project work 1 irigasi

8/12/2019 Project Work 1 Irigasi

http://slidepdf.com/reader/full/project-work-1-irigasi 1/141

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN..................................iError! Bookmark not defined.

KATA PENGANTAR ...........................................Error! Bookmark not defined.

DAFTAR ISI ............................................................................................................ i

DAFTAR TABEL .................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi

BAB I ...................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Tujuan Penulisan ...................................................................................... 2

1.3 Permasalahan ............................................................................................ 2

1.4 Pembatasan Masalah ................................................................................ 2

1.5 Metodologi ............................................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 3

BAB II ..................................................................................................................... 5

DASAR TEORI ...................................................................................................... 5

2.1 Pengertian Bendung dan Manfaat Bendung ............................................. 5

2.2 Klasifikasi Bendung ................................................................................. 7

2.3 Perencanaan ............................................................................................ 12

2.4 Analisis Hidrologi .................................................................................. 13

2.4.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) .......................................................... 14

2.4.2 Analisis Data Curah Hujan.............................................................. 14

2.4.3 Analisis Frekuensi Curah Hujan ..................................................... 17

2.4.4 Analisis Debit Banjir Rencana (Design Flood) ............................... 26

2.4.5 Analisis Debit Andalan ................................................................... 34



2.5 Analisis Hidrolis Bendung ..................................................................... 36

2.5.1 Analisa Pendimensian Bendung ...................................................... 36

2.5.2 Analisa Stabilitas Bendung ............................................................. 55

2.5.3 Kontrol Stabilitas ............................................................................ 60

2.5.4 Bangunan Pelengkap ....................................................................... 62

BAB III ................................................................................................................. 72

DATA – DATA PERENCANAAN ...................................................................... 72

3.1 Data Topografi (petaaaaa) ...................................................................... 72

3.2 Data Curah Hujan ................................................................................... 72

3.3 Data Sungai ............................................................................................ 74

BAB IV ................................................................................................................. 75

ANALISA ............................................................................................................. 75

4.1 Analisa Hidrologi ................................................................................... 75

4.1.1 Curah Hujan Rata-rata..................................................................... 75

4.1.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan dengan Metode Haspers............... 76

4.1.3 Analisa Debit Banjir Rencana ......................................................... 78

4.2 Analisis Hidrolis Bendung ..................................................................... 81

4.2.1 Menentukan elevasi mercu bendung ............................................... 81

4.2.2 Menentukan lebar efektif bendung.................................................. 82

4.2.3 Menentukan Tinggi Energi dan Tinggi Muka Air Banjir di Atas

Mercu ........................................................................................................ 83

4.2.4 Menentukan Tinggi Energi dan Tinggi Muka Air Banjir di Hilir

Bendung .................................................................................................... 87

4.2.5 Menentukan Bentuk Mercu ............................................................. 88

4.2.6 Back Water Curve ........................................................................... 90



4.2.7 Peredam Energi ............................................................................... 91

4.3 Analisis Stabilitas Bendung .................................................................. 103

4.3.1 Perhitungan Gaya – Gaya yang Bekerja ....................................... 105

4.3.2 Analisa Stabilitas ........................................................................... 111

4.4 Bangunan Pelengkap ............................................................................ 115

4.4.1 Bangunan Pembilas ....................................................................... 115

BAB V ................................................................................................................. 131

PENUTUP ........................................................................................................... 131

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 131

5.2 Saran ..................................................................................................... 133

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 134



DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Return Period a Function of Reduced (Yt)

Tabel 2.2 Reduced Mean (Yn)

Tabel 2.3 Reduced Standard Deviation (Sn)

Tabel 2.4 Skew Coefficient (Cs) untuk distribusi Log Pearson III

Tabel 2.5 Standard Variable untuk setiap harga return period

Tabel 2.6 Koefisien Pengaliran (α)

Tabel 2.7 Hubungan Harga nf terhadap q

Tabel 2.8 Faktor Koreksi Melchior

Tabel 2.9 Nilai k dan n

Tabel 2.10 Nilai Kp

Tabel 2.11 Nilai Ka

Tabel 2.12 Harga – Harga Minimum Creep Ratio (C)

Tabel 2.13 Ketinggian Bendung Berdasarkan Geser pada Kedalaman Normal

Tabel 2.14 Ketinggian Bendung Berdasarkan Geser pada Keadaan Gempa

Tabel 3.1 Data curah hujan Stasiun CimargaTabel 3.2 Data curah hujan Stasiun Cisalak Baru

Tabel 3.3 Data curah hujan Stasiun Pasir Ona

Tabel 4.1 Hasil perhitungan curah hujan rata-rata dengan Metode Thiesen

Tabel 4.2 Perhitungan Tinggi Muka Air Banjir di Atas mercu

Tabel 4.3 Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir Bendung

Tabel 4.4 Koordinat Lengkung Mercu Hilir

Tabel 4.5 Perhitungan Panjang Creep Line Metode Bligh

Tabel 4.6 Perhitungan Panjang Creep Line Metode Lane

Tabel 4.7 Perhitungan Berat Sendiri Tubuh Bendung

Tabel 4.8 Perhitungan Uplift Pressure pada Kondisi Muka Air Normal

Tabel 4.9 Perhitungan Uplift Pressure pada Kondisi Muka Air Banjir

Tabel 4.10 Perhitungan Gaya Hidrostatis pada Kondisi Muka Air Banjir

Tabel 4.11 Perhitungan Gaya Hidrostatis pada Kondisi Muka Air Normal

Tabel 4.12 Perhitungan Gaya Akibat Tekanan Lumpur



Tabel 4.13 Resume Gaya dan Momen

Tabel 4.14 Kontrol terhadap Geser Kondisi Normal

Tabel 4.15 Kontrol terhadap Geser Kondisi Banjir

Tabel 4.16 Kontrol terhadap Guling Kondisi Normal

Tabel 4.17 Kontrol terhadap Guling Kondisi Banjir

Tabel 4.18 Kontrol terhadap Eksentrisitas Kondisi Normal

Tabel 4.19 Kontrol terhadap Eksentrisitas Kondisi Banjir

Tabel 4.20 Parameter Tanah

Tabel 4.21 Kontrol Daya Dukung Tanah Kondisi Muka Air Normal

Tabel 4.22 Kontrol Daya Dukung Tanah Kondisi Muka Air Banjir




DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mercu Ogee

Gambar 2.2 Mercu Bulat dengan 1 radius


Gambar 2.4 Bendung saringan bawah

Gambar 2.5 Siklus Hidrologi

Gambar 2.6 Pembagian daerah dengan polygon Thiessen

Gambar 2.7 Model Pelukisan Elips pada DAS Sungai

Gambar 2.8 Tinggi Mercu

Gambar 2.9 Jari-jari Mercu

Gambar 2.10 Harga-harga koefisien C 0 untuk bendung ambang bulat sebagai

fungsi perbandingan H 1 /r

Gambar 2.11 Koefisien C 1 sebagai fungsi perbandingan P/H 1

Gambar 2.12 Harga-harga koefisien C 2

Gambar 2.13 Mercu Bulat dengan 2 jari-jari

Gambar 2.14 Lebar Efektif Bendung

Gambar 2.15 Jari-jari Kolam Olakan

Gambar 2.16 Tebal Lantai Olakan

Gambar 2.17 Lantai Olakan

Gambar 2.18 Berat Sendiri Bendung

Gambar 2.19 Gaya gempa

Gambar 2.20 Tekanan Lumpur

Gambar 2.21 Hidrostatik m.a. Normal

Gambar 2.22 Hidrostatik m.a Banjir

Gambar 2.23 Reservoir Intake

Gambar 2.24 River Intake

Gambar 2.25 Lake Intake

Gambar 2.26 Canal Intake

Gambar 3.1 Peta Topografi

Gambar 4.1 Lebar efektif bendung



Gambar 4.2 Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung

Gambar 4.3 Tinggi Muka Air di Hulu Bendung

Gambar 4.4 Tinggi Muka Air di Hilir Bendung

Gambar 4.5 Grafik Fungsi ∆H/hc dan Rmin/hc

Gambar 4.6 Pintu pembilas dibuka setinggi pelat underslice

Gambar 4.7 Pintu pembilas dibuka penuh

Gambar 4.8 Ukuran satu blok pintu kayu untuk pembila

Gambar 4.9 Gaya yang bekerja pada stang pintu pada bangunan pembilas



BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Negara kita adalah Negara agraris, oleh karena itu pembangunan di sektor

pertanian perlu ditingkatkan karena hal ini akan berdampak pada ketersediaan

kebutuhan pangan bagi masyarakat. Kita tahu bahwa kebutuhan pangan terutama

beras kian meningkat seiring dengan perkembangan penduduk dan peningkatan

konsumsi per kapita per tahunnya. Oleh karena itu Pemerintah berupaya untuk

mengembangkan kembali sektor pertanian sebagai sumber utama perekonomian

bangsa Indonesia. Salah satu usaha pemerintah dalam meningkatkan hasil pertanian

adalah dengan cara membangun, merehabilitasi dan meningkatkan jaringan irigasi,

sehingga masalah akan kekurangan atau keterbatasan air dapat teratasi. Untuk

membangun dan merehabilitasi jaringan irigasi, Pemerintah pun menemui kendala

karena sebagian besar sungai yang akan digunakan untuk pengairan, terutama

sungai-sungai ynag berada di daerah perbukitan (sungai alam) lebih rendah dari

daerah persawahan yang akan diairi.

Oleh karena itu, untuk mengatasi hal tersebut harus menaikkan permukaan

air sungai sehingga ketinggiannya sesuai dengan yang diinginkan. Permukaan air

sungai ini dinaikkan dengan cara membendung air sungai tersebut. Untuk itulah

dibangun bendung yang dapat menaikkan permukaan air dan juga mengatur

pengairannya sehingga kebutuhan akan air untuk daerah persawahan tercukupi dan

juga untuk menanggulangi masalah air pada saat musim kemarau.

Sehubungan dengan itu, kami sebagai mahasiswa sipil berharap dapat

berperan aktif untuk membantu program pemerintah tersebut dengan cara

mengaplikasikan ilmu sipil yang didapat selama proses pembelajaran di

perkuliahan. Selain dapat mengatasi permasalahan yang ada, kami juga dapat

memenuhi tugas semester V ini, yakni Project Work I . Project Work I ini



menitikberatkan pada perencanaan konstruksi dimana di dalamnya terdapat 4

bagian yang salah satunya membuat Perencanaan Bendung.

1.2 Tujuan Penulisan

1. Dapat memenuhi tugas Project Work I dalam Perencanaan Bendung.

2. Dapat menentukan data curah hujan Bendung Tetap Ciujung, Banten.

3. Dapat menentukan dan menganalisa gaya-gaya yang terjadi pada Bendung

Tetap Ciujung, Banten.

4. Dapat membuat sketsa gambar bendung yang sudah di analisa.

1.3 Permasalahan

Topik permasalahan yang akan dibahas dalam Project Work I ini adalah

bagaimana cara perhitungan analisis bendung tetap agar tubuh bendung mampu

menahan beban sendiri bendung, gaya gempa, tekanan lumpur, gaya hidrostatik dan

uplift pressure pada Muka Air Normal (MAN) dan Muka Air Banjir (MAB).

1.4 Pembatasan Masalah

Dalam Project Work I ini, masalah yang akan dibahas adalah sebagai

berikut :

1. Analisis Hidrologi

Curah hujan rata-rata

Menentukan tebal hujan rata-rata dari suatu DPS.

Frekuensi

Mencari besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap “n tahun”

Debit Banjir Rencana

Mencari besarnya debit yang direncanakan melewati sebuah bangunan air

(bendung) dengan periode ulang tertentu.



2. Analisis Hidrolis Bendung

Analisis Pendimensian Bendung

Menentukan elevasi mercu bendung, lebar efektif bendung (Bef), jari-jari mercu

(r), kolam peredam energi (kolam olakan), lantai muka, tebal lantai kolam

olakan.

Analisis Stabilitas Bendung

Menghitung besarnya gaya-gaya yang diterima oleh tubuh bendung yaitu, gaya

berat, gaya gempa, tekanan lumpur, gaya hidrostatik, gaya uplift pressure.

Kontrol Stabilitas Bendung

Mengecek kekuatan dari tubuh bendung yang akan dirancang yaitu : kontrol

terhadap guling, kontrol terhadap geser, kontrol eksentrisitas, kontrol daya

dukung tanah.

1.5 Metodologi

Metologi Penulisan dilakukan dengan cara :

a. Metode Pengumpulan Data

Data - data yang dibutuhkan dalam merencanakan sebuah bendung, yaitu :

peta topografi dan kontur, data curah hujan, kebutuhan air irigasi, elevasi

daerah irigasi, sedimentasi sungai dan data tanah lokasi bendung.

Data - data seperti data peta topografi dan kontur, curah hujan, kebutuhan

air irigasi, elevasi daerah irigasi, sedimentasi sungai dan data tanah lokasi

bendung diperoleh dari Internet.

1.6 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Berisikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, permasalahan, pembatasan

masalah, metodologi serta sistematika penulisan dari Project Work I

Perencanaan Bendung.

BAB II DASAR – DASAR PERENCANAAN



Berisikan tentang Dasar teori yang berkaitan dengan analisa hidrologi dan

perencanaan hidrolis bendung, seperti pengisian data kosong atau hilang dari

suatu data curah hujan, teori perhitungan analisis frekuensi, debit banjir rencana

sampai analisa stabilitas bendung.

BAB III DATA – DATA PERENCANAAN

Berisikan tentang data-data yang dibutuhkan dalam perencanaan bendung.

Seperti data curah hujan, peta lokasi bendung, data morfologi atau peta situasi

bendung.

BAB IV ANALISA

Berisikan tentang analisa mengenai semua perhitungan dalam perencanaan

bendung mulai dari perhitungan curah hujan sampai stabilitas tubuh bendung.

BAB V PENUTUP

Berisikan kesimpulan Project Work 1 dan Saran / Kritik.



BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Bendung dan Manfaat Bendung

Bendung didefinisikan sebagai bangunan air yang dibangun secara

melintang sungai, sedemikian rupa agar permukaan air sungai di sekitarnya naik

sampai ketinggian tertentu, sehingga air sungai tadi dapat dialirkan melalui pintu

sadap kesaluran-saluran pembagi kemudian hingga ke lahan-lahan pertanian

(Kartasapoetra, 1991: 37).

Bangunan Utama adalah bangunan air (hydraulic structure) yang terdiri

dari bagian-bagian : bendung (weir structure), bangunan pengelak (diversion

structure), bangunan pengambilan (intake structure), bangunan pembilas (flushing

structure) dan bangunan kantong lumpur (sediment trap structure).

Fungsi utama dari bangunan utama/bendung adalah untuk meningkatkan

elevasi muka air dari sungai yang dibendung sehingga air bisa disadap dan dialirkan

ke saluran lewat bangunan pengambilan (intake structure).

Manfaat dari bendung itu sendiri adalah:

Pada debit kecil bendung harus menutup sungai dan menaikan muka air.

Pada debit besar sebagian saja air diambil dan sebagian besar akan melintasi

punggung bendung, sehingga bendung seperti ini berfungsi sebagai peluap.

Sebagai pengukur kecepatan aliran air di saluran / sungai.

Sebagai pembangkit tenaga listrik.

Untuk menentukan rencana lokasi bendung yang efektif harus dievaluasi

terhadap kriteria / aspek – aspek teknis maupun non teknis.

a. Aspek Teknis

Hidrolis aliran banjir diusahakan alirannya tegak lurus terhadap mercu

bendung agar aliran di udik mercu bendung merata dan tidak terjadi arus



putar yang mebahayakan terhadap konstruksi, baik bagian udik ataupun

bagian hilir bendung.

Tanah pondasi bendung harus cukup kuat yaitu harus duduk pada lapisan

yang kuat dan tidak porus, hal ini sangat penting untuk kestabilan pondasi.

Topografi daerah di lokasi rencana bendung harus benar dipertimbangkan

untuk kemudahan dalam pelaksanaan pembangunan bendung, saluran

pengelak dan tanggul banjir tidak terlalu panjang dan luas genangan akibat

back water dipertimbangkan harus seminimal mungkin.

Pembangunan bendung di palung sungai atau coupure, dipilih yang

menguntungkan secara teknis baik biaya dan saat pelaksanaan.

Geologi harus tinjau dari segi :

- Morfologi

- Litologi

- Kekuatan lapisan tanah / batuan pondasi

- Kestabilan tanah

- Struktur geologi

b. Aspek Non Teknis

Pertimbangan biaya pembangunan bendung ( cost effectiveness ), biaya

pembangunan benar-benar harus dipertimbangkan seefektif mungkin agar

dalam biaya pembangunan tidak terlalu besar dan royal.

Pengaruh sosial yang harus dipertimbangkan dengan adanya pembangunan

bendung ini adalah banyaknya pemukiman yang akan dipindahkan dan luas

tanah masyarakat yang akan dibebaskan akibat genangan banjir atau back

water, serta jumlah atau jenis tanaman yang akan diganti rugi serta

alternatif pemecahannya.

Ruang gerak kerja pada waktu pelaksanaan pembangunan / implementasi

bendung dan saluran pengelak tidak akan mengalami kesulitan.

Perlu diperhatikan juga dalam menentukan lokasi bendung, yaitu :

1. Q minimum

2. Elevasi air minimum pada sungai



3. Jarak daerah irigasi dengan lokasi bendung

4. Penampang Sungai

5. Kandungan sedimen transportnya

6. Geologi dan mektan sungai

2.2 Klasifikasi Bendung

Klasifikasi bendung dibagi atas 4 (empat), yaitu:

Bendung berdasarkan fungsinya, terdiri atas :

• Bendung penyadap ; berfungsi sebagai penyadap aliran sungai untuk berbagi

keperluan seperti untuk irigasi, air baku, dan sebagainya.

• Bendung pembagi banjir ; berfungsi untuk mengatur muka air sungai sehingga

tejadi pemisahan antara debit banjir dan debit rendah sesuai dengan kapasitasnya

dan dibangun di percabangan sungai.

• Bendung penahan pasang ; berfungsi untuk mencegah masuknya air asin, dan

dibangun di bagian sungai yang dipengaruhi pasang surut air laut.

Bendung berdasarkan lokasinya, terdiri atas:

• Bendung pada sungai

Bendung pada sungai dipilih pada bagian sungai yang lurus.

• Bendung pada caupure

Bendung pada caupure dibangun jika dijumpai bagian sungai yang membelok

tajam dan kembali lagi.

Bendung berdasarkan sifatnya, terdiri atas :

• Bendung permanen, seperti bendung pasangan batu, beton, kombinasi beton dan

pasangan batu.

• Bendung semi permanen, seperti bendung bronjong, cerucuk kayu dan lain

sebagainya.

• Bendung darurat, biasanya dibuat oleh masyarakat pedesaan seperti tumpukan

batu dan sebagainya.



Gambar 2.1 Mercu Ogee

Mercu Tipe Bulat

Mercu tipe bulat mempunyai koefisien debit yang jauh lebih tinggi

dibandingkan dengan mercu bendung ambang lebar. Pada sungai, ini akan banyak

memberikan Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline

dan tekanan negatif pada keuntungan karena bangunan ini akan mengurangi tinggi

muka air hulu selama banjir. Mercu tipe bulat ini memiliki 2 (dua) macam radius

yakni :

- 1 (satu) Radius




- 2 (dua) Radius


Pada bendung tetap ini, kita kenal juga bendung saringan bawah. Bendung

Saringan Bawah merupakan bangunan peninggi muka air pada bagian hulu sungai

yang memiliki mercu yang tidak dapat digerakkan (permanen) dan biasanya terbuat

dari batu kali atau cor yang memiliki saringan dibagian bawah mercunya arah tegak

lurus dan berfungsi untuk menampung air yang sudah bebas dari bahan organik dan

anorganik tertentu untuk diolah menjadi air minum.

Pada umumnya di bangunan di daerah hulu di mana lokasi ini banyak batuan

besar dan permukaan air sungai relatif tinggi. Sehingga dibuat bendung yang

rendah. Bendung ini dilengkapi dengan pasir terbuka, di atasnya diberi kisi-kisi

penyaring dari baja untuk mencegah masuknya batuan ke dalam parit.

Bendung Saringan Bawah dapat dipertimbangkan jika :

1. Kemiringan sungai relatif besar, biasanya di pegunungan.

2. Butir sedimen sedang kecil dan konsentrasi sedimen sangat tinggi.

3. Mengandung bongkahan batu.

4. Debit pengambilan jauh lebih kecil dari debit sungai.

5. Tidak cocok untuk sungai yang fluktuasi bahan angkutannya besar. Misalnya di

daerah gunung berapi muda.

6. Dasar sungai yang rawan gerusan memerlukan fondasi yang cukup dalam.

7. Bendung harus dirancang seksama agar aman terhadap rembesan.



8. Konstruksi saringan hendaknya sederhana, tahan benturan batu, mudah

dibersihkan jika tersumbat.

9. Bangunan harus dilengkapi dengan kantong lumpur/pengelak sedimen yang

cocok dengan kapasitas tampung memadai dan kecepatan aliran cukup untuk

membilas partikel. Satu di depan pintu pengambilan dan satu di awal saluran

primer.

10. Harus dibuat pelimpah yang cocok di saluran primer untuk menjaga jika

terjadi kelebihan air.

Gambar 2.4 Bendung saringan bawah

• Bendung gerak/bendung berpintu ( gated weir, barrage)

Merupakan tipe bendung dengan bentuk mercu dan tubuh bendung yang

dapat bergerak naik turun disesuaikan dengan kondisi air banjir, sehingga banjir di

hilir bendung dapat dihindarkan.

Pada bendung gerak, elevasi muka air di hulu bendung dapat dikendalikan

naik atau turun sesuai yang dikehendaki dengan membuka atau menutup pintu air

( gate). Bendung gerak biasanya dibangun pada daerah hilir sungai atau muara. Pada

daerah hilir sungai atau muara sungai kebanyakan tebing-tebing sungai relative

lebih landai atau datar dari pada di daerah hilir. Pada saat kondisi banjir, maka

elevasi muka air sisi hulu bendung gerak yang dibangun di daerah hilir bisa

diturunkan dengan membuka pintu-pintu air (gate) sehingga air tidak meluap



kemana-mana (tidak membanjiri daerah yang luas) karena air akan mengalir lewat

pintu yang telah terbuka ke arah hilir (downstream).

Bendung gerak memiliki 2 (dua) tipe bendung, yakni :

1. Tipe gerak pintu

2. Tipe gerak karet

• Bendung kombinasi

Yaitu merupakan kombinasi antara bendung tetap dan gerak, dan banyak

dipakai untuk mengalirkan air berlebih melalui pintu baja yang terletak pada tubuh

bendung kombinasi tersebut.

2.3 Perencanaan

Syarat-syarat konstruksi bendung harus memenuhi beberapa faktor yaitu :

• Bendung harus stabil dan mampu menahan tekanan air pada waktu banjir;

• Pembuatan bendung harus memperhitungkan kekuatan daya dukung tanah

dibawahnya;

• Bendung harus dapat menahan bocoran ( seepage) yang disebabkan oleh aliran air

sungai dan aliran air yang meresap ke dalam tanah;

• Tinggi ambang bendung harus dapat memenuhi tinggi muka air minimum yang

diperlukan untuk seluruh daerah irigasi;

• Bentuk peluap harus diperhitungkan, sehingga air dapat membawa pasir, kerikil

dan batu-batu dari sebelah hulu dan tidak menimbulkan kerusakan pada tubuh

bendung.

Pada bahasan Project Work ini yang menjadi pokok bahasan adalah

bendung tetap, sehingga pembahasan akan dititik beratkan pada bendung dengan

jenis tersebut.



2.4 Analisis Hidrologi

Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena

hidrologi (hydrologic phenomena), seperti besarnya: curah hujan, temperatur,

penguapan, lamanya penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi

muka air sungai, kecepatan aliran, konsentrasi sedimen sungai akan selalu berubah

terhadap waktu.

Data hidrologi dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik

kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi

yang dikumpulkan.Untuk perencanaan bendung analisis hidrologi yang terpenting

yaitu dalam menentukan debit banjir rencana dan debit andalan.

Adapun langkah-langkah dalam analisa debit banjir rencana adalah sebagai

berikut :

a. Menentukan Daerah Aliran Sungai (DAS) beserta luasnya.

b. Menentukan luas pengaruh (catchment area) daerah stasiun-stasiun penakar

hujan. Kemudian curah hujan rata-rata tiap tahunnya dari data curah hujan yang

ada, diambil curah hujan terpenuhi 80%. MetodeThiessen.

Untuk analisa limpasan banjir diperlukan data curah hujan terbesar sehari (R24,

maximum daily rainfall ) selama beberapa tahun, baik yang dicatat per jam

(hourly recorded ), maupun yang dicatat setiap 24 jam (daily recorded ) oleh pos

hujan, untuk yang berada didalam DAS maupun yang ada di sekitarnya

c. Menghitung debit andalan dimana merupakan debit minimum sungai yang

dipergunakan untuk keperluan irigasi.

d. Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun. Analisis

frekuensi: Metode Normal, Log Normal , Log Pearson III , Gumbel .

e. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana pada

periode ulang T tahun. Metode Melchior (Luas DAS > 100 km2).



Gambar 2.5 Siklus Hidrologi

2.4.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)

Daerah aliran sungai ditentukan berdasarkan topografi daerah tersebut,

dimana daerah aliran sungai adalah daerah yang dibatasi oleh punggung-punggung

bukit di antara dua buah sungai sampai ke sungai yang ditinjau.

Pada peta topografi dapat ditentukan cara membuat garis imajiner yang

menghubungkan titik yang mempunyai elevasi kontur tertinggi di sebelah kiri dan

kanan sungai yang ditinjau. Untuk menentukan luas daerah aliran sungai dapat

digunakan alat planimeter.

2.4.2 Analisis Data Curah Hujan

Dalam penentuan curah hujan data dari pencatat atau penakar hanya

didapatkan curah hujan di suatu titik tertentu (point rainfall). Untuk mendapatkanharga curah hujan areal dapat dihitung dengan metode :

2.4.2.1 Metode rata-rata (Ar itmatic Mean )

Cara ini biasanya digunakan untuk daerah yang datar, dengan jumlah stasiun

pencatat curah hujan yang cukup banyak dan dengan data curah hujan yang bersifat

uniform (uniform distribution).

Rumus ini berasarkan buku cara menghitung design flood (PU) adalah :



dimana :

R = Curah hujan rata-rata

R 1,2,3,n = Curah hujan pada masing-maisng stasiun

n = banyaknya stasiun

2.4.2.2 Metode Polygon Thiessen

Cara ini didasarkan atas cara rata-rata timbang, dimana masing-masingstasiun mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan garis-garis sumbu tegak

lurus terhadap garis penghubung antara dua stasiun, dengan planimeter maka dapat

dihitung luas daerah tiap stasiun. Sebagai kontrol maka jumlah luas total harus sama

dengan luas yang telah diketahui terlebih dahulu. Masing-masing luas lalu diambil

prosentasenya dengan jumlah total 100%. Kemudian harga ini dikalikan dengan

curah hujan daerah di stasiun yang bersangkutan dan setelah dijumlah hasilnya

merupakan curah hujan yang dicari.Hal yang perlu diperhatikan dalam metode ini adalah sebagai berikut :

a) Jumlah stasiun pengamatan minimal tiga buah stasiun.

b) Penambahan stasiun akan mengubah seluruh jaringan.

c) Topografi daerah tidak diperhitungkan.

d) Stasiun hujan tidak tersebar merata.

Perhitungan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Ȓ = + + … +

+ + … + (2.1)

dimana :

Ȓ = curah hujan maksimum rata-rata (mm)

R 1, R 2,...,R n = curah hujan pada stasiun 1,2,...,n (mm)

A1, A2, … ,An = luas daerah pada polygon 1,2,…,n (km2)

R =R + R + R + R



Gambar 2.6 Pembagian daerah dengan polygon Thiessen

2.4.2.3 Metode Isohyet

Isohyet adalah garis lengkug yang menunjukkan harga curah hujan yang

sama. Umumnya sebuah garis isohyet menunjukkan angka yang bulat. Isohyet ini

diperoleh dengan cara interpolasi harga-harga curah hujan yang tercatat pada

stasiun pencatat local. Pola garis isohyet ini berubah-ubah seiring dengan

perubahan nilai R, sedangkan pada Thieen, garis batas polygonnya tidak berubah.

Urutan perhitungan berdasarkan buku design flood adalah sebagai berikut :

a. Buat garis isohyet dengan menghubungkan titik-titik yang memiliki nilai curah

hujan yang sama dalam bilangan yang bulat. Jika data yang tercatat tidak dalam

bilangan yang bulat, maka dicari dengan cara interpolasi.

b. Tentukan luas areal diantara 2 isohyet dengan menggunakan planimeter (An)

c.

Tentukan curah hujan rata-ratadiantara 2 isohyet (Rn)d. Tentukan volume curah hujan pada isohyet n (Rn x An)

e. Volume seluruhnya = ∑ R n,n-1,t x An,n-1

f. Curah hujan rata-rata = ∑,−, ,−



2.4.3 Analisis Frekuensi Curah Hujan

Analisa frekuensi curah hujan adalah berulangnya curah hujan baik jumlah

frekuensi persatuan waktu maupun periode ulangnya. Ada beberapa metode yang

dapat digunakan untuk menghitung besarnya curah hujan pada kala ulang tertentu.

Untuk menganalisa frekuensi curah hujan ini menggunakan tiga metode

sebagai perbandingan, yaitu :

1. Metode Distribusi Gumbel

2. Metode Distribusi Log Pearson Type III.

3. Metode Distribusi Haspers.

2.4.3.1 Metode Gumbel

Metode Gumbel terdiri dari 2 cara, yaitu :

Cara Analitis

Rumus yang digunakan adalah :

dimana :

Xt = Besarnya curah hujan yang diharapkan berulang setiap tahun

Xa = Curah hujan rata-rata dari suatu catchment area

Yt = Reduce Variate (tabel 2.1)

Yn = Reduced Mean

Sn = Reduce Standart Deviation

Sx = Standar Deviasi

Tabel 2.1 Return Period a Function of Reduced (Yt)

Return Period Return Variate

2 0,3665

5 1,4999

10 2,2502

Xt = Xa +−

. Sx



20 2,9606

25 3,1985

50 3,9019

100 4,6001

Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi



Tabel 2.2 Reduced Mean (Yn)

Reduced Mean (Yn)

No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0,4952 0,4996 0,5035 0,5070 0,5100 0,5128 0,5157 0,5181 0,5102 0,5520

20 0,5236 0,5252 0,5268 0,5283 0,5296 0,5300 0,5320 0,5882 0,5343 0,535330 0,5362 0,5371 0,5380 0,5388 0,5396 0,5400 0,5410 0,5418 0,5424 0,5430

40 0,5436 0,5442 0,5448 0,5453 0,5458 0,5468 0,5468 0,5473 0,5477 0,5481

50 0,5485 0,5489 0,5493 0,5497 0,5501 0,5504 0,5508 0,5511 0,5515 0,5518

60 0,5521 0,5524 0,5527 0,5530 0,5533 0,5535 0,5538 0,5540 0,5543 0,5545

70 0,5548 0,5550 0,5552 0,5555 0,5557 0,5569 0,5561 0,5563 0,5565 0,5567

80 0,5569 0,5570 0,5572 0,5574 0,5576 0,5578 0,5580 0,5581 0,5583 0,5585

90 0,5586 0,5587 0,5589 0,5591 0,5592 0,5593 0,5595 0,5596 0,5598 0,5599

Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2



Tabel 2.3 Reduced Standard Deviation (Sn)

Reduced Standard Deviation (Sn)

No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 0,9490 0,9676 0,9833 0,9971 1,0095 1,0206 1,0316 1,0411 1,0493 1,056520 1,0628 1,0690 1,0754 1,0811 1,0864 1,0915 1,0961 1,1004 1,1047 1,1080

30 1,1124 1,1159 1,1193 1,1226 1,1255 1,1285 1,1313 1,1339 1,1363 1,1388

40 1,1413 1,1436 1,1458 1,1480 1,1499 1,1519 1,1538 1,1557 1,1574 1,1590

50 1,1607 1,1623 1,1658 1,1658 1,1667 1,1681 1,1696 1,1708 1,1721 1,1734

60 1,1747 1,1759 1,1770 1,1782 1,1793 1,1803 1,1814 1,1824 1,1834 1,1844

70 1,1854 1,1863 1,1873 1,1881 1,1890 1,1898 1,1906 1,1915 1,1923 1,1930

80 1,1938 1,1945 1,1953 1,1959 1,1967 1,1973 1,1980 1,1987 1,1994 1,2001

90 1,2007 1,2007 1,2026 1,2032 1,2038 1,2044 1,2044 1,2049 1,2050 1,2060

Sumber : C.D. Soenarto, Hidrologi Teknik, Edisi 2



Cara Grafis

Metode awal dari Gumbel yang merupakan cara manual dengan metode

pemasukan koordinat X (curah hujan) dan Y (reduced variated ) pada media

Gumbel Paper , sehingga akam membentuk satu garis diagonal lurus yang

memotong angka periode tahunan (curah hujan maksimum pada periode ulang

tersebut).

Rumus regresi yang digunakan :

Sumber : Diktat Kuliah Hidrologi oleh Dosen Drs. Desi Supriyan, ST.

Di mana :

xa = besarnya curah hujan yang diharapkan (mm)

yn = return periode

x = N +

.

=

N = xa-

. n



2.4.3.2 Metode Log Pearson III

Metode ini juga digunakan cara statistis seperti halnya metode Gumbel.

Garis besar cara ini adalah sebagai berikut :

1. Ubahlah data curah hujan tahunan sebanyak n buah X1, X2, ..., Xn menjadi log

X1, log X2, ..., log Xn.

2. Hitung harga rata-rata nya dengan rumus berikut ini :


Di mana :

Log x = Logaritma data curah hujan

Log xa = Rata- rata logaritma data curah hujan


Si = Deviation standard logaritma data curah hujan


G = Harga yang diperoleh dari table 2.4 tergantung darai skew coefficient (Cs) dan

percent change.

Log xa =

Si = − ²

−

Log x = Log xa + G . Si



Tabel 2.4 Skew Coefficient (Cs) untuk distribusi Log Pearson III

Coefficient (Cs)

Periode Ulang (tahun)

2 5 100 25 50 100

Probabilitas Kemungkinan Terjadinya

50 20 10 4 2 1

3.0 -0.396 0.420 1.180 2.278 3.152 4.051

2.5 -0.360 0.518 1.250 2.262 3.048 3.845

2.2 -0.330 0.574 1.284 2.240 2.970 3.705

2.0 -0.307 0.609 1.302 2.219 2.912 3.605

1.8 -0.282 0.643 1.318 2.193 2.848 3.499

1.6 -0.254 0.675 1.329 2.163 2.780 3.388

1.4 -0.255 0.705 1.337 2.128 0.706 3.271

1.2 -0.195 .0732 1.340 2.087 0.626 3.149

1.0 -0.164 0.758 1.340 2.043 2.542 3.022

0.9 -0.148 0.769 1.339 2.018 2.498 2.957

0.8 -0.132 0.780 1.336 1.98 2.453 2.891

0.7 -0.116 0.790 1.333 1.967 2.407 2.824

0.6 -0.099 0.800 1.328 1.939 2.539 2.755

0.5 -0.083 0.808 1.323 1.910 2.311 2.686

0.4 -0.066 0.816 1.317 1.880 2.261 2.615

0.3 -0.050 0.824 1.309 1.849 2.211 2.544

0.2 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472

0.1 -0.017 0.836 1.292 1.785 2.017 2.400

0.0 0.000 0.842 1.282 1.750 2.054 2.326

-0.1 0.017 0.836 1.270 1.716 2.000 2.252

-0.2 0.033 0.850 1.258 0.680 1.945 2.178

-0.3 0.050 0.583 1.245 1.643 1.890 2.104

Cs =Σ Lo x−Lo xa³

−.−.³



-0.4 0.066 0.855 1.231 1.606 1.834 2.029

-0.5 0.083 0.856 1.216 1.567 1.777 1.955

-0.6 0.099 0.857 1.200 1.528 1.720 1.880

-0.7 0.116 0.857 1.183 1.488 1.663 1.806

-0.8 0.132 0.856 1.166 1.448 1.606 1.733

-0.9 0.148 0.854 1.147 1.407 1.549 1.660

-1.0 0.164 0.852 1.128 1.366 1.492 1.588

-1.2 0.195 0.844 1.086 1.282 1.379 1.499

-1.4 0.225 0.832 1.041 0.198 1.270 1.318

-1.6 0.254 0.817 0.994 1.116 1.166 1.197

-1.8 0.282 0.799 0.954 1.035 1.069 1.087

-2.0 0.307 0.777 0.895 0.959 0.980 0.990

-2.2 0.330 0.752 0.844 0.888 0.900 0.905

-2.5 0.360 0.711 0.711 0.793 0.796 0.799


2.4.3.3 Metode Haspers

Rumus :

dimana :

Rt = Curah hujan dengan return periode T tahun

Ra = Curah hujan maksimum rata – rata

Sx = Standart deviasi untuk pengamatan “n” tahun

R1 = Curah hujan absolut maksimum 1


1 = Standard Variabel untuk periode ulang R1


Rt = Ra + . Sx

Sx = −

−



m1 & m2 = masing-masing ranking dari curah hujan R1 dan R2

n = jumlah tahun pengamatan

= standart variable untuk return periode T

Tabel 2.5 Standard Variable untuk setiap harga return period

T µ T µ T µ T µ

1.00 -1.86 6.0 0.81 38 2.49 94 3.37

1.01 -1.35 6.5 0.88 39 2.51 96 3.39

1.02 -1.26 7.0 0.95 40 2.54 98 3.41

1.03 -1.23 7.5 1.01 41 2.56 100 3.43

1.04 -1.19 8.0 1.06 42 2.59 110 3.53

1.05 -1.15 9.0 1.17 43 2.61 120 3.62

1.06 -1.12 10 1.26 44 2.63 130 3.70

1.08 -1.07 11 1.35 45 2.65 140 3.77

1.10 -1.02 12 1.43 46 2.67 150 3.84

1.15 -0.93 13 1.50 47 2.69 160 3.91

1.20 -0.85 14 1.57 48 2.71 170 3.97

1.25 -0.79 15 1.63 49 2.73 180 4.03

1.35 -0.68 17 1.74 52 2.79 200 4.14

1.40 -0.63 18 1.80 54 2.83 220 4.24

1.50 -0.54 19 1.85 56 2.86 240 4.33

1.60 -0.46 20 1.89 58 2.90 260 4.42

1.70 -0.40 21 1.94 60 2.93 280 4.50

1.80 -0.33 22 1.98 62 2.96 300 4.57

1.90 -0.28 23 2.02 64 2.99 350 4.77

1 T1=+

2 T2=+



2.00 -0.22 24 2.06 66 3.02 400 4.88

2.20 -0.13 25 2.10 68 3.05 450 5.01

2.40 -0.04 26 2.13 70 3.08 500 5.13

2.60 0.04 27 2.17 72 3.11 600 5.33

2.80 0.11 28 2.19 74 3.13 700 5.51

3.00 0.17 29 2.24 76 3.16 800 5.56

3.20 0.24 30 2.27 78 3.18 900 5.80

3.40 0.29 31 2.30 80 3.21 1000 5.92

3.60 0.34 32 2.33 82 3.23 5000 7.90

3.80 0.39 33 2.36 84 3.26 10000 8.83

4.00 0.44 34 2.39 86 3.28 50000 11.08

4.50 0.55 35 2.41 88 3.3 80000 12.32

5.00 0.64 36 2.44 90 3.33 500000 13.74

5.50 0.73 37 2.47 92 3.35

Keterangan : T = Return Period dan µ = Standard Variable


2.4.4 Analisis Debit Banjir Rencana (Design Flood)

Banjir adalah peristiwa tergenang dan terbenamnya daratan (yang biasanya

kering) karena volume air yang meningkat. Banjir dapat terjadi karena peluapan air

yang berlebihan di suatu tempat akibat hujan besar, peluapan air sungai, atau

pecahnya bendungan sungai.

Debit banjir adalah besarnya aliran sungai yang diukur dalam satuan m3/ dt

pada waktu banjir. Debit banjir rencana atau design flood adalah debit maksimum

di sungai atau saluran alamiah dengan periode ulang yang sudah ditentukan yang

dapat dialirkan tanpa membahayakan proyek irigasi dan stabilitas bangunan-

bangunannya. Perhitungan debit banjir rencana pada pekerjaan ini

dipergunakanuntuk perencanaan bangunan utama atau bendung yaitu bendung

Alopohu yangakan dilakukan rehabilitasi atau perencanaan ulang dikarenakan



kondisinya rusakberat yang salah satu penyebabnya adalah akibat terjangan banjir

yang terjadi.

Dalam menetapkan debit banjir rencana, harus diperhatikan pertimbangan

– pertimbangan teknis dan ekonomis, selain itu harus diperhatikan juga

pertimbangan – pertimbangan non teknis lainnya, seperti nilai – nilai yang patut,

yang cocok dan sesuai dengan waktu dan keadaan setempat.

Ada beberapa metode yang digunakan dalam perhitungan debit banjir ini :

1. Metode Rasional Dr. Mononobe

Rumus dasarnya adalah :


dimana :

= run off coefficientr = intensitas curah hujan selama time of concentration (mm/jam)

f = luas daerah pengaliran DPS ( km2 )

Q = debit maksimum ( m3/detik )

Prosedur perhitungan :

1. Tentukan nilai

2.

Kemudian hitung nilai v dengan rumus :

L

H = s = kemiringan dasar saluran

dimana :

H = Beda titik antara titik terjauh dan mulut daerah pengaliran (Km)

Q =6.3

f r

v = 72

6.0

L

H



L = Panjang sungai (Km)

V = Kecepatan perambatan banjir (Km/jam)

3. Hitung t dengan rumus :

dimana :



t = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)

4. Hitung r dengan menggunakan rumus :

dimana :

R = curah hujan (mm)

r = intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)

t = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)

5. Hitung Q dengan rumus :

Koefisien Pengaliran ( C )

t =v

L9.0

r =R44 x 4

t

Q =6.3

f r



Koefisien Pengaliran ( C ) didefinisikan sebagai nisbah puncak aliran

permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor ini merupakan variabel yang paling

menentukan dari hasil perhitungan debit banjir. Faktor utama yang mempengaruhi

C adalah laju infiltrasi tanah dan presentase lahan kedap air, kemiringan lahan,

tanaman penutup tanah, intensitas hujan. Permukaan kedap air, seperti perkerasan

aspal dan atap bangunan.

Koefisien pengaliran tergantung dari karakteristik daerah pengaliran. Harga

C akan bertambah besar. Umumnya daerah pemukiman mempunyai nilai C yang

cukup besar namun tetap dibawah 1 (satu). Jika daerah pengaliran mempunyai tata

guna lahan (land use) yang bervaratif (non- uniform), maka nilai koefisien

pengalirannya dapat dihitung dengan persamaan berikut :

dimana :

C1, C2, Cn : koefisien pengaliran untuk setiap sub catchment area

A1, A2, An : sub area dengan karakteristik permukaan tanah berbeda

Tabel 2.6 Koefisien Pengaliran (α)

Kondisi Daerah Pengaliran dan

SungaiKoefisien Pengaliran

Daerah pegunungan yang curam 0.75 – 0.90

Daerah pegungungan tertier 0.70 – 0.80

Tanah bergelombang dan lautan 0.50 – 0.75

Tanah daratan tang ditanami 0.45 – 0.60

Persawahan yang dialiri 0.70 – 0.80

Sungai di darerah pegunungan 0.75 – 0.85

Sungai kecil daratan 0.45 – 0.75

Sungai yang lebih dari setengah daerah

pengalirannya terdiri dari daratan0.50 – 0.75

Cw =.+.+ ……….+.

++ ……..+



Sumber : Hidrologi Untuk Pengairan oleh Ir. Suyono Sosdarsono & Kensaku

Takeda

2. Metode Melchior

Dasar dari metode ini adalah Rational. Metode ini dilakukan dengan cara

membuat elips yang mengelilingi daerah pengaliran.

Bentuk persamaan diambil berdasarkan persamaan Pascher :


dimana :

= run of coefisient ( koefisien pengaliran ) tabel 2.6 disarankan diambil

0,52

Rm = curah hujan dengan periode ulang t tahun ( mm )

q = intensitas hujan ( m3/km2/dt )

f = luas daerah pengaliran ( km2 )

Langkah perhitungan metode Melchior :

1. Lukis elips yang mengelilingi DAS, dengan sumbu panjang ( a ) 1,5 kali sumbu

pendek ( b ), kemudian hitung luasnya dengan rumus :

Qt = α × q × f ×

nf = ¼ . . a . b ( km2 )



Gambar 2.7 Model Pelukisan Elips pada DAS Sungai

2. Dari nilai nf dapat dicari nilai q = q1, dengan tabel 2.7

3. Hitung kecepatan dengan rumus :

s = kemiringan dasar sungai

4. Hitung waktu konsentrasi :

5. Tentukannilai q1 apakah = q2 dengan melihat tabel 2.7

6. Demikian seterusnya sampai diperoleh nilai qn = q ( n-1 )

7. Harga q akhir harus dikoreksi dengan melihat tabel 2.8

Tabel 2.7 Hubungan Harga nf terhadap q

Nf Q nf Q

0.14 29.60 432 3.05

0.72 22.45 504 2.85

1.44 19.90 576 2.65

7.2 14.15 648 2.45

v = 1,31 . 1 × × x

,,

T = 1000 L / 60 . v (menit)



3. Metode Haspers

Rumus dasar dari metode ini sama dengan dua rumus terdahulu :


dimana :

Qt = Debit dengan probabilitas ulang T tahun (m3/dt)

= Run off coefficient

= Reduction coefficient

f = Luas daerah pengaliran

q = Intensitas hujan yang diperhitungkan


1. Hitung nilai dengan rumus :

2. Hitung nilai dengan rumus :



Qt = × × q × f

α =+..+..

= 1 +

+.×..+ x

.

t = 0,1 . L 0,8 . s – 0,3



4. Hitung r dengan rumus :

( untuk t < 2 jam )

( untuk 2 jam < t < 19 jam )

( untuk t 19 jam < t < 30 jam)

R = curah hujan ( mm )

5. Hitung q dengan rumus :

( t dalam jam )

( t dalam hari )

2.4.5 Analisis Debit Andalan

Debit andalan adalah besarnya debit yang tersedia untuk memenuhi

kebutuhan air dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan. Dalam

perencanaan proyek – proyek penyediaan air terlebih dahulu harus dicari debit

andalan (dependable discharge), yang tujuannya adalah untuk menentukan debit

perencanaan yang diharapkan selalu tersedia di sungai. Untuk mengitung besarnya

debit andalan digunakan curah hujan efektif dengan intensitas yang didasarkan pada

kemungkinan 80%. Besarnya debit andalan dengan dihitung dengan menggunakan

metode rasional.

Rumusnya adalah sebagai berikut :

r = ×

+− . × − × −

r = × +

r = 0.707 × R × √ 1

q = p / ( 3,6 . t )

q = p / ( 86,4 . t )

Q = × ×

.




dimana :

α = Koefisien pengaliran (tabel 2.6)

r = Intensitas curah hujan (mm/jam)

f = Luas daerah pengaliran DPS (km2)

Q = Debit maksimum (m3/detik)


1. Tentukan nilai

2. Kemudian hitung nilai v dengan rumus :

L

H

= s = kemiringan dasar saluran

dimana :

H = Beda titik antara titik terjauh dan mulut daerah pengaliran (Km)




dimana :



T = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)

v = 72

6.0

L

H

t =v

L9.0



4. Hitung r dengan menggunakan rumus :

dimana :

R = curah hujan (mm)

r = intensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)

T = Time of concentration / waktu perambatan banjir (jam)

5. Hitung Q dengan rumus :

2.5 Analisis Hidrolis Bendung

2.5.1 Analisa Pendimensian Bendung

2. 5.1.1Mercu Bendung

Mercu bendung adalah bagian dari bendung yang berfungsi untuk mengatur

tinggi air minimum, melewatkan debit banjir dan untuk membatasi tinggi genangan

yang akan terjadi di udik bendung.

Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa pertimbangan:

Elevasi sawah tertinggi yang akan dialiri,

Kehilangan tekanan mulai dari intake sampai dengan saluran pengendap,

Pengaruh elevasi mercu bendung terhadap panjang bendung untuk mengalirkan

debit banjir rencana,

Untuk mendapatkan sifat aliran sempurna.

Kriteria lain yang harus dipenuhi dalam penentuan elevasi mercu bendung

antara lain yaitu:

Harus terpenuhi pencapaian pengaliran air ke bangunan pengendap,

r =R44 × 4

t

Q =6.3

f r



Perkiraan respon morfologi sungai dibagian hulu dan hilir terhadap bendung

dan elevasi tersebut,

Kestabilan bendung secara keseluruhan, biaya pembangunan, dengan tidak

menutup kemungkinan pemilihan lokasi lain.

Dalam penentuan elevasi mercu bendung dapat dilakukan langkah kegiatan

sebagai berikut:

Tinggi air di sawah 0,15

HTT dari saluran tersier ke sawah 0,10

HTT dari saluran sekunder ke tersier 0,10

HTT dari primer ke sekunder 0,10

HTT pada saluran induk 0,15

HTT pada intake 0,20

HTT pada alat ukur 0,40

HTT eksploitasi 0,10 +1,30

Elevasi sawah tertinggi X +

Elevasi mercu bendung X + 1,3

Tinggi mercu bendung, p, yaitu ketinggian antara elevasi mercu dan elevasi

lantai hulu/dasar sungai di hulu bendung. Diusahakan agar tinggi bendung di atas

dasar sungai tidak terlalu tinggi untuk mengindari berbagai kesulitan dalam

stabilitas maupun pelaksanaan.

Dalam menentukan tinggi mercu bendung maka harus dipertimbangkan

terhadap :

Kebutuhan penyadapan untuk memperoleh debit dan tinggi tekanan,

Kebutuhan tinggi energi untuk pembilasan,

Tinggi muka air genangan yang akan terjadi,

Kesempurnaan aliran pada bendung,



Kebutuhan pengendalian angkutan sedimen yang terjadi di bendung.

P = elevasi mercu – elevasi lantai muka

Gambar 2.8 Tinggi Mercu

2. 5.1.2 Jari-jari Mercu Bendung ( r )

Untuk menjaga agar kondisi aliran yang melimpah diatas mercu stabil,

bentuk mercu bendung harus direncanakan secara hati-hati dari segi hidrolis. Dua

tipe mercu bendung tetap di sungai yang biasa digunakan di Indonesia adalah tioe

mercu bulat dan tipe mercu ogee, sebagaimana diuraikan di bawah ini :

A. Mercu bulat

Untuk bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang

jauh lebih tinggi (44%) dibandingkan koefisien bendung ambang lebar. Tipe ini

banyak memberikan keuntungan karena akan mengurangi tinggi muka air hulu

selama banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung stream

line dan tekanan negatif pada mercu. Untuk bendung dengan 2 jari-jari hilir akan

digunakan untuk menemukan harga koefisien debit. Syarat jari – jari mercu

bendung berdasarkan kp.02 halaman 42, yaitu :

untuk mercu terbuat dari beton berkisar dari 0.1 sampai dengan 0,7 H1 maks

untuk mercu terbuat dari pasangan batu berkisar dari 0,3 sampai dengan 0,7 H1

maks

Salah satu type mercu bulat dengan satu radius adalah type Bunchu dengan

rumus sebagai berikut :



dimana :

Qd = debit banjir rencana (m3/det)

m = koefisien pengaliran

= 1,49 – 0,018 ( 5 – h/r )

b = lebar efektif mercu bendung (m)

d = 2/3 H

H = h + k

h = tinggi air diatas mercu bendung (m)

k = tinggi kecepatan

= 4/27 . m2 . h3 . ( 1 / (h + p) )2

Dari rumus tersebut akan didapat harga d, dari harga d tersebut dapat pula

diperoleh nilai H dengan rumus :

Harga H ini dipergunakan untuk mencari harga r dengan persamaan :

Gambar 2.9 Jari-jari Mercu

Sedangkan untuk mercu bendung dengan dua jari – jari (R 2), jari – jari hilir

digunakan untuk menentukan harga koefisien debit.

Persamaan debit diatas mercu :

Q d = m . b . d . . d

= 3,8

H = 3 2

Q = Cd .

2 3.

(2 3 × ) . bef . H1

3/2



dimana :

Q = debit aliran ( m3/dt )

Cd = koefisien debit ( Cd = Co.C1.C2 )

Bef = lebar efektif mercu (m)

g = percepatan gravitasi ( m/dt2 )

H1 = tinggi energi di hulu bendung

= h1 + V12/2g

koefisien debit Cd, adalah :

Co = f ( H1/r ) ( gambar 4.5 – kp.02 )

Gambar 2.10 Harga-harga koefisien C 0 untuk bendung ambang bulat sebagai

fungsi perbandingan H 1 /r



Gambar 2.11 Koefisien C 1 sebagai fungsi perbandingan P/H 1

C1 = f ( p/H1 ) ( gambar 4.6 – kp.02 )

C2 = f ( p/H1 ) kemiringan hulu bendung ( gambar 4.7 – kp.02 )

Gambar 2.12 Harga-harga koefisien C 2



Gambar 2.13 Mercu Bulat dengan 2 jari-jari

B. Mercu Ogee

Bentuk mercu tipe ogee ini adalah tirai luapan bawah dari bendung

ambang tajam aerasi. Sehingga mercu ini tidak akan memberikan tekanan sub

atmosfer pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit

rencanannya. Untuk bagian hulu mercu bervariasi sesuai dengan kemiringan

permukaan hilir. Salah satu alasan dalam perencanaan digunakan tipe ogee adalah

karena tanah disepanjang kolam olak, tanah dalam keadaan baik, maka tipe mercu

yang cocok adalah tipe mercu ogee, karena tipe mercu ini memerlukan lantai muka

untuk menahan penggerusan, digunakan tumpukan batu sepanjang kolam olakan

sehingga lebih hemat.

Mercu Ogee bentuk standar yang disusun oleh U.S. Army Corps of

Engineers, berdasarkan data – data hasil percobaan U.S. Bureau of Reclemation (

USBR ). Bentuk – bentuk baku ini disebut standard W.E.S ( Waterways Experiment

Station ).

Persamaan profil penampang mercu :

( kp.02 halaman 46 )

dimana :

x,y = koordinat profil mercu dimulai dari titik tertinggi mercu

Hd = tinggi energi rencana diatas mercu tanpa tinggi kecepatan aliran yang

masuk.

k,n = parameter yang tergantung pada kemiringan mercu bagian hulu.

x = k . Hdn-1 . y



Nilai k dan n ditetapkan sebagai berikut :

Tabel 2.9 Nilai k dan n

Kemiringan Muka Bagian hulu K N

Tegak lurus

3 : 1

3 : 2

1 : 1

2

1,936

1,939

1,873

1,85

1,836

1,810

1,776

Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung mercu Ogee, adalah:

dimana : ( lihat Gb. 4.9 – kp.02 )

Q = debit rencana (m3/dt)

Cd = koefisien debit (Cd = Co.C1.C2)

C0 = 1,30 (konstanta)

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

bef = lebar efektif mercu (m)

H1 = tinggi energi diatas ambang (m)

C1 = f ( p/hd ) dan ( H1/hd ) (gb. 4.0 kp-02)

C2 = f (p/H1) dan kemiringan permukaan (gb. 4.7 kp-02)

2. 5.1.3 Lebar Bendung

Lebar bendung adalah jarak antara kedua pangkal bendung (abutment).

Lebar bendung sebaiknya diambil sama dengan lebar rata-rata sungai dengan lebar

maksimum hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang

stabil. Di bagian hilir ruas sungai, lebar rata-rata ini dapat diambil pada debit penuh

(bankfull discharge)., sedangkan pada bagian hulu sungai atau daerah

pegunungan/dataran tinggi, sering sekali untuk menentukan debit penuh ini. Untuk

hal ini dapat diambil muka air banjir tahunan sebagai patokan lebar rata-rata.

Q = Cd . 2/3 . (2/3) g . bef . H13/2



Pengambilan lebar mercu tidak boleh terlalu pendek dan tidak pula terlalu

lebar. Bila desain panjang mercu bendung terlalu pendek, akan memberikan tinggi

muka air di atas mercu lebih tinggi. Akibatnya tanggul banjir di udik akan

bertambah tinggi pula. Demikian pula genangan banjir akan bertambah luas.

Sebaliknya bila terlalu lebar dapat mengakibatkan profil sungai bertambah lebar

pula sehingga akan terjadi pengendapan sedimen di udik bendung yang dapat

menimbulkan gangguan penyadapan aliran ke intake.

Lebar efektif bendung adalah lebar bendung yang bermanfaat untuk

melewatkan debit. Untuk menetapkan besarnya lebar efektif bendung, perlu

diketahui mengenai eksploitasi bendung, karena pengaliran air di atas pintu lebih

sukar daripada pengairan air di atas mercu bendung. Pengukuran lebar tersebut

disebabkan oleh tiga komponen, yaitu :

- Tebal pilar

- Bagian pintu bilas yang bentuk mercunya berbeda dari bentuk bendung

- Kontraksi pada dinding pengarah dan pilar.

Dalam perhitungan lebar efektif, lebar pembilas yang sebenarnya, diambil 80% dari

lebar rencana untuk mengompensasi perbedaan koefisien debit disbanding mercu

bendung yang berbentuk bulat. Rumusnya adalah :

Sumber : KP-02, “Kriteria Perencanaan Bagian hal. 38”

dimana :

Bef = Lebar efektif bendung ( m )

B = Lebar mercu bendung ( m )

N = Jumlah pilar

Kp = Koefisien kontraksi pilar ( diambil 0,01 untuk pilar berujung bulat dari

tabel KP-

02 )

Ka = Koefisien kontraksi pangkal bendung ( diambil 0,1 dari tabel KP-02 )

Harga – harga koefisien kontraksi

Bef = B – 2.( N x Kp + Ka ).H



Tabel 2.10 Nilai Kp

Kp

Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut – sudut yang

dibulatkan

Untuk pilar berujung bulat

Untuk pilar berujung runcing

0,02

0,01

0

Tabel 2.11 Nilai Ka

Ka

Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada

900 kearah aliran

Untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 900

kearah aliran dengan 0,5 H1 > r > 0,15 H1

Untuk pangkal tembok bulat dimana r > 0,5 H1 dengan

tembok hulu tidak lebih dari 450 kearah aliran

0,2

0,1

0

Gambar 2.14 Lebar Efektif Bendung



2. 5.1.4 Tebal Pilar

Pilar – pilar yang terdapat pada tubuh bendung kemungkinan adalah pilar –

pilar jembatan dan pilar-pilar pintu pembilas. Tebal pilar jembatan ditentukan oleh

beban yang akan ditanggungnya dan bahan yang digunakan, yaitu:

Pilar dengan pasangan batu kali, tebal (2 – 3) m.

Pilar dari beton, tebal (1 – 2) m.

Pilar dapat dibuat dari bermacam – macam jenis bahan antara lain pasangan

batu kali dan beton bertulang atau tanpa tulangan. Tebal pilar pintu bilas, tergantung

ada tidaknya pengambilan lewat tubuh bendung dan tergantung dari lebar pintu

bilas serta tinggi pilar itu sendiri.

2. 5.1.5 Tinggi Muka Air Banjir

Tinggi muka air banjir adalah tinggi muka air yang tercapai apabila sewaktu

– waktu terjadi banjir yang membawa debit air sebesar debit rencana yang sudah

dihitung. Tinggi ini dihitung untuk menentukan tinggi bangunan penahan tanah (

abutment ) sehingga apabila terjadi banjir maka air sungai tidak akan meluap keluar.

Untuk mencari tinggi muka air maksimum di atas mercu bendung

tergantung dari sifat pengalirannya. Syarat suatu pengaliran disebut sempurna bila

tinggi air di belakang bendung, diatas mercu tidak melebihi 2/3 ho, bila ho adalah

tinggi air di atas hulu mercu. Karena fungsi tersebut, maka kita harus menghitung

tinggi muka air banjir ini pada dua tempat yaitu :

A. Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung

Tubuh bendung dibuat dari batu kali, kemudian permukaan diselimuti

dengan lapisan beton bertulang. Adapun untuk bentuk mercu dipilih tipe bulat

dengan satu jari-jari lengkung dengan r = 1,5 m, bentuk mercu bulat dipilih

dikarenakan bentuknya yang sederhana, mempunya bentuk mercu yang besar

sehingga tahan terhadap benturan gelundung maupun bongkahan. Tahan terhadap

abrasi dan pengaruh gravitasi hampir tidak ada atau tidak begitu besar dengan

memenuhi syarat minimum yaitu 0,3h < R < 0,7h. selain itu bendung dengan mercu

bulat memiliki harga koefisien debit yang jauh lebih tinggi (44%) dibandingkan



dengan koefisien bendung ambang lebar. Ada sungai, ini akan banyak memberikan

keuntungan karena bangunan ini akan mengurangi tinggi muka air hulu selama

banjir. Harga koefisien debit menjadi lebih tinggi karena lengkung streamline dan

tekanan negatif pada mercu. (Kp 02 Halaman 94-95).

Bagian tubuh bendung hulu dan hilir direncanakan memiliki kemiringan

yang berfungsi untuk mengalirkan air dan melindungi bagian bendungdari

penggerusan yang diakibatkan oleh tekanan air yang mengalir, serta untuk

mencegah penumpukan pada tubuh bendung.

Perencanaan

Rumus pengaliran sebagai berikut : (KP 02 Hal 95)

dimana :

Q = debit aliran di atas mercu, m3/det

Cd = Koefisien debit

g = Gravitasi

H = Tinggi energi hulu

Be = Lebar efektif

B. Tinggi Muka Air Banjir di Hilir Bendung

Tinggi Muka Air (MA) banjir di hilir bendung adalah sama dengan tinggi

MA banjir pada sungai asli, sebelum pada bendung. Perhitungan dilakukan dengan

rumus aliran Manning, sebagai berikut :

Untuk mencari tinggi muka air banjir di hilir kita gunakan cara coba-coba.

Persamaan yang dipakai adalah :

Sumber : Hidrolika II, TEDC Bandung

dimana :

A = luas basah ( m )

Cd = C0*C1*C2

Q = A . C . √ . S



C = koefisien Chezy

=

,,+ √

m = koefisien Bazin ( didapat dari tabel )

(saluran tanah dalam keadaan kasar ( m ) = 3,17 )

R = jari-jari hidraulik ( m )


Untuk penampang trapesium : Dalam mencari harga – harga variabel

dibawah dengan menggunakan beberapa potongan melintang sungai dibagian hilir

bendung setiap jarak tertentu. Kemudian dicari harga masing – masing variabel

dibawah dengan menggunakan metode rata – rata.

A = Luas rata – rata penampang basah sungai ( trapesium ).

= ( b + ( m . h )) . h

Lu = keliling basah rata-rata penampang sungai ( m )

= b + 2 . h . √ 1

R = A/Lu

2. 5.1.6 Kolam Olakan

Kolam olakan adalah suatu konstruksi yang berfungsi sebagai peredam

energy yang terkandung dalam aliran dengan memanfaatkan loncatan hidrolis dari

suatu aliran yang berkecepatan tinggi. Kolam olakan sangat ditentukan oleh tinggi

loncatan hidrolis, yang terjadi di dalam aliran.

Kolam olakan bisa juga disebut sebagai peredam energi. Kolam ini

diperlukan karena aliran air sungai akan membawa sedimen transport yang dapat

berupa bongkahan – bongkahan batu yang dapat mengakibatkan kerusakan pada

bagian hilir bendung.

Berikut ini beberapa tipe ruang olakan yang sering digunakan dalam

perencanaan sebuah bendung :

Tipe bak tenggelam / submerged bucket

Digunakan jika sungai mengangkut bongkah batu atau batu-batu besar dengan

dasar yang relatif tahan gerusan.



Tipe bak tenggelam peredam energi ( kolam loncat air tanpa blok-blok halangan

)

Digunakan jika sungai mengangkut batu-batu besar tetapi juga mengandung

bahan aluvial dengan dasar tahan gerusan.

Tipe kolam loncat air yang diperpendek dengan blok – blok halang.

Digunakan jika sungai membawa atau mengangkut bahan – bahan halus.

Yang harus diperhatikan dalam merencanakan ruang olakan dari suatu

bendung adalah sebagai berikut :

- Tinggi terjunan

- Penggerusan lokal ( local Scouring )

- Degradasi dasar sungai

- Benturan dan abrasi sedimen

- Rembesan dan debit rencana dengan kriteria keamanan dan resiko akibat

penggerusan, pelimpahan dan kekuatan struktur.

Sedangkan didalam perencanaan ruang olakan didasarkan pada:

- perbedaan tinggi muka air di udik dan di hilir bendung atau berdasarkan

bilangan Froude yang terjadi pada ruang olakan

- sediment transport.

Pada perencanaan bendung tetap ini dipilh kolam olakan tipe bak

tenggelam, kolam olak tipe bak tenggelam telah digunakan sejak lama dengan

sangat berhasil pada bendung-bendung rendah. Perhitungan untuk tipe kolam ini

adalah sebagai berikut :


dimana :

q = debit persatuan lebar

= Q / B

B = lebar efektif bendung ( m )

Q = debit banjir rencana ( m3 / dt )

hc =



1. Jari-jari Minimum Kolam Olakan ( Rmin )

Jari-jari minimum diberikan dengan cara melihat grafik USBR (KP-02,

halaman 63), yaitu yang menyatakan hubungan antara H/hc dengan Rmin/hc.

Gambar ini menghasilkan kriteria yang bagus untuk jari – jari minimum bak yang

diizinkan bagi bangunan-bangunan dengan tinggi energi rendah ini.

vs

Sumber : KP-02, “Kriteri Perencanaan Bagian hal. 63”

Gambar 2.15 Jari-jari Kolam Olakan

2. Batas Minimum Tinggi Air Di Hilir ( Tmin )

Pengalaman telah menunjukkan bahwa banyak bendung rusak akibat

gerusan lokal yang terjadi tepat di sebelah hilirnya dan kadang-kadang

kerusakan ini diperparah lagi oleh degradasi dasar sungai. Oleh karena itu

dianjurkan untuk menentukan kedalaman air hilir berdasarkan perkiraan degradasi

dasar sungai yang akan terjadi di masa akan datang.

Batas tinggi air minimum dapat dilihat melalui grafik USBR (KP – 02,1986,

halaman 64), yaitu hubungan :

△

△



&


3. Tebal Lantai Olakan ( dx )

Tiap bagian bangunan diandaikan berdiri sendiri dan tidak mungkin ada

distribusi gaya-gaya melalui momen – momen lentur. Oleh sebab itu, tebal lantai

kolam olak dihitung sebagai berikut :

Sumber : KP-02, halaman 123

dimana :

dx = tebal lantai pada titik x (m)

Px = gaya angkat pada titik x (kg/m

3

)= Hx – ( (Lx/L) . H)

L = panjang creep line dari ujung hulu sampai ujung hilir bendung (m)

Lx = panjang creep line dari ujung hulu bendung sampai titik x

Wx = kedalaman air pada titik x (m)

= berat jenis bahan ( kg/m3 )

S = faktor keamanan (untuk kondisi normal = 1,5 dan untuk kondisi ekstrem

= 1,25)

D x ≥ × –



Gambar 2.16 Tebal Lantai Olakan

Gambar 2.17 Lantai Olakan

4. Perhitungan untuk Local Scouring

Local scouring ( gerusan / erosi ) yang diperkirakan terjadi pada bagian hilir

bendung ( terutama di kaki bendung ). Perhitungan dilakukan dengan rumus yang

diberikan oleh Prof. A. Vernese, sebagai berikut :

dimana :

Ys = dalamnya gerusan diukur dari muka air di hilir bendung (m)

h = perbedaan elevasi air di hilir dan di hulu bendung (m)

Ys = 1,90 . h0,225 ( q )0,54



q = debit persatuan panjang pelimpah (m3/dt/m)

2. 5.1.7 Lantai Muka

Perencanaan lantai muka bendung menggunakan garis kemiringan hidrolik.

Garis gradient hidrolik ini digambar dari hilir kea rah hulu dengan titik ujung hilir

bendung sehingga permukaan dengan tekanan sebesar nol. Kemringan garis

hidrolik gradient disesuaikan dengan kemiringa nyang diijinkan untuk suatu tanah

dasar tertentu, yaitu menggunakan Creep Ratio ( C ). Untuk mencari panjang lantai

dengan hulu yang menentukan adalah beda energy terbesar dimana terjadi pada saat

muka banjir di hulu dan kosong di hilir, garis hidrolik gradient akan membentuk

sudut sengan bidang horizontal sebesar a, sehingga akan memotong muka air banjir

di hulu. Proyeksi titik perpotongan tersebut kea rah horizontal (lantai hulu bendung)

adalah titik ujung dari panjang lantai depan minimum.

Persamaan :

dimana :

CL = Koefisien Lane

LV = Panjang creep line vertikal (m)

LH = Panjang creep line horizontal (m)

H = Elevasi mercu bendung – elevasi ambang kolom olakan

Lantai muka bendung berfungsi untuk mengurangi takanan air ke atas pada

bidang kontrol pondasi bangunan dengan dasar pondasi dan juga memperpanjang

jalan aliran. Untuk menentukan panjang muka bendung digunakan metode Bligh

dan metode Lane.

CL =+



a. Metode Bligh

Teori ini menyatakan bahwa perbedaan tekanan sebanding dengan panjang

jalannya air dan berbanding terbalik dengan creep ratio.

Secara matematik dapat dituliskan :

dimana :

H = perbedaan tekanan (m)

L = panjang creep line dari ujung hulu sampai ujung hilir bendung (m)

= Lv + Lh

C = Creep line (tabel 2.12)

b. Metode Lane

Metode lane yang juga disebut metode angka rembesan. Lane adalah

metode yang dianjurkan untuk mencek bangunan – bangunan utama untuk

mengetahui adanya erosi bawah tanah. Metode memberikan hasil yang aman dan

mudah dipakai. Untuk bangunan – bangunan yang relatif lebih, metode – metode

lain mungkin akan dapat memberikan hasil – hasil yang lebih baik, tetapi

penggunaannya sulit.

Rumus yang digunakan :

Sumber : KP-02, “Kriteria Perencanaan Bagian hal 124”

dimana :

CL = angka rembesan Lane

H = beda tinggi muka air ( m )

Lv = panjang creep line vertikal ( m )

Lh = panjang creep line horisontal ( m )

Tabel 2.12 Harga – Harga Minimum Creep Ratio (C)

L > H . C

C L . H < Lv + 1/3 Lh



No. Material Lane Bligh

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Pasir sangat halus atau lanau

Pasir halus

Pasir sedang

Pasir kasar

Kerikil halus

Kerikil sedang

Kerikil kasar termasuk berangkal

Bongkahan dengan sedikit berangkal & kerikil

Lempung lunak

Lempung sedang

Lempung keras

Lempung sangat keras

8,5

7,0

6,0

5,0

4,0

3,5

3,0

2,5

3,0

2,0

1,8

1,6

18

15

12

4 – 6

2.5.2 Analisa Stabilitas Bendung

Untuk mengetahui kekuatan bendung, sehingga konstruksi bendung sesuaidengan yang direncanakan dan memenuhi syarat yang telah ditentukan. Stabilitas

bendung ditentukan oleh gaya – gaya yang bekerja pada bendung seperti :

Gaya berat sendiri bendung

Gaya gempa

Tekanan lumpur

Gaya hidrostatik

Gaya uplift pressure (Gaya angkat)

a. Gaya berat sendiri bendung ( G )

Gaya berat sendiri adalah gaya yang ditimbulkan karena berat sendiri yang

dimiliki oleh konstruksi bangunan tersebut. Arah kerja dari gaya berat ini adalah

arah vertikal ke bawah melalui titik beratnya. Berat bengunan bergantung pada

bahan yang dipakai untuk membuat bangunan itu.



Untuk tujuan – tujuan perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga – harga berat

volume di bawah ini.

Pasangan batu ....................... 22 kN / m3 (2200 Kgf / m 3)

Beton tumbuk ....................... 23 kN / m3 (2300 Kgf / m 3)

Beton bertulang..................... 24 kN / m3 (2400 Kgf / m 3)

Gambar 2.18 Berat Sendiri Bendung


Sumber : KP – 02 “Kriteria Perencanaan Bag. Hal. 117”

dimana :

V = volume (m3)

= berat jenis (t / m3)

b. Gaya Gempa (G’)

Harga – harga gaya gempa diberikan dalam bagian Parameter Bangunan.

Harga – harga tersebut didasarkan pada peta Indonesia yang menunjukan berbagai

daerah dan rediko. Faktor minimum yang akan dipertimbangkan adalah 0,1 g

G = V .



perapatan gravitasi sebagai harga percepatan. Faktor ini hendaknya

dipertimbangkan dengan cara mengalikannya dengan massa bangunan sebagai gaya

horisontal menuju kearah yang paling tidak aman , yakni arah hilir

Gambar 2.19 Gaya gempa


dimana :

G’ = Gaya Gempa

f = koefisien gempa

G = Massa Bangunan

c. Tekanan Lumpur ( sediment pressure )

Pada saat bendung sudah dapat digunakan, terdapat endapan lumpur yang

dibawa aliran air yang kemudian mengendap di muka bendung. Tekanan lumpur

yang bekerja terhadap muka hulu bendung atau terhadap pintu dapat dihitung

sebagai berikut:

G’ = f x G



Gambar 2.20 Tekanan Lumpur


dimana :

Ws = Gaya tekan lumpur

s = Berat jenis lumpur (kN)

h = dalamnya lumpur (m)

= sudut gesekan ()

d. Gaya Hidrostatik

Gaya hidrostatik disebabkan oleh gaya tekan air yang menggenangi tubuh

bendung. Gaya mirip dengan tekanan tanah aktif. Gaya ini dibagi dalam dua kondisi

muka air:

Ws1 = ×

×

Ws2 = (1/2 x a x h ) s



Kondisi muka air normal

Gambar 2.21 Hidrostatik m.a. Normal

Rumus yang dugunakan :

dimana :

a = Berat jenis air ( 1 ton/m3)

h = Tinggi mercu (m)

Kondisi muka air banjir

Gambar 2.22 Hidrostatik m.a Banjir

W1 = ½ . a . a . h

W2 = ½ . a . h2



e. Gaya akibat uplift pressure

Arah dari gaya uplift pressure adalah tegak lurus dengan bidang kontaknya.



dimana :

Px = gaya angkat pada titik X (kg/m2)

L = panjang total bidang kontak bendung dengan tanah bawah (m)

Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai X (m)

H = beda tinggi energi (m)

Hx = tinggi energi di hulu bendung (m)

L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung

kepada arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45 atau lebih

terhadap bidang horisontal dianggap vertikal.

2.5.3 Kontrol Stabilitas

2.5.3.1 Kontrol Geser

Bendung harus mampu menahan gaya horizontal akibat tekanan air dan sediment,

sehingga bendung akan tetap pada posisinya, tidak bergeser.

dimana :

S = Stabilitas geser (lebih besar 1,2 aman terhadap geser)

f = Koefisien gesekan tanah pondasi

SV = Total gaya vertical

SH = Total gaya horizontal

Tabel 2.13 Ketinggian Bendung Berdasarkan Geser pada Kedalaman Normal

Px = Hx – ( Lx / L) H

S = f x SV > 1,2 x SH



No Tinggi Bendungan (m)Faktor Kemiringan

Lereng

1 150 0,477

2 125 0,42

3 100 0,362

4 75 0,292

5 50 0,21

6 25 0,114

Tabel 2.14 Ketinggian Bendung Berdasarkan Geser pada Keadaan Gempa

No Tinggi Bendungan (m)Faktor Kemiringan

Lereng

1 150 0,554

2 125 0,481

3 100 0,401

4 75 0,315

5 50 0,22

6 35 0,12

2.5.3.2 Stabilitas Terhadap Guling

Bendung harus mampu menahan gaya horizontal sehingga bendung tidak roboh

atau mengguling.

dimana :

S = Stabilitas guling (lebih besar 1,2 aman terhadap guling)

SMV = Total momen akibat gaya vertikal

SMH = Total mamen akibat gaya horizontal

2.5.3.3 Stabilitas Terhadap Eksentrisitas

Bendung harus memenuhi keseimbangan struktur atau stabil terhadap eksentrisitas.

S = SMV > 1,2 SMH

e = B _ Mr < B/62 SV



dimana :

e = Eksentrisitas

B = Lebar dasar bendung

Mr = (MV – MH)

MV = Momen akibatgayavertical

MH = Momen akibatgayahorizontal

2.5.3.4 Stabilitas Terhadap Daya Dukung Pondasi

Bendung harus aman terhadap penurunan, oleh karena itu daya dukung tanah

pondasi harus mampu menahan berat bendung dan beban lain akibat banjir.

s = SV x (1 ± 6.e)

B B

s Maksimum = SV x (1 + 6.e) < q ijin

B B

s Minimum = SV x (1 – 6.e) > 0

B B

dimana :

s = Tegangan tanah pondasi

SV = Totalgayavertical

B = Lebar dasar bendung

e = Eksentrisitas

Q ijin = Daya dukung yang diijinkan

2.5.4 Bangunan Pelengkap

2.5.4.1 Bangunan Pengambilan

Bangunan pengambilan adalah bangunan air untuk mengelakkan air dari

sungai dalam jumlah yang diinginkan. Fungsi bangunan ini adalah untuk

membelokkan aliran air dari sungai dalam jumlah yang diinginkan untuk kebutuhan

PLTA. Besarnya bukaan pintu tergantung dengan kecepatan aliran masuk yang

diinginkan. Kecepatan ini tergantung pada ukuran butir bahan yang diangkut.

Kapasitas pengambilan harus sekurang-kurangnya 120% dari kebutuhan



pengambilan (dimension requirement) guna menambah fleksibilitas dan agar dapat

memenuhi kebutuhan yang lebih tinggi selama umur proyek. Bila bangunan

pengambilan mempunyai bukaan lebih dari satu, maka pilar sebaiknya

dimundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus.

Bangunan pengambilan sebaiknya dibuat sedekat mungkin dengan

pembilas san as bendung atau bendung gerak. Lebih baik jika bangunan

pengambilan ditempatkan di ujung tikungan luar sungai atau pada ruas luar guna

memperkecil masuknya sedimen.

Bangunan intake merupakan suatu bangunan pada bendung yang berfungsi

sebagai penyadap aliran sungai, mengatur masuknya air dan sedimen serta

menghindarkan sedimen dasar sungai dan sampah masuk ke intake.

Jenis bangunan intake sangat tergantung dari lokasi sumber air bakunya,

juga faktor biaya baik biaya kontruksi, operasional maupun pemeliharaannya.

Selain itu juga tergantung dengan tingkat sedimentasi dari lokasi sumber air baku.

Faktor estetis juga bisa menjadi pertimbangan. Kombinasi dari beberapa tipe

bangunan intake juga bisa dilakukan untuk mengakomodir kondisi di lapangan.

Bangunan Intake terdiri dari 4 (empat) macam yaitu :

a. Reservoir Intake (Intake Tower)

Gambar 2.23 Reservoir Intake

Intake Tower terletak pada bagian pelimpahan atau dekat sisi bendungan. Pondasi

menara (tower) terpisah dari bendungan dan dibangun pada bagian hulu. Menara

terdiri atas beberapa inlet yang terletak pada ketinggian yang bervariasiuntuk

http://2.bp.blogspot.com/-I1XIUkdDv-4/TZIdFePbh0I/AAAAAAAAAKQ/nBZK4JYFLyI/s1600/Res+Intake.jpg



mengantisipasi fluktuasi tinggi muka air dapat mengalir secara gravitasi ke fasilitas

penjernihan air, maka intake tower tidak diperlukan.

b. River Intake

Gambar 2.24 River Intake

River Intake terdiri atas sumur beton berdiameter 3 – 6 m yang dilengkapi

2 atau lebih pipa besar yang disebut penstock. Pipa-pipa tersebut dilengkapi dengan

katup sehingga memungkinkan air memasuki intake secara berkala. Air yang

terkumpul dalam sumur kemudian dipompa dan dikirim kedalam instalasi

pengolahan. River Intake terletak pada bagian hulu kota untuk menghidari

pencemaran oleh air buangan.

c.

Lake Intake

http://3.bp.blogspot.com/-yy1ZkxiIQQ4/TZIdivUo6UI/AAAAAAAAAKU/05wByj4MeuU/s1600/Intake+Tower_0001.jpg



Gambar 2.25 Lake Intake

Lake Intake terdiri atas satu atau lebih pipa bell-mouthed yang dipasang didasar danau. Bell-mouthed ditutup dengan saringan (screen). Sebagai penyangga

pipa dibuat jembatan yang menghubungkan pipa dari danau menuju tempat

pengolahan air.

d. Canal Intake

Gambar 2.26 Canal Intake

Canal Intake terdiri atas sumur beton yang dilengkapi dengan pipa bell-

mouthed yang terpasang menghadap ke atas. Terdapat saringan halus pada bagian

http://4.bp.blogspot.com/-jSOxuQu03Mk/TZIWWfmdWdI/AAAAAAAAAKM/ymcvf0oPI-s/s1600/Canal+Intake+(www.iecca.net).jpg

http://3.bp.blogspot.com/-o8NxJoHiAVY/TZIUWTV_U5I/AAAAAAAAAKI/tb8HSH0W35E/s1600/Lake+Intake+(Thinkortwim.com).jpeg



atas untuk mencegah masuknya ikan-ikan kecil dan benda-benda terapung.

Ruangan juga dilapisi dengan saringan dari kerikil.

Rumus untuk mencari dimensi pengambilan :


dimana :

Q = debit andalan ( m3/dt )

= koefisien debit diambil 0,8

b = lebar bukaan ( m )

a = tinggi bukaan ( m )

g = percepatan gravitasi 9,81 m/dt2

z = kehilangan tinggi energi pada bukaan diambil 0,2 m

Kecepatan ( V ) masuk minimum sebesar 1 – 2 m/dt yang merupakan

besaran perencanaan normal, dapat diharapkan bahwa butir – butir berdiameter 0,01

– 0,04 m dapat masuk.

Rumus untuk mencari V :

dimana :

Q = debit andalan ( m3/dt )

A = luas penampang basah ( m2 )

Diameter yang dapat masuk :


2.5.4.2 Bangunan Pembilas

Bangunan pembilas merupakan salah satu perlengkapan pokok bendung

yang terletak didekat intake. Bangunan pembilas juga menjadi satu kesatuan dengan

intake. Bangunan pembilas berfungsi untuk menghindarkan angkutan sedimen

dasar dan mengurangi angkutan sedimen layang yang masuk ke intake.

Q = . b . a . . .

V = Q/A

V = 10 d



Pada hulu bendung tepat di hilir pengambilan, dibuat bangunan pembilas

guna mencegah masuknya bahan sidemen kasar ke dalam saluran irigasi.

Ada empat tipe, yaitu :

Pembilas pada tubuh bendung dekat pengambilan

Pembilas bawah

Shunt undersluice

Pengambilan bawah tipe boks

Untuk mengurangi aliran yang bergolak (Turbulent) yang terrjadi di dekat

intake maka perlu dibangun bangunan penguras (Under Sluice).

Sistem kerja pembilas dengan underslice bila dioperasikan yaitu:

Aliran sungai dari hulu menuju bangunan akan terbagi dua lapis oleh plat

underslice,

Aliran sungai lapisan atas yang relatif tidak mengandung sedimen dasar

mengalir ke intake,

Aliran sungai di lapisan bawah bersama – sama dengan sedimen dasar mengalir

dan masuk ke lubang underslice, yang akhirnya terbuang ke hilir bendung

melalui pintu bilas.

Pembilasan dilakukan saecara berkala atau sewaktu – waktu sehingga

mendapatkan kedung daerah endapan di hulu dan mulut intake/underslice.

Beberapa pedoman untuk menentukan lebar pembilas :

Lebar pembilas ditambah tebal pilar pembagi sebaiknya sama dengan 1/6 –

1/10 dari lebar bersih bendung (jarak pangkal – pangkalnya), untuk sungai –

sungai yang lebarnya kurang dari 100 m.

Lebar pembilas sebaiknya diambil 60 % dari total pengambilan termasuk pilar

– pilarnya.

Didalam merencanakan pintu pembilas beserta bagian – bagiannya

diperlukan persyaratan sebagai berikut :

Lebar pintu pembilas = 1/10 lebar bendung ( KP-02 hal. 88 )

Lebar pilar = 1 - 1,5 meter ( beton )

= 2 - 3 meter ( pasangan batu kali )



Tinggi under slice = 1/3 – 1/4 tinggi muka air normal atau 1-2 m

Panjang saluran = 5 – 20 meter

Tebal plat under slice = 0,2 – 0,35 meter

Kecepatan minimal aliran pembilasan = 1 – 1,5 m/dt ( KP-02 hal. 94 )

Dimensi pintu pembilas dipengaruhi oleh perhitungan gaya yang terjadi

pada pintu :

a. Gaya hidrostatik akibat tekanan air

dimana :

P1 = gaya terpusat akibat hidrostatik

F1 = beban merata akibat hidrostatik

b = lebar kayu

w = berat jenis air

L = lebar pintu bilas diambil per 1 mh = tinggi muka air banjir

b. Gaya akibat tekanan lumpur setinggi mercu.

dimana :

P2 = gaya terpusat akibat hidrostatik

F2 = beban merata akibat lumpur setinggi mercu

w = berat jenis lumpur

L = lebar pintu bilas diambil per 1 m

h = tinggi lumpur

P 1 = w x h

F 1 = P1 x L x b

P 2 = Ka x lumpur x h 1

F 2 = P2 x L x b



c. Total gaya akibat tekanan air dan lumpur

dimana :

Q = beban merata akibat tekanan air dan lumpur

2.5.4.3 Side wall

Side wall/Dinding penahan tanah adalah suatu konstruksi yang bertujuan

untuk menahan tanah agar tidak longsor dan meninggikan lereng alam suatu tanah.

Di lapangan dinding penahan tanah dapat ditemui pada saluran air di samping jalan,

pada pinggir sungai agar tebing sungai tidak longsor, pada bendungan dan saluran

irigasi dan dinding penahan bukit agar tidak longsor.

Bahan Konstruksi untuk dinding penahan, yaitu :

1. Dari kayu

2. Dari beton

3. Dari pasangan batu

4. Dari baja

Bentuk-bentuk dinding penahan tanah :

1. Profil persegi

2. Profil jajaran genjang

3. Profil trapezium siku

4. Profil trapezium

5. Profil segitiga

Untuk merencanakan sebuah dinding penahan tanah perlu diperhatikan

syarat kestabilitasan dinding :

1. Dinding tidak terjungkal

2. Dinding tidak tergeser

3. DInding tidak amblas

Q = F1 + F2



4. Dinding tidak pecah

5. Gaya – gaya yang bekerja pada side wall ini antara lain adalah :

a. Tekanan tanah

Tekanan tanah ini terdiri dari :

Tekanan tanah aktif

Tekanan tanah ini dihitung dengan rumus :

Sumber : “Pondasi, Zainal Nur Arifin Ing. Dipl. Ir. Sri Respati hal.121”

dimana :

H = tekanan tanah lateral

V = teganagan vertikal tanah

= H

H = kedalaman tanah ( m )

K = koefisien tekanan tanah

Pada keadaan diam = Ko

Pada keadaan aktif = Ka

Pada keadaan pasif = Kp

b. Berat dinding penahan tanah ( pasangan batu kali ).

Berat dinding sendiri dihitung dengan rumus :

c. Berat tanah

Untuk menghitung gaya ini dipakai rumus yang sama dengan rumus berat

sendiri.

Gaya akibat gempa

H = V . K

G = volume . bahan

G’ = K . G



dimana :

G’ = gaya akibat gempa

K = koefesien gempa

G = berat sendiri konstruksi bendung

Seperti pada perhitungan tubuh bendung, untuk dinding penahan tanah juga

stabilitasnya.



BAB III

DATA – DATA PERENCANAAN

3.1 Data Topografi (petaaaaa)

Gambar 3.1 Peta Topografi

3.2 Data Curah Hujan

Pada perencanaan bendung Ciujung I ini, data curah hujan diperoleh dari 3

stasiun pencata curah hujan, yaitu stasiun Cimarga, Cisalak Baru, dan Pasir Ona.

Pemilihan stasiun ini didasarkan atas pertimbangan topografis dan pada radius

pengamatan dari titik calon bendung.



Tabel 3.1 Data curah hujan Stasiun Cimarga

Tabel 3.2 Data curah hujan Stasiun Cisalak Baru



Tabel 3.3 Data curah hujan Stasiun Pasir Ona

3.3 Data Sungai

Bendung Ciujung I dibangun di sungai Ciujung. Sungai Ciujung merupakan

sungai alam.

Ditinjau dari lokasi bendung ke arah udik :

Luas daerah aliran sungai : 148,5 km2

Panjang sungai : 56 km

Kemiringan rata-rata sungai di sekitar rencana bendung : 0,0013

Lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil : 21,20 m

Elevasi dasar sungai di lokasi bendung : +19,9



BAB IV

ANALISA PERHITUNGAN

4.1 Analisa Hidrologi

4.1.1 Curah Hujan Rata-rata

Cara yang dipakai dalam menentukan curah hujan rata-rata pada darah

aliran sungai Ciujung ini adalah cara Thiesen Polygon. Sebelumnya digambar

polygon dari catchment area dengan 3 buah stasiun curah hujan, seperti dalam

gambar 4.1.

Rumusnya adalah :

Ŕ = ∑ .

dimana :

Ŕ = Curah hujan rata-rata

Rn = Curah hujan pada stasiun n

An = Luas daerah yang dibatasi polygon

At = Luas total daerah tangkapan

Luas Daerah :

Cimarga = 41,6 km2

Cisalak Baru = 55,2 km2

Pasir Ona = 51,7 km2

Luas Total = 148,5 km2



Tabel 4.1 Hasil perhitungan curah hujan rata-rata dengan Metode Thiesen

Contoh perhitungan curah hujan rata – rata dengan Metode Thiesen :

Pada tahun 2000

Curah hujan maksimum pada stasiun Cimarga = 54 mm

Curah hujan maksimum pada stasiun Cisalak Baru = 98 mm

Curah hujan maksimum pada stasiun Pasir Ona = 85 mm

Luas yang dibatasi polygon pada daerah Cimarga = 41,6 mm

Luas yang dibatasi polygon pada daerah Cisalak Baru = 55,2 mm

Luas yang dibatasi polygon pada daerah Pasir Ona = 51,7 mm

Ŕ =4, 4 +, +,

4,+,+,

= 81,148 mm

4.1.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan dengan Metode Haspers

Dalam analisa frekuensi curah hujan ini kami menggunakan Metode

Haspers. Dari perhitungan ini maka akan diperoleh periode ulang.

Rumus :

dimana :

Rt = Curah hujan dengan return periode T tahun

Ra = Curah hujan maksimum rata – rata

Rt = Ra + . Sx



Sx = Standart deviasi untuk pengamatan “n” tahun





m1 & m2 = masing-masing ranking dari curah hujan R1 dan R2

n = jumlah tahun pengamatan

= standart variable untuk return periode T

Perhitungan :

Dari hasil perhitungan curah hujan rata-rata dengan Metode Thiesen seperti pada

tabel 4.1 diketahui n = 10 tahun, maka diperoleh :

R1 = 127,458 mm (Curah Hujan ranking 1)

R2 = 116,428 mm (Curah Hujan ranking 2)

Ra = 104,592 mm (Curah hujan rata-rata)

μ1 T1 =+

=

+

= 11 , dari tabel 2.5 diperoleh nilai μ1 = 1,35

μ2 T2 =+ =

+ = 5,5 , dari tabel 2.5 diperoleh nilai μ2 = 0,73

Sx = ½ ( −

μ +−

μ )

= ½ (,4−4,

, +,4−4,

,

= 16,576

Untuk periode (T) = 2 tahun, dari tabel 2.5 diperoleh nilai μ = -0,22

Sx = − −

1 T1=+

2 T2=+



R 2 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( -0,22 x 16,576 )

= 100,945 mm

Untuk periode (T) = 5 tahun, dari tabel 2.5 diperoleh nilai μ = 0,64

R 5 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( 0,64 x 16,576 )

= 115,201 mm


R 10 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( 1,26 x 16,576 )

= 125,478 mm


R 20 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( 1,89 x 16,576 )

= 135,920 mm


R 25 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( 2,1 x 16,576 )

= 139,401 mm


R 50 = Ra + μ.Sx = 104,592 mm + ( 2,75 x 16,576 )

= 150,176 mm

4.1.3 Analisa Debit Banjir Rencana

Design flood adalah besarnya debit yang direncanakan melewati sebuah

bangunan air yang dalam hal ini berupa bendung dengan periode ulang tertentu.

Dalam analisa debit banjir rencana pada perancangan bendung Ciujung ini

menggunakan metode rasional Dr. Mononobe. Rumus dasarnya adalah :


dimana :

= run off coefficient

r = intensitas curah hujan selama time of concentration (mm/jam)

f = luas daerah pengaliran DPS ( km2 )

Q =6.3

f r



Q = debit maksimum ( m3/detik )

Dalam perhitungan debit banjir rencana ini data yang sudah diketahui

adalah :

Luas (F) = 148,5 km2

Kemiringan sungai (i) = 0,0013

Panjang sungai (L) = 56 km

Koefisien pengaliran (C atau α ) = 0,75

Setelah itu dilanjutkan dengan perhitungan :

Kecepatan Banjir (V) = 72 (i)0,6

= 72 x (0,0013)0,6

= 1,336 km/jam

Waktu perambatan banjir (t) = L/V

=%

= (0,9 x 56 km) / 1,336 km/jam

= 37,734 jam

Untuk periode (T) = 2 tahun, nilai R 2 yang telah diperoleh dari perhitungananalisa frekuensi curah hujan sebesar 100,945 mm, maka :

r 2 = (R 2 / 24) x (24 / t)2/3

= (100,945 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 3,111 mm/jam

Q2 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 3,111 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 96,238 m3/detik



Untuk periode (T) = 5 tahun, nilai R 5 yang telah diperoleh dari perhitungan

analisa frekuensi curah hujan sebesar 115,201 mm, maka :

r 5 = (R 5 / 24) x (24 / t)2/3

= (115,201 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 3,550 mm/jam

Q5 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 3,550 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 109,828 m3/detik



r 10 = (R 10 / 24) x (24 / t)2/3

= (125,478 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 3,867 mm/jam

Q10 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 3,867 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 119,626 m3/detik



r 20 = (R 20 / 24) x (24 / t)2/3

= (135,920 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 4,189 mm/jam

Q20 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 4,189 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 129,582 m3/detik



r 25 = (R 25 / 24) x (24 / t)2/3

= (139,401 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 4,296 mm/jam



Q25 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 4,296 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 132,901 m3/detik



r 50 = (R 50 / 24) x (24 / t)2/3

= (150,176 mm/ 24) x (24 / 37,734 jam)2/3

= 4,628 mm/jam

Q50 = (α . r . F ) / 3,6

= ( 0,75 x 4,628 mm/jam x 148,5 km2 ) / 3,6

= 143,1725 m3/detik

4.2 Analisis Hidrolis Bendung

4.2.1 Menentukan elevasi mercu bendung

Elevasi bendung Ciujung I ditetapkan berdasarkan standar perencanaan

yang meliputi ;

Elevasi sawah yang akan diairi = + 20.10

Kedalaman air di sawah = 0.15

Kehilangan tinggi energi di saluran dan bks tersier = 0.15

Kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier = 0.20

Variasi muka air untuk eksploitasi di jaringan primer = 0.20

Panjang dan kemiringan saluran primer = 0.14

Kehilangan tinggi energi pada bangunan ukur di jaringan primer = 0.45

Elevasi muka air yang diperlukan (eksploitasi normal) = + 21.39

Kehilangan tinggi energi di pintu pengambilan saluran = 0.15

Panjang dan kemiringan kantong lumpur = 0.06



Kehilangan tinggi di pintu pengambilan utama = 0.15

Tinggi cadangan untuk mercu = 0.15

ELEVASI RENCANA MERCU BENDUNG = + 21.90 m

4.2.2 Menentukan lebar efektif bendung

Lebar sungai = 20,4 m

Lebar bendung = 1,2 x 20,4 m = 24,48 m

Lebar bersih bendung (B) = Lebar bendung – tebal pilar

= 24,48 – 1

= 23,48 m

Lebar Efektif Bendung (Be) = B – 2 ( n. Kp + Ka). H1

dimana :

B = lebar bersih bendung = 23,48 m

n = jumlah pilar = 1

Kp = koefisien kontraksi pilar (ujung bulat = 0,01)

Ka = koefisien pangkal bendung (Pangkal tembok segi empat dengan tembok

hulu tegak lurus arah aliran = 0,2)

H1 = tinggi energy hulu (m)

Be = B – 2 ( n. Kp + Ka). H1

= 23,48 – 2 ( 1. 0,01 + 0,2 ). H1

= 23,48 – 0,42 H1



Gambar 4.1 Lebar efektif bendung

4.2.3 Menentukan Tinggi Energi dan Tinggi Muka Air Banjir di Atas Mercu4.2.3.1 Menentukan Tinggi Energi di Atas Mercu (H1)

Q50 = 143,17 m3/detik

Tinggi mercu ( p ) = 2,00 m

Persamaan Debit (digunakan persamaan untuk mercu Ogee / USBR) :

Q = Cd . 2/3 .

...H1^1,5 … (KP 02;Bab4 Perencanaan Hidrolis)

dicoba,

Cd = 1,27

Q = Cd . 2/3 . . . Be .H11,5

143,17 = 1,27 . 2/3 . . 9,81 . (23,48 – 0,42 H1) . H1

1,5

coba – coba didapat H1 = 2,0443 m

Tinggi garis energi (H1) = 2,0443 m



Lebar efektif (Be) = 23,48 – 0,42 H1

= 23,48 – 0,42 ( 2,0443)

= 22,622 m

4.2.3.2 Menentukan Tinggi Muka Air Banjir di atas Mercu

d0 = (hd + P) , dicoba hd = 1 m

d0 = (1+2) = 3 m

A = Be . d0

= (23,48 – 0,42 H1) . d0

= (23,48 – 0,42 ( 2,0443)) . 3

= 67,866 m2

V0 = Q / A

= 143,17 / 67,866

= 2,11 m/dt

hv0 =^

=,^

.,

= 0,23 m

hd’ = H1 - hv0

= 2,0443 - 0,23

= 1,82 m

hd’ ≠ hd awal = 1m



coba lagi hingga hd’ = hd

Gambar 4.2 Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung

Perhitungan selanjutnya dengan cara coba-coba, ditampilkan dalam tabel sebagai

berikut :

Tabel 4.2 Perhitungan Tinggi Muka Air Banjir di Atas mercu

Dari hasil perhitungan didapat :

Tinggi muka air banjir di atas mercu (hd) = 1,9108 m ≈ 1,911 m

Elevasi muka air banjir di hulu = 1,911 + 21,90 = 23,81

Tinggi garis energy di atas mercu (hv0) = 0,1335 m

Elevasi garis energi = 23,81 + 0,1335 = 23,945



Gambar 4.3 Tinggi Muka Air di Hulu Bendung

4.2.3.3 Kontrol Faktor Koreksi Debit

Cd = C0 . C1 . C2

dimana :

C0 = konstanta = 1,3

C1 = fungsi dari P/hd dan H1/hd (gambar 4.10 KP 02)

C2 = fungsi kemiringan dan P/H1 ( gambar 4.7 KP 02 )

Dalam perhitungan tinggi energy di atas mercu, Cdcoba = 1,27

H1 = 2,0443 m

hd = 1,911 m

p = 2 m

H1/ hd = 1,07 dan P/ hd = 1,05, maka : C1 = 0,98

P/ H1 = 0,9105 dan kemiringan hulu 3 : 1, maka : C2 = 1,003



Cd = C0 . C1 . C2

Cd = 1,3 . 0,98 . 0,996

= 1,268

Cd ≈ 1,27

Cd = Cdcoba

1,27 = 1,27 (OK)

4.2.4 Menentukan Tinggi Energi dan Tinggi Muka Air Banjir di Hilir

Bendung

Menggunakan persamaan Chezzy

Q = C. A. √ . V =

C = ,,+ √

(satuan metrik) hvo = ^.

C =,+

√ (satuan Inggris)

R = A/Lu

A = (b + zh) h

Lu = b + 2h√ 1 ^ 2

Q50 = 143,17 m3/detik

Lebar rata-rata sungai (b) = 21,20 m

Kemiringan talud sungai rata-rata (1:z) = 1 : 3

Kemiringan dasar sungai (S) = 0,0013



Koefisien kekasaran Bazin (m) = 2,36 (saluran tanah sedang)

Tabel 4.3 Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir Bendung

Gambar 4.4 Tinggi Muka Air di Hilir Bendung

Untuk Q50 = 143,17 m3/detik, maka kedalaman muka air hilir = 2,3410 m

Elevasi muka air banjir di hilir = 2,3410 + 19,42 = 21,76

Tinggi garis energi = 0,24 m

Elevasi garis energi hilir = 21,76 + 0,24 = 22,00

4.2.5 Menentukan Bentuk Mercu

Bentuk mercu yang dipakai adalah Mercu Ogee (bentuk baku dari WES

berdasarkan data dari USBR) dengan kemiringan bagian hulu, 1 : 1.



4.2.5.1 Koordinat Mercu di Hilir

Persamaan lengkung permukaan bagian hilir :

xn = K . Hdn-1 . y

untuk kemiringan hulu 1 : 1, K = 1,873 dan n = 1,776

x1,776 = 1,873 . Hd0,776 . y

y =^,

, .^,

untuk x = 1 m, y = ^,, .,^, = 0,32 m

Perhitungan selanjutnya ditampilkan dalam tabel sebagai berikut :

Tabel 4.4 Koordinat Lengkung Mercu Hilir

x y

1.00 0.32

1.50 0.66

2.00 1.11

2.50 1.64

3.00 2.27

4.2.5.2 Menentukan Titik Potong Lengkung Mercu

Kemiringan mercu bagian hilir 1 : 1, sudut kemiringan 45o, gradient (m) =

1.

m = y’ = 1

y =^,

,.^,

Hd = 1,911

y = 0,32 . x1,776



y’ = ( 0,32 . 1,776 ) . x0,776

1 = 0,57 . x0,776

x = 2,05

y =,^,

, . ,^, = 1,15

Titik potong garis singgung dan lengkung mercu ( Xp ; Yp ) = ( 2,05 ; 1,15 )

4.2.5.3 Jari-jari mercu

Ditentukan berdasarkan standard yang telah ditetapkan USB.

Jari – jari Mercu = 0,45 hd = 0,45 x 1,911 = 0,8599

Jarak = 0,119 hd = 0,119 x 1,911 = 0,227

4.2.6 Back Water Curve

Back Water Curve adalah gambaran terjadinya air balik akibat adanya

pengepangan oleh bendung. Panjang pengaruh pengepangan dihitung dengan

rumus :

L = 2h / i

dimana :

L = Panjang pengaruh pengepangan yang dihitung dari titik pusat jari-jarimercu.

i = Kemiringan rata-rata sungai = 0,0013

h = Kenaikan tinggi muka air di atas mercu akibat pengepangan.

= Beda elevasi muka air sebelum dan sesudah dibendung.

Elevasi muka air pada poros bendung sebelum di bendung = +20,85



Gambar 4.5 Grafik Fungsi ∆ H/hc dan Rmin/hc

Dari grafik di atas didapat Rmin/hc = 1,55, maka :

R min = 1,55 . hc = 1,55 x 1,6 = 2,48 m

Dipakai jari-jari bak = 2,5 m

4.2.7.2 Menentukan Batas Minimum Tinggi Air di Hilir

Untuk menentukan batas minimum tinggi air di hilir dihitung berdasarkan

grafik pada gambar 4.6 yang merupakan fungsi dari ∆H/hc dan Rmin/hc.

∆H / hc = 1,16 < 2,4, maka :

ℎ = 1,88 (∆H / hc)0,251 = 1,88 (1,16)0,251 = 1,94

Tmin = 1,94 x 1,6 = 3,10 m

Dipakai T = 3,15 m

4.2.7.3 Analisa Panjang Creep Line

Akibat pembendungan, muka air di sebelah hulu akan naik, sehingga terjadi

perbedaan muka air dengan di sebelah hilir. Hal ini mengakibatkan terjadinya



rembesan di bawah konstruksi bendung. Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan

dengan memperpanjang aliran air di bawah pondasi tersebut dengan membuat lantai

muka. Panjang aliran dihitung dengan menggunakan Metode Lane dan Metode

Bligh.

4.2.7.3.1 Metode Bligh

Persamaannya adalah :

∆h = L / C

Syarat : ∆h . C < L

dimana :

∆h = perbedaan tekanan air di hulu dan hilir bendung

L = Panjang Creep Line (bidang Kontak)

C = Creep Ratio = 5

Perbedaan antara kondisi normal (∆hn) = 21,90 – 19,42 = 2,47

Perbedaan tekanan kondisi banjir (∆hb) = 23,81 – 21,85 = 1,96

Maka yang menentukan adalah pada kondisi normal, ∆h = 2,47

∆h . C = 2,47 . 5 = 12,38



Tabel 4.5 Perhitungan Panjang Creep Line Metode Bligh

TITIK

BIDAN

G JARA

K

TOTA

LTITIK

BIDAN

G JARA

K

TOTA

L

KONTA

K

JARA

K

KONTA

K

JARA

K

A 0.00 W 36.05

A-B 3.00 W-X 0.70

B 3.00 X 36.75

B-C 1.00 X-Y 4.00

C 4.00 Y 40.75

C-D 2.25 Y-Z 0.70

D 6.25 Z 41.45

D-E 4.00 Z-AA 0.70

E 10.25 AA 42.15

E-F 0.70 AA-AB 0.70

F 10.95 AB 42.85

F-G 0.70 AB-1 4.12

G 11.65 1 46.98

G-H 0.70 1-2 5.00

H 12.35 2 51.98

H-I 4.00 2-3 1.56

I 16.35 3 53.53

I-J 0.70 3-4 2.5884

J 17.05 4 56.12

J-K 0.70 4-5 2.00

K 17.75 5 58.12

K-L 0.70 5-6 1.50

L 18.45 6 59.62

L-M 4.00 6-7 0.50



M 22.45 7 60.12

M-N 0.70 7-8 0.50

N 23.15 8 60.62

N-O 0.70 8-9 0.50

O 23.85 9 61.12

O-P 0.70 9-10 0.50

P 24.55 10 61.62

P-Q 4.00 10-11 0.50

Q 28.55 11 62.12

Q-R 0.70 11-12 3.9559

R 29.25 12 66.08

R-S 0.70 12-13 1.50

S 29.95 13 67.58

S-T 0.70 13-14 2.8279

T 30.65 14 70.40

T-U 4.00 14-15 0.50

U 34.65 15 70.90

U-V 0.70 15-16 5.50

V 35.3516

76.402

9

V-W 0.70 Total Jarak Creep Line = 76.4029

L = 76,40 > 12,38

Maka konstruksi aman terhadap rembesan air



4.2.7.3.2 Metode Lane

Menyatakan bahwa jalur vertikal dianggap memiliki daya tahan terhadap

aliran 3 kali lebih kuat dari jalur horizontal.

Persamaannya adalah :

CL =LV + / L

∆

Syarat = CL . ∆H < LV + 1/3 LH

dimana :

CL = Angka rembesan Lane

LV = jumlah panjang vertical

LH = jumlah panjang horizontal

∆h = beda tinggi muka air



Tabel 4.6 Perhitungan Panjang Creep Line Metode Lane

TITIKBIDANG PANJANG REMBESAN

V+1/3H TITIKBIDANG PANJANG REMBESAN

V+1/3HKONTAK H V 1/3H KONTAK H V 1/3H

A W

A-B 3.00 3.00 W-X 0.70 20.42

B X

B-C 1.00 0.33 3.33 X-Y 4.00 1.33 21.75

C Y

C-D 2.25 5.59 Y-Z 0.70 22.45

D Z

D-E 4.00 1.33 6.92 Z-AA 0.70 0.23 22.69

E AA

E-F 0.70 7.62 AA-AB 0.70 23.39

F AB

F-G 0.70 0.23 7.85 AB-1 4.12 1.37 24.76

G 1

G-H 0.70 8.55 1-2 5.00 29.76

H 2



H-I 4.00 1.33 9.89 2-3 1.56 0.52 30.28

I 3

I-J 0.70 10.59 3-4 2.59 32.87

J 4

J-K 0.70 0.23 10.82 4-5 2.00 0.67 33.53K 5

K-L 0.70 11.52 5-6 1.50 35.03

L 6

L-M 4.00 1.33 12.85 6-7 0.50 0.17 35.20

M 7

M-N 0.70 13.55 7-8 0.50 35.70

N 8

N-O 0.70 0.23 13.79 8-9 0.50 0.17 35.87

O 9

O-P 0.70 14.49 9-10 0.50 36.37

P 10

P-Q 4.00 1.33 15.82 10-11 0.50 0.17 36.53

Q 11



Q-R 0.70 16.52 11-12 3.96 40.49

R 12

R-S 0.70 0.23 16.75 12-13 1.50 0.50 40.99

S 13

S-T 0.70 17.45 13-14 2.83 43.82T 14

T-U 4.00 1.33 18.79 14-15 0.50 0.17 43.98

U 15

U-V 0.70 19.49 15-16 5.50 49.48

V 16

V-W 0.70 0.23 19.72 LV + 1/3 LH = 49.48



CL . ∆H < LV + 1/3 LH

4,5 x 2,47 < 49,48

11,14 < 49,48

Dari hasil perhitungan tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai ( CL . ∆H )

< ( LV + 1/3 LH ) yakni 11,14 kurang dari 49,98 sehingga konstruksi aman terhadap

rembesan.

4.2.7.4 Kontrol Tebal Lantai Olakan

∆Hn = 21,90 – 19,42 = 2,47

∆Hb = 23,81 – 21,85 = 1,96

a. Kontrol Tebal Lantai Olakan Kondisi Air Normal

L = 76,40 m

Lx = 66,64 m

Hx = 5,2 m

S = 1,5

γ = 2,35 kg/m3

Wx = 0,00

Px = Hx – (Lx/L) x ∆Hn

= 5,2 – (66,64 / 76,4) x 2,47

= 3,04

dx = −

=, ,4−

,



= 1,94 < dxrencana

= 1,94 < 2 → OK

b. Kontrol Tebal Lantai Olakan Kondisi Air Banjir

L = 76,40 m

Lx = 66,64 m

Hx = 7,1 m

S = 1,25

γ = 2,35 kg/m3

Wx = 3,06

Px = Hx – (Lx/L) x ∆Hb

= 7,1 – (66,64 / 76,4) x 1,96

= 5,39

dx = −

=, ,−,

,

= 1,24 < dxrencana

= 1,24 < 2 → OK

4.2.7.5 Perhitungan Local Scouring

Perhitungan kedalaman gerusan ( Local Scouring ) diperlukan untuk

mencegah bahaya akibat penggerusan pada kaki bendung. Kedalaman gerusan ini



dipengaruhi oleh sifat dan besarnya aliran, bentuk serta material dasar sungai di

hilir bendung.

Perhitungan ini menggunakan metode Veronese. Kedalaman gerusan dapat

diperkirakan dengan persamaan :

dx = 1,9 (∆H)0,225(q)0,54

dimana :

ds = kedalaman gerusan dihitung dari tinggi energi (m)

∆H = beda tinggi energi di hulu dan hilir bendung (m)

q = debit rencana per-satuan lebar (m3/dt/m)

∆H = elevasi tinggi energy di hulu dan hilir bendung

= 23,94 – 22,09 = 1,85

q = debit rencana / Lebar efektif = 143,17 / 22, 62 = 6,33 m3/dt/m

ds = 1,9 . (1,85)0,225 . (6,33)0,54 m

= 3,31 m

Untuk keamanan kedalaman gerusan diambil = 1,5 x 3,31 = 4,97 m

Kedalaman kaki bendung hilir harus lebih besar dari kedalaman gerusan,

direncanakan 5,5 m, sehingga elevasi dasar kaki bendung hilir adalah :

= elevasi muka air hilir – kedalaman gerusan

= 21,85 – 5,5 = 16,35



4.3 Analisis Stabilitas Bendung

Salah satu persyaratan perencanaan bendung dalam perhitungan teknis

adalah bangunan tersebut harus aman terhadap gaya luar maupun gaya dalam dari

bangunan structural bendung tersebut. Hal ini biasa disebut dengan analisa stabilitas

bangunan struktural.

Analisa stabilitas terdiri dari :

- Stabilitas terhadap guling

- Stabilitas terhadap geser

- Stabilitas terhadap daya dukung (bearing capacity)

- Stabilitas terhadap eksentrisitas

Persamaan yang digunakan untuk analisa stabilitas adalah sebagai berikut :

Stabilitas terhadap Geser

FK =

dimana :

FK = Faktor Keamanan = 2

ΣV = Jumlah Gaya Vertikal

ΣH = Jumlah Gaya Horizontal

f = koefisien geser tergantung pada material yang digunakan pada bangunan

dan tanah dasar di bawah pondasi = 0,75 (batu keras berkualitas baik).

Stabilitas terhadap Guling

FK =

dimana:

FK = Faktor Keamanan



ΣMt = Jumlah Momen Tahan

ΣMg = Jumlah Momen Guling

Stabilitas terhadap Eksentrisitas

eijin = B / 6

a =−

e = B / 2 – a

dimana :

B = Lebar bendung = 5,5 m

a = Jarak resultan gaya dari titik guling

eijin = eksentrisitas yang diijinkan

e = eksentrisitas yang terjadi

Stabilitas terhadap Daya Dukung Tanah

σ tanah = (1±

)

dimana :

σ tanah = tekanan tanah yang terjadi (t/m2)

B = lebar bendung = 5,5

e = eksentrisitas

∑V = jumlah gaya vertical



4.3.1 Perhitungan Gaya – Gaya yang Bekerja

4.3.1.1 Akibat Berat Sendiri

Bahan bangunan yang dipakai adalah pasangan batu kali, dengan berat

volume = 2,35 t/m3.

Tabel 4.7 Perhitungan Berat Sendiri Tubuh Bendung

ɣ = 2.35

Notasi AGaya Vertikal

( A x ɣ ) Lengan

Momen Tahan

(gaya x lengan)

G1 1.9996 4.69906 4.2673 20.0523

G2 2.2279 5.235565 3.0351 15.8905

G3 1.9396 4.55806 1.813 8.2638

G4 10.8885 25.587975 4.8226 123.4006

G5 0.2085 0.489975 3.8228 1.8731

G6 1.5504 3.64344 2.0504 7.4705

G7 0.125 0.29375 0.3333 0.0979

G8 16.1793 38.021355 2.0224 76.8944

G9 0.6893 1.619855 3.8632 6.2578

G10 0.75 1.7625 1.25 2.2031

G11 1 2.35 0.75 1.7625

G12 1.25 2.9375 0.25 0.7344

Total 91.199035 264.9008

Untuk memudahkan mencari nilai A (luas bidang), kami menggunakan

software Autocad 2008. Sedangkan untuk mencari lengan yaitu jarak titik berat

bidang terhadap titik tinjauan (titik O).



4.3.1.2 Akibat Uplift

∆Hn = 21,90 – 19,42 = 2,47

∆Hb = 23,81 – 21,85 = 1,96

L = 76,40 m

Ux = Hx – ( Lx / L ) . ∆H

UH, V =_+_+

. T

a = +!+ ! (T/3)

dimana :

Ux = Uplift pada titik x

Ux+1 = Uplift pada titik x+1

UH,V = Uplift arah horizontal, vertical

a = jarak titik berat

T = panjang bidang



Tabel 4.8 Perhitungan Uplift Pressure pada Kondisi Muka Air Normal



Tabel 4.9 Perhitungan Uplift Pressure pada Kondisi Muka Air Banjir



4.3.1.3 Akibat Tekanan Air

Kondisi Muka Air Banjir

ɣair = 1 t/m3

h1 = 1,9099 m

h2 = 2 m

h3 = 2,4178 m

a = 1,9996 m

b = 1,1312 m

Tabel 4.10 Perhitungan Gaya Hidrostatis pada Kondisi Muka Air Banjir

Kondisi Muka Ai Normal

ɣair = 1 t/m3

h1 = 2 m

a = 1,9996 m

b = 1 m



Tabel 4.11 Perhitungan Gaya Hidrostatis pada Kondisi Muka Air Normal

4.3.1.4 Akibat Tekanan Lumpur

ɣlumpur = 1,62 t/m3

h = 2 m

ϕ = 30o

a = 1,9996

Tabel 4.12 Perhitungan Gaya Akibat Tekanan Lumpur

4.3.1.5 Resume Gaya dan Momen

Tabel 4.13 Resume Gaya dan Momen



4.3.2 Analisa Stabilitas

4.3.2.1 Kontrol Terhadap Geser

Kondisi Normal

S = ∑V.f / ∑H

Tabel 4.14 Kontrol terhadap Geser Kondisi Normal

Kondisi banjir

S = ∑V.f / ∑H

Tabel 4.15 Kontrol terhadap Geser Kondisi Banjir

4.3.2.2 Kontrol Terhadap Guling

Kondisi Nomal

S = ∑Mt / ∑Mg

Tabel 4.16 Kontrol terhadap Guling Kondisi Normal



Kondisi Banjiir

S = ∑Mt / ∑Mg

Tabel 4.17 Kontrol terhadap Guling Kondisi Banjir

4.3.2.3 Kontrol Terhadap Eksentrisitas

Kondisi Normal

eijin = B / 6

a =−

e = B / 2 – a

Tabel 4.18 Kontrol terhadap Eksentrisitas Kondisi Normal

Kondisi Banjir

eijin = B / 6

a =−

e = B / 2 – a



Tabel 4.19 Kontrol terhadap Eksentrisitas Kondisi Banjir

4.3.2.4 Kontrol Terhadap Daya Dukung Tanah

Tabel 4.20 Parameter Tanah

Parameter tanah ( pada kedalaman 0 – 9 m )

Nq = 7,4 ; Nc = 17,7 ; Nɣ = 3,538

Kohesi ( c ) = 0

Berat Volume Tanah (ɣ) = 1,02 gr/cm3

Lebar Bendung ( B ) = 5,6 m



q ult = c . Nc + ɣ .Zf . Nq + B/2 . ɣ . Nɣ

= 0 . 17,7 + 1,02 . 9 . 7,4 + 5,6 . 1,02 . 3,538

= 82,213 t/m3

Q ijin = q ult / FK

= 82,213 / 3

= 27,404 t/m3

σ tanah = (1± )

Kondisi Muka Air Normal

Tabel 4.21 Kontrol Daya Dukung Tanah Kondisi Muka Air Normal

Kondisi Muka Air Banjir




4.4 Bangunan Pelengkap

Pada perancangan Bendung Ciujung I ini penulis hanya akan membahas

bangunan pembilas.

4.4.1 Bangunan Pembilas

Pintu pembilas pada Bendung Ciujung I ini menggunakan pembilas bawah

(underslice), untuk mencegah masuknya angkutan sedimen dasar fraksi pasir yang

lebih kasar ke dalam pengambilan, dimana :

“Mulut” pembilas bawah ditempatkan di hulu tempat pengambilan yang

membagi aliran menjadi 2 lapisan yaitu :

Lapisan atas mengalir ke pengambilan

Lapisan bawah mengalir melalui pembilas bawah lewat bendung

Untuk membilas kandungan sedimen agar pitu tidak tersumbat, pintu tersebut

akan dibuka setiap hari selama ± 60 menit.


No L LV LH

A-B 3 3

B-C 1 1

C-D 2.2521 2.2521

D-E 4 4

E-F 0.7 0.7

F-G 0.7 0.7

G-H 0.7 0.7

H-I 4 4



I-J 0.7 0.7

J-K 0.7 0.7

K-L 0.7 0.7

L-M 4 4

M-N 0.7 0.7

N-O 0.7 0.7

O-P 0.7 0.7

P-Q 4 4

Q-R 0.7 0.7

R-S 0.7 0.7

S-T 0.7 0.7

T-U 4 4

U-V 0.7 0.7

V-W 0.7 0.7

W-X 0.7 0.7

X-Y 4 4

Y-Z 0.7 0.7

Z-AA 0.7 0.7

AA-AB 0.7 0.7

AB-1 4.1231 4.1231



1-2 5 5

2-3 1.5555 1.5555

3-4 2.5884 2.5884

4-5 2 2

5-6 1.5 1.5

6-7 0.5 0.5

7-8 0.5 0.5

8-9 0.5 0.5

9-10 0.5 0.5

10-11 0.5 0.5

11-12 3.9559 3.9559

12-13 1.5 1.5

13-14 2.8279 2.8279

14-15 0.5 0.5

15-16 5.5 5.5

Total 76.4029 36.0243 40.3786

Jumlah :

L = 76.402

Lx = 66.637

LV = 36.024

LH = 40.378



C = 2.5

Asumsi dx = 2

Di hulu

MAB = 23.81

MAN = 21.9

Dasar olakan = 18.7

Di hilir

MAB = 21.85 MAN = 19.5

Elevasi dasar olakan = 18.7

Elevasi dasar sungai = 19

Elevasi tinggi mercu = 21.9

Hxb = MAB di hulu - (elevasi dasar olakan – asumsi dx)

= 23.81 – (18.7 – 2)

= 7.11

Hxn = MAN di hulu - (elevasi dasar olakan – asumsi dx)

= 21.9 – (18.7 – 2)

= 5.2

Untuk muka air banjir :

S = 1.5

ɣbatu kali = 2.35

∆Hb = MAB di hulu – elevasi dasar olakan

= 23.81 – 18.7

= 5

Wx = 3.15

Px = Hxb – (Lx/L) × ∆Hb

= 7.11 – (66.637/76.402) × 5

= 1.251



dx > S × (Px – Wx) / ɣbatu kali

dx > 1.5 × (1.251 – 3.15) / 2.35

2 > -1.2….(OK!)

Untuk muka air normal :

S = 1.25

ɣbatu kali = 2.35

∆Hn = MAN di hulu – elevasi dasar olakan

= 21.9 – 18.7

= 3

Wx = 0

Px = Hxn – (Lx/L) × ∆Hn

= 5.2 – (66.637/76.402) × 3

= 1.531

dx > S × (Px – Wx) / ɣbatu kali

dx > 1.25 × (1.531 – 0) / 2.35

2 > 0.8….(OK!)

Kontrol panjang lantai muka :

LV + (LH/3) > ∆ H × C

66.6372 + (40.378/3) > 5 × 2.5

49.483 > 12.775….(OK!)

4.4.1.1 Lebar Pintu Pembilas

Lebar bendung = 24.48 m

B + (n × t) = 1/10 × lebar bendung

= 1/10 × 24.48



(b +2) = 2.448

b = 0.448 m

4.4.1.2 Dimensi Bangunan Pembilas

Lebar pintu = 3 m

Jumlah pintu pembilas = 2 buah (dengan lebar masing - masing 1.5 m)

Lebar pilar = 1 m

Tinggi lubang = 2 m

Elevasi pelat underslice = +19.90 m

Tebal pelat underslice = 0.2 m

4.4.1.3 Kecepatan Aliran

Vc = 1.5 × C × √ d

Dimana :

C = (3.2 – 5.5) diambil 4.5

d = 0.15 m

Vc = 1.5 × 4.5 × √ 0.15

= 2.614 m/det

Debit minimum:

=

=.4

.

= 0.696 m3/det

4.4.1.4 Operasional Pintu

Pintu dibuka sesuai tinggi plat underslice (2 m)



Gambar 4.6 Pintu pembilas dibuka setinggi pelat underslice

h = MAN hulu – Elevasi dasar lantai – (0.5 × tinggi bukaan)

= 21.9 – 18.7 – 1

= 2.2 m

V = µ × 2 × g × h

µ = 0.62

V = 0.62 × √ 2 ×9.81 ×2.2

= 4.073 m/det > 2.614 m/det

Q = V × A

= 4.073 m/det × (1.5 m × 2.00 m)= 12.220 m3/det

Kontrol kebutuhan debit untuk pembilasan:

q = Q / Lebar pintu pembilas

= 12.220 / 1.5

= 8.146 m3/det > 0.696 m3/det … (OK!)

Pintu dibuka penuh



Gambar 4.7 Pintu pembilas dibuka penuh

H = MAN hulu – Elevasi dasar sungai

= 21.9 – 19

= 2.9 m

V = µ × 2 × g × z

µ = 0.75

z = 1/3 H = 1/3 × 2.9 = 0.967 m

h = 2/3 H = 2/3 × 2.9 = 1.933 m

V = 0.75 × √ 2 ×9.81 ×0.967

= 3.266 m/det

Q = V × A

= 3.266 × (1.5 × 1.933)

= 9.472 m3/det

Kontrol kebutuhan debit untuk pembilasan:

q = Q/Lebar pintu pembilas

= 9.472/1.5

= 6.314 m3/det > 0.696 m3/det … (OK!)



4.4.1.5 Perhitungan Ukuran Pintu Kayu dan Stang Pintu Masuk Bangunan

Pembilas

4.4.1.5.1 Ukuran tebal pintu

Lebar pintu = 1.50 m

Tinggi pintu = Elevasi MAN hulu – Elevasi dasar sungai

= 21.9 – 19

= 2.9 m

Tinggi satu balok = 0.2 m

MAB = +23.81m

Gambar 4.8 Ukuran satu blok pintu kayu untuk pembilas

Gaya tekanan air dihitung dengan rumus:

P1 = w × h

Gaya tekanan lumpur dihitung dengan rumus:

P1 = ½ × s × h2 × 1 sinθ 1 sinθ⁄

Dimana:

w = berat jenis air = 1 ton/m3

s = berat jenis lumpur = 0.62 ton /m3

h = tinggi lumpur = 2.2 m

= sudut geser dalam lumpur = 30



H1 = (MAB di hulu – elevasi dasar sungai) – tinggi 1 balok

= (23.81 – 19) – 0.2

= 4.61 m

H2 = MAB di hulu – elevasi dasar sungai

= 23.81- 19

= 4.81 m

Tekanan air dan lumpur:

Di bagian b

P1 = (w × h1) + ½ × s × h2 ×

1 sinθ 1 sinθ⁄

= (1 × 4.61 ) + ½ × 0.62 × (2.2)2 × 1Sin Sin30

= 5.109 ton/m

Di bagian a

P2 = (w × h2) + ½ × s × h2 × 1 sinθ 1 sinθ⁄

= (1 × 4.81) + ½ + 0.62 × (2.2)2 × 1 sin 30 1 sin30⁄

= 5.309 ton/m

Jadi tekanan yang terjadi adalah:

q = P+ P × t

= . + . × 0.2

= 1.041 ton/m

Momen maksimum pada pintu:

M max = × q × l2

=

× 1.041 × 1.52

= 0.293 ton.m

= 29304 kg.cm

Digunakan kayu jati lt (tegangan ijin lentur) = 130 kg/cm2

Untuk konstruksi yang terendam air lt = (2/3) × 130 = 86.7 kg/cm2

W perlu =Mσ =

4. = 338.125 cm2

W (momen lawan) =

× t × b2



b = = × .

= 8.223 cm

ukuran pintu yang direncanakan:

b = 15 cm ~ 0.15 m

t = 30 cm ~ 0.3 m

kontrol tegangan

=Mw =

4 × ×

= 26.048 < 86.70 kg/cm2 … (OK!)

4.4.1.5.2 Ukuran Stang Pintu

Lebar pintu = 3 m

Tinggi angkat = 1 m

Koefisien geser = 0.4

H1 = MAB di hulu – elevasi tinggi mercu

= 23.81 – 21.9

= 1.91 m

H3 = MAB di hulu – elevasi dasae sungai

= 23.81- 19

= 4.81 m

ɣw = 1 ton/m³

= 1000 kg/ m³

Berat jenis kayu jati = 750 kg/ m³

Berat jenis besi = 7850 kg/ m³

Modulus Elastidsitas (E) = 2100000 kg/ cm²

Angka keamanan (n) = 3

a) Stang pintu dibawah under slice

Berat sendiri pintu :

Berat balok kayu = lebar pintu × (b/100) × (tinggi angkat + 0.2) × berat

jenis kayu jati

= 0.3 × (15/100) × (1+0.2) × 750



= 450 Kg

Plat besi = t × 6 × (tinggi angkat + 0.2) × berat jenis Besi ×0.015

= 0.3 × 6 × (1+0.2) × 7850 × 0.015

= 254.34 Kg

2 buah stang ulir ditaksir = 1000 kg

G = berat balok kayu + plat besi + stang ulir

= 450 + 254.34 + 1000

= 1659.24 Kg

Gaya hidrostatis waktu banjir :

Hw = (H3-(tinggi angkat + 0.2) × (tinggi angkat + 0.2)) +

(0.5 × ((tinggi angkat + 0.2)2) × Lebar pintu × 1000

= (4.81-(1+0.2) × (1+ 0.2)) + (0.5 × ((1+ 0.2)2) × 1 ×

1000

= 15156 Kg

Berat air diatas pintu waktu banjir :

W = t × (H3-2.2) × 1000

= 0.3 × (4.81-2.2) × 1000

= 783 Kg

Gaya Uplift waktu banjir :

Pu = H3 × t × lebar pintu × 1000

= 4.81 × 0.3× 3 × 1000

= 4329 Kg

Gaya normal untuk 1 stang ulir waktu diturunkan

N = 0.5 × (-0.4 × Hw) – Pu + G + W

= 0.5 × (-0.4 × 15156) – 4329 + 1659.24 + 783

= -3974.53 (Tekan)



Gaya normal untuk 1 stang ulir waktu diangkat

N = 0.5 × (0.4 × Hw) – Pu + G + W = 0.5 × (0.4 × 15156) – 4329 + 1659.24 + 783

= 2087.87 (Tarik )

Dimenti stang ulir

Panjang stang ulir = 4.61 m ~ 461 cm

d4 = N (waktu diturunkan) × angka keamanan × (panjang

stang ulir)2 × 64)/((3.143) × modulus elastisitas

= (-3974.53 × 3 × (461)2 × 64)/((3.143) × 2100000

= 2494.483

d = 2494.4831/4

= 7.067 cm ~7.1 cm

Diameter luar = d + (2 × t)

= 7.1 + (2 × 0.6)

= 8.3 cm

Kontrol terhadap tegangan tarik :

A = ¼ × 3.14 × (diameter luar – (2 × 0.6)2)

= ¼ × 3.14 × (7.5 – (2 × 0.6))2)

= 31.156 cm

σ = N(waktu diangkat)/A

= 2087.87/31.156

= 67.012 Kg/cm2

σtr = 1400 Kg/cm2

σ < σtr = 67.012 Kg/cm2 < 1400 Kg/cm2…(OK!)

b) Stang pintu diatas plat under slice

Berat sendiri pintu :

Berat balok kayu = t × (1.8) × ɣw × lebar pintu



= 0.3 × (1.8) × 1000 × 3

= 1620 Kg

Plat besi = t × 6 × (1.82) × berat jenis Besi × 0.015

= 0.3 × 6 × (1.82) × 7850 × 0.015

= 381.51 Kg

2 buah stang ulir ditaksir = 2000 kg

G = berat balok kayu + plat besi + stang ulir

= 1620+ 381.51 + 2000

= 4001.51 Kg

Gaya hidrostatis waktu banjir :

Hw = (H3-1.8) × 1.8 + (0.5 × ((1.8)2) × Lebar pintu ×

1000

= (4.81-(1.8) × (1.8)) + (0.5 × ((1+ 1.8)2) × 1 × 1000

= 21114 Kg

Berat air diatas pintu waktu banjir :

W = t × (H3-1.8) × 1000

= 0.3 × (4.81-1.8) × 1000

= 903 Kg

Gaya Uplift wakyu banjir :

Pu = H3 × t × lebar pintu × 1000

= 4.81 × 0.3× 3 × 1000

= 4329 Kg

Gaya normal untuk 1 stang ulir waktu diturunkan

N = 0.5 × (-0.4 × Hw) – Pu + G + W

= 0.5 × (-0.4 × 21114) – 4329 + 4001.51 + 903

= -3935.05 (Tekan)



Gaya normal untuk 1 stang ulir waktu diangkat

N = 0.5 × (0.4 × Hw) – Pu + G + W = 0.5 × (0.4 × 21114) – 4329 + 1659.24 + 903

= 4510.555 (Tarik )

Dimenti stang ulir

Panjang stang ulir = 4.81 m ~ 481 cm

d4 = N (waktu diturunkan) × angka keamanan × (panjang

stang ulir)2 × 64)/((3.143) × modulus elastisitas

= (-3935.05 × 3 × (481)2 × 64)/((3.143) × 2100000

= 2688.641

d = 2688.641 1/4

= 7.2008 cm ~7.2 cm

Diameter luar = d + (2 × t)

= 7.2 + (2 × 0.6)

= 8.4 cm

Kontrol terhadap tegangan tarik :

A = ¼ × 3.14 × (diameter luar – (2 × 0.6)2)

= ¼ × 3.14 × (7.5 – (2 × 0.6))2)

= 31.156 cm

σ = N(waktu diangkat)/A

= 4510.555 /31.156

= 144.7702 Kg/cm2

σtr = 1400 Kg/cm2

σ < σtr = 144.7702 Kg/cm2 < 1400 Kg/cm2…(OK!)



Gambar 4.9 Gaya yang bekerja pada stang pintu pada bangunan pembilas



BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan pada bab – bab sebelumnya, maka kami dapat mengambil

kesimpulan sebagai berikut :

Curah hujan : Data curah hujan yang digunakan berasal dari 3

stasiun curah hujan yaitu Cimarga, Cisalak Baru, dan Pasir Ona karena

merupakan stasiun terdekat dengan DPS.

Debit banjir rencana : Data yang dipakai untuk perhitungan analisis debit

banjir rencana adalah data analisis frekuensi metode Haspers maka didapat

debit banjir rencana (Q50) dengan metode Haspers yaitu 143.17 m³/det.

Tinggi mercu : Tinggi mercu = 2 m, dengan elevasi mercu +21.90

dan elevasi dasar sungai +19.51.

Lebar bendung : Lebar bendung sesuai dengan lebar rata-rata sungai,

yaitu 24.48 meter.

Mercu bendung : Tipe mercu ogee dengan satu jari-jari (r = 0.9 m)

Tinggi muka air : TMA banjir hulu +23.81, TMA banjir hilir + 22.09

Kolam olakan : Tipe bak tenggelam dengan jari-jari 2.5 meter.

Tebal lantai olakan : 2 meter

Lantai muka : Panjang 34.24 meter

Kontrol stabilitas

a. Kondisi Air Normal

Gaya Guling

dengan Uplift : FK = 2.27 2

tanpa Uplift : FK = 10.64 2



Gaya Geser

dengan Uplift : FK = 7.65 2tanpa Uplift : FK = 20.75 2

Eksentrisitas

dengan Uplift : e = 0.24 < 0.93

tanpa Uplift : e = 0.11 < 0.93

Daya Dukung Tanah

dengan Uplift : σt = 15.898 t/m² < 27.40 t/m²

σt = 9.357 t/m² < 27.40 t/m²tanpa Uplift : σt = 18.768 t/m² < 27.40 t/m²

σt = 14.958 t/m² < 27.40 t/m²

b. Kondisi Muka Air Banjir

Gaya Guling

dengan Uplift : FK = 2 2

tanpa Uplift : FK = 10.58 2 Gaya Geser

dengan Uplift : FK = 6.13 2

tanpa Uplift : FK = 22.21 2

Eksentrisitas

dengan Uplift : e = 0.36 < 0.93

tanpa Uplift : e = 0.11 < 0.93

Daya Dukung Tanahdengan Uplift : σt = 17.579 t/m² < 27.404 t/m²

σt = 7.725 t/m² < 27.404 t/m²

tanpa Uplift : σt = 20.564 t/m² < 27.404 t/m²

σt = 616.342 t/m² < 27.404 t/m²



Bangunan pelengkap

Pintu pembilas menggunakan pembilas bawah (undersclice), dengan lebar pintu 3m (2 pintu dengan lebar masing-masing 1.5 m), tinggi lubang 2 m dan elevasi pelat

underslice +19.9 dengan tebal 0.2 m.

5.2 Saran

1. Pemeliharaan secara berkala pada tubuh bendung dan juga pada bangunan

pelengkap haruslah dilaksanakan dan dipantau agar fungsi dari bendung itu

sendiri berjalan dengan baik.



DAFTAR PUSTAKA

Dirjen Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum 1986, Standar Perencanaan

Irigasi, Kriteria Perencanaan (KP-02), Galang Persada, Bandung.

Dirjen Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum 1986, Standar Perencanaan

Irigasi, Kriteria Perencanaan (KP-04), Galang Persada, Bandung.

Zainal N, Ir. Sri Respati N, 1995. “ PONDASI ”, Pusat PengembanganPendidikian Politeknik, Bandung.

http://bbwsc3.pdsda.net/

http://www.dsdap.bantenprov.go.id/read/contents/67.html

http://sda.pu.go.id:8181/sda/?act=detail_ws&wid=88







project work 1 irigasi

Documents