12
KAJIAN PENGGUNAAN TIPE PEREDAM ENERGI BENDUNGAN KALIORANG BERDASARKAN HASIL UJI MODEL FISIK SKALA 1:50 Dedi Satriyawan 1 , Dwi Priyantoro 2 , Linda Prasetyorini 2 1 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail: [email protected] ABSTRAK Pentingnya air bagi para penduduk Kecamatan Kaliorang yang sebagian besar berprofesi sebagai petani. Hal ini mendorong pemerintah setempat untuk memanfaatkan ketersediaan sumber daya air berupa sungai untuk membuat sebuah bendungan. Untuk itu perlu diadakannya pemodelan bendungan Kaliorang serta pengujian model test untuk mengetahui kondisi hidrolika pada pelimpah sehingga dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pembangunan bendungan Kaliorang. Studi ini bertujuan untuk mengetahui kondisi aliran serta untuk mengetahui pemecahan masalah yang paling sesuai terhadap desain awal Bendungan Kaliorang. Dalam menganalisa hidrolika, menggunakan data pengukuran tinggi muka air yang diambil pada saat Running Test dengan variasi debit yang sudah ditentukan sebelumnya. Sebelumnya dilakukan dulu kalibrasi data debit outflow pada puncak pelimpah. Kemudian membandingkan data hasil pengukuran dengan hasil perhitungan untuk mengetahui tingkat perbedaannya. Dalam upaya mendapatkan desain yang paling bagus dilakukan beberapa alternatif desain. Mulai dari Original Design, Seri I, seri II, Seri III dan Final Design. Dari beberapa alternatif desain yang diujikan penggabungan antara Seri I dan Seri III mendapatkan hasil yang paling mendekati sempurna. Kata kunci : Bendungan Kaliorang, Model Test, Original Design, Final Design. ABSTRACT The importance of water for the residents of the District Kaliorang who mostly work as farmers. It encourages local authorities to explore the water resources in the form of a river to create a dam. For that we need a modeling of Kaliorang dam and model testing hydraulics test to determine the condition of the spillway so it can be a material consideration in the construction of the Kaliorang dam. This study aims to determine the flow conditions and to determine the most appropriate solutions to the original design Kaliorang dam. In analyzing the hydraulics, using water level measurement taken at the time of Running Test with a variety discharge. Previously carried out calibration outflow discharge on the spillway crest. Then compare the measurement data with the results of calculations to determine the level of difference. In an effort to get the most excellent design made several design alternatives. Starting from Original Design, Series I, Series II, Series III and Final Design. From several alternative designs that were tested merger between Series I and Series III to get the most nearly perfect. Keywords: Kaliorang Dams, Model Test, Original Design, Final Design.

Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

KAJIAN PENGGUNAAN TIPE PEREDAM ENERGI BENDUNGAN

KALIORANG BERDASARKAN HASIL UJI MODEL FISIK SKALA

1:50

Dedi Satriyawan

1, Dwi Priyantoro

2, Linda Prasetyorini

2

1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Pentingnya air bagi para penduduk Kecamatan Kaliorang yang sebagian besar

berprofesi sebagai petani. Hal ini mendorong pemerintah setempat untuk memanfaatkan

ketersediaan sumber daya air berupa sungai untuk membuat sebuah bendungan. Untuk itu

perlu diadakannya pemodelan bendungan Kaliorang serta pengujian model test untuk

mengetahui kondisi hidrolika pada pelimpah sehingga dapat menjadi bahan pertimbangan

dalam pembangunan bendungan Kaliorang. Studi ini bertujuan untuk mengetahui kondisi

aliran serta untuk mengetahui pemecahan masalah yang paling sesuai terhadap desain awal

Bendungan Kaliorang.

Dalam menganalisa hidrolika, menggunakan data pengukuran tinggi muka air yang

diambil pada saat Running Test dengan variasi debit yang sudah ditentukan sebelumnya.

Sebelumnya dilakukan dulu kalibrasi data debit outflow pada puncak pelimpah. Kemudian

membandingkan data hasil pengukuran dengan hasil perhitungan untuk mengetahui tingkat

perbedaannya.

Dalam upaya mendapatkan desain yang paling bagus dilakukan beberapa alternatif

desain. Mulai dari Original Design, Seri I, seri II, Seri III dan Final Design. Dari beberapa

alternatif desain yang diujikan penggabungan antara Seri I dan Seri III mendapatkan hasil

yang paling mendekati sempurna.

Kata kunci : Bendungan Kaliorang, Model Test, Original Design, Final Design.

ABSTRACT The importance of water for the residents of the District Kaliorang who mostly

work as farmers. It encourages local authorities to explore the water resources in the form

of a river to create a dam. For that we need a modeling of Kaliorang dam and model

testing hydraulics test to determine the condition of the spillway so it can be a material

consideration in the construction of the Kaliorang dam. This study aims to determine the

flow conditions and to determine the most appropriate solutions to the original design

Kaliorang dam.

In analyzing the hydraulics, using water level measurement taken at the time of

Running Test with a variety discharge. Previously carried out calibration outflow

discharge on the spillway crest. Then compare the measurement data with the results of

calculations to determine the level of difference.

In an effort to get the most excellent design made several design alternatives. Starting from

Original Design, Series I, Series II, Series III and Final Design. From several alternative

designs that were tested merger between Series I and Series III to get the most nearly

perfect.

Keywords: Kaliorang Dams, Model Test, Original Design, Final Design.

Page 2: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

1. Pendahuluan

Dalam upaya meningkatkan

swasembada pangan di Kabupaten Kutai

Timur serta meningkatkan produktivitas

masyarakat di sektor pertanian. Dinas

Pekerjaan Umum Provinsi Kalimantan

Timur di Kecamatan Kaliorang,

Kabupaten Kutai Timur berencana akan

membangun sebuah bendungan yang

memanfaatkan aliran air dari hulu

sungai Progo. Hal ini sangat cocok sekali

mengingat pentingnya air bagi para

penduduk sekitar yang sebagian besar

berprofesi sebagai petani dan nelayan.

Untuk itu perlu diadakannya pekerjaan

pemodelan bendungan Kaliorang

sekaligus pengujian model test

bendungan Kaliorang untuk mengetahui

kondisi hidrolika pada pelimpah

sehingga dapat menjadi bahan

pertimbangan dalam pembangunan

bendungan Kaliorang.

Bendungan Kaliorang rencananya

difungsikan untuk menyuplai air baku

Kawasan Industri dan Pelabuhan

Internasional (KIPI) Maloy dengan debit

air 350 liter per detik serta untuk

pengendalian banjir dan sebagai objek

wisata. Selain itu hal ini akan sangat

bermanfaat bagi petani yang sebagian

lahannya merupakan lahan dengan

sistem tadah hujan. Di Kaliorang sudah

terdapat Perkumpulan Petani Pemakai

Air (P3A) dengan jumlah 19 kelompok

tani yang terdiri dari 509 orang petani.

Sebagian besar penduduk Kaliorang

memang bekerja sebagai petani dan

nelayan. Bendungan Kaliorang ini

diperkirakan mampu mengairi sekitar

1.300 hektare sawah di enam desa di

Kecamatan Kaliorang, Kabupaten Kutai

Timur, Kalimantan Timur, dengan

memanfaatkan aliran air dari hulu

Sungai Progo.

Untuk itu maka perlu diketahui

adanya perilaku hidrolika pada

konstruksi tersebut agar diperoleh

kondisi yang diharapkan dengan

beberapa alternatif sehingga diperoleh

desain yang paling aman.

Bendungan Kaliorang memakai

pelimpah langsung (overflow) tanpa

pintu dan menggunakan peredam USBR

Type IV dan III. Untuk mendapatkan

kondisi yang diharapkan diperlukan

beberapa alternatif yang sesuai dan

desain yang terbaik.

2. Metodologi

Bangunan Pelimpah

Dimensi saluran pengatur type

pelimpah langsung dapat diperoleh

dengan rumus-rumus hidrolika sebagai

berikut:

a. Rumus debit yang melewati

pelimpah dengan penampang

segiempat (Sosrodarsono, 1977:

181).

23

CLHQ (1)

Dengan:

Q = debit (untuk perencanaan

digunakan debit banjir

rancangan, m3/det)

C = koefisien debit

L = lebar efektif ambang

pelimpah (m)

H = tinggi tekan di atas ambang

pelimpah (m)

b. Koefisien debit

Beberapa faktor yang

mempengaruhi besarnya

koefisien debit “C” adalah:

a Kedalaman air di dalam

saluran pengarah aliran.

b Kemiringan lereng udik

bendung

c Tinggi air diatas mercu

bendung

d Perbedaan antara tinggi

air rencana pada saluran

pengatur aliran yang

bersangkutan.

Penentuan nilai C pada

berbagai bangunan pelimpah

dapat dilihat pada Gambar 1

sampai Gambar 3.

Page 3: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

Gambar 1. Koefisien debit dipengaruhi

oleh faktor P/Ho

Sumber: Anonim, 1987:370

Gambar 2. Koefisien debit dipengaruhi

oleh faktor He/Ho

Sumber: Anonim, 1987:371

Gambar 3. Koefisien limpahan yang

dipengaruhi oleh faktor hilir pelimpah

dengan aliran tenggelam

Sumber: Anonim, 1987:374

c. Lebar efektif ambang pelimpah (

Beff)

Besarnya perbandingan antara

Beff dan B dipengaruhi oleh

bentuk pilar bagian hulu, tembok

tepi dan kedalaman air.

(Anonim, 1987:370):

HKKNBB apeff .2

(2)

Koefisien kontraksi tembok tepi

sebagai berikut:

- tembok tepi bersudut runcing

0,2

- tembok tepi bersudut

bulat/tumpul 0,1

d. Tinggi Muka Air diatas Pelimpah

(Crest) dan Tubuh Pelimpah

Kecepatan aliran teoritis pada

pelimpah dapat dihitung dengan

rumus sebagai berikut (Chow,

1997:345):

)(21 zd yHZgV (3)

zz yVL

Q. (4)

z

zz

yg

VF

. (5)

dengan:

Q = debit aliran (m3/dt)

L = lebar efektif pelimpah (m)

Vz= kecepatan aliran (m/dt)

G = percepatan gravitasi (m/dt2)

Z= tinggi jatuh atau jarak vertikal

dari permukaan hulu sampai

lantai kaki hilir (m)

Hd= tinggi tekan air hulu (m)

Yz= kedalaman aliran di kaki

pelimpah (m)

Fz= bilangan froude

Sedangkan untuk menghitung

tinggi muka air di atas mercu

(crest) pelimpah, digunakan

persamaan dimana kondisi di atas

mercu (crest) pelimpah dianggap

kritis (nilai Fr = 1) sehingga:

Fr cr

cr

cr yg

yL

Q

yg

v

.

.

.

(6)

ycr 3

2

g

q (7)

dengan:

ycr = tinggi muka air kritis di atas

mercu pelimpah (m)

q = debit aliran persatuan lebar

(m3/dt/m’)

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

Page 4: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

Saluran Transisi

Saluran transisi pada bangunan

pelimpah diperlukan untuk

menghubungkan perubahan penampang

dari ukuran dimensi yang lebih besar

ke ukuran yang lebih kecil pada ruas

hilir profil pelimpah sampai ke suatu

potongan sebelum menuju ke saluran

peluncur

Saluran transisi direncanakan

agar debit banjir rencana yang akan

disalurkan memberikan kondisi yang

paling menguntungkan, baik pada

aliran di dalam saluran transisi tersebut

maupun pada aliran permulaan yang

akan menuju saluran peluncur, dimana

pada aliran permulaan yang akan

menuju saluran peluncur diharapkan

terjadi aliran kritis, karena pada

potongan ini merupakan titik kontrol

sebagai awal peritungan kedalaman

secara hidrolik.

Penyempitan Pada Saluran Transisi

Saluran ini dibuat dengan dinding

tegak yang makin menyempit ke hilir

dengan inklinasi sebesar 12°30'

terhadap sumbu saluran peluncur

(Gambar 4).

Gambar 4. Skema penyempitan pada

saluran transisi

(Sumber: Sosrodarsono, 1977: 203)

Perhitungan hidrolika pada

saluran transisi mengkondisikan aliran

di ujung saluran transisi adalah

subkritis dan di hilir kritis sesuai

dengan Rumus Bernoulli, adalah

sebagai berikut:

(Elevasi dasar ambang hulu) +

g

vd e

e2

2

= (Elevasi dasar ambang

hilir) +

m

cec

c hg

vvK

g

vd

22

222

(8)

dengan:

de : kedalaman aliran masuk ke

dalam saluran transisi.

ve : kecepatan aliran masuk ke

dalam saluran transisi.

dc : ke dalaman kritis pada ujung

hilir saluran transisi.

vc : kecepatan aliran kritis pada

ujung hilir saluran transisi.

K : koeffisian kehilangan tinggi

tekanan yang disebabkan oleh

perubahan penampang lintang

saluran transisi (0,1 - 0,2).

hm : kehilangan total tinggi tekanan

yang disebabkan oleh gesekan,

dan lain-lain.

Gambar 5. Skema aliran pada

saluran transisi

(sumber: Sosrodarsono, 1977: 204)

Saluran Peluncur

Saluran peluncur merupakan

saluran pembawa dari ujung hilir saluran

transisi atau ujung hilir ambang

pelimpah (tanpa saluran transisi) sampai

ke peredam energi. Agar saluran

peluncur mempunyai volume beton

kecil, maka alirannya harus mempunyai

kecepatan tinggi. Saluran ini

direncanakan dengan aliran super kritis,

dengan F > 1, namum F < 9.

Profil muka air pada saluran

peluncur gelombang alirannya sudah

menurun dan relatif berkurang dibanding

Page 5: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

pada bagian saluran transisi. Rumus

pengaliran hidrolika pada saluran transisi

dan saluran peluncur secara teori dapat

dihitung dengan pendekatan rumus

kekekalan energi antara dua pias, yaitu

dengan pendekatan Hukum Bernoulli

seperti gambar berikut.

Gambar 6. Skema Penampang

Memanjang Aliran Pada Saluran

Peluncur

(Sumber: Chow, 1985:39)

Atau dalam bentuk yang

disederhanakan dengan y1 = d1 cos dan

y2 = d2 cosmaka penjelasanya pada

Gambar 7 adalah sebagai berikut:

Gambar 7. Skema Penampang

Memanjang Aliran Pada Saluran

Peluncur yang disederhanakan

(Sumber: Chow, 1985:261)

Persamaan kekekalan energi pada

pias penampang saluran transisi dan

peluncur adalah sebagai berikut:

Z1 = So.∆x + y1 + Z2 dan (9)

Z2 = y2 +Z2 (10)

Kehilangan tekanan akibat gesekan

adalah:

hf = Sf . ∆x = ½ ( S1 + S2 ) ∆x (11)

dengan kemiringan gesekan Sf diambil

sebagai kemiringan rata-rata pada kedua

ujung penampang atau

S f Maka

persamaan di atas dapat ditulis:

Z1 + α1.g

V

2

2

1 =Z1 + α2. g

V

2

2

2 + hf + he(12)

Aliran Getar

Aliran getar merupakan fenomena

hidrolika yang harus diperhatikan dalam

bangunan saluran peluncur. Apabila hal

ini timbul, akan mengakibatkan

ketidakrataan aliran sehingga gaya

hidrodinamis yang ditimbulkan

membahayakan stabilitas konstruksi.

Selain itu akibat aliran yang tidak rata

tersebut, kecepatan aliran di kaki saluran

peluncur tidak merata sehingga

mengurangi efektifitas peredaman.

Apabila panjang saluran tersebut lebih

dari 30 meter, maka harus dikontrol

dengan cara menghitung bilangan

”Vendernikov(V)” dan bilangan

”Montouri (M)” (Anonim, 1986:95).

Bilangan Vendernikov (V)

cos3

2

gdP

bvV

(13)

Bilangan Montouri (M)

cos

22

gIL

VM

(14)

dengan:

b = lebar dasar saluran (m)

v = kecepatan aliran (m/dt)

g = percepatan grafitasi ( = 9,81 m/dt2)

P = keliling basah (m)

d = kedalaman hidraulik (m)

I = kemiringan gradien energi (= tanӨ)

Ө = sudut gradien energi

L = panjang saluran (m)

Nilai perhitungan dari kedua

persamaan tersebut selanjutnya diplotkan

Page 6: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

pada Gambar 8 untuk mengetahui timbul

tidaknya aliran getar. (Anonim.

1986:97). Jika titiknya terletak di daerah

aliran getar, maka faktor bentuk d/P

dihitung dan diplot pada Gambar 9.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Bilangan Montouri (M2)

Bil

an

ga

n V

en

de

rnik

ov

(V

) Daerah aliran getar

Daerah tanpa aliran getar

Gambar 8. Kriteria Aliran Getar (USBR

1978)

Sumber : Anonim. 1986:97

Gambar 9. Kriteria Bentuk (USBR 1978)

Sumber : Anonim. 1986:97

Peredam Energi

Fenomena aliran yang terjadi pada

saluran peluncur adalah dengan

kecepatan aliran yang sangat tinggi,

dengan kondisi pengaliran super kritis.

Oleh karena itu sebelum aliran air di

alirkan ke sungai harus diperlambat dan

dirubah pada kondisi aliran sub-kritis,

agar tidak terjadi gerusan yang

membayahakan geometri sungai pada

bagian dasar dan tebing sungai.

Rumus hidrolika yang digunakan

sebagai dasar perencanaan peredam

energi adalah berasal dari prinsip hukum

kekekalan energi dengan fenomena

gaya-gaya yang bekerja pada pias

saluran untuk keadaan aliran yang

mengalami perubahan dari super kritis

menjadi aliran sub kritis.

Peredam Energi Tipe Olakan

Kolam olakan datar tipe I secara teori

cocok untuk keadaan sebagai berikut:

1). Aliran dengan tekanan hidrostatis

yang rendah ( Pw < 60 m)

2). Debit yang dialirkan kecil ( debit

spesifik q < 18,5 m3/det/m)

3). Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur < 4,50

Kolam olakan datar tipe II secara

teoritis cocok untuk keadaan sebagai

berikut :

1). Aliran dengan tekanan hidrostatis

yang sangat tinggi ( Pw > 60 m)

2). Debit yang dialirkan besar ( debit

spesifik q > 45 m3/det/m)

3). Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur > 4,50

Kolam olakan datar tipe III secara

teoritis cocok untuk keadaan sebagai

berikut :

1). Aliran dengan tekanan hidrostatis

yang rendah ( Pw < 60 m)

2). Debit yang dialirkan kecil ( debit

spesifik q < 18,5 m3/det/m)

3). Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur > 4,50

Kolam olakan datar tipe IV secara

teoritis cocok untuk keadaan sebagai

berikut :

1). Aliran dengan tekanan hidrostatis

yang rendah ( Pw < 60 m)

2). Debit yang dialirkan relatif besar

( debit spesifik q > 18,5

m3/det/m)

3). Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur 2,5 s/d 4,50

Rumus hidrolika struktur yang

digunakan dalam perhitungan pada

Page 7: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

kolam olakan datar antara lain adalah

sebagai berikut:

Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur:

1

11

. yg

VF (15)

Kedalaman aliran setelah

loncatan (kedalaman konjugasi)

1812

2

11

2 Fy

y (16)

Panjang loncatan hidrolis pada

kolam olakan (Raju, 1986 : 194)

L = A (y2 – y1) (17)

Dimana A bervariasi dari 5,0

sampai 6,9 , atau secara empirik

dapat digunakan grafik pada

Gambar 11. (Sosrodarsono,

1977:222).

Gambar 10. Grafik Hubungan antara

Bilangan Froude dan TWL

(Peterka, 1984: 25)

Gambar 11. Panjang loncatan hidrolis

pada kolam olakan datar tipe I, II dan III

(Sumber: Sosrodarsono, 1977:222)

Loncatan Hidraulik

Apabila tipe aliran disaluran

berubah dari aliran superkritis menjadi

subkritis maka akan terjadi loncatan air.

Loncatan air merupakan contoh bentuk

aliran berubah cepat ( rapidly varied

flow). Loncatan hidrolik terjadi pada

daerah yang memiliki kemiringan

berubah dari kemiringan curam menjadi

landai. Keadaan ini terjadi misalnya

pada kaki bangunan pelimpah. Aliran

dibagian hulu adalah superkritis sedang

dibgian hilir adalah subkritis. Diantara

kedua tipe tersebut terdapat daerah

dimana loncatan air terjadi. (Triatmodjo,

1999 : 135)

Loncatan hidrolis yang terjadi pada

dasar mendatar, terdiri dari beberapa

jenis yang berbeda-beda. Sesuai dengan

penelitian yang dilakukan oleh biro

reklamasi Amerika Serikat. Jenis

tersebut dapat dibedakan berdasarkan

bilangan froude aliran yang terlibat,

antara lain (Chow, 1997 : 347):

1. Untuk F = 1, terjadi loncatan

yang dinamakan loncatan

berombak

2. Untuk F= 1,7 sampai 2.5, terjadi

loncatan yang dinamakan

loncatan lemah

3. Untuk F= 2,5 sampai 4.5, terjadi

loncatan yang dinamakan

loncatan berisolasi

4. Untuk F = 4,5 sampai 9, terjadi

loncatan yang dinamakan

loncatan tunak

5. Untuk F = lebih dari 9, terjadi

loncatan yang dinamakan

loncatan kuat

Pada peristiwa loncatan hidraulik,

komponen dasar yang berpengaruh pada

perhitungan energi adalah persamaan

momentum yang digambarkan pada

Gambar 12 berikut.

Page 8: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

Gambar 12. Persamaan momentum

dalam loncatan hidraulik

Sumber : Raju, 1986:12

Dengan:

18F12

1

y

y 2

1

1

2 (18)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pelimpah

Perencanaan pelimpah pada Bendungan

Kaliorang menggunakan debit rencana

Q1000th. Untuk keperluan pengujian

model fisik hidrolika tentang waduk

diperlukan data hasil perhitungan

penelusuran debit banjir yang berupa

outflow. Debit yang digunakan sebagai

berikut:

Tabel 1 Debit Banjir Outflow

Kala

Ulang

Debit

(m3/dt)

Q2th 2.682

Q5th 20.2584

Q10th 44.7562

Q20th 75.8859

Q25th 95.1561

Q50th 143.6318

Q100th 223.9337

Q1000th 606.0930

QPMF 878.0174

Sumber: PT. Teknika Cipta Konsultan

Dari data debit yang sudah ditentukan

dilakukanlah perhitungan koefisien

pelimpah dengan menggunakan metode

USBR dan Iwasaki. Selanjutnya

dilakukan perhitungan tinggi muka air

pada pelimpah, dengan hasil profil muka

air sebagai berikut.

Gambar 13. Profil Muka Air Diatas

pelimpah Tiap Debit Rancangan

2. Saluran Transisi

EL.42.11EL.42.12

EL.44.50S=0.0529

0,00045

S.6 S.7 S.9 S.10S.10'

S.6' S.8 S.11 S.12 S.14S.16

S.16'S.15S.13

45.0 22.43

Gambar 14. Potongan

Memanjang Saluran Transisi

Sumber: PT. Teknika Cipta Konsultan

- Contoh perhitungan pada section

16’ dan 16:

Saluran transisi section 16’:

Q5th = 20,258 m3/dt

B16’ = 30,000 m

y16’ = yc = 0,360 m

F16’ = 1,000

α = 1,000

Slope = 0,0529

Sehingga:

A16’ = B16’ . y16’ = 10,787 m2

P16’ = 2y16’ + B16’ = 30,719 m

R16’ = '16

'16

P

A= 0,351 m

V16’ = vc = Q / A16’ = 1,878 m/dt

mg

vhv 180,0

81,9.2

878.1.000,1

2

. 22

'16

'16

Saluran transisi section 16:

Q5th = 20,258 m3/dt

B16 = 30,000 m

Sehingga:

A16 = B16 . y16 = 30 y16

P16 = 2y16 + B16 = 30 + 2y16

U1

P1=½.r.g.h

12.B

h1

U2

h2

P2=½.r.g.h

22.B

Page 9: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

R16 = 16

16

P

A =

16

16

230

30

y

y

V16 = Q / A16 = 0,675 / y16

16

2

16

2

16

16 0232,081,9.2

675,0.000,1

2

.y

y

g

vhv

Kehilangan tinggi akibat gesekan:

xRR

vvn

hf

.

2

2.

34

'1616

2

'16162

, dengan

nilai n = 0,014 dan x = 0,180 m

maka,

180,0.

2

351,0230

39

2

878,1675,0

.014,0

34

16

16

2

162

y

y

y

hf

Dengan menggunakan persamaan (8)

maka persamaannya menjadi,

Z16’ + y16’ + g

v

2

2

'16 = Z16 + y16 + g

v

2

2

16

- hf

42,11 + 0,360 + 0,180 = 42,11 + y16 +

0,0232y16 - hf dengan menggunakan

sistem coba-coba maka didapatkan

nilai y16 = 0,374 m.

Gambar 15. Profil Muka Air Pada

Saluran Transisi

3. Saluran Peluncur

EL.42.11

EL.44.35

EL.32.11

EL.40.11

100

S=0.100

Gambar 16. Potongan Memanjang

Saluran Peluncur Bendungan Kaliorang

Berikut ini merupakan contoh

perhitungan profil muka air pada saluran

peluncur Q5th. Contoh perhitungan pada

section 16’ dan 17:

Data saluran peluncur section 16’;

Q5th = 24,258 m3/dt

B16’ = 30,000 m

Y16’ = yc = = 0,360 m

F8 = 1,000

α = 1,000

Slope = 0,1

Sehingga:

A16’ = B16’ . y16’ = 10,787 m2

P16’ = 2y16’ + B16’ = 30,719 m

R16’ = '16

'16

P

A= 0,351m

V16’ = vc = Q / A16’ = 1,878 m/dt

mg

vhv 180,0

81,9.2

878,1.000,1

2

. 22

'16

'16

Saluran peluncur section 17;

Q5th = 20,258 m3/dt

B17 = 30,000 m

Sehingga:

A17 = B17 . y17 = 30 y17

P17 = 2y17 + B17 = 30 + 2y17

R17 = 17

17

P

A=

17

17

230

30

y

y

V17 = Q / A17 = 0,675 / y17

17

2

17

2

17

17 02322,081,9.2

675,0.000,1

2

.y

y

g

vhv

Kehilangan tinggi akibat gesekan:

Page 10: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

xRR

vvn

hf

.

2

2.

34

17'16

2

17'162

, dengan nilai n =

0,014 dan x = 6,82 m maka

persamaannya menjadi;

82,6.

2

351,0230

30

2

878,1675,0

.014,0

34

17

17

2

172

y

y

y

hf

Dengan menggunakan persamaan (12)

maka persamaannya menjadi,

Z16’ + y16’ + g

v

2

2

'16 = Z17 + y17 + g

v

2

2

17 +

hf

42,11 + 0,360 + 0,180 = (42,11 – (0,1 .

6,82)) + y17 + 0,2322y17 + hf

dengan menggunakan sistem coba-coba

maka didapatkan nilai y17 = 0,154 m.

Gambar 17. Profil Muka Air Pada

Saluran Peluncur

4. Peredam Energi

Peredem energi pada bendungan

Kaliorang ini menggunakan tipe

peredam energi USBR tipe IV pada

peredam energi hulu sedangkan pada

peredam energi hilir menggunakan

peredam energi USBR tipe III.

Perhitungan tinggi muka air pada

peredam energi dipengaruhi oleh

hukum persamaan momentum.

Tabel 2. Perhitungan Kedalaman

Konjugasi Pada Peredam Energi Hulu

Sumber: Hasil Perhitungan

Tabel 3. Perhitungan Kedalaman

Konjugasi Pada Peredam Energi Hilir

Sumber: Hasil Perhitungan

5. Pengujian Tiap Seri

a. Seri 0

- Peredam Energi USBR Tipe IV

dengan panjang 20 m tidak efektif

dalam meredam aliran dari

pelimpah.

- Terjadi aliran silang pada saluran

transisi pada debit Q100th, Q1000th

dan QPMF. Hal ini mungkin

diakibatkan oleh sudut

penyempitan pada saluran transisi

melebihi batas kaidah hidraulika

yang sudah ditentukan ( > 12030’

).

- Desain peredam energi USBR tipe

III pada peredam energi hilir

cukup efektif meredam aliran dari

saluran peluncur untuk Q5th, Q100th

dan Q1000th dikarenakan loncatan

hidraulik masih berada di dalam

kolam olakan sedangkan pada

debit QPMF loncatan hidraulik

berada di luar kolam olak.

b. Model Seri 1

- Perubahan dimensi chute blocks

serta penambahan baffle blocks

pada peredam energi hulu dan

penurunan lantai dasar dari +43,50

ke +41,14

- Perubahan slope dasar pada

saluran transisi menjadi 0,0004

Hasil pengujian yang telah dilakukan:

Page 11: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

- Dengan penambahan baffle

blocks pada peredam energi hulu

membuat kecepatan air yang

melimpah dapat diredam lebih

optimal.

- Tidak terjadi aliran silang pada

saluran transisi setelah dilakukan

perubahan slope dari 0,0529

menjadi 0,0004.

- Peredam Energi USBR Tipe III

efektif meredam aliran air dari

saluran peluncur untuk debit Q5th

- Q1000th yang diujikan. Pada debit

rancangan QPMF, loncatan aliran

masih berada di dalam struktur

rip-rap.

Model Seri 2

- Di hilir peredam energi terdapat

perubahan struktur abrupt rise

dengan panjang 24 m dari elevasi

+32,71 menuju elevasi +33,51.

Hasil pengujian yang telah dilakukan:

- Dengan adanya perubahan

struktur abrupt rise, loncatan

hidraulik pada debit Q5th– Q100th

berada pada ruang olakan,

sedangkan pada debit Q1000th dan

QPMF loncatan hidraulik yang

terjadi sampai pada dasar saluran

saluran pengarah hilir.

Diharapkan loncatan hidraulik

pada Q1000th dan QPMF mengenai

bangunan yang terbuat dari

struktur.

Model Seri 3

- Menaikkan eleevasi akhir

terminal channel sampai dengan

El 34,51.

Hasil pengujian yang telah dilakukan:

- Dengan perubahan kenaikan

elevasi pada terminal channel

tersebut efektif meredam aliran

sampai dengan Q1000th pada saat

QPMF loncatan aliran masih

terletak di dalam strukutur

terminal channel, sehingga aman

untuk aliran di saluran pengarah

hilir yang penampangnya terdiri

dari galian tanah.

Final design

- Aliran di bagian pelimpah aman

terhadap bahaya overtopping

pada setiap debit yang diujikan.

- Peredam energi hulu mampu

meredam aliran dari pelimpah

dan pada saluran transisi terjadi

aliran sub kritis untuk berbagai

kondisi debit aliran (Q5th s/d

QPMF)

- Aliran pada saluran peluncur

dalam kondisi super kritis namun

aman terhadap bahaya kavitasi

dan pulsating flow.

- Peredam energi hilir efektif

meredam energi dari aliran

kecepatan tinggi di akhir saluran

peluncur.

- Terminal channel mampu

meredam aliran yang keluar dari

peredam energi hilir, sehingga

waktu menuju ke saluran

pengarah hilir dalam kondisi

subkritis.

4. Penutup

Kesimpulan

Pada original design peredam energi

hulu menggunakan USBR IV, namun

peredam energi ini tidak efektif

meredam kecepatan aliran dari pelimpah.

Sehingga aliran yang masuk ke dalam

saluran transisi menjadi tidak merata dan

terjadi aliran silang. Pada seri I peredam

energi yang digunakan USBR III.

Dengan perubahan design ini membuat

kecepatan air yang melimpah dapat

diredam lebih optimal sebelum

memasuki saluran transisi. Sehingga

tidak terjadi lagi aliran silang (cross

flow).

Pada peredam energi hilir dengan

menggunakan USBR III efektif untuk

meredam debit Q5th - Q1000th, untuk QPMF

loncatan aliran masih berada di dalam

struktur rip-rap. Pada seri II peredam

energi hulu dilakukan perubahan struktur

pada abrubt rise. loncatan hidraulik pada

debit Q5th– Q100th berada pada ruang

Page 12: Kajian Penggunaan Tipe Peredam Energi Berndungan Kaliorang

olakan, sedangkan pada debit Q1000th dan

QPMF loncatan hidraulik yang terjadi

sampai pada dasar saluran saluran

pengarah hilir. Diharapkan loncatan

hidraulik pada Q1000th dan QPMF

mengenai bangunan yang terbuat dari

struktur agar tidak mengikis dasar

saluran pengarah hilir. Pada seri III

dilakukan perubahan dengan menaikkan

elevasi pada terminal channel tersebut

efektif meredam aliran sampai dengan

Q1000th pada saat QPMF loncatan aliran

masih terletak di dalam strukutur

terminal channel, sehingga aman untuk

aliran di saluran pengarah hilir yang

penampangnya terdiri dari galian tanah.

Pada Final Design merupakan

penggabungan dari model Seri I dengan

model seri III dengan hasil pengujian

peredam energi hilir efektif meredam

energi dari aliran kecepatan tinggi di

akhir saluran peluncur.

Saran

Dari kesimpulan yang diperoleh

berdasarkan perhitungan analitik dan uji

model yang dilakukan, maka disarankan

pendekatan hidrolika sebaiknya mengacu

pada uji model karena teori yang ada

belum tentu dapat memenuhi kesesuaian

kondisi di lapangan. Melihat di lokasi

bendungan sulit diperoleh batuan, maka

perlindungan hilir peredam energi dibuat

dari struktur.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. 1986. Buku Petunjuk

Perencanaan Irigasi, Bagian

Penunjang Untuk Standar

Perencanaan Irigasi. Jakarta:

Departemen Pekerjaan Umum.

2. Chow, Ven Te. 1997. Hidrolika

Saluran Terbuka, terjemahan E.V.

Nensi Rosalina. Jakarta : Erlangga.

3. Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui

Saluran Terbuka, terjemahan Yan

Piter Pangaribuan B.E., M.Eng.

Jakarta : Erlangga.

5. Sosrodarsono, Suyono dan Tekeda,

Kensaku. 2002. Bendungan Type

Urugan. Jakarta : Erlangga.

6. Peterka, A. J. 1984. Hydraulic

Design of Stilling Basins and

Energy Dissipator. Colorado:

United States Departement of the

Interior.

7. Triatmodjo, Bambang. 1996.

Hidrolika II. Yogyakarta : Beta

Offset.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1986. Buku Petunjuk

Perencanaan Irigasi, Bagian

Penunjang Untuk Standar

Perencanaan Irigasi. Jakarta:

Departemen Pekerjaan Umum.

Chow, Ven Te. 1997. Hidrolika Saluran

Terbuka, terjemahan E.V. Nensi

Rosalina. Jakarta : Erlangga.

Falvey, Henry T. 1990. Cavitation in

Chutes and Spillways. United

States department of the interior :

Bureau of Reclamation.

Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui

Saluran Terbuka, terjemahan Yan

Piter Pangaribuan B.E., M.Eng.

Jakarta : Erlangga.

Sosrodarsono, Suyono dan Tekeda,

Kensaku. 2002. Bendungan Type

Urugan. Jakarta : Erlangga.

Subramanya, K. 1986. Flow In Open

Channels. New Delhi : Tata

McGraw-Hill Publishing Company

Limited.

Triatmodjo, Bambang. 1996. Hidrolika

II. Yogyakarta : Beta Offset.