pencegahan gerusan tebing pada jembatan di sungai …
TRANSCRIPT
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
163
PENCEGAHAN GERUSAN TEBING PADA JEMBATAN DI SUNGAI LUK ULO, KEBUMEN – JAWA TENGAH
THE PREVENTION OF BANK SCOUR AT LUK ULO RIVER’S BRIDGE,
KEBUMEN – CENTRAL OF JAVA
Slamet Lestari
Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air Jl. Ir. H. Juanda193 Bandung, Jawa Barat, Indonesia
E-mail : [email protected]
Diterima: 11 Juli 2014; Direvisi: Agustus 2014; Disetujui: 12 November 2015
ABSTRAK
Penelitian telah dilakukan terkait ancaman kerusakan dan alternatif penanggulangan masalah terhadap rencana pembangunan Jembatan Luk Ulo yang akan dibangun di ruas Sungai Luk Ulo Hilir. Dalam penelitian ini potensi kerusakan yang ditinjau hanya terkait dengan perilaku hidraulik Sungai Luk Ulo dari Jembatan Nasional Kebumen – Gombong sampai Muara. Evaluasi dilakukan berdasarkan data desain jembatan, data pengukuran topografi di lokasi penelitian, data angkutan sedimen, data galian C, dan data debit sungai. Proses analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan piranti lunak Mike11 dan Mike 21C. Hasil dari penelitian ini menunjukkan adanya potensi bahaya gerusan tebing yang akan mengancam bangunan abutment / tiang pangkal jembatan bagian kanan. Masalah ini dapat diatasi dengan pembuatan bangunan pelengkap berupa susunan krib minimal 2 buah yang diletakkan di udik kanan lokasi jembatan.
Kata kunci : Sungai Luk Ulo, gerusan tebing, krib, MIKE 11, MIKE21C
ABSTRACT
This research was conducted to elaborate the possibility of damages and alternative problem anticipation to protect the new bridge design at Luk Ulo River. Mike 11 and Mike 21C were used to understand the possible damages caused by hydraulic behavior of Luk Ulo River starting from National Bridge (Kebumen-Gombong road) to river mouth by taking into consideration of some information i.e. new bridge design, topographical data, sediment transport data, dredging recorded data, and discharge of the Luk Ulo River. The result indicates that the local scouring at the right side of river bank will endanger the toe of the brigde abutment. The problem should be solved with providing groyne (krib) that located on the right side of river, upstream of the bridge.
Keywords: bridge, river, local scouring, groyne, MIKE 11, MIKE21C
PENDAHULUAN
Sungai merupakan kenampakan alam yang mempunyai sifat dinamis, yang akan memberikan respon jika terjadi gangguan di lingkungan sekitarnya. Gangguan dapat terjadi akibat kejadian alam maupun akibat rekayasa yang dilakukan oleh manusia. Respon sungai yang terjadi dapat bersifat positif, dan dapat juga bersifat negatif. Respon positif yang dapat dirasakan antara lain terlindunginya infrastruktur di sekitar sungai, sedangkan respon negatif yang dirasakan antara lain terjadinya gerusan / kerusakan akibat adanya perubahan pola aliran baik di bagian udik maupun di bagian hilir bangunan yang ada.
Salah satu bangunan yang berbatasan atau bersinggungan langsung dengan sungai adalah bangunan jalan dan jembatan. Beberapa tipikal letak jalan dan jembatan yang berbatasan langsung dengan sungai antara lain : jalan /
jembatan yang berada di sekitar tikungan luar sungai, badan jalan yang membatasi jalan air (drainase ke sungai, jalan / jembatan pada segmen hulu dan tengah sungai (rawan degradasi dasar sungai), dan jalan / jembatan di sekitar sungai.
Keberadaan jalan dan jembatan, baik yang lama maupun pembangunan baru yang berbatasan langsung dengan sungai, akan berpengaruh dan dipengaruhi oleh perilaku hidraulik dan perkembangan morfologi sungai. Hal yang perlu diwaspadai adalah pengaruh sungai yang berpotensi terhadap kerusakan jalan dan jembatan yang berada di sekitarnya.
Kondisi tersebut di atas juga menjadi pertimbangan utama dalam rencana pembangunan Jembatan Baru di ruas Sungai Luk Ulo hilir, Kebumen – Jawa Tengah. Penempatan rencana jembatan saat ini lebih mempertimbangkan trase jalan baru yang sedang
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
164
dibangun, belum mempertimbangkan kondisi hidraulik dan morfologi sungai di sekitarnya.
Setelah dilakukan pengukuran detail topografi dan identifikasi lapangan, secara umum lokasi rencana jembatan berada pada segmen sungai yang relatif lurus, sedikit tikungan akibat adanya gerusan lokal yang berpotensi gerusan tebing tepat di udik bagian kanan lokasi jembatan.
Maksud dari penelitian ini adalah mendapatkan gambaran potensi kerusakan yang dapat terjadi di sekitar lokasi jembatan baru di Sungai Luk Ulo Hilir akibat perilaku hidraulik dan morfologi sungai, serta alternatif penanganan yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan yang ada.
Tujuan yang akan dicapai adalah didapatkannya gambaran / acuan dalam mengatasi permasalahan yang akan terjadi pada jembatan baru di Sungai Luk Ulo Hilir secara optimum, agar didapatkan fungsi bangunan jembatan sesuai rencana desain.
Lokasi penelitian yang ditinjau adalah sepanjang ruas Sungai Luk Ulo dari Jembatan Jalan Nasional Kebumen – Gombong sampai dengan muara di Samudera Hindia. Gambaran ruas Sungai Luk Ulo dan lokasi rencana jembatan baru, yang masuk dalam lokasi studi ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Memperhatikan kondisi tersebut, agar rencana pembangunan jembatan lebih optimal, perlu dilakukan kajian pengaruh perilaku
hidraulik dan morfologi sungai terhadap rencana jembatan tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Pada tikungan sungai akan terjadi gaya
sentrifugal yang mengakibatkan kemiringan
permukaan air tidak sama (Yiniarti, 2014). Pada
kondisi aliran yang simetris terhadap sumbu sungai
di tikungan, kemiringan permukaan air dalam arah
melintang sungai dinyatakan sebagai berikut:
Rg
U
dr
dh2
dengan keterangan:
dh : perbedaan tinggi air (m)
dr : perbedaan panjang pada jari-jari tikungan (m)
U : kecepatan rata-rata penampang (m/det)
R : jari-jari tikungan (m)
g : percepatan gravitasi (m/det2)
: koefisien Coriolis = 1,06
Karena dh/dr sama untuk setiap partikel
sepanjang vertikal, maka di permukaan di mana U*
> U .Rs > R dan di dekat dasar di mana U* < U. Rb
< R. Dengan demikian maka aliran di permukaan
mengarah ke tikungan luar dan aliran di dekat dasar
mengarah ke tikungan dalam, sehingga dihasilkan
aliran spiral atau aliran helikoidal sepanjang
tikungan.
Aliran helikoidal ini menimbulkan aliran
sekunder dalam arah melintang (lateral) sungai
dengan distribusi kecepatan yang hampir linier
sepanjang kedalaman aliran.
Gambar 1 Lokasi Penelitian (Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2011)
Lokasi RencanaJembatan
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
165
Arah kecepatan aliran di dekat dasar terhadap arah kecepatan aliran rata-rata dinyatakan oleh:
)1(.2
tan2 C
g
R
h
dengan keterangan:
: sudut antara vektor kecepatan di dekat dasar dengan vektor kecepatan rata-rata ( 0 )
h : kedalaman aliran (m)
R : jari-jari tikungan (m)
: konstanta von Karman
C : koefisien Chezy (m 0,5/det)
g : percepatan gravitasi (/det2 )
Untuk harga C = 30 ~ 60 m 0,5/det dan tan berkisar antara 9,5 ~ 11 h/R.
Sebagai pendekatan dapat digunakan tan = 10 h/R.
Selanjutnya komponen lateral tegangan geser pada dasar y, dapat dinyatakan sebagai berikut:
R
h
x
y10
dengan keterangan : x = g h I
y : tegangan geser pada dasar dalam arah sumbu memanjang aliran
Analisis ini hanya berlaku apabila terjadi aliran spiral secara penuh, tanpa ada pengaruh tebing. Pada kenyataannya, ada pengaruh gesekan sepanjang tebing dan pengaruh timbal balik antara aliran sekunder dan aliran utama, yang membedakan antara aliran spiral dan bentuk geometri.
Berdasarkan studi yang telah dilakukan oleh Direktorat Jenderal Bina Marga, Kementerian Pekerjaan Umum, tahun 2012 didapatkan resume alur permasalaha, penanggulangan, dan hasil evaluasi dari hasil studi kasus lapangan, terkait morfologi sungai, seperti disampaikan pada Tabel 1.
Untuk membantu analisis banjir dan prediksi perubahan dasar sungai digunakan dua modul dari program MIKE 11, yaitu: Hidrodinamik dan Konservasi Massa Sedimen untuk material dasar sungai seragam atau Konservasi Massa Sedimen Bergradasi untuk material dasar sungai yang bergradasi. Model Hidrodinamik menyelesaikan persamaan kontinuitas aliran air dan persamaan momentum aliran air, sedangkan Modul Sedimen dan Sedimen
Bergradasi menyelesaikan persamaan kekekalan massa sedimen.
Persamaan untuk bagian hidrodinamik adalah persamaan kontinuitas air:
qt
hb
x
Q
dengan keterangan:
Q : debit sungai (m3/det)
B : lebar sungai (m)
H : kedalaman air (m)
x : langkah jarak (m)
t : langkah waktu (det)
q : debit aliran lateral (m/det/m’)
Persamaan momentum:
0f
gASx
hgA
A
2Qβ
xt
Q
Dengan keterangan:
A : luas basah (m2 )
Β : koefisien Bousinesq (-)
Sf = kemiringan energi (-)
=
2K
K : kapasitas pengaliran yang dihitung berdasarkan persamaan Manning
= n
32
AR
R : hidraulik radius (m)
= P
A
P : keliling basah (m)
n : koefisien kekasaran Manning (m1/3/det)
Modul Hidrodinamik MIKE 11 menggunakan skematisasi Abbott - Lonescu dengan 6 titik untuk memecahkan persamaan diferensial berdasarkan metoda Beda-Hingga secara Implisit.
Persamaan kontinuitas sedimen:
0x
G
t
zWp1
Dengan keterangan:
p : porositas material dasar (-)
W : lebar dasar sungai yang aktif mengalami degradasi dan agradasi (m)
z : elevasi dasar sungai (m)
G : laju angkutan sedimen (m/det)
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
166
NoStudi Kasus /
Permasalahan
Penanggulangan /
AntisipasiJenis Teknologi Evaluasi
Jembatan Sungai Cibadak -
Jabar :
Bottom panels (krib
tenggelam)
Beton / Pasangan batu
dan Susunan karung
pasir
Bottom panes beton / pasangan batu masih stabil
dan berfungsi baik, sedangkan dari susunan karung
pasir rusak / hanyut
Tembok pelindung tebing
dan sebagai pengapit
bangunan pengendali
dasar sungai
Pasangan batu dan
beton bertulang
Pelindung tebing berfungsi baik (perkuatan tebing
dan menjaga susunan blok beton terkunci sebagai
bangunan pengendali dasar sungai)
Susunan blok beton
terkunci
Dari tahun 2005 - 2012 masih berfungsi dengan
baik, walaupun terjadi gerusan lokal di hilirnya
Pemasangan rip-rap
dari karung-karung
pasir
Karung-karung pasir kurang efektif / hanyut
Jembatan Cibarusah (S.
Cipamingkis)
- Di hilir tikungan sungaiBottom panels (krib
tenggelam)
Susunan blok beton
terkunciBottom panels hanyut
- Pada segmen hulu
sungai
- Terdapat banyak aktivitas
galian C
Jembatan Katingan,
Palangkaraya
- Berada pada sudetan
sungai
Penutupan sudetan
sungai-
Alur sudetan yang semula mempunyai lebar < 2 m,
mengalami perubahan morfologi dalam arah vertikal
dan horisontal, sehingga lebarnya menjadi > 200 m
dan menunjukkan indikasi terus bertambah.
Jembatan yang direncanakan dengan bentang < 200
m mengalami ancaman kerusakan
Jembatan Cibungur -
Banten - Berada di sudetan sungai
mendekati muara - -
- Ada rencana dibangun
bendung pengendali banjir
di udik jembatan
Jembatan Kali Kuto, Jateng
Pembuatan bangunan
pengendali sungai sistem
berjenjang (cascade dam )
Pasangan batu dan
beton bertulang
Bangunan pengendali dasar sungai dapat berfungsi
dengan baik (scouring di bawah pilar jembatan
tertutup sedimen)
Pemasangan rip-rap di
hilir bangunan pengendali
dasar sungai
Blok beton terkunci dan
batu boulder D > 30 cm
Rip-rap berfungsi baik dalam menjaga peredaman
energi di hilir bangunan pengendali dasar sungai
Jembatan Cindaga, Jateng
Model fisik 3D -
Pemasangan krib Susunan bronjongKrib bronjong berfungsi baik mengarahkan aliran
menjauh abutmen kiri jembatan
6 - Berada pada daerah
tikungan sungai
Setelah 8 tahun (terjadi degradasi > 3 m di hilir
bangunan pengendali dasar sungai), terjadi gerusan
tebing dan menghancurkan bangunan pengendali
dasar sungai, serta memicu keruntuhan jembatan
2
3
Belum ada analisis detail terkait potensi scouring di
sekitar jembatan
5 - Berada di daerah aktivitas
galian C
4
- Di hilir tikungan sungai
- Berada pada segmen
hulu sungai (potensi
degradasi dasar sungai)
Bangunan pengendali
dasar sungai
1
Bangunan pengendali
dasar sungai
Susunan blok beton
terkunci tanpa tebok
pengapit
Tabel 1 Permasalahan, Penanggulangan, dan Hasil Evaluasi Hasil Studi Kasus Lapangan (Sumber : Direktorat Binan Marga, Kementerian Pekerjaan Umum, 2012)
Untuk setiap langkah waktu dari aliran tidak langgeng, Modul Hidrodinamik MIKE 11 menghitung kedalaman aliran, debit, dan kecepatan aliran pada setiap penampang di sepanjang sungai. Selanjutnya, Modul Konservasi Massa Sedimen menggunakan data kedalaman aliran, debit, dan kecepatan aliran, serta kemiringan muka air pada setiap penampang bersama dengan informasi ukuran butir pada
dasar sungai untuk menghitung laju angkutan sedimen yang lewat tiap penampang selama waktu tersebut. Pada setiap langkah waktu di antara penampang tersebut diterapkan persamaan kontinuitas massa sedimen untuk menentukan perubahan elevasi dasar sungai pada tiap penampang melintang. Untuk langkah waktu berikutnya, elevasi dasar sungai yang baru
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
167
Tabel 2 Lokasi dan Besar Volume Galian C di Sepanjang Sungai Luk Ulo (Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2002)
No Lokasi Volume (m3/tahun) Desa
1 CP LU.33 / 7848 71 Kebagoran
2 CP LU.25 / 9248 29200 Jemur
3 CP LU.24 / 9447 21900 Jemur
4 CP LU.14 / 11908 8030 Karang Poh
5 BM LU.05 / 12889 11680 Gemasakti
6 LU.44 / 17307 47450 Warudoyong
7 LU.35 / 20773 10220 K. Waru
8 LU.29 / 22388 4563 Karang T.
9 LU.27 / 23302 1278 Bedug
10 LU.09 / 29755 32850 Pandan Lor
11 LU.08 / 30176 18250 Ayam Putih
12 LU.06 / 31048 10950 Karang Poh
ini digunakan oleh Modul Hidrodinamik MIKE 11 untuk menganalisis kondisi aliran.
Keterbatasan piranti lunak yang dipergunakan ini adalah:
a) Tidak dapat mensimulasikan fenomena 'lokal' (misalnya gerusan pada pilar jembatan).
b) Terjadinya bentuk dasar sungai (bed form) menggelombang atau meriak tidak dapat ditirukan secara cermat di model, sehingga efek perubahan kekasaran sebagai fungsi debit tidak dapat disimulasikan dengan teliti.
METODOLOGI
Tahapan dan metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi :
1 Pengumpulan data lapangan, dilakukan dengan cara kunjungan langsung lapangan,
wawancara dengan pihak-pihak terkait, dan pengumpulan data sekunder (data desain jalan dan jembatan, dan data topografi - morfologi sungai).
2 Analisis data parameter hidrometri (angkutan sedimen) dengan uji laboratorium.
3 Analisis masalah dan penentuan alternatif penanggulangan, dilakukan dengan pemodelan numerik dan perhitungan teoretis. Dua tahapan utama yang dilakukan dalam analisis ini, yaitu tahap pertama identifikasi potensi gerusan akibat degradasi dasar sungai dengan menggunakan analisis numerik 1D dan tahap kedua untuk identifikasi potensi gerusan tebing di sekitar lokasi jembatan dengan menggunakan analisis numerik 2D.
4 Penyempurnaan penanggulangan yang dapat disesuaikan dengan rencana bangunan jembatan awal.
Gambar 2 Tipikal Bentuk Potongan Melintang Sungai Luk Ulo di Sekitar Jembatan
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
168
Gambar 3 Layout Sungai Luk Ulo Segmen Hilir (Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2011)
PENGUMPULAN DATA
1 Data Studi yang Pernah Dilakukan
Berdasarkan hasil inventarisasi yang telah dilakukan, telah diidentifikasikan adanya aktivitas galian C di sepanjang alur Sungai Luk Ulo. Besar dan lokasi galian C yang selama ini ada dapat dilihat pada Tabel 2.
2 Data Topografi
Data topografi yang digunakan dalam studi ini adalah data topografi Sungai Luk Ulo dari Jembatan Jalan Nasional Kebumen – Gombong sampai dengan muara, dengan panjang total ruas sungai yang diukur adalah ± 6,6 Km dengan jarak antar penampang ± 50 m.
Gambaran data bentuk tipikal penampag dan layout topografi Sungai Luk Ulo lokasi kajian hasil pengukuran seperti disampakan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
3 Data Debit Sungai Luk Ulo
Data debit yang pernah terjadi di Sungai Luk Ulo didapatkan berdasarkan data pencatatan muka air yang telah dilakukan. Data hasil pencatatan dan perhitungan tersebut selanjutnya dibuat kurva potensi kejadian (flow duration curve) untuk memperkirakan besarnya peluang terjadinya debit tertentu di Sungai Luk Ulo. Gambaran data hasil pencatatan kedalaman muka air, besarnya debit yang terjadi, dan kurva potensi kejadian debit tertentu, disampaikan pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Dari hasil pencatatan dan perhitungan yang telah dilakukan, debit air yang paling besar yang pernah terjadi adalah 400 m3/det, dengan besar debit dominan / debit alur penuh sungai 91,39 m3/det (Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2011).
B M.LU 3
X 350348.804
Y 9140137.008Z= +6.830
TEBING
TE
BIN
G
Lokasi Jembatan
0 100 300 500
Skala
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
169
0
100
200
300
400
500
0
79
158
236
314
393
471
551
629
708
786
865
944
1022
1101
1179
1258
1337
1489
1568
1647
1725
1804
1882
1961
2039
2118
2197
2275
2354
2432
2511
2590
2668
2747
2825
2904
Dis
ch
arg
e (cu
mecs)
Hours
Discharge/Time series for Lukulo at Kebumen
Gambar 5 Data Debit di Sungai Luk Ulo (Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2002)
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
0
75
150
224
299
373
447
523
597
672
747
821
896
971
1045
1120
1194
1269
1344
1492
1567
1642
1716
1791
1865
1940
2015
2089
2164
2238
2313
2388
2462
2537
2611
2686
2761
2835
2910
Sta
ge (m
D)
Hours
Stage/Time series for Luk-Ulo at Kebumen (15/10/1999 to 17/02/2000)
Gambar 4 Data Hasil Pencatatan Kedalam Muka Air di Sungai Luk Ulo (Sumber : Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air, 2002)
4 Data Pengukuran Debit, Laju Angkutan Sedimen, Material Dasar Sungai, dan Pengujian Laboratorium
Pengukuran debit yang dilakukan adalah pengukuran debit sesaat, yang sekaligus diikuti dengan pengambilan contoh angkutan sedimen, dan material dasar sungai.
Lokasi pengukuran dan pengambilan contoh angkutan sedimen adalah di Jembatan Jalan Nasional Kebumen – Gombong. Pengukuran debit dan angkutan sedimen dilakukan minimal 3 kali untuk mendapatkan hubungan antara debit dan laju angkutan sedimen di Sungai Luk Ulo.
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
170
Tabel 3 Resume Diameter Butir Material Dasar Sungai Luk Ulo
D35 D50 D65 D90
K. Gending 0.45 1.00 4.80 19.20
LU. 11 0.32 0.50 0.70 6.32
JB. 07 0.18 0.29 0.40 6.50
Keterangan : D35 artinya 35% butiran material tertahan pada saringan
Diameter [ mm ]
Lukulo
Sungai Lokasi
0.0001
0.0010
0.0100
0.1000
1 10 100 1000
Se
dim
en
t fl
ux
(to
nn
es
/se
c)
Discharge (cumecs)
Sediment flux against Discharge of Lukulo river at Kebumen
Gambar 6 Grafik Hubungan Antara Debit dan Laju Angkutan Sedimen Sungai Luk Ulo
Dari hasil pengukuran dan analisis laju angkutan sedimen, didapatkan hubungan antara debit dan laju angkutan sedimen seperti terlihat pada Gambar 6. Dari hasil tersebut terlihat kecenderungan lanju angkutan sedimen makin besar seiring dengan keanikan debit sungai.
Untuk material dasar sungai, pengambilan contoh (sample) dilakukan pada 3 titik, yaitu di lokasi udik (di K. Gending), segmen tengah (LU.11), dan segmen hilir (JB.07). Resume kondisi diameter butir material dasar Sungai Luk Ulo, seperti disampaikan pada Tabel 3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
1 Model Numerik
Analisis numerik yang dilakukan dalam studi ini terdiri dari dua analisis pemodelan numerik, yaitu : analisis model numerik 1D dan analisis model numerik 2D. Analisis numerik 1D dilakukan dengan menggunakan software Mike 11 (DHI Water & Environment, 2003), untuk melihat kecenderungan perubahan dasar sungai di lokasi studi, sedangkan analisis numerik 2D dilakukan untuk melihat kecenderungan gerusan samping / tebing, terutama di sekitar lokasi rencana jembatan dengan menggunakan software Mike 21C (DHI & Environment, 2004).
a. Analisis Model Numerik 1D
Seperti telah disinggung pada penjelasan sebelumnya, analisis model numerik 1D ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan perubahan dasar sungai yang terjadi pada waktu-waktu yang akan datang.
Sebagai parameter masukan (input) untuk batas udik model adalah debit dominan hasil pencatatan muka air / debit yang telah dilakukan. Debit dominan yang terjadi di Sungai Luk Ulo adalah Q = 91,39 m3/det, sedangkan untuk batas hilir dimasukkan parameter elevasi muka air sebagai fungsi debit. Diameter butir material dasar sungai hasil pengukuran dijadikan sebagai parameter masukan dalam perhitungan analisis perubahan dasar sungai (sesuai lokasi / segmen sungai).
Dari analisis yang telah dilakukan, didapatkan gambaran kondisi muka air dan kecenderungan perubahan dasar sungai seperti disampaikan pada Gambar 7 dan Gambar 8. Dari hasil tersebut terlihat, untuk debit dominan, kondisi elevasi dasar sungai relatif stabil (tidak banyak terjadi perubahan / penurunan).
Memperhatikan hasil analisis tersebut dapat dikatakan bahwa lokasi jembatan relatif aman terhadap potensi gerusan lokal akibat degradasi dasar sungai.
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
171
b. Analisis Model Numerik 2D
Pada analisis model numerik 2D, untuk mengetahui perilaku morfologi sungai (terutama terkait dengan potensi gerusan pada tebing sungai), dilakukan dua skenario pemodelan, yaitu kondisi eksisting dan kondisi penanggulangan.
Kedua skenario pemodelan tersebut dicoba untuk kondisi debit banjir dominan (Q = 91,39 m3/det) dan debit banjir maksimum yang pernah terjadi (Q = 400 m3/det).
Skematisasi analisis pemodelan numerik 2D dalam lokasi studi ini dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 7 Kondisi Muka Air Sungai Luk Ulo (Warna Hijau) untuk Debit Dominan Hasil Model Numerik 1D
Jem
bat
an N
asio
nal
0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 1800.0 2000.0 2200.0 2400.0 2600.0 2800.0 3000.0 3200.0 3400.0 3600.0 3800.0 4000.0 4200.0 4400.0 4600.0
[m]
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
[meter] 1-1-1990 14:45:00
LUKULO 0 - 4553
048
110
160
210
267
322 368
425
474
523
573
627
677
727 775
825
879 9
16 967
1018
1044
1063
1092
1118
1144
1169
1194
1220
1245
1270 1295
1321
1340
1369
1410
1443
1469
1494
1520
1545
1595
1645
1696
1748 1
796
1846
1896
1947
1997
2047
2097
2148
2198
2248
2298 2
348
2398
2448
2498
2548
2599
2649
2700
2751
2801
2851
2901
2951
3001 3
049
3099 3
150
3203
3249
3300
3350
3400
3450
3500
3549 3
650
3748 3850
3951
4051
4154
4253
4355
4454
4553
Loka
si J
emb
atan
Bar
u
Mu
ara
Lau
t
Jarak
Elev
asi (
m)
Gambar 8 Hasil Analisis Perubahan Dasar Sungai Luk Ulo (Garis Paling Bawah) di Lokasi Studi dalam 1 Tahun
0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 1800.0 2000.0 2200.0 2400.0 2600.0 2800.0 3000.0 3200.0 3400.0 3600.0 3800.0 4000.0 4200.0 4400.0 4600.0
[m]
-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
[meter] 2-1-1990 01:36:39
LUKULO 0 - 4553
048
110
160
210
267
322 36
8
425
474
523
573
627
677
727 77
5
825
879
916 96
710
1810
4410
63 1092
1118 11
4411
69 1194
1220
1245
1270
1295 13
2113
4013
69 1410
1443
1469
1494
1520
1545
1595
1645
1696
1748
1796
1846
1896
1947
1997
2047
2097
2148
2198
2248
2298
2348
2398
2448
2498
2548
2599 26
49
2700
2751
2801
2851
2901
2951
3001
3049
3099
3150
3203
3249
3300
3350
3400
3450
3500
3549
3650
3748
3850
3951
4051
4154
4253
4355 44
54
4553
Jem
bat
an N
asio
nal
Loka
si J
emb
atan
Bar
u
Mu
ara
Lau
t
Elev
asi (
m)
Jarak
Dasar Sungai Berubah
Dasar Sungai Stabil
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
172
Analisis Kondisi Eksisting
Skenario kondisi eksisting dilakukan untuk melihat kecenderungan perkembangan morfologi sungai jika tidak dilakukan upaya penanggulangan, sedangkan skenario kondisi penanggulangan dilakukan dengan
menambahkan bangunan pengarah arus air (krib) untuk mengurangi potensi gerusan di tebing sungai. Hasil analisis numerik 2D untuk kondisi eksisting disampaikan pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 9 Skematisasi Model Numerik 2D di Lokasi Studi
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView1
01/01/02 00:00:00, Time step 0 of 0
Data1 [-]
Above 19.5
18.0 - 19.5
16.5 - 18.0
15.0 - 16.5
13.5 - 15.0
12.0 - 13.5
10.5 - 12.0
9.0 - 10.5
7.5 - 9.0
6.0 - 7.5
4.5 - 6.0
3.0 - 4.5
1.5 - 3.0
0.0 - 1.5
-1.5 - 0.0
Below -1.5
Undefined Value
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView1
Rencana Jembatan
Gambar 10 Hasil Analisis Model 2D Kondisi Eksisting untuk Debit Dominan (Q = 91,39 m3/det)
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView4
01/01/90 16:10:00, Time step 300 of 431
Current speed [m/s]
Above 0.4898
0.4796 - 0.4898
0.4694 - 0.4796
0.4592 - 0.4694
0.4490 - 0.4592
0.4388 - 0.4490
0.4286 - 0.4388
0.4184 - 0.4286
0.4082 - 0.4184
0.3980 - 0.4082
0.3878 - 0.3980
0.3776 - 0.3878
0.3673 - 0.3776
0.3571 - 0.3673
0.3469 - 0.3571
0.3367 - 0.3469
0.3265 - 0.3367
0.3163 - 0.3265
0.3061 - 0.3163
0.2959 - 0.3061
0.2857 - 0.2959
0.2755 - 0.2857
0.2653 - 0.2755
0.2551 - 0.2653
0.2449 - 0.2551
0.2347 - 0.2449
0.2245 - 0.2347
0.2143 - 0.2245
0.2041 - 0.2143
0.1939 - 0.2041
0.1837 - 0.1939
0.1735 - 0.1837
0.1633 - 0.1735
0.1531 - 0.1633
0.1429 - 0.1531
0.1327 - 0.1429
0.1224 - 0.1327
0.1122 - 0.1224
0.1020 - 0.1122
0.0918 - 0.1020
0.0816 - 0.0918
0.0714 - 0.0816
0.0612 - 0.0714
0.0510 - 0.0612
0.0408 - 0.0510
0.0306 - 0.0408
0.0204 - 0.0306
0.0102 - 0.0204
0.0000 - 0.0102
Below 0.0000
Undefined Value
1
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView4
Rencana Jembatan
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
173
Gambar 11 Hasil Analisis Model 2D Kondisi Eksisting untuk Debit Besar (Q = 400 m3/det)
Gambar 12 Skematisasi Pemodelan Penanggulangan
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView11
01/01/90 12:22:28, Time step 1348 of 1348
Current speed [m/s]
Above 0.9333
0.8667 - 0.9333
0.8000 - 0.8667
0.7333 - 0.8000
0.6667 - 0.7333
0.6000 - 0.6667
0.5333 - 0.6000
0.4667 - 0.5333
0.4000 - 0.4667
0.3333 - 0.4000
0.2667 - 0.3333
0.2000 - 0.2667
0.1333 - 0.2000
0.0667 - 0.1333
0.0000 - 0.0667
Below 0.0000
Undefined Value
5
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView11
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView11
01/01/90 12:22:28, Time step 1348 of 1348
Current speed [m/s]
Above 0.9333
0.8667 - 0.9333
0.8000 - 0.8667
0.7333 - 0.8000
0.6667 - 0.7333
0.6000 - 0.6667
0.5333 - 0.6000
0.4667 - 0.5333
0.4000 - 0.4667
0.3333 - 0.4000
0.2667 - 0.3333
0.2000 - 0.2667
0.1333 - 0.2000
0.0667 - 0.1333
0.0000 - 0.0667
Below 0.0000
Undefined Value
5
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400 349600 349800 350000 350200 350400
9139400
9139500
9139600
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
9140800
9140900
9141000
9141100
9141200
9141300
9141400
9141500
MzResultView11
Lokasi Rencana Jembatan
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
01/01/02 00:00:00, Time step 0 of 0
Data1 [-]
Above 19.5
18.0 - 19.5
16.5 - 18.0
15.0 - 16.5
13.5 - 15.0
12.0 - 13.5
10.5 - 12.0
9.0 - 10.5
7.5 - 9.0
6.0 - 7.5
4.5 - 6.0
3.0 - 4.5
1.5 - 3.0
0.0 - 1.5
-1.5 - 0.0
Below -1.5
Undefined Value
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
MzResultView2
01/01/02 00:00:00, Time step 0 of 0
Data1 [-]
Above 19.5
18.0 - 19.5
16.5 - 18.0
15.0 - 16.5
13.5 - 15.0
12.0 - 13.5
10.5 - 12.0
9.0 - 10.5
7.5 - 9.0
6.0 - 7.5
4.5 - 6.0
3.0 - 4.5
1.5 - 3.0
0.0 - 1.5
-1.5 - 0.0
Below -1.5
Undefined Value
347600 347800 348000 348200 348400 348600 348800 349000 349200 349400
9139700
9139800
9139900
9140000
9140100
9140200
9140300
9140400
9140500
9140600
9140700
MzResultView2
Lokasi Rencana Jembatan
Susunan Krib
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
174
Gambar 13 Hasil Analisis Model Numerik 2D Skenario Penanggulangan untuk Debit Rata-Rata (Q = 91.39 m3/s)
Dari hasil analisis kondisi eksisting terlihat bahwa untuk debit dominan, kecepatan di sepanjang Sungai Luk Ulo relatif rendah (warna biru). Dari hasil tersebut dapat dikatakan potensi gerusan tebing relatif kecil. Namun untuk debit besar, terlihat di lokasi rencana jembatan terdapat warna merah yang menunjukkan potensi gerusan yang besar, terutama pada tebing kanan. Hal ini juga diperkuat dengan kondisi lapangan yang menunjukkan adanya gerusan tebing di sisi kanan di sekitar lokasi rencana jembatan.
Analisis Kondisi Penanggulangan
Penanggulangan yang dilakukan pada skenario ini adalah dengan memasang bangunan pengarah arus (krib) di udik lokasi rencana jembatan untuk mengarahkan arus air menjauhi
tebing kanan sungai (Direktorat Bina Marga, Laporan Kegiatan Penyusunan Manual Analisa Laju Scouring pada Jembatan beserta Penanganannya, 2012). Dari hasil beberapa kali percobaan tata letak krib, untuk meminimalkan potensi gerusan tebing di sekitar lokasi jembatan, diperlukan paling tidak 2 buah krib dengan susunan berjenjang dengan jarak ±100 m.
Skematisasi pemodelan yang dilakukan untuk analisis penanggulangan ini dapat dilihat pada Gambar 12.
Berdasarkan skematisasi pemodelan tersebut dilakukan analisis baik untuk debit rata-rata (Q = 91,39 m3/det) maupun untuk debit besar (Q = 400 m3/det). Hasil analisis pemodelan ini dapat dilihat pada Gambar 13 dan Gambar 14.
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
01/02/90 00:46:40, Time step 92 of 99
Current speed [m/s]
Above 0.4667
0.4333 - 0.4667
0.4000 - 0.4333
0.3667 - 0.4000
0.3333 - 0.3667
0.3000 - 0.3333
0.2667 - 0.3000
0.2333 - 0.2667
0.2000 - 0.2333
0.1667 - 0.2000
0.1333 - 0.1667
0.1000 - 0.1333
0.0667 - 0.1000
0.0333 - 0.0667
0.0000 - 0.0333
Below 0.0000
Undefined Value
2
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
01/02/90 00:46:40, Time step 92 of 99
Current speed [m/s]
Above 0.4667
0.4333 - 0.4667
0.4000 - 0.4333
0.3667 - 0.4000
0.3333 - 0.3667
0.3000 - 0.3333
0.2667 - 0.3000
0.2333 - 0.2667
0.2000 - 0.2333
0.1667 - 0.2000
0.1333 - 0.1667
0.1000 - 0.1333
0.0667 - 0.1000
0.0333 - 0.0667
0.0000 - 0.0333
Below 0.0000
Undefined Value
2
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView2
Lokasi Rencana Jembatan
Pencegahan gerusan Tebing Pada Jembatan di Sungai...(Slamet Lestari)
175
Gambar 14 Hasil Analisis Model Numerik 2D Skenario Penanggulangan untuk Debit Besar (Q = 400 m3/det)
Dari hasil analisis tersebut terlihat bahwa baik untuk debit air rata-rata maupun debit besar potensi gerusan (warna merah) pada tebing kanan sungai di sekitar lokasi rencana jembatan sudah jauh berkurang dengan kecenderungan berpindah ke tengah. Kecepatan arus yang terjadi di sekitar tebing kanan (lokasi rencana jembatan) kurang dari 0,3 m/det untuk debit rata-rata, dan kurang dari 1 m/det untuk debit besar. Hal ini menunjukkan bahwa pola aliran yang terbentuk akibat pemasangan
susunan krib berubah dari semula terkonsentrasi ke tebing kanan sungai berubah ke tengah sungai. Dari hasil tersebut juga terlihat bahwa perubahan pola aliran yang terjadi tidak berpotensi juga terhadap gerusan tebing di sisi kiri sungai.
Berdasarkan analisis tersebut dapat dikatakan bahwa sistem krib yang dipasang di udik lokasi rencana jembatan cukup efektif dalam mengamankan struktur rencana jembatan, terutama terhadap bahaya gerusan tebing.
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView1
01/01/90 22:41:40, Time step 77 of 99
Current speed [m/s]
Above 0.9333
0.8667 - 0.9333
0.8000 - 0.8667
0.7333 - 0.8000
0.6667 - 0.7333
0.6000 - 0.6667
0.5333 - 0.6000
0.4667 - 0.5333
0.4000 - 0.4667
0.3333 - 0.4000
0.2667 - 0.3333
0.2000 - 0.2667
0.1333 - 0.2000
0.0667 - 0.1333
0.0000 - 0.0667
Below 0.0000
Undefined Value
2
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView1
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView1
01/01/90 22:41:40, Time step 77 of 99
Current speed [m/s]
Above 0.9333
0.8667 - 0.9333
0.8000 - 0.8667
0.7333 - 0.8000
0.6667 - 0.7333
0.6000 - 0.6667
0.5333 - 0.6000
0.4667 - 0.5333
0.4000 - 0.4667
0.3333 - 0.4000
0.2667 - 0.3333
0.2000 - 0.2667
0.1333 - 0.2000
0.0667 - 0.1333
0.0000 - 0.0667
Below 0.0000
Undefined Value
2
348000 348500 349000 349500 350000
9139400
9139600
9139800
9140000
9140200
9140400
9140600
9140800
9141000
9141200
9141400
MzResultView1
Lokasi Rencana Jembatan
Jurnal Teknik Hidraulik Vol. 6, No. 2 Desember 2015; 163 - 176
176
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disampaikan beberapa kesimpulan dan saran sebagai berikut :
Kondisi elevasi dasar Sungai Luk Ulo di lokasi studi (dari Jembatan Nasional Kebumen – Gombong) sampai muara relatif stabil, sehingga aman terhadap bahaya akibat penurunan dasar sungai. Tidak ada indikasi perubahan elevasi dasar sungai yang cukup berarti, terutama di sekitar lokasi jembatan, seperti terlihat dari hasil analisis numerik 1D.
Potensi gerusan tebing sungai (sebelah kanan) disebabkan bentuk topografi sungai tepat di udik sebelah kanan rencana jembatan. Potensi gerusan makin besar seiring dengan besarnya debit banjir yang terjadi.
Salah satu alternatif penanggulangan yang dapat dilakukan untuk menanggulangi potensi kerusakan yang terjadi akibat perilaku hidraulis adalah dengan pemasangan minimal 2 buah susunan krib yang ditempatkan di sisi kanan-udik jembatan.
DAFTAR PUSTAKA
DHI Water & Environment. 2003. MIKE 11, A Modelling System for Rivers and Chanels. User Guide.
DHI Water & Environment. 2004. MIKE 21C, River Morphology. A Short Description.
Direktorat Bina Marga, 2012, Manual Analisa Laju Scouring pada Jembatan beserta Penanganannya. Laporan Kegiatan Penyusunan Manual Analisa Laju Scouring pada Jembatan beserta Penanganannya. Jakarta. Tidak diterbitkan.
Indrawan, D., Lestari S., 2006. Dampak Negatif Pemanfaatan Potensi Sungai untuk Perkembangan Kota (Studi Kasus Sungai Cipamingkis dan Kuto). Prosiding Seminar Nasional Teknik Sumber Daya Air, Implikasi Pemanfaatan Potensi dan Tata Ruang terhadap Pengelolaan Sumber Daya Air. Bandung.
Pusat Penelitian Dan Pengembangan Sumber Daya Air. 2011. Potensi Kerusakan Jembatan Baru di Sungai Luk Ulo Hilir. Laporan Advis Teknik Potensi Kerusakan Jembatan Baru di Sungai Luk Ulo Hilir. Bandung. Tidak diterbitkan.
Pusat Penelitian Dan Pengembangan Sumber Daya Air. 2002. South Java Flood Control Sector Project. Laporan Akhir Proyek South Java Flood Control Sector. Balai Bangunan Hidraulik dan Geoteknik Keairan. Bandung. Tidak diterbitkan.
Zulfan J., Indrawan D., Yiniarti F., 2012. Pemodelan Numerik Pengamanan Sungai Saddang dengan Pemasangan Krib. Jurnal Teknik Hidraulik. Vol. 4 (1):51-62. Bandung.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini, khususnya kepada yang terhormat : Ibu Yiniarti, Bpk Ririn Rimawan, dan tenaga ahlli sampai teknisi di lingkungan Balai BHGK Puslitbang SDA.