STUDI PERENCANAAN KONSTRUKSI TUBUH BENDUNGAN PADA WADUK SUPLESI KONTO WIYU DI KECAMATAN PUJON KABUPATEN MALANG PROVINSI JAWA TIMUR PDF

Preview

Summary

STUDI PERENCANAAN KONSTRUKSI TUBUH BENDUNGAN PADA WADUK SUPLESI KONTO WIYU DI KECAMATAN PUJON KABUPATEN MALANG PROVINSI JAWA TIMUR Brigitta Mutiara Adhyaksa1, Heri Suprijanto2, Dian Sisinggih2 1 Mahasiswa Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakulta...

Description

Accelerat ing t he world's research.

STUDI PERENCANAAN KONSTRUKSI TUBUH BENDUNGAN PADA WADUK SUPLESI KONTO WIYU DI KECAMATAN PUJON KABUPATEN MALANG P... umar hamzah

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

BAB II DASAR T EORI BAB II DASAR T EORI 2.1 T injauan Umum Fahrizal Chamim Z MODUL BENDUNGAN.docx Syauqi S M Firdaus LAPORAN T UGAS AKHIR BAB II DASAR T EORI Nurul Burhanudin

STUDI PERENCANAAN KONSTRUKSI TUBUH BENDUNGAN PADA WADUK SUPLESI KONTO WIYU DI KECAMATAN PUJON KABUPATEN MALANG PROVINSI JAWA TIMUR Brigitta Mutiara Adhyaksa1, Heri Suprijanto2, Dian Sisinggih2 1 Mahasiswa Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Email : [email protected] ABSTRAK Dalam rangka pemenuhan kebutuhan air irigasi untuk Daerah Irigasi Siman, akan direncanakan Bendungan Konto Wiyu yang dapat dimanfaatkan untuk menampung pasokan air dari Sungai Konto Wiyu sebagai tambahan supply air kepada DI Siman. Perencanaan tubuh bendungan berdasarkan pertimbangan topografi dan hidrologi, dengan tipe bendungan adalah bendungan urugan zonal inti tegak. Selanjutnya, akan dianalisis stabilitas tubuh bendungan dan pondasi terhadap rembesan dan stabilitas lereng bendungan dalam berbagai kondisi. Dari hasil studi didapatkan dimensi desain tubuh bendungan berdasarkan Q1000th dan dikontrol oleh QPMF antara lain tinggi bendungan 38 m, elevasi puncak +1245, lebar puncak bendungan 10 m, kemiringan hulu 1 : 3 dan kemiringan hilir 1 : 2,2. Material penyusun tubuh bendungan memiliki sifat fisik dan mekanis yang memenuhi kriteria yang ada. Perencanaan grouting tirai dilaksanakan sebagai langkah perbaikan pondasi guna memperkecil nilai permeabilitas pada pondasi bendungan. Kapasitas debit rembesan yang terjadi kurang dari 1% dari debit rata-rata tahunan sungai, yang masuk dengan atau tanpa grouting. Kecepatan rembesan masih di bawah kecepatan kritis, faktor keamanan terhadap piping dan boiling adalah > 4. Kestabilan lereng dalam berbagai kondisi pembebanan masih termasuk dalam kriteria aman. Total biaya dari timbunan tubuh bendungan adalah sebesar Rp 66.075.649.170,00. Kata Kunci : Bendungan Urugan Batu, Dimensi Bendungan, Stabilitas Bendungan

ABSTRACT In order to fulfill the water irrigation requirements for Siman Irrigation Area, will be planned Konto Wiyu Dam that can be used to accommodate the additional water supply from Konto Wiyu River to the Irigation System in Siman. The planning of main dam is based on the topography dan hydrology consideration, and the type of rockfill dam is central core dam. Furthermore, analyzing the stability of the main dam and foundation against the seepage and slope stability of the main dam in various conditions will be done. The study resulted the design of main dam dimensions, which were based on Q1000 and QPMF , that are dam height is 38 m, crest dam elevation is +1245, crest dam width is 10 m, upstream slope is 1 : 3 and downstream slope is 1 : 2,2. The constituent material of the main dam has the physical and mechanical properties that meet the requirements. Curtain grouting was planned in the need of decreasing the amount of permeability in dam foundation. The capacity of seepage discharge is less than 1% from the average annual discharge of the river, with or without the grouting. The seepage velocity is below the critical seepage velocity, the safety factor from piping and boiling is more than 4. The slope stability in various conditions are still classified in safe criteria. The total cost of the main dam heap is Rp 66.075.649.170,00. Key words : Rockfill Dam, Dam Dimensions, Dam Stability

1.

PENDAHULUAN Daerah Irigasi Siman memperoleh pasokan air dari Waduk Siman yang terletak di Kabupaten Kediri dimana waduk ini berfungsi sebagai afterbay (waduk harian) dari Bendungan Selorejo yang terletak di Kabupaten Malang Provinsi Jawa Timur pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas Sub DAS Konto. Adapun kendala yang terjadi adalah kapasitas outflow dari Waduk Selorejo belum dapat mencukupi kebutuhan air untuk Daerah Irigasi Siman yang memiliki luas areal 23.226 ha (UPTD PuncuSelodono, 2013) serta kebutuhan lainnya, karena pada perencanaan awal Waduk Selorejo hanya memiliki fungsi pemanfaatan untuk irigasi dengan luas areal 5.700 ha. Di samping itu, kondisi ketersediaan air semakin menurun seiring dengan rusaknya kondisi Sub DAS Konto yang berbanding terbalik dengan kebutuhan yang semakin meningkat. Diperlukan suatu pemecahan masalah dalam penambahan supply air untuk memenuhi kebutuhan DI Siman dengan mengidentifikasi semua potensi yang ada di dalam DAS Brantas khususnya Sub DAS Konto untuk mencukupi kebutuhan air DI Siman. Berdasarkan hasil studi terdahulu, yaitu Studi Optimasi dan Pengembangan Sumber Daya Air untuk Suplesi DI Waduk Siman tahun 2010, ditemukan potensi pembangunan bendungan yang berfungsi sebagai tampungan air (waduk) untuk memenuhi kebutuhan air DI Siman. Secara teknis salah satu komponen utama bendungan adalah tubuh bendungan (main dam) yang berfungsi sebagai penahan rembesan air ke arah hilir serta penyangga tandonan air tersebut. Dalam perencanaan tubuh bendungan harus direncanakan dengan pertimbangan atas berbagai aspek teknis, diantaranya kondisi topografinya yang perlu diperhitungkan antara lain kondisi geologi di daerah calon bendungan, tersedianya bahan dengan kualitas yang memenuhi

syarat untuk tubuh bendungan, serta kemampuan teknologi pelaksanaan pembangunannya. Yang tidak kalah pentingnya adalah perlu memperhatikan besarnya debit andalan yang tersedia pada sungai dari lokasi calon waduk dan debit banjir rancangan yang ada sebagai dasar dalam perencanaan dimensi tubuh bendungan. Adapun tujuan dari studi ini adalah merencanakan dimensi tubuh bendungan yang secara teknis layak untuk dibangun sesuai tujuannya untuk mengatasi masalah kekurangan pasokan air untuk kebutuhan irigasi DI Siman, serta agar studi ini dapat menjadi suatu informasi untuk pengembangan dan pemanfaatan sumber daya air.

2.

TINJAUAN PUSTAKA Dalam studi ini perhitungan dilakukan dengan berbagai tahapan di antaranya dengan analisis hidrologi, menentukan dimensi bendungan, analisis stabilitas bendungan, dan menentukan anggaran biaya timbunan tubuh bendungan dan pondasi. A. Analisis Hidrologi Analisis hidrologi dalam menentukan besarnya elevasi muka air banjir memiliki tahapan sebagai berikut: a. Curah hujan rerata daerah Curah hujan wilayah atau curah hujan daerah adalah curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan pengendalian banjir yang merupakan curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan, yang dinyatakan dalam satuan millimeter (Sosrodarsono, 1983:27). Dalam perencanaan curah hujan rerata daerah dalam studi ini menggunakan metode rata-rata hitung (arithmetic mean) dengan persamaan sebagai berikut: ∑ D = dengan: d = tinggi curah hujan rerata daerah (mm)

dn = tinggi curah hujan pada pos penakar n n = banyaknya pos penakar b. Curah hujan rancangan Curah hujan rancangan maksimum adalah hujan terbesar tahunan yang mungkin terjadi di suatu daerah dengan periode kala ulang tertentu. Dalam studi ini perhitungan hujan rancangan menggunakan distribusi Log Pearson tipe III karena terbukti distribusi ini bersifat fleksibel. Curah hujan rancangan dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut (Montarcih, 2010:19): ̅ log X = G merupakan nilai yang didapatkan dari tabel Distribusi Log Pearson III yang menunjukkan hubungan antara nilai Cs, Tr, dan P (%). c. Probability Maximum Precipitation PMP atau curah hujan maksimum yang mungkin terjadi umumnya memiliki besaran 4 – 6 kali dari harga periode perulangan 100 tahunan, selain itu dapat pula diperoleh dengan cara sebagai berikut: - Membandingan catatan-catatan hasil observasi dengan jangka waktu yang berbeda-beda. - Direktorat Jendral Pengairan telah mengumpulkan data curah hujan dan memberi kesimpulan bahwa angka 700 mm sebagai angka curah hujan tertinggi di Indonesia. d. Debit banjir rancangan Untuk menentukan hidrograf satuan daerah pengaliran sungai yang tidak terpasang stasiun AWLR (Automatic Water Level Recorder), dapat digunakan hidrograf sintetik. Dalam hal ini biasanya digunakan hidrograf-hidrograf sintetik yang telah dikembangkan di negara–negara lain, dimana parameterparameternya harus disesuaikan terlebih dulu dengan karakteristik daerah pengaliran yang ditinjau (Soemarto, 1987).

Rumus dari hidrograf satuan sintetis Nakayasu adalah : Qp =

6 p dengan: Qp = debit puncak banjir (m3/dt) R0 = hujan satuan (mm) Tp = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari puncak sampai 30% dari debit puncak A = luas daerah pengaliran sampai outlet (km2)

(2-8)

Gambar 1. Unit Hidrograf Nakayasu Sumber : Soemarto (1987:168) e. Penelusuran banjir lewat pelimpah Jika fasilitas pengeluarannya berupa bangunan pelimpah (spillway), maka rumus yang digunakan adalah : Q = C . B . H3/2 dengan: Q = debit yang melewati ambang pelimpah (m3/det) C = koefisien limpasan debit bangunan pelimpah B = lebar efektif ambang pelimpah (m) H = tinggi energi di atas ambang pelimpah (m) B. Dimensi Tubuh Bendungan Penentuan dimensi tubuh bendungan diantaranya tinggi bendungan, lebar mercu bendungan, panjang bendungan, kemiringan lereng tubuh bendungan.

a. Tinggi bendungan Tinggi bendungan adalah perbedaan antara elevasi permukaan pondasi dan elevasi mercu bendungan. Untuk menentukan tinggi bendungan secara optimal harus memperhatikan tinggi ruang bebas dan tinggi air untuk operasi waduk (Soedibyo, 1993 : 219). Untuk menentukan tinngi bendungan terlebih dahulu harus menentukan tinggi jagaan (Hf) yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : Hf ≥ ∆h + + ha + hi dengan: ∆h = Tinggi kemungkinan kenaikan permukaan air waduk yang terjadi akibat timbulnya banjir abnormal hw = Tinggi ombak akibat tiupan angin he = Tinggi gelombang akibat gempa hd = Tinggi kemungkinan kenaikan permukaan air waduk, apabila terjadi kemacetan–kemacetan pada pintu bangunan pelimpah hi = Tinggi tambahan yang didasarkan pada tingkat urgensi dari waduk b. Lebar mercu bendungan Guna memperoleh lebar minimum mercu bendungan, biasanya dihitung dengan rumus sebagai berikut (Sosrodarsono, 1989:174) : B = 3,6 . H1/3 – 3 dengan: B = lebar mercu bendungan (m) H = tinggi bendungan (m) Tabel 1. Standar Lebar Puncak Bendungan Menurut Japanese Code Tinggi Bendungan 30 m

Lebar Puncak Bendungan 8m

50 m

10 m

70 m

11 m

100 m

13 m

200 m

18 m

Sumber: Anonim (2010)

c. Panjang bendungan Panjang bendungan adalah seluruh panjang mercu bendungan yang bersangkutan, termasuk bagian yang digali pada tebing–tebing sungai di kedua sisi ujung mercu tersebut. d. Kemiringan lereng bendungan Pada tubuh bendungan urugan mempunyai kemiringan lereng tertentu, dalam perencanaannya dapat menggunakan persamaan berikut : FShulu = tg ϕ ≥ FShilir =

-

tg ϕ ≥

dengan : FShulu = faktor keamanan lereng bagian hulu FShilir = faktor keamanan lereng bagian hilir m = kemiringan lereng hulu n = kemiringan lereng hilir k = koefisien gempa ϕ = sudut geser dalam C. Analisis Stabilitas Bendungan a. Rembesan pada pondasi Pondasi suatu bendungan berfungsi sebagai pendukung semua beban yang diteruskan oleh bendungan yang bersangkutan. Apabila nilai permeabilitas dan harga lugeon lebih dari angka yang telah ditentukan maka perlu dilakukan treatment pondasi bendungan, salah satunya adalah dengan cara grouting. Grouting adalah salah satu perbaikan pondasi bendungan yang merupakan pekerjaan dimana suatu cairan campuran antara semen dan air diinjeksikan dengan tekanan ke dalam rongga, pori, rekahan dan retakan batuan yang selanjutnya cairan tersebut dalam waktu tertentu akan menjadi padat dan menjadi satu kesatuan dengan tanah yang ada.

Gambar 2. Sistem pencegahan kebocoran pada bendungan urugan Sumber : Sosrodarsono (1989:107)

Sementasi tirai salah satu dari jenis perbaikan pondasi yang dimaksudkan agar dalam lapisan pondasi terbentuk semacam tirai kedap air yang disebut tirai-sementasi untuk mengurangi debit filtrasi yang melalui pondasi bendungan dengan cara memaksa aliran filtrasi mengalir melalui ujung bawah tirai tersebut. Sebagai perkiraan yang sangat umum, kedalaman sementasi data digunakan rumus empiris sebagai berikut : d=

Gambar 3. Hitungan rembesan cara Cassagrande Sumber : Masrevaniah (2010:200)

h +c

dengan : d = kedalaman pengeboran (m) h = tinggi tekanan statis air (m) c = koefisien (8 s/d 20) Perhitungan debit rembesan sebelum digrouting : Qo =

K1 = Koefisien permeabilitas sebelum digrouting K2 = Koefisien permeabilitas setelah digrouting L1 = Panjang aliran rembesan L2 = Lebar daerah yang digrouting b. Rembesan pada tubuh bendungan A. Cassagrande (1937) memberikan cara untuk menghitung rembesan lewat tubuh bendungan yang berasal dari pengujian model.

f

Perhitungan debit rembesan sesudah digrouting :

Besarnya debit rembesan dapat ditentukan dengan persamaan: q = ka sin 2  Debit rembesan juga dapat ditentukan dengan menggunakan metode jaring arus (flownet) dengan persamaan: q=K.h.L.

f

Q=

Efektivitas grouting terhadap debit rembesan (Ec) : Ec = dengan: Ec = Efektivitas debit akibat grouting (%) Qo = Besarnya debit sebelum digrouting Q = Besarnya debit setelah digrouting

Gambar 4. Penggambaran jaring arus pada bendungan Sumber : Masrevaniah (2010)

c. Stabilitas lereng tubuh bendungan Analisis stabilitas dengan menggunakan metode irisan, dapat dijelaskan dengan memperhatikan Gambar 5 dengan AC

merupakan lengkungan lingkaran sebagai permukaan bidang longsor percobaan.

Gambar 5. Sketsa sederhana analisis stabilitas lereng metode Fellenius

D. Analisa Rencana Anggaran Biaya Timbunan Tubuh Bendungan Rencana Anggaran Biaya merupakan perkiraan biaya yang diperlukan dalam suatu pekerjaan konstruksi. Dalam menentukan Rencana Anggaran Biaya dibutuhkan perhitungan volume galian dan timbunan, volume pekerjaan dan harga satuan pekerjaan yang nantinya digunakan sebagai acuan di dalam perhitungan anggaran. Perhitungan volume mengacu pada gambar teknis yang telah dibuat.

3.

METODOLOGI PERENCANAAN

Sumber : Masrevaniah (2010:211)

A. Lokasi Studi Lokasi studi terletak di sub DAS Konto Desa Wiyurejo, Kecamatan Pujon, Kabupaten Malang, Provinsi Jawa Timur dengan letak geografis 7o48’46,37” LS – 112o28’54,92” BT, berada sekitar 32,6 km dari Kota Malang. Luas DAS ± 11,93 km2 dan sumber air dari sungai itu sendiri berasal dari Gunung Petung Molok, dan Gunung Tumbakan.

Gambar 6. Satu Irisan untuk analisis stabilitas lereng metode Fellenius Sumber : Masrevaniah (2010:212)

Untuk menentukan angka keamanan maka digunakan persamaan:

 (c L n p

Fs =

n 1

n

 Wn cos  n tan  )

W n p n 1

n

sin  n

dengan: Fs = faktor keamanan bn Δ n= cos  n bn = lebar potongan irisan ke-n

B. Data Data-data yang diperlukan antara lain data curah hujan dengan menggunakan data dari Stasiun Hujan Pujon dan Tampung (Mojokerto), data debit aliran sungai, data teknis bendungan, topografi dan as bendungan, karakteristik DAS, geologi dan mekanika tanah. C. Tahapan Studi Adapun tahapan-tahapan studi ini yaitu sebagai berikut : 1. Analisis hidrologi 2. Analisis stabilitas bendungan 3. Analisis biaya tubuh bendungan dan pondasi

4.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Analisis Hidrologi a. Curah hujan rerata daerah Dalam menentukan curah hujan rerata daerah digunakan data curah hujan harian selama 20 tahun (tahun 1993 sampai dengan 2012). Tabel 2. Curah Hujan Maksimum Rerata Daerah Metode Aritmatik No

Tahun

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Stasiun Pujon (mm) 95.00 87.00 82.00 90.00 89.00 90.00 125.00 79.00 59.00 95.00 78.00 149.00 69.00 139.00 182.00 145.00 75.00 118.00 72.00 68.00

Stasiun Tampung (mm) 207.00 113.00 237.00 93.00 96.00 83.00 104.00 147.00 74.00 130.00 81.00 69.00 103.00 139.00 86.00 104.00 115.00 143.00 80.00 68.00

Rerata Maksimum (mm) 151.00 100.00 159.50 91.50 92.50 86.50 114.50 113.00 66.50 112.50 79.50 109.00 86.00 139.00 134.00 124.50 95.00 130.50 76.00 68.00

c. PMP Berdasarkan perhitungan diperoleh nilai PMP teroreksi sebesar 565,362 mm. selanjutnya nilai PMP ini akan dikontrol dengan peta Isohit PMP-24 jam untuk wilayah Jawa Timur (Anonim, 1999). Berdasarkan peta diketahui PMP di Kecamatan Pujon sebesar 520 mm, karena lebih kecil dari PMP hitung maka dalam desain digunakan hasil PMP hitung. d. Debit banjir rancangan Nakayasu Data yang diketahui: Luas DAS (A) : 11,93 km2 Panjang sungai utama : 5,6 km Unit hujan efektif (Ro) : 1 mm Parameter hidrograf α : 3 Untuk sungai dengan L < 15 km

Sumber: Perhitungan

b. Curah hujan rancangan Penentuan curah hujan maksimum dengan periode ulang tertentu dihitung dengan menggunakan analisa fekuensi metode Log Pearson tipe III, dengan alasan bahwa koefisien puncak dan koefisien kepencengan data yang tersedia memenuhi syarat metode tersebut. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 3. Perhitungan Hujan Rancangan Metode Log Pearson III Tr

P (% )

Cs

G

Log X

X (mm)

5

20

-0.057

0.839

2.107

127.881

10

10

-0.057

1.275

2.155

142.961

25

4

-0.057

1.731

2.206

160.61

50

2

-0.057

2.023

2.238

173.051

100

1

-0.057

2.326

2.272

186.956

1000

0.1

-0.057

3.01

2.348

222.652

Sumber: Perhitungan

Gambar 7. Grafik rekap hidrograf banjir Nakayasu e. Penelusuran banjir lewat pelimpah Dari penelusuran banjir lewat pelimpah diperoleh : - Qoutflow untuk Tr 1000 th sebesar 128,99 m3/dt pada elevasi +1242,05 - Qoutflow untuk Tr 1,2 × 1000 th sebesar 159,91 m3/dt pada elevasi +1242,30 - Qoutflow untuk PMF sebesar 345,47 m3/dt pada elevasi +1243,70 B. Dimensi Tubuh Bendungan a. Tinggi bendungan - Tinggi jagaan (freeboard) Dari perhitungan diketahui kenaikan tinggi muka air waduk akibat banjir abnormal ΔH) sebesar 0,25 m,

tinggi ombak akibat angin (hw) sebesar 0,55 m, tinggi ombak akibat gempa (he) sebesar 0,401 m, tinggi muka air waduk akibat kemacetan pintu (ha) adalah 0 karena pelimpah tidak menggunakan pintu, dan angka tambahan tinggi jagaan yang didasarkan pada tipe bendungan direncanakan 1 m. Maka, tinggi jagaan (Hf) dapat dihitung sebagai berikut: Hf ≥ ∆H + hw + Hf ≥

e

+ ha + hi

5 55 4 5 +1 Hf ≥ m Diambil tinggi jagaan Hf sebesar 2 m dari tinggi muka air normal. Dari perhitungan tinggi jagaan di atas, maka dapat ditentukan elevasi mercu dan tinggi bendungan sebagai berikut: Elevasi mercu bendungan: E = 1242,05 + 2,00 = 1244,05 Tinggi bendungan: H = 1244,05 – 1207,00 = 37,05 m Untuk antisipasi terjadinya konsolidasi setelah pelaksanaan penimbunan, maka perlu penambahan ketinggian bendungan sebesar 1% dari rencana ketinggian sebelumnya, maka: ∆H = (0,01 . 37,05) + 37,05 = 74 m≈ 8m Elevasi mercu bendungan: El. = 1207 + 38 = +1245 b. Lebar mercu bendungan Lebar mercu bendungan Konto Wiyu dapat dicari dengan sebagai berikut: B = 3,6 . H1/3 – 3 = 3,6 . 381/3 – 3 =9 ≈ m c. Panjang bendun...