oktober 2015 Yang membuat pernyataan Indah Sri Amini S941302017 iii
KATA PENGANTAR Alhamdulilah segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT penulis panjatkan dengan berkah, kemurahan, dan pertolongannya, penulis dapat menyelesaikan tesis ini sebagai salah satu persyaratan akademik untuk menyelesaikan Program Pasca Sarjana pada bidang keahlian Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil, Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Secara garis besar tesis dengan judul Simulasi Pengaruh Sedimentasi pada Nilai Kondisi Fisik Bendung Colo akibat penggelontoran pelimpah spillway baru Waduk Wonogiri, merupakan penelitian terhadap analisa adanya penggelontoran sedimen dari new spillway terhadap bangunan pertama hilir Bendung Colo. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang membangun dari semua pihak. Akhir kata semoga tesis ini dapat bermanfaat dalam memeberikan sumbangan pengetahuan bagi pembaca. Surakarta, Oktober 2015 Penulis iv
UCAPAN TERIMA KASIH Dengan mengucap syukur Alhamdulillah, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Tesis dengan judul Simulasi pengaruh sedimentasi pada nilai kondisi fisik Bendung Colo akibat penggelontoran pelimpah (spillway) baru Waduk Wonogiri dapat terselesaikan berkat bantuan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Direktur Program Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Balai Pengembangan Sumber Daya Manusia Wilayah II Semarang, Kementerian Pekerjaan Umun dan Perumahan Rakyat yang telah memberikan beasiswa pendidikan kepada penulis. 4. Dr. Eng Syafi I, MT. Ketua Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta dan selaku dosen penguji yang memberikan pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan tesis. 5. Prof. Dr. Ir. Sobriyah, selaku Dosen Pembimbing Utama Tesis yang memberikan pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan tesis. 6. Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng. selaku Dosen Pembimbing Utama Tesis yang memberikan pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan tesis. 7. Yusep Muslih P., ST., MT., Ph.D., selaku dosen penguji yang memberikan pemahaman dan saran dalam penyempurnaan penyusunan tesis. 8. Segenap Staf Pengajar Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mau berbagi ilmu dan pengalaman melalui perkuliahan. 9. Teman-teman Mahasiswa Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta angkatan 2013 atas kekompakannya. Terima kasih telah v
menjadi kakak dan sahabat bagi penulis. Kalian adalah keluargaku selama di Solo. 10. Rekan-rekan kerja di Balai Sungai Surakarta yang memberikan motivasi maupun masukan dalam penyelesaian tesis. 11. Keluarga kecilku teruntuk suamiku Mas Narto dan anakku Zakwan yang selalu memberikan motivasi, waktu serta kesabaran dalam mendukung setiap pencapaian yang aku lakukan. 12. Keluarga besar yang berusaha untuk memberikan semangat dan dukungan. 13. Mas Januar dan mas Agus yang tak mengenal lelah dalam melayani dan membantu proses perkuliahan. 14. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Tidak ada yang bisa penulis berikan sebagai imbalan, hanya do a semoga Tuhan memberi balasan. Atas bantuan yang telah bapak dan ibu berikan semoga mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT, Amin. Surakarta, Oktober 2015 Penulis Indah Sri Amini vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii PERYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii ABSTRAK... xiv ABSTRACT... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang masalah... 1 1.2 Rumusan masalah... 3 1.3 Batasan masalah... 3 1.4 Tujuan penelitian... 4 1.5 Manfaat penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan pustaka... 5 2.1.1 Angkutan sedimen... 5 2.1.2 Nilai kondisi fisik bendung... 7 2.1.3 Konsep penanganan bendung... 8 2.2 Landasan teori... 9 2.2.1 Angkutan sedimen... 9 2.2.2 Nilai kondisi fisik bendung... 16 2.2.3 Konsep penanganan bendung... 20 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi penelitian... 26 3.2 Parameter dan variabel... 26 vii
3.3 Sumber data dan teknik pengumpulan data... 27 3.4 Analisa data... 28 3.4.1 Angkutan sedimen... 28 3.4.2 Nilai kondisi fisik bendung... 28 3.4.3 Konsep penanganan bendung... 28 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data teknis... 31 4.1.1 Waduk wonogiri... 31 4.1.2 Waduk Penampung Sedimen (WPS)... 31 4.1.3 Bendung Colo... 34 4.2 Analisa dan pembahasan... 36 4.2.1 Angkutan sedimen... 36 4.2.2 Nilai kondisi fisik Bendung Colo... 53 4.2.3 Konsep penanganan bendung... 57 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 60 5.2 Saran... 60 DAFTAR PUSTAKA viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai n untuk aliran limpasan... 14 Tabel 2.2 Bobot komponen utam jaringan irigasi... 17 Tabel 2.3 Petunjuk pengoperasian pintu Bendung Colo... 22 Tabel 3.1 Parameter dan variabel... 27 Tabel 4.1 Data teknis Waduk Wonogiri... 31 Tabel 4.2 Data teknis desain WPS... 32 Tabel 4.3 Data teknis Bendung Colo... 35 Tabel 4.4 Grain size Wonogiri... 45 Tabel 4.5 Diskripsi kondisi fisik Bendung Colo... 53 Tabel 4.6 Modifikasi prosentase pembobotan kondisi fisik... 55 Tabel 4.7 Hasil penilaian kondisi fisik Bendung Colo... 56 Tabel 4.8 Petunjuk pengoperasian pintu Bendung Colo... 57 Tabel 4.9 jumlah volume sedimen... 59 Tabel 4.10 Detail analisis... 59 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gaya gaya yang bekerja pada butiran sedimen... 10 Gambar 2.3 Skematisasi terjadinya sedimen... 10 Gambar 2.3 Grafik shield... 12 Gambar 2.4 Letak pintu Bendung Colo... 21 Gambar 3.1 Lokasi kajian Irigasi Bendung Colo... 26 Gambar 3.2 Flowchart tahapan penelitian... 30 Gambar 4.1 Ilustrasi pengoperasian saat awal musim hujan... 33 Gambar 4.2 Ilustrasi pengoperasian saat pertengahan musim hujan... 33 Gambar 4.3 Ilustrasi pengoperasian saat akhir musim hujan... 34 Gambar 4.4 Tampilan geometri data... 36 Gambar 4.5 Long section Sungai Bengawan Solo... 37 Gambar 4.6 Cross section Sungai Bengawan Solo... 37 Gambar 4.7 Data kekasaran manning (n) Sungai Bengawan Solo... 38 Gambar 4.8 Data kekasaran manning (n) saluran new spillway... 39 Gambar 4.9 Tampilan main channel... 40 Gambar 4.10 Tampilan input data cross section... 41 Gambar 4.11 Tampilan long profile... 41 Gambar 4.12 Boundary condition di Sta +164... 42 Gambar 4.13 Boundary condition di Sta +45... 43 Gambar 4.14 Boundary condition di Sta +0 dan tampilan quasy unsteady flow... 44 Gambar 4.15 Bed gradation sedimen... 46 Gambar 4.16 Rating curve antara % finer dengan grain size sedimen... 46 Gambar 4.17 Boundary condition sedimen... 47 Gambar 4.18 Tampilan sedimen data... 48 Gambar 4.19 Tampilan sediment discharge analysis... 49 Gambar 4.20 Tampilan sediment output options... 49 Gambar 4.21 Hasil running data... 50 Gambar 4.22 Nilai sediment discharge (Sta +45)... 51 x
Gambar 4.23 Tampilan berdasarkan besaran nilai sediment discharge... 51 Gambar 4.24 Nilai sediment discharge keseluruhan cross... 52 Gambar 4.25 Potongan existing intake... 58 xi
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN a 1 a 2 A C d = jarak antara pusat berat (CG) sampai titik guling (point of support) = jarak antara pusat gaya seret (drag) sampai titik guling = luas arah gerak = drag coeefisient Dirjen SDA= Direktur Jenderal Sumber Daya Air D s f F F D F g = diameter butiran sedimen (m) = sudut kemiringan dasar = gaya hambatan = gaya seret = gaya berat di dalam air F* = dimensi tegangan geser g = gravitasi (m/dt 2 ) JICA = Japan cooperation cooperation agency q = sudut gesek (longsor) alam (the angle of repose) r = jari-jari hidraulik (m) Re = bilangan Reynolds S = kemiringan dasar saluran ux = kecepatan geser (m/dt) WPS = Waduk Penampung Sedimen υ = viskositas (m 2 /dt) τ c γ s γ τ 0 ρ w τ 0 w = tegangan geser kritis (kg/m2) = berat jenis butiran sedimen (kg/m3) = berat jenis air (kg/m3) = dimensi tegangan geser (kg/m2) = massa jenis air (kg/m3) = dimensi tegangan geser (kg/m2), = berat butir diudara, = rapat massa air, xii
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Lokasi rencana WPS, closure dike dan new spillway... LAMPIRAN B Data Penampang Sugai dari Waduk Wonogiri- Bendung Colo... LAMPIRAN C Data penampang sungai New Spillway... LAMPIRAN D Identifikasi kerusakan... LA LB LC LD xiii
Indah Sri Amini, 2015. Simulasi pengaruh sedimentasi flushing New Spilway Waduk Wonogiri pada nilai kondisi fisik Bendung Colo, Propinsi Jawa Tengah Pembimbing I: Prof. Dr. Ir. Sobriyah. MS. Pembimbing II: Dr. Ir. Mamok Suprapto, M. Eng. Tesis Magister Teknik Sipil, Minat Utama Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ABSTRAK Waduk Wonogiri dibangun dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan air khususnya bagi masyarakat Propinsi Jawa Tengah dan Jawa Timur. Waduk Wonogiri direncanakan memiliki umur efektif 100 tahun dengan kapasitas tampung sedimen (dead storage) sebesar 120.000.000 m 3. JICA tahun 2007 menyimpulkan bahwa Waduk Wonogiri yang baru beroperasi selama 27 tahun kondisi tampungan sedimennya hampir penuh. Suplei sedimen terbesar adalah Sungai Keduang. Untuk memotong laju sedimen tersebut dibangunlah tanggul penutup (closure dike and gate). Sedimen dari Sungai Keduang akan ditampung di bangunan Waduk Penampung Sedimen (WPS). Sedimen yang tertahan di WPS akan digelontor melalui new spillway. Kegiatan penggelontoran tersebut akan mempengaruhi perilaku sedimen pada bangunan sungai di hilirnya yaitu Bendung Colo. Tujuan penelitian ini adalah bagaimana pengaruh sedimentasi di Bendung Colo pada nilai kondisi fisiknya. Untuk mengetahui angkutan sedimen yang terjadi di Bendung Colo dengan adanya penggelontoran sediman maka digunakan metode Meyer Peter Muller. Besaran angkutan tersebut akan mempengaruhi perilaku sedimen pada Bendung Colo. Untuk mengetahui pengaruh sedimentasi tersebut perlu dilakukan penilaian kondisi fisik berdasarkan Pedoman Penilaian Kondisi Fisik Bendung/Jaringan Irigasi Dinas PSDA 1999. Konsep penanganan pada Bendung Colo mengacu pada hasil penilaian kondisi fisik bangunan. Konsep penanganan berdasarkan Pedoman pemeliharaan bangunan persungaian Pd-T-11-2004-A. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju sedimentasi di Bendung Colo berdasarkan metode Meyer Peter Muller sebelum penggelontoran sebesar 3.991,16 m 3 /hari dan sesudah penggelontoran sebesar 4.299,89 m 3 /hari, ini menunjukan adanya peningkatan sedimen sebesar 308,73 m 3 /hari atau 7,74%. Nilai kondisi fisik pada Bendung Colo adanya penggelontoran sedimen dari WPS yaitu 87,95% > 70% yang berarti dalam kondisi baik. Konsep penanganan sedimentasi di Bendung Colo dilakukan dengan pengurasan. Jangka waktu pengurasan sedimen sesudah penggelontoran sedimen dari WPS adalah 31 hari sekali. Kata Kunci: Sedimentasi, WPS, Bendung Colo,Pengurasan xiv
Indah Sri Amini, 2015. Simulasi pengaruh sedimentasi flushing New Spilway Waduk Wonogiri pada nilai kondisi fisik Bendung Colo, Propinsi Jawa Tengah Pembimbing I: Prof. Dr. Ir. Sobriyah. MS. Pembimbing II: Dr. Ir. Mamok Suprapto, M. Eng. Tesis Magister Teknik Sipil, Minat Utama Teknik Rehabilitasi dan Pemeliharaan Bangunan Sipil, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ABSTRACT Wonogiri Dam was built to cover the need of water especially to the local communities. The Dam was planned to stand for 100 years with dead storage capacity of 120,000,000 m 3. Based on JICA study on 2007, the sedimentation at Wonogiri Dam was almost full even it only ran for 27 years, and the biggest sediment supplier was Keduang River. Thus, closure dike and gate was built to cut the sediment flow. The sediment from Keduang River would be stored in Sediment Storing Dam or WPS ( Waduk Penampungan Sedimen). Then, the sediment restrained in WPS would be flushed through new spillway. The flushing would affect the sediment activity at downstream building; Colo Weir. The problem occurred about the influence of sedimentation at Colo Weir was at its physical condition. To know sediment transport happened in Colo Weir through sediment flushing, the Meyer Peter Muller method was used. The transport would affect the sediment activity in Colo Weir. The estimation of physical condition based on Pedoman Penilaian Kondisi Fisik Bendung/Jaringan Irigasi Dinas PSDA 1999 was conducted to discover the influence of the sedimentation. The handling concept for Colo Weir refered to the estimation result of the building physical condition. The concept was based on Pedoman pemeliharaan bangunan persungaian Pd-T-11-2004-A. The result of the research showed that the flow of sedimentation at Coo Weir before flushing was 3,991.16 m3 a day and after flushing was 4,299.89 m3 a day, it showed that there was sediment escalation at amount of 308.73 m3 a day or 7.74%. The integrity of physical condition estimation at Colo Weir with sediment flushing from WPS was in the good condition; 87.95% > 70% and the damage value was < 20%. To overcome sedimentation, the time of sediment depletion nearby intake after sediment flushing from WPS was 31 days. Keywords: Sedimentation, WPS, Colo Weir, Depletion v