TUGAS AKHIR EVALUASI PERENCANAAN HIDROLIS BENDUNG PLTM CIKOPO KABUPATEN GARUT, PROPINSI JAWA BARAT Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S-1) Disusun oleh : Joko Subakir 41108110019 UNIVERSITAS MERCUBUANA FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN dan DESAIN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL TERAKREDITASI A BERDASARKAN BADAN AKREDITASI NASIONAL PERGURUAN TINGGI NOMOR : 242/SK/BAN-PT/AK-XVI/XII/2013 2015
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir (TA) ini dengan lancar dan tepat pada waktunya. Laporan ini merupakan hasil dari pelaksanaan Tugas Akhir, yang dimulai pada bulan Oktober 2014 Januari 2015, membahas Analisa Hidrologi, Analisa Hidrolika pada Perencanaan Bendung PLTMH Cikopo, Garut, Jawa barat. Laporan ini disusun sedemikian rupa sehingga dapat melengkapi Tugas Akhir dan selanjutnya akan dipergunakan sebagai syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar kesarjanaan pada Program Studi S-1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain Universitas Mercu Buana Jakarta. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini tidak mungkin selesai tanpa bantuan yang telah diberikan oleh berbagai pihak. Jadi dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT, selaku Kaprodi Jurusan Teknik Sipil. 2. Ibu Ika Sari Damayanthi Sebayang ST, MM, selaku Dosen Pembimbing yang sangat membantu saya dari awal sampai akhir pengerjaan Tugas Akhir ini, baik dari segi materi dan kesediaan waktu beliau dalam bimbingan. 3. Bapak Acep Hidayat, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir sekaligus penguji dalam sidang Tugas Akhir. iv
4. Ibu Gneis Setia Graha, ST, MT, selaku penguji dalam sidang Tugas Akhir saya dan juga memberikan masukan-masukan dalam kekurangan penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Kadi, selaku staf Tata Usaha, yang selalu mendorong untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini 6. PT. GEMA ENERGI MANDIRI, yang sudah memberikan data-data dalam penelitian ini. 7. PT. ACSET, PT. JAYA ABADI dan PT. LIPPO KARAWACI, selaku tampat saya bekerja, yang memberikan kesempatan dan support kepada saya untuk melanjutkan pendidikan perkuliahan sekaligus bekerja. 8. Teman-teman saya dikantor yang membantu memberikan support dan masukan dalam masa perkuliahan hingga dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. 9. Erwin Suganda, Buyung Ridi Jozevahmy, Wahyu Purnomo, Agung Hartoyo, teman satu angkatan yang bersama-sama dengan saya mengambil Tugas Akhir pada Semester ini dan saling memberikan support dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 10. Rekan-rekan Mahasiswa Angkatan ke XIII Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain Universitas Mercubuana, serta teman-teman dari angkatan lain, Arip, Asep, Febriawan, Nurrul, Pak Sudarso, Pak Abe, Ridho dan lain-lainya, yang selalu bersama dalam suka duka menjalani kebersamaan perkuliahan. 11. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. v
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini, masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Dengan selalu mengucap syukur kepada Allah SWT, penulis sangat berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa/i Teknik Sipil serta bagi semua pihak yang berkepentingan. Amiin. Jakarta, Februari 2015 Penulis vi
HALAMAN PERSEMBAHAN Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, yang memiliki seluruh jiwa dan karena rahmat serta karunia-nyalah karya sederhana ini dapat terselesaikan, saya susun tugas akhir ini dan saya persembahkan kepada : Gusti Allah SWT beserta Rosul Muhammad SAW, Malaikat dan Wali-walinya yang telah memberi saya barokah dan hidayah hingga dapat saya selesaikan tugas akhir ini. Istriku tercinta Siti Chonifah, Anak-anakku tercinta Mochammad Arva Josi Setiawan dan Fajar Maulana Josi Martin, yang selalu mendukung dan mendo akan selama masa perkuliahan sampai selesainya penyusunan tugas akhir ini, sehingga memberikan arti penting dalam hidupku.. Bapak dan Emak tercinta dengan segala hormat dan sujud baktiku terima kasih atas kasih sayang, do a, dorongan semangat dan nasehat, serta bimbinganmu yang selalu menyejukkan hati dikala suka dan duka Kakak-kakak ku tercinta, Sumardi, Subari, Indrawati, Gunawan terima kasih atas kasih sayang, do a, dorongan semangat dan nasehat. Keluarga Mertuaku, Ibu Mujiati, Bapak Samidi, Kakak, dan Adik adikku tercinta (Mujiono, Mulyanto, Nurhayati, Deni saputra) yang selalu memberikan motivasi dan kasih sayang selama ini. vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERNYATAAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv HALAMAN PERSEMBAHAN... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Rumusan Masalah... I-3 1.3 Maksud Dan Tujuan... I-3 1.4 Lokasi Pelaksanaan Penelitian... I-6 1.5 Manfaat Penelitian... I-7 1.6 Sistematika Penulisan... I-8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Bendungan... II-1 2.1.1 Tipe Bendung... II-1 2.1.2 Hidrolik Bangunan Bendung tetap... II-3 2.1.2.1 Bentang Bendung... II-3 2.1.2.2 Perencanaan Mercu... II-5 2.1.2.3 Pangkal Bendung... II-8 2.1.2.4 Peredam Energi... II-9 2.1.2.5 Kolam Olak... II-10 2.1.2.5.1 Kolam Olak Tipe USBR... II-12 2.1.2.5.2 Kolam Olak Tipe Vlugter... II-15 2.1.2.5.2 Kolam Olak Bak Tenggelam... II-16 2.1.2.6 Bangunan Pengambilan / Intake pada Bendung... II-16 2.2 Kebutuhan Air PLTM... II-18 viii
2.2.1 Kebutuhan air untuk pengolahan tanah... II-19 2.2.2 Kebutuhan air untuk pertumbuhan... II-20 2.2.3 Evapotranspirasi potensial... II-22 2.2.4 Perkolasi... II-22 2.2.5 Curah hujan efektif (Re)... II-22 2.2.6 Koefisien untuk tanaman (Cf)... II-23 2.2.7 Debit andalan... II-23 2.2.8 Neraca Air... II-24 2.3 Analisis Hidrologi... II-24 2.3.1 Curah Hujan Rencana... II-24 2.3.1.1 Cara Rata Rata Hitung... II-25 2.3.1.2 Cara Poligon Thiessen... II-26 2.3.1.3 Dengan Cara Periode ulang... II-27 2.3.1.4 Metode Gumbel... II-32 2.3.1.5 Metode distribusi Log Pearson III... II-35 2.3.2 Debit Banjir Rencana... II-37 2.3.2.1 Perhitungan debit banjir rencana metode Haspers... II-37 2.3.2.2 Metode Analisis Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I... II-39 2.3.2.3 Metode Passing Capasity... II-43 2.3.2.2 Metode Passing Capasity... II-43 2.4 Desain Hidrolis Bagian Hilir Bendung... II-45 2.4.1 Tinjauan Terhadap Gerusan... II-45 2.4.1.1 Metode Passing Capasity... II-45 2.4.1.2 Metode Vendjik... II-45 2.4.1.3 Metode Shoclistch... II-45 2.4.2 Panjang Terjunan (lw)... II-46 2.4.3 Panjang Loncatan Air ( Lj )... II-46 2.4.4 Menentukan Ukuran Isian Batu... II-47 2.5 Stabilitas Bangunan... II-50 2.6.1 Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah... II-50 2.6.2 Stabilitas Terhadap Guling... II-50 2.6.3 Stabilitas Terhadap Geser... II-51 ix
2.6.4 Stabilitas Terhadap Eksentrisitas... II-51 2.6.5 Stabilitas Terhadap Piping (Erosi Bawah Tanah)... II-52 2.6.6 Stabilitas Terhadap Gempa... II-53 2.6.7 Stabilitas Terhadap Gaya Lumpur... II-53 2.6.8 Stabilitas Terhadap Tekanan Terhadap Hidrostatis... II-53 2.6.8 Stabilitas Tekanan Hidrostatis Kondisi Banjir... II-54 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... III-1 3.1 Lokasi Penelitian... III-1 3.2 Pengumpulan Data... III-1 3.3 Kriteria Perencananaan... III-2 3.3.1 Analisis Hidrologi... III-2 3.3.1.1 Perhitungan Debit Banjir Rencana... III-2 3.3.2 Analisis Hidrolis... III-5 3.3.2.1 Analisis Hidrolis Bendung... III-5 3.3.2.2 Tinjauan Hidrolis Bendung... III-5 3.3.2.3 Analisis Struktur Bendung... III-5 3.4 Bagan Aliran Tugas... III-6 BAB IV ANALISA HIDROLOGI... IV-1 4.1 Uraian Umum... III-1 4.2 Survey Hidrologi... IV-1 4.3 Analisis Hidrologi... IV-4 4.3.1 Memenuhi Dari Data Yang Hilang... IV-5 4.3.2 Debit Andalan dan Durasi Analisis Curve... IV-6 4.4 Analisis Curah Hujan... IV-10 4.4.1 Curah Hujan Harian Maksimum... IV-10 4.4.2 Analisis Frekuensi Curah Hujan... IV-11 4.4.3 Uji Keselarasan Distribusi... IV-28 4.4.4 Perhitungan Intensitas Curah Hujan... IV-35 4.5 Analisis Hidrograf Debit Banjir Rencana... IV-37 4.5.1 Analisis Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu... IV-10 4.5.2 Metode Empiris Haspers... IV-40 x
BAB V PERENCANAAN KONSTRUKSI BENDUNG... V-1 5.1 Perencanaan Hidrolis Bendung... V-1 5.1.1 Menentukan Elevasi Mercu Bendung... V-1 5.1.2 Menentukan Muka Air Banjir Di Hilir Rencana Bendung... V-1 5.1.3 Menentukan Lebar Efektif Bendung... V-4 5.1.4 Menentukan Muka Air Banjir Di Hilir Rencana Bendung... V-6 5.1.5 Menentukan Dimensi Mercu / Profil Puncak Pelimpah... V-9 5.1.6 Perhitungan Lengkungan Aliran Balik (Back Water Curve)... V-12 5.1.7 Desain Kolam Olak (Peredam Energi)... V-14 5.1.8 Perhitungan Dalamnya Pondasi Kolam Olak... V-19 5.1.9 Perhitungan Panjang Lantai Muka... V-21 5.2 Stabilitas Bendung... V-24 5.2.1 Dasar Perhitungan... V-24 5.2.2 Gaya Gaya Yang Bekerja Pada Tubuh Bendung... V-27 5.2.3 Perhitungan Daya Dukung Tanah... V-47 5.2.4 Kontrol Stabilitas... V-49 5.2.4.1 Kontrol Stabilitas Pada Keadaan Air Normal... V-49 5.2.4.2 Kontrol Stabilitas Pada Keadaan Air Banjir... V-51 BAB VI PENUTUP... VI-1 6.1 Kesimpulan... VI-1 6.2 Saran... VI-1 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambaran Umum Lokasi Penyelidikan... I-6 Gambar 1.2 Lokasi titik penyelidikan Geoteknik... I-6 Gambar 2.1 Bendungan Beton... II-4 Gambar 2.2 Bendungan Tipe Gravity... II-6 Gambar 2.3 Bendungan Tipe Lengkung... II-6 Gambar 2.4 Bendungan Tipe Busur... II-7 Gambar 2.5 Bendungan Tipe Penyangga... II-8 Gambar 2.6 Lebar efektif mercu... II-15 Gambar 2.7 Bentuk-bentuk mercu... II-17 Gambar 2.8 Bendung dengan mercu bulat... II-18 Gambar 2.9 Bentuk-bentuk bendung mercu Ogee... II-20 Gambar 2.10 Faktor koreksi pada bendung mercu Ogee... II-20 Gambar 2.11 Faktor pengurangan aliran tenggelam... II-22 Gambar 2.12 Harga-harga C v sebagai fungsi perbandingan luas... II-22 Gambar 2.13 Potongan hulu dan tampak pengontrol... II-23 Gambar 2.14 Pangkal bendung... II-24 Gambar 2.15 Peredam energi... II-25 Gambar 2.16 Metode perencanaan kolam loncat air... II-27 Gambar 2.17 Parameter-parameter loncat air... II-29 Gambar 2.18 Hubungan percobaan antara Fr u, y 2 /y u, dan n/y u... II-30 Gambar 2.19 Karakteristik kolam olak dengan bilangan Froude... II-30 Gambar 2.20 Blok-blok halang dan blok-blok muka... II-31 Gambar 2.21 Peredam energi tipe bak tenggelam... II-33 Gambar 2.22 Jari-jari minimum bak... II-34 Gambar 2.23 Batas minimum tinggi air hilir... II-35 Gambar 2.24 Kolam olak menurut Vlugter... II-36 Gambar 2.25 Batas maksimum tinggi air hilir... II-36 Gambar 2.26 Spillway Terkendali... II-38 Gambar 2.27 Spillway tidak Terkendali... II-39 Gambar 2.28 Menghitung dengan memakai sumbu Y dan X melalui titik 0.. II-40 xii
Gambar 2.29 Cara Perhitungan Dengan Memakai "Rata-Rata Hujan"... II-42 Gambar 2.30 Perhitungan Cara Segi Tiga... II-43 Gambar 2.31 Gambar dengan cara Thiessen... II-44 Gambar 2.32 Gambar dengan cara Isohyet... II-45 Gambar 2.33 Gambar Cara kurva... II-48 Gambar 2.34 Kurva Kapasitas infiltrasi... II-54 Gambar 2.35 Hidrograf Banjir Metode Synthetic Unit Hydrograf... II-61 Gambar 4.1 Catchment Area Bendung Sungai Cikopo... IV-3 Gambar 5.1 Penampang sungai... V-3 Gambar 5.2 Dimensi dan jari-jari mercu bendung... V-12 Gambar 5.3 Kolam olak tipe bak tenggelam... V-17 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Harga - harga Koefisien Konstruksi... II-4 Tabel 2.2 Harga - harga k dan n... II-4 Tabel 2.3 Nilai kritis untuk distribusi Chi Kuadrat... II-30 Tabel 2.4 Nilai delta kritis untuk Uji keselarasan Smirnov Kolmogorof... II-30 Tabel 2.5 Reduced Mean (Yn)... II-30 Tabel 2.6 Reduced Standard Deviation (S)... II-33 Tabel 2.7 Reduced Variated (Yt)... II-34 Tabel 2.8 Harga k untuk Distribusi Log Pearson III... II-35 Tabel 2.9 Kedalaman gerusan lokal... II-48 Tabel 2.10 Harga - harga minimum angka rembesan Lane ( CL)... II-52 Tabel 4.1 Curah Hujan Harian Maksimum... IV-10 Tabel 4.2 Nilai Reduksi Gauss... IV-12 Tabel 4.3 Analisis Frekuensi dengan Metode Distribusi Normal... IV-12 Tabel 4.4 Faktor Frekuensi k Metode Distribusi Log Normal 2... IV-15 Tabel 4.5 Analisis Frekuensi dengan Metode Distribusi Log Normal 2... IV-16 Tabel 4.6 Faktor Frekuensi k Metode Distribusi Log Normal 3... IV-18 Tabel 4.7 Analisis Frekuensi dengan Metode Distribusi Log Normal 3... IV-19 Tabel 4.8 Hubungan periode ulang (T) dengan Reduksi variat (Yn)... IV-20 Tabel 4.9 Hubungan Reduksi Variat Rata-Rata (Yn) dan Jumlah Data (n)... IV-21 Tabel 4.10 Hubungan Deviasi Standart (Sn) dengan Jumlah Data (n)... IV-22 Tabel 4.11 Analisis Frekuensi dengan Metode Distribusi Gumbell... IV-23 Tabel 4.12 Nilai K Distribusi Pearson III dan Log Pearson III (Cs)... IV-24 Tabel 4.13 Analisis Frekuensi dengan Metode Pearson III... IV-26 Tabel 4.14 Analisis Frekuensi dengan Metode Log Pearson III... IV-28 Tabel 4.15 Kurva normal uji smirnov kolomogorof untuk α = 5%... IV-29 Tabel 4.16 Nilai Kritis (Do) uji Smirnov Kolmogorof... IV-30 Tabel 4.17 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Normal... IV-31 Tabel 4.18 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Log Normal 2 Parameter.. IV-31 Tabel 4.19 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Log Normal 3 Parameter.. IV-32 xiv
Tabel 4.20 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Gumbell... IV-32 Tabel 4.21 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Pearson Type III... IV-33 Tabel 4.22 Uji Smirnov Kolmogorof Distribusi Log Pearson Type III... IV-33 Tabel 4.23 Rekapitulasi Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana... IV-34 Tabel 4.24 Rekapitulasi Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana... IV-34 Tabel 4.25 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Dr. Mononobe... IV-36 Tabel 4.26 Distribusi Hujan jam-jaman... IV-37 Tabel 4.27 Intensitas hujan jam-jaman... IV-37 Tabel 4.28 Hasil Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu... IV-39 Tabel 5.1 Perhitungan Debit banjir Rencana... V-4 Tabel 5.2 Harga harga K dan n... V-10 Tabel 5.3 Harga harga faktor Lacey... V-19 Tabel 5.4 Harga harga C (Creep Ratio)... V-22 Tabel 5.5 Perhitungan Berat Sendiri Bendung... V-27 Tabel 5.6 Gaya Akibat Tekanan Lumpur... V-31 Tabel 5.7 Gaya Akibat Tekanan Hidrostatis Normal... V-32 Tabel 5.8 Gaya Akibat Tekanan Hidrostatis Banjir... V-33 Tabel 5.9 Gaya Akibat Tekanan Tanah Kontak... V-35 Tabel 5.10 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure, Air Normal... V-37 Tabel 5.11 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure Vertikal, Air Normal... V-38 Tabel 5.12 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure Horisontal, Air Normal... V-40 Tabel 5.13 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure, Air Banjir... V-41 Tabel 5.14 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure Vertikal, Air Banjir... V-42 Tabel 5.15 Gaya Akibat Tekanan Uplift Pressure Horisontal, Air Banjir... V-45 Tabel 5.16 Rekapitulasi Gaya-Gaya dan Momen Keadaan Air Normal... V-48 Tabel 5.17 Rekapitulasi Stabilitas Konstruksi Keadaan Air Normal... V-50 Tabel 5.18 Rekapitulasi Gaya-Gaya dan Momen Keadaan Air Banjir... V-50 Tabel 5.19 Rekapitulasi Stabilitas Konstruksi Keadaan Air Normal... V-52 xv