GAMBARAN KEADAAN WILAYAH PERENCANAAN

1. Kondisi TopografiDari peta diatas terlihat bahwa daerah perencanaan (sungai yang akan dibendung), pada umumnya memiliki kemiringan yang sedikit landai pada bagian kanan, dibanding dengan bagian kiri daerah aliran sungai. Ini dapat dilihat dari countur yang dilalui oleh aliran sungai. Namun secara keseluruhan daerah perencanaan merupakan daerah pegunungan dengan kemiringan yang cukup curam pada daerah hulu. Hal tersebut dapat kita lihat pada jarak garis countur yang begitu dan pada daerah - daerah hilir memiliki kemiringan yang lebih landai.

2. Tutupan LahanPada daerah perencanaan terdapat beberapa tutupan lahan, seperti hutan dan belukar yang terdapat pada bukit - bukit daerah dataran tinggi.

3. Data TanahJenis tanah yang mendominasi pada daerah perencanaan adalah tanah lempung. Ciri dari tanah lempung, yaitu berwarna hitam dan keras.

4. Koefisien PengaliranDilihat dari tutupan lahan dan jenis tanah yang ada pada daeran perencanaan, maka koefisien pengaliran pada daerah perencanaan adalah 0,62

5. Elevasi Sawah TertinggiSawah terletak pada daerah pemukiman penduduk yang sedikit landai. Dari hasil pengamatan pada peta topografi, dapat dilihat bahwa elevasi sawah tertinggi, terletak pada garis countur 150.

LANGKAH LANGKAH PERENCANAAN1. Penetapan Lokasi BendungBendungan merupakan bangunan pelimpah melintang sungai yang memberikan tinggi muka air minimum kepada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi, agar aliran bisa disalurkan ke daerah yang akan dijadikan lahan irigasi. Hal - hal yang harus diperhatikan untuk menetapkan lokasi bendung, yaitu: Kondisi topografi dari rencana daerah irigasi Kondisi topografi dari lokasi bendung Kondisi hidraulik dan morfologi sungai di lokasi bendung Kondisi tanah pondasi, bendung harus ditempatkan pada lokasi dimana tanah pondasinya cukup baik Biaya pelaksanaan Lain-lain, seperti penggunaan lahan disekitar bendung, kemungkinan daerah di sekitar bendung, perubahan morfologi sungai, daerah genangan yang tidak terlalu luas, dan ketinggian tanggul banjir.

2. Penggambaran Catchment Area (Daerah Aliran Sungai)Catchment Area digambar dengan memperhatikan posisi kontur disekitar sungai yang direncanakan. Melalui posisi kontur akan ditarik batasan areal, dimana diasumsikan aliran air yang jatuh pada lahan akan turun menuju sungai dengan daerah tegak lurus kontur. Batasan daerah tangkapan dibuat mengelilingi sungai sehingga akan diperoleh sebuah areal yang disebut Daerah Aliran Sungai.

3. Analisa Data HidrologiDigunakan untuk menganalisa data curah hujan yang terjadi pada lokasi Catchment Area, atau daerah terdekat lokasi bendung. Data curah hujan yang harus tersedia untuk dianalisa yaitu data yang terkumpul untuk minimal 10 tahun, guna mendapat hasil (data) yang layak. Analisa hidrologi antara lain meliputi curah hujan maximum, curah hujan DAS, analisa frekuensi sesuai pola distribusi data hujan.

Rumus Metode Gumbel:

Dimana:Xt = Curah hujan maksimum pada Return PeriodXa = Curah hujan rata - rata maksimum tiap stasiunK = (yt yn) / SnYt = Reduce VariableYn = Reduce MeanSn = Standar Deviator

4. Menghitung Design FloodDesign Flood digunakan untuk menghitung debit banjir rencana atau debit air yang akan melewati bendung dalam perencanaan teknik bangunan pengairan. Untuk menghitung debit banjir pada tugas bangunan irigasi ini digunakan metode Meichior dan Gumbel (kombinasi)Qmax = .F.q.(Rmax/200)Dimana:a=Koefisien pengaliranF=Luas Catchment Areaq=Debit pengaliran maksimum pada tiap - tiap km2 pada curah hujan terbesar setempat dalam 24 jam (m3/det/km2)Rmax=Curah hujan harian maksimum rata - rata dari stasiun - stasiun yang memenuhi

5. Perencanaan BendungDalam merencanakan suatu bendung, kita dapat memilih tipe bendung yang akan digunakan dengan penentuan dimensi bendung yang direncanakan. Secara umum ada 4 tipe bendung, yaitu: Bendung tetap dengan memakai kolam peredam energi Bendung tetap, tidak memakai kolam peredam energi Bendung tetap dengan konstruksi dinding penunjang Bendung bergerakSetelah mengetahui tipe tipe bendung yang ada, kita dapat memulai perhitungan dimensi bendung, yaitu terdiri dari: Perhitungan Piel Mercu, untuk menentukan tipe piel mercu yang akan digunakan. Perhitungan tinggi bendung, jarak antara muka bendung sampai puncak bendung.

Perhitungan muka air Perhitungan penampang sungai rata rata Penentuan lebar bendung, jarak antara pangkal pangkalnya dimana debitnya harus sama dengan lebar rata rata pada bagian yang stabil. Perhitungan lebar efektif bendung. Perhitungan tinggi muka air maximum diatas mercu bendung. Mengontrol sifat aliran Menentukan tipe dan ukuran hidrolis bendung

Menghitung panjang lantai muka dan panjang tangggu bendung Mendimensi pintu pengambilan dan pintu penguras.

6. Kontrol Sifat AliranKontrol ini dibutuhkan untuk mengetahui aliran yang terjadi pada bendung. Kontrol ini akan menghasilkan jenis aliran, yaitu aliran sempurna atau aliran tidak sempurna.

7. Lantai Muka BendungIni berfungsi untuk mengurangi tekanan air keatas pada bidang kontak pondasi bangunan dengan dasar pondasi dan juga memperpanjang jalan aliran. Untuk menentukan panjang muka bendung digunakan Teori Bleigh dan Teori Lane.

8. Mendimensi Pintu Pengambilan dan Pintu Penguras Bangunan pengambilanBangunan ini merupakan suatu bangunan pada bendung yang berfungsi sebagai penyadap aliran sungai, pengatur pemasukkan airdan sedimen serta menghindarkan sedimen serta menghindarkan sedimen dasar sungai masuk ke intake.

Bangunan pengurasBangunan ini berfungsi untuk menghindarkan angkutan muatan sedimen dasar dan mengurangi angkutan muatan layang yang masuk ke intake. Bangunan ini di rancang pada bendung dengan volume angkutan muatan sedimen dasar relative besar.

9. Analisa Stabilitas BendungAnalisa ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat keamanan bendung, yaitu harus stabil terhadap geser, guling, dan penurunan, sehingga perlu untuk menghitung gaya - gaya pada bangunan, antara lain: Berat sendiri bangunan Gaya gempa Tekanan lumpur Gaya up lift (tekanan air dibawah bendung) Gaya hidrostatik

10. Kontrol Stabilitas BendungStabilitas bendung harian dikontrol terhadap keadaan keadaan air normal dan keadaan banjir. Yaitu kita mendesain bendung agar tahan terhadap gaya tekan yang disebabkan

oleh air yang dalam keadaan normal (terhadap guling, geser, dan tanah) dan yang disebabkan oleh banjir.

Analisa HidrologiMenentukan luas catchment areaUntuk menghitung Luas stasiun pengaruh curah hujan,dapat digunakan Metode Polygon ThiessenDari perhitungan Luas secara kisi-kisi pada Gambar:Sesuai dengan bentuk Polygon Thiessen adalah sebagai berikut :Skala 1 : 50.0001 cm digambar = 0.5 km dilapangan 1 cm2 = 0.25 km2Luas catchment area :1. Luas Stasiun Pengamat Hujan I= 38cm2. Luas Stasiun Pengamat Hujan II= 55cm3. Luas Stasiun Pengamat Hujan III= 25cm

Luas Total ( L.T)= cm

cmLuas stasiun dilapangan :1. Luas Stasiun Pengamat Hujan I= 9.5 km2. Luas Stasiun Pengamat Hujan II= 13.75 km3. Luas Stasiun Pengamat Hujan III= 6.25 km

Luas Total ( L.T)=km

km

Analisa Data Curah HujanNoTahun PengamatanSTA 1STA 2STA 3

12000135126109

22001125110102

3200211515197

42003105122133

5200495136108

6200586102110

7200697125143

82007108124120

92008121116105

102009127152150

Jumlah111412641177

Rata - Rata111,4126,4117,7

Rumus Thiessen :

Curah hujan dengan rumus Thiessen seperti dalam tabel:StasiunCurah hujan rata-rata (dn)Luas Daerah (An)Hujan rata-rata pada stasiun

1111,49.51058.3

2126,413.751738

3117,76.25735.625

Jumlah29.53531.925

Diperoleh

mm/jamJadi, curah hujan rata-rata pada DAS adalah 119.726 mm/jam.

Diketahui data curah hujan sebagai berikut :

TahunSTASIUN 1STASIUN 2STASIUN 3

2000135126109

2001125110102

200211515197

2003105122133

200495136108

200586102110

200697125143

2007108124120

2008121116105

2009127152150

Curah Hujan Dengan Rumus ThiessenTahun PengamatanSTA 1STA 2STA 3d

dnAndnAndnAn

20001359.512613.751096.25125.30

20011259.511013.751026.25113.14

20021159.515113.75976.25127.97

20031059.512213.751336.25118.86

2004959.513613.751086.25116.86

2005869.510213.751106.2598.54

2006979.512513.751436.25119.80

20071089.512413.751206.25118.00

20081219.511613.751056.25115.28

20091279.515213.751506.25143.53

Jumlah1197.26

Rata-rata119.726

Hujan (10 tahun) MaksimumTahun PengamatanCurah hujan pada stasiun dengan rumus Thiessen

2000125.30

2001113.14

2002127.97

2003118.86

2004116.86

200598.54

2006119.80

2007118.00

2008115.28

2009143.53

Diurutkan dari yang terbesar ke yang terkecilNo. UrutTahun PengamatanCurah hujanpada stasiun dengan rumus Thiessen

12009143.53

22002127.97

32000125.30

42006119.80

52003118.86

62007118.00

72004116.86

82008115.28

92001113.14

10200598,54

Menghitung parameter statistikPerhitungan (x) hujan maksimumNo. UrutTahun PengamatanX

12009143.531123.163536.52512427.519287858.613

22002127.975.57.94363.091501.1343980.506

32000125.303.6666674.96324.631122.245606.704

42006119.802.752.1134.4659.43419.934

52003118.862.20.8730.7620.6650.581

62007118.001.833333-2.0774.314-8.96018.610

72004116.861.571429-4.44719.776-87.943391.083

82008115.281.375-4.44719.776-87.943391.083

92001113.141.222222-8.27768.509-567.0474693.446

10200598,541.1-19.807392.317-7770.628153912.824

Jumlah1197.261134.1664538.477451873.383

Rata - rata119.726

PERANCANGAN STRUKTUR BANGUNAN AIR

Ir. F. Halim, MT

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SAM RATULANGIPINGKAN KOAGOUWMANADO 0902110682013

Menghitung standar deviasi

Ket:S=Standar deviasixi=nilai varian

=nilai rata-ratan=jumlah data = 1Menghitung Koefisien VariasiKet:

S=Standar deviasiCv=Koefisien Variasi

=nilai rata-rataMenghitung Kemencengan (Skewness)

Ket:a=parameter keseimbanganCs=Koefisien kemencenganS=Standar deviasi

Pengukuran kuartosis

Ket:CK=Koefisien kuartosisS=Standar deviasi

Menghitung Design Flood

Dari peta didapat :L = panjang sungai=19,5 kmElevasi hulu=1305 mElevasi hilir=283 mH=beda tinggi=1305 - 283 = 1022 m = 1,022 km

S = kemiringan rata-rata dasar sungai=

= A = Luas Catchment = 29,5 km2R24 = Curah hujan harian maksimum ( 24 jam ) = 143,53 mmDesign flood adalah : besarnya debit yang direncanakan untuk melewati bendung.

1. Metode rasionalDebit dengan menggunakan satuan metrik pada metode rasional dihitung dengan rumus :

Dimana :Q=debit banjir rancangan (m3/detik)c=koefisien limpasan = 0,6I=Intensitas curah hujan maksimum selama waktu yang sama dengan lamawaktu konsentrasi t (mm/jam)A=Luas DAS (km2) = 29,5 km2Lama waktu konsentrasi kalau L dan H dinyatakan dalam meter dan t dalam jam digunakan rumus :

Intensitas hujan dihitung menggunakan rumus :

Maka debit maksimum dengan metode rasional :

2. Metode MelchiorUntuk menghitung debit maksimum digunakan rumus :

Dimana :Qmax=debit maksimum yang diharapkan dapat terjadi (m3/detik)=koefisien pengaliranF=luas total DAS (km2)Rmax=curah hujan harian absolute maksimum rata-rata dari stasiun yang mewakili.Diketahui :Panjang Sungai (L)=19,5 kmLuas DAS (F)=29,5 km2Rmax=143,53mm/hariq dihitung dengan cara coba-coba coba-coba 1Untuk nF = 29,5 km2R1 didapat dengan interpolasi linear dari tabel 1 MelchiornF=72 R=6,25nF=108 R=5,25

didapat nF = 29,5 R = 7,163 (m3/det/km2)

F.Ri=

V=

=Time of Concentration

Dari grafik diperoleh :Untuk nF = 29,5 km2 dan T = 4,425 jamDiperoleh nilai q = 12,7 m3/det/km2 coba-coba 2q2=12,7 m3/det/km2

F.q2=

V=

=Time of Concentration

Dari grafik diperoleh :Untuk nF = 29,5 km2 dan T = 3,948 jamDiperoleh nilai q2 = 12,7 m3/det/km2Dari grafik didapat q = q2 = 12,7 m3/det/km2

Menghitung debit banjir

3. Metode HaspersRumus :

Dimana :Q=debit banjir (m3/detik)=koefisien pengaliran (0,8)F=luas total DAS (km2)q=debit pada curah hujan max (m3/det/km2)B=koefisien reduksi

Lama waktu konsentrasi kalau L dan H dinyatakan dalam meter dan t dalam jam digunakan rumus :

Hitung koefisien reduksi :

Hitung nilai Rt, besarnya curah hujan dalam t jam :Untuk t kurang dari 2 jam :

Hitung intensitas hujan maksimum :

m3/det/km2Hitung debit :

4. Metode Der Weduwen Hitung I

Hitung nilai t (jam)a.

Pada siklus pertama diambil nilai Q sebagai Q dengan diperkiraan.b.

Pada siklus kedua dan seterusnya Q.awal dapat diambil Q.akhir pada perhitungan siklus sebelumnya dari siklus sekarang.c. Untuk contoh,ambil siklus pertama; Q = 143,53 m/detd.

Hitung luasan curah hujan qn (m3/det/km2)

Hitung koefisien pengurangan luas

Hitung Koefisien limpasan air hujan,

Hitung Kembali debit Banjir,Q

KESIMPULANDari keempat metode desain Flood, didapat debit maksimum sebagai berikut: Metode Rasional:Q = m3/det Metode Melchior:Q= m3/det Metode Haspers:Q = m3/det Metode Der Weduwen:Q = m3/det

Jadi, dari keempat metode di atas digunakan nilai tertinggi yaitu dengan metode Haspers Q = 241,754 m3/det .

ANALISA PERHITUNGAN HIDROLIS BENDUNG

1. Perhitungan Muka Air Maksimum Sebelum Ada BendungUntuk menghitung tinggi air maksimum pada bendung digunakanrumus:

(Chezy)

Dimana:= kecepatan aliran (m/det)= debit (m3/det) = jari-jari hidrolis= luas penampang basah (m2)= keliling basah (m)= kemiringan sungai rata-rata= koefisien kekasaran bahan= koefisien Chezy

Kemiringan dasar sungai rata-rata ditinjau sejauh 2 km dari lokasi bendung. Dari peta didapat :Elevasi dasar sungai di lokasi bendung= 150 mMaka :150 (2000 0.108) = -66 m (hilir)150 (2000 0.108) = 366 m (hulu)H = -66366 = 300 m

Setelah pemancangan dan perbaikan talud sungai, diperoleh penampang sungai di lokasi bendung tersebut.

hb1zBnDengan b dimisalkan 24 m dan z = 1.Untuk penampang trapezium :

Tabel coba-coba tinggi muka air maksimum :h (m)b (m)A (m2)P (m)R (m)CIV (m/det)Q(m3/det)

1.42435.5627.95981.271835.9690.036.49230.794

1.431122436.3928.047821.297636.1810.036.59240.000

1.442436.6328.072941.304936.240.036.62242.655

Syarat Q coba-coba = Q desain = 240 m3/det, didapat h = 1.43112 mb = 24V = 6.59

2. Analisa Perhitungan Desain BendungDasar-dasar penetapan Dimensi Bendung.Menentukan Peill Mercu ,oleh beberapa faktor ,sebagai patokan dapat digunakan angka-angka sebagai berikut: Elevasi sawah tertinggi=150 m Tinggi muka air sawah=0,1 m Kehilangan tekanan air dari saluran tersier ke sawah=0,1 m Kehilangan tekanan air dari saluran sekunder ke saluran tersier=0,1 m Kehilangan tekanan air dari saluran primer ke saluran sekunder=0,1 m Kehilagan tekanan air akibat kemiringan=0,15 m Kehilangan air dari sungai ke saluran primer=0,2 m Kehilangan Tekanan air akibat Eksploitasi=0,1 m Kehilangan tekanan air pada alat-alat ukur=0,4 m Kehilangan tekanan untuk Bangunan-bangunan lain=0,25 mTinggi muka air =151,5 m

1. Tinggi bendungTinggi Bendung adalah jarak antara lantai muka Bendung sampai pada puncak Bendung:Diketahui: dari kontur Peta Topografi,sbb: Elevasi Sawah Tertinggi=150 m Elevasi dasar sungai dilokasi Bendung (Peill Sungai)=149,2m Peill Mercu Bendung (Elevasi Bendung)=151,5 m

Hitung Tinggi Bendung. Tinggi Bendung, P = ( Peill Mercu ) ( Peill Sungai ). Tinggi Bendung, P = (151,5 m) (149,2m) = 2.3 m Tinggi Bendung, P = 2,3 m

2. Menentukan lebar Bendung.(Bn)a. Lebar bendung adalah jarak antara tembok pangkal di satu sisi dan tembok pangkal di sisi lain. Dalam mendisain lebar bedung sebaiknya diambil sama dengan lebar sungai normal (bn), hal ini untuk mencegah agar aliran sungai tidak terganggu pada saat melewati bendungan, akan tetapiapabila bila lebar yang sama menyebabkan tinggi muka air di atas mercu bendung tinggi sekali, maka lebar bendung dapat diperbesarsampai 6/5 Bn.

hb1zBn

Lebar rata-rata sungai :

m

Lebar pintu penguras (bilas) :

m

b. Lebar efektif bendungLebar efektif bendung adalah lebar bendung yang bermanfaat untuk melewatkan debit.Lebar efektif bendung lebih kecil dari lebar bendung dikarenakan adanya pilar dan pintu pengawas. Lebar efektif bendung (beff) dengan lebar pilar Bb = 1 m : m Maka lebar bendung adalah 23.9225 m.

3. Tinggi muka air maksimum di atas mercu bendungYang dimaksud dengan muka air diatas mercu adalah muka air sedikit udik di mercu, sebelum muka air berubah bentuk kebawah. Untuk mencari tinggi air maximum diatas mercu bendung, tergantung sifat pengaliran.

h0k0dH0P

a. Perhitungan mercu bendung tipe VlugterAliran dianggap sempurna dengan rumus pengalirannya :Rumus Bundsch :

Untuk harga K dan M dicari dengan rumus Vonwoerd sbb :

Dimana := lebar efektif bendung (m)= percepatan gravitasi (m/det2)= tinggi air di atas mercu (m)= tinggi energi kecepatan (m)= koefisien pengaliranP= tinggi bendung (m)= debit rencana (m3/det)= jari-jari puncak mercu (m)

Kita ambil m = 0,62 dan harga = 3.5 (diasumsikan)

Dengan cara Trial and Error Harga h dimasukan didapat harga m Harga m, h dimasukan, diperoleh harga Ksehingga didapat Q = Qdesain = 240 m3/dethMKDHQ

11.1176290.0169931.0169931.52548985.885

1.81.1744440.0517241.8517242.777587221.737

1.861.1785150.0560571.9160572.874086234.201

1.887421.1803670.05811.945522.889273240.000

Didapat :h = 1,88742 mK = 0,058482b. Kontrol sifat aliran :Syarat bentuk Adalah aliran sempurna jika tinggi air dihilir lebih rendah dari tinggi mercu ambang h1 2/3 h0 Adalah aliran tidak sempurna, jika tinggi air dihilir lebih tinggi mercu bendungDiketahui : Elevasi dasar sungai ditempat bendung = 149,2 m Debit rencana (Qdesain) = 240 m3/det Kecepatan (V) = 6.59m/det Tinggi bendung = 2.3 m h0 (tinggi air diatas mercu) = 1,88742 m kehilangan tinggi energy akibat pengaliran (K)

151,5 (+b)

148,53 (+a)

h0 = 1,89 (+e)

146,64 (+d)

149,2 (+c)

Keterangan :(+a)=(+d) + (+e) (+b)=Peill Mercu Bendung(+c)=Elevasi dasar sungai di lokasi bendung(+d)=(+c)-( I x 100)(+e)=h0 = 1,89I=Kemiringan bendung= (+a) (+b)=148,53 151,5=-2,97Syarat untuk pengaliran sempurna :

Jadi sifat aliran adalah Aliran Sempurna.

4. Pemilihan tipe bendung :Sungai biasanya mengandung Lumpur pada waktu hujan dan tidak mengandung batu-batu besar karena itu digunakan tipe bendung VlugterBendung tipe vlugter :P= 2,3 mh0= 1,88742 mH= 2.889273mh = 1,43112 mb= 3 1,43112 = 1,56888 mZ= H + b = 2,8893+ 1,5689 = 4,4582 m

Z/H= = 1,543Keadaan izin terbagi 2 : Maka D = L = R = 1.1

Maka D = L = R = 0.6 H + 1.4

Dipakai keadaan izin :4/3