Bab Iv Pembahasan Rev7.docx

BAB IV ANALISIS DATA DAN PERENCANAAN STRUKTUR 4.1 Analisis Hidrologi Analisis hidrologi digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana pada perencanaan bangunan air. Langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut: 1. Menentukan daerah aliran sungai (DAS) beserta luasnya 2. Menentukan curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dari data curah hujan yang ada 3. Menentukan luas pengaruh daerah stasiun hujan 4. Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang 1000 tahun 5. Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana pada periode ulang 1000 tahun 6. Membandingkan antara debit air yang tersedia dengan kapasitas air

4.1.1 Penentuan Daerah Aliran Sungai Daerah aliran sungai (DAS) adalah uatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (UU nomor 7 tahun 2004). DAS ditentukan dengan menggunakan peta topografi yang dilengkapi dengan garis-garis kontur. Limpasan berasal dari titik-titik tertinggi dan bergerak menuju titik-titik yang lebih rendah dalam arah tegak lurus dengan garis-garis kontur. Daerah yang dibatasi oleh garis yang menghubungkan titik-titik tertinggi tersebut adalah DAS.

4.1.2 Penentuan Curah Hujan Maksimum Harian Rata-rata DAS Besarnya curah hujan maksimum harian rata-rata DAS dihitung dengan metode Thiessen. Metode ini mempertimbangkan daerah pengaruh tiap titik

IV-1

pengamatan. Metode Thiessen digunakan karena kondisi topografi dan jumlah stasiun telah memenuhi syarat. Stasiun hujan yang berpengaruh adalah stasiun hujan Jragung, Bawen, Ambarawa.

Gambar 4.1 Poligon Thiessen DAS Bendungan Jragung

Tabel 4.1 Perhitungan Curah Hujan Kawasan Metode Polygon Thiessen

No

Tahun

1

2002

2

2003

3

2004

4

2005

Tanggal 07-Mar 08-Jun 22-Jan 12-Okt 10-Mar 06-Mar 29-Des 14-Sep 04-Feb 03-Agu 16-Mar 19-Sep

Stasiun Pencatat Hujan Jragung Bawen Ambarawa 0,37 76 0 25 59 11 0 220 0 72 65 0 0

0,35 12,1 30,82 8,82 0 93 0 9 51 0 68 104 34

0,28 4 0 65 0 15 85 10,2 64 107 2 20 108

Hujan harian rata-rata 42,12 13,56 21,08 28,32 47,40 6,80 110,38 27,56 43,12 61,28 47,36 23,60

Curah hujan harian maksimum 42,12

47,40

110,38

61,28

IV-2

Tabel 4.1 Perhitungan Curah Hujan Kawasan Metode Polygon Thiessen (Lanjutan)

No

Tahun

5

2006

6

2007

7

2008

8

2009

9

2010

10

2011

11

2012

12

2013

13

2014

14

2015

15

2016

16

2017

Tanggal 20-Apr 09-Mei 14-Mar 04-Des 04-Mar 03-Nov 31-Jan 01-Mar 09-Okt 14-Nov 08-Jun 08-Jun 16-Nov 06-Feb 09-Jun 07-Feb 04-Mei 25-Des 31-Jan 16-Jan 01-Mei 15-Nov 18-Nov 08-Des 15-Nov 19-Jun 13-Mar 12-Feb 14-Des 28-Apr 02-Jul 03-Jul 31-Agu 15-Feb 26-Nov 18-Jan

Stasiun Pencatat Hujan Jragung Bawen Ambarawa 0,37 94 0 28 69 0 15 68 6 25 35 0 0 102 4 53 63 17 0 96 3 0 73 12 70 73 12 0 118 0 38 104 0 0 121 77 32

0,35 13 96 0 0 74 25 35 75 32 5 108 108 0 144 0 0 99 10 20 40 15 0 50 22 10 105 0 0 109 22 0 151 0 10 67 42

0,28 0 0 71 13 7 99 0 50 80 30 87 87 0 45 94 0 6 80 50 13 84 1 9 81 28 12 67 7 12 85 20 80 162 10 40 59

Hujan harian rata-rata 50,84 42,24 19,12 34,16 33,12 26,12 48,04 39,88 32,48 21,40 54,48 54,48 48,96 68,88 32,96 30,24 52,20 10,80 58,88 20,08 13,32 35,12 28,48 49,76 41,68 52,92 5,36 57,20 48,92 34,72 51,52 72,84 12,96 63,28 69,64 38,56

Curah hujan harian maksimum 50,84

34,16

48,04

54,48

68,88

52,20

58,88

49,76

52,92

57,20

72,84

69,64

IV-3

Tabel 4.2 Curah Hujan Maksimum Waduk Jragung Tahun 2002-2017 Tahun 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Curah Hujan Maksimum 42,12 47,40 110,38 61,28 50,84 34,16 48,04 54,48

Tahun 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Curah Hujan Maksimum 68,88 52,20 58,88 49,76 52,92 57,20 72,84 69,64

4.1.3 Analisis Curah Hujan Rencana dengan Software Aprob 4.1 1. Analisis Parameter Statistik Analisis parameter statistik dilakukan dengan memasukkan data curah hujan maksimum tahunan ke aplikasi Aprob 4.1. Data yang akan diolah oleh aplikasi Aprob 4.1 adalah data dengan format .xlsx atau .txt, oleh karena itu data terlebih dahulu dimasukkan ke dalam notepad dengan format penulisan yang sudah disediakan oleh aplikasi Aprob 4.1.

Gambar 4.2 Data Hujan Maksimum Program dijalankan setelah memasukkan data hujan maksimum. Hasil yang diperoleh adalah nilai rata-rata, standar deviasi, koefisien skewness, koefisien kurtois, dan koefisien variasi.

IV-4

Gambar 4.3 Hasil Perhitungan Aprob 4.1

Gambar 4.4 Probability Paper Distribusi Gumbel

IV-5

Gambar 4.5 Probability Paper Distribusi Normal

Gambar 4.6 Probability Paper Distribusi Log Normal

IV-6

Gambar 4.7 Probability Paper Distribusi Log Pearson Tipe III

Berdasarkan hasil pengolahan data, didapatkan nilai selisih maksimum untuk masing-masing distribusi adalah Gumbel = 0,109, Log Normal = 0,082, Log Pearson III = 0,104, dan Normal = 0,135. Berdasarkan nilai selisih maksimum tersebut, dapat disimpulan bahwa penyimpangan data tergolong kecil.

2. Uji Kecocokan Sebaran Dari hasil running program Aprob 4.1, didapati semua metode distribusi lulus uji normalitas Smirnov-Kolmogorov dan Chi Kuadrat. Distribusi yang digunakan adalah Distribusi Log Normal, karena Distribusi Log Normal memiliki selisih maksimum terendah yaitu 0,082. Gambar 4.8 Hasil uji kecocokan terhadap sebaran data teoritis

IV-7

Dari hasil pengolahan data Aprob 4.1 dipilih nilai hujan rencana seperti pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Curah hujan rencana

4.1.4 Analisis Intensitas Curah Hujan Perhitungan intensitas curah hujan ini menggunakan metode Dr. Mononobe yang merupakan sebuah variasi dari persamaan – persamaan curah hujan jangka pendek. Berikut merupakan persamaan mononobe. 2

I

R24  24  3  = 24  t 

dimana: I

= Intensitas curah hujan (mm/jam)

t

= Lamanya curah hujan (jam)

R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) Hasil perhitungan intensitas curah hujan menggunakan metode Dr. Mononobe dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Intensitas Curah Hujan t (jam) 1 2 3 4 5 6

R2 56,00 19,41 12,23 9,33 7,70 6,64 5,88

R5 70,00 24,27 15,29 11,67 9,63 8,30 7,35

R10 79,00 27,39 17,25 13,17 10,87 9,37 8,29

R20 87,00 30,16 19,00 14,50 11,97 10,31 9,13

R50 97,00 33,63 21,18 16,17 13,35 11,50 10,18

R24 R100 104,00 36,05 22,71 17,33 14,31 12,33 10,92

R200 R500 111,00 120,00 38,48 41,60 24,24 26,21 18,50 20,00 15,27 16,51 13,16 14,23 11,65 12,60

R1000 127,00 44,03 27,74 21,17 17,47 15,06 13,33

R PMP 413,79 143,45 90,37 68,96 56,93 49,06 43,44

IV-8

t (jam) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

R2 56,00 5,31 4,85 4,49 4,18 3,93 3,70 3,51 3,34 3,19 3,06 2,94 2,83 2,73 2,63 2,55 2,47 2,40 2,33

R5 70,00 6,63 6,07 5,61 5,23 4,91 4,63 4,39 4,18 3,99 3,82 3,67 3,53 3,41 3,29 3,19 3,09 3,00 2,92

R10 79,00 7,48 6,85 6,33 5,90 5,54 5,23 4,95 4,71 4,50 4,31 4,14 3,99 3,85 3,72 3,60 3,49 3,39 3,29

R20 87,00 8,24 7,54 6,97 6,50 6,10 5,75 5,46 5,19 4,96 4,75 4,56 4,39 4,24 4,09 3,96 3,84 3,73 3,63

R50 97,00 9,19 8,41 7,77 7,24 6,80 6,42 6,08 5,79 5,53 5,30 5,09 4,90 4,72 4,56 4,42 4,28 4,16 4,04

R24 R100 104,00 9,85 9,01 8,33 7,77 7,29 6,88 6,52 6,21 5,93 5,68 5,45 5,25 5,06 4,89 4,74 4,59 4,46 4,33

R200 R500 111,00 120,00 10,52 11,37 9,62 10,40 8,89 9,61 8,29 8,96 7,78 8,41 7,34 7,94 6,96 7,52 6,62 7,16 6,33 6,84 6,06 6,55 5,82 6,29 5,60 6,06 5,40 5,84 5,22 5,65 5,06 5,47 4,90 5,30 4,76 5,14 4,63 5,00

R1000 127,00 12,03 11,01 10,18 9,49 8,90 8,40 7,96 7,58 7,24 6,93 6,66 6,41 6,18 5,98 5,78 5,61 5,44 5,29

R PMP 413,79 39,20 35,86 33,15 30,91 29,00 27,37 25,95 24,70 23,59 22,59 21,70 20,89 20,15 19,47 18,85 18,27 17,74 17,24

4.1.5 Analisis Debit Banjir Rencana Metode yang digunakan untuk menghitung debit banjir rencana sebagai dasar perencanaan konstruksi kolam banjir adalah Metode Rasional, Metode Haspers, Metode Weduwen, Metode Nakayasu, dan Metode HSS Gama 1. 1. Metode Rasional Data: Luas DAS (A)

: 94 km2

Elevasi Hulu

: 714 m

Elevasi Hilir

: 75 m

Kemiringan Sungai (I)

: 0,017

Panjang Sungai (L)

: 36,75 km

Dalam analisis debit banjir dengan menggunakan Metode Rasional, perhitungan akan ditampilkan Tabel 4.9 berikut:

IV-9

Tabel 4.9 Perhitungan Debit Banjir Rencana dengan Metode Rasional

2. Metode Haspers Data: Luas DAS (A)

: 94 km2

Kemiringan Sungai (I)

: 0,017

Panjang Sungai (L)

: 36,75 km

Dalam analisis debit banjir dengan menggunakan Metode Haspers, perhitungan akan ditampilkan Tabel 4.10 berikut:

Tabel 4.10 Perhitungan Debit Banjir Rencana dengan Metode Haspers

3. Metode Weduwen Data: Luas DAS (A)

: 94 km2

Kemiringan Sungai (I)

: 0,017

Panjang Sungai (L)

: 36,75 km

IV-10

Dalam analisis debit banjir dengan menggunakan Metode Weduwen, perhitungan akan ditampilkan Tabel 4.11 berikut:

Tabel 4.11 Perhitungan Debit Banjir Rencana dengan Metode Weduwen

4. Metode HSS Gama I Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I memanfaatkan parameter-parameter DAS yang menentukan pengalihragaman hujan menjadi banjir. Parameter-parameter tersebut dapat diukur dari peta topografi. Untuk mendapatkan banjir rancangan dari data curah hujan dengan Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I, diperlukan curah hujan jamjaman. Debit banjir rancangan diperoleh dari hasil perkalian Hidrograf Satuan Sintetik Gamma I seperti yang terlihat pada Tabel 4.16, dengan hujan efektif ditambah dengan aliran dasar (Qb). Berikut nilai debit banjir rancangan untuk kala ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 20 tahun, 50 tahun, 100 tahun, 200 tahun, 500 tahun, dan 1000 tahun yang dapat dilihat pada Tabel 4.20 dan Gambar 4.10 di bawah ini. Data:

Luas DAS Total (A)

=

94

km²

Panjang Sungai Utama (L)

=

36,75 km

Panjang Sungai Tk. 1 (L1)

=

33,6

km

Panjang Sungai Semua Tk. (Lst) =

66,50 km

Jumlah Sungai Tk. 1 (N1)

96

=

IV-11

Jumlah Sungai Semua Tk.(N)

=

190

Jml. Pertemuan anak Sungai (JN) =

140

Beda Tinggi (Hulu-hilir) (H)

=

0.639 km

Kemiringan (S)

=

0.017

0,75 L

=

27,56 km

0,25 L

=

9,19

0,5 L

=

18,38 km

Lebar DAS pada 0,25 L (WU)

=

21,71 km

Lebar DAS pada 0,75 L (WL)

=

62,28 km

Luas DAS bagian hulu (AU)

=

55,05 km²

D

=

Lst/A =

0,71

SF

=

L1/Lst =

0.51

WF

=

Wl/Wu =

2.87

RUA

=

Au/A =

0.59

SIM

=

Wf x RUA = 1,68

SN

=

N1/N =

km

0,51

IV-12

Tabel 4.14 Perhitungan Unit HSS Gama I

Hasil perhitungan debit banjir rencana menggunakan beberapa metode dapat dilihat pada Tabel 4.18. Tabel 4.18 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Debit Rencana

Dari tabel di atas dapat diketahui hasil perhitungan dengan 4 metode yang berbeda. Berdasarkan hasil perhitungan dan pertimbangan keamanan dan efisiensi serta ketidakpastian besarnya debit banjir yang terjadi di daerah tersebut, maka di antara metode yang ada digunakan debit

IV-13

maksimum periode ulang 1000 tahun. Debit rencana yang digunakan adalah debit rencana dengan metode HSS Gama 1 sebesar 463,165 m3/detik. 4.1.6 Perhitungan Debit Andalan Debit andalan (dependable flow) merupakan debit minimum sungai untuk kemungkinan terpenuhi yang sudah ditentukan yang dapat dipakai untuk memenuhi kebutuhan air irigasi. Perhitungan ini menggunakan cara analisis water balance dari Dr. F.J Mock . Berdasarkan data curah hujan bulanan, jumlah hari hujan, evapotranspirasi dan karakteristik hidrologi daerah pengaliran. Perhitungan debit andalan meliputi : 1. Data Curah Hujan 2. Evapotranspirasi Terbatas 3. Kapasitas Kelembaban Tanah (Soil Moisture Capacity = SMC) 4. Tampungan Air Tanah (Ground Water Storage) 5. Base Flow dan Run Off 6. Analisis Debit Andalan Hasil perhitungan debit andalan Waduk Jragung per tahun dapat dilihat pada tabel lampiran. Sedangkan untuk hasil rekapitulasi debit andalan dapat dilihat pada Tabel 4.19 Tabel 4.19 Rekapitulasi Debit Andalan Bulan Januari Pebruari Maret April Mei Juni

Rekapitulasi Debit Andalan Debit Bulan 7,506 1 Juli 7,636 2 7,469 1 Agustus 6,637 2 7,117 1 September 7,581 2 8,387 1 Oktober 7,752 2 5,605 1 Nopember 4,581 2 3,289 1 Desember 2,805 2

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Debit 1,482 1,010 0,573 0,543 0,490 1,004 1,373 1,916 2,692 4,548 4,691 7,389

IV-14

Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Debit Andalan Tahun 2002-2016 Tahun 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 rata2 debit 80%

Jan I 19,404 10,70 10,08 9,81 7,91 7,45 6,77 6,48 6,26 6,07 5,35 4,87 4,86 4,33 2,24 7,506 6,005

Feb II 17,845 11,09 9,90 8,75 8,74 8,07 6,77 6,75 6,24 6,07 5,99 5,92 5,90 4,94 1,57 7,636 6,109

I 15,100 11,99 11,96 9,38 8,64 8,26 8,08 7,48 6,91 5,05 4,74 4,37 4,31 4,30 1,47 7,469 5,975

Mar II 12,427 9,29 9,17 9,02 8,50 7,29 6,68 6,31 6,08 5,91 5,59 5,00 4,20 2,31 1,79 6,637 5,309

I 12,775 10,75 9,52 9,46 8,89 7,96 7,61 7,04 6,57 5,99 5,12 4,70 4,13 3,58 2,68 7,117 5,693

Apr II 15,638 10,90 10,34 9,47 8,85 8,72 7,04 6,88 6,18 5,70 5,30 5,08 5,01 4,36 4,23 7,581 6,065

I 13,630 11,14 9,95 9,53 9,19 9,02 8,36 8,33 8,23 8,11 7,27 7,10 5,51 5,34 5,10 8,387 6,710

Mei II 20,000 10,83 10,79 8,60 8,24 8,13 7,47 7,46 7,37 5,49 5,44 4,71 4,13 4,05 3,57 7,752 6,202

I 10,668 8,76 7,81 7,68 6,86 5,80 5,74 5,23 4,87 4,44 4,44 3,91 3,21 3,04 1,63 5,605 4,484

Jun II 11,312 8,93 8,20 7,64 6,50 4,49 4,09 3,65 3,03 2,96 2,88 1,47 1,29 1,20 1,08 4,581 3,665

I 9,900 7,87 6,35 4,57 3,63 2,94 2,83 2,11 2,05 1,92 1,83 1,63 0,71 0,53 0,47 3,289 2,631

Jul II 7,769 7,60 5,37 3,74 3,60 3,47 2,69 1,33 1,30 1,17 1,05 0,89 0,83 0,75 0,52 2,805 2,244

I 4,830 4,74 3,70 2,04 1,34 1,30 1,22 0,90 0,60 0,58 0,37 0,35 0,12 0,09 0,04 1,482 1,185

Agust II 3,208 2,37 1,86 1,70 1,39 1,39 1,33 1,09 0,37 0,12 0,10 0,08 0,08 0,05 0,02 1,010 0,808

I 2,145 1,77 1,17 0,88 0,66 0,37 0,37 0,37 0,25 0,22 0,16 0,11 0,06 0,06 0,02 0,573 0,459

II 3,444 1,28 0,93 0,69 0,50 0,24 0,23 0,19 0,13 0,12 0,12 0,10 0,09 0,04 0,04 0,543 0,434

Sep I 3,722 0,82 0,44 0,41 0,32 0,26 0,26 0,23 0,23 0,19 0,13 0,11 0,09 0,09 0,05 0,490 0,392

Okt II 7,556 2,00 1,14 0,99 0,66 0,57 0,50 0,47 0,42 0,36 0,12 0,11 0,07 0,07 0,02 1,004 0,803

I 8,834 2,73 1,88 1,79 1,62 0,73 0,73 0,44 0,37 0,33 0,29 0,28 0,26 0,18 0,13 1,373 1,098

Nop II 8,403 4,21 3,89 3,29 2,03 1,57 1,17 0,87 0,79 0,78 0,51 0,38 0,31 0,27 0,27 1,916 1,533

I 8,304 5,87 5,67 4,42 3,75 3,23 1,90 1,70 1,03 0,90 0,85 0,83 0,67 0,67 0,60 2,692 2,153

Des II 9,080 7,47 6,94 6,53 6,03 5,43 5,23 4,70 4,64 4,23 3,30 2,03 1,52 0,91 0,19 4,548 3,638

I 9,581 7,77 7,51 6,18 6,13 5,71 5,51 5,00 4,92 4,16 2,23 1,89 1,60 1,10 1,08 4,691 3,753

II 12,214 11,56 8,86 8,63 8,60 8,48 7,48 7,10 6,87 6,61 6,46 5,78 5,10 4,43 2,67 7,389 5,911

IV-15

Q 247,789 172,43 153,44 135,19 122,56 110,86 100,04 92,08 85,69 77,48 69,63 61,68 54,06 46,71 31,48

4.1.7 Analisis Kebutuhan Air 1. Kebutuhan Air Irigasi a. Evapotranspirasi Evaporasi adalah proses fisik yang mengubah suatu cairan atau bahan padat menjadi gas. Sedangkan transpirasi adalah penguapan air yang terjadi melalui tumbuhan. Jika kedua proses tersebut saling berkaitan disebut dengan evapotranspirasi. Sehingga evapotranspirasi merupakan gabungan antara proses penguapan dari permukaan tanah bebas (evaporasi) dan penguapan yang berasal dari daun tanaman (transpirasi). Besarnya nilai evaporasi dipengaruhi oleh iklim, sedangkan untuk transpirasi dipengaruhi oleh iklim, varietas, jenis tanaman serta umur tanaman. Persamaan yang dipergunakan dalam perhitungan kebutuhan air tanaman adalah sebagai berikut : ET = k x Eto Di mana : k

=

koefisien tanaman

Eto

=

evapotranspirasi (mm/hari)

Dalam studi ini untuk menghitung besarnya evapotranspirasi digunakan metode Penman Modifikasi yang telah disesuaikan dengan keadaan daerah Indonesia (Suhardjono, 1990: 54). 

1



1

Eto = (+c) [58 (1 − r) R] − (+c) [58 ∗ 117 ∗ 10 − 9[t(a) + 273]] 4 [0.56 − n

c

0.092(e)0.5] ∗)] ∗ [0.10 + 0.90 ∗ N] + (+c) ∗ [0.35 ∗ [1 + 0.54 u][e(s) − e(a)]] Di mana : Eto = evaporasi (mm/hari) δ

= slope vapour pressure (oC)

c

= physical coefficient, c = 0,485

r

= reflection coefficient

IV-16

R

= radiasi matahari

t(a) = temperatur rata-rata (oC) e(s) = tekanan uap air (mmHg) e(a) = tekanan uap air jenuh pada titik embun (mmHg) Berdasarkan

rumus

tersebut

diatas,

maka

perhitungan

besarnya

evapotraspirasi disajikan pada Tabel 4.18 Tabel 4.18 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

Uraian Suhu Udara Koefisien kurve tekanan uap air Koefisien kurve tekanan uap air Koefisien fisik Slope dari tekanan uap air pada t°C /( + c) Koefisien Refleksi / albedo Radiasi matahari pd. Lap. Atmsf. Teratas Koefisien radiasi matahari Koefisien radiasi matahari Lamanya penyinaran matahari aktual Maks. Lamanya penyinaran matahari per-hari Radiasi matahari (A) = /(+c)*[1/58*(1-r)*R] Koefisien kurva tekanan uap air Koefisien kurve tekanan uap air Tekanan uap air jenuh Kelembaban udara relatif Tekanan uap air jenuh pada titik embun 1/58 * 117 * 10^(-9)*[ta + 273]^4 0,56 - 0,092* (ea)^0.5 0,10 + 0,90 (n/N) (B) = (6) * [(20)*(21)*(22)] c/( + c) Kecepatan angin rata-rata 0,35 * [1,0 + 0,54 * u] [es - ea] (C) = (24) * [(26) * (27)] Potensial evapo-transpiration

Notasi ta v w c  r R(top) a b n N R

Satuan o

C

ls/hari

jam jam ls/hari

p q es RH ea

mm/Hg % mm/Hg

u

m/det

Etp

mm/hari

Jan

Peb

Mar

Apr

Mei

Juni

Juli

Agt

Sep

Okt

Nop

b. Kebutuhan Air di Sawah Kebutuhan air di sawah (crop water requirement) ialah kebutuhan air yang diperlukan pada petakan sawah yang terdiri dari kebutuhan air untuk pengolahan lahan, kebutuhan air untuk pertumbuhan tanaman (consumptive use), dan kebutuhan air untuk mengganti kehilangan air pada petakanpetakan sawah. Banyaknya air yang diperlukan oleh tanaman pada suatu petak sawah dinyatakan dalam persamaan berikut: NFR = ETc + P + WLR – Re Di mana : NFR

Des

26.25 26.67 26.06 27.33 27.36 27.12 26.98 27.24 26.49 27.13 26.68 25.85 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 -1.80 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 1.42 1.46 1.40 1.51 1.52 1.49 1.48 1.51 1.44 1.50 1.46 1.38 0.75 0.75 0.74 0.76 0.76 0.76 0.75 0.76 0.75 0.76 0.75 0.74 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 914.09 917.05 892.14 832.51 761.47 720.74 735.75 793.35 859.68 900.74 908.51 907.53 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 2.84 3.09 3.04 3.53 4.59 4.55 5.19 5.35 5.39 4.15 4.10 2.76 12.46 12.39 12.17 11.96 11.81 11.74 11.74 11.89 12.10 12.24 12.46 12.53 328.47 338.97 329.97 326.01 332.28 314.32 340.09 369.60 398.75 371.62 370.62 322.85 3.17 3.29 3.17 3.19 3.26 3.07 3.31 3.61 3.86 3.63 3.60 3.09 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 17.54 25.68 26.30 25.40 27.32 27.36 26.99 26.77 27.17 26.04 27.00 26.32 25.11 83.71 83.01 82.13 83.97 82.41 82.45 82.81 83.19 82.81 82.94 83.93 83.16 21.50 21.83 20.86 22.94 22.55 22.26 22.17 22.61 21.56 22.39 22.09 20.88 16.18 16.27 16.13 16.41 16.42 16.37 16.34 16.39 16.23 16.37 16.27 16.09 0.13 0.13 0.14 0.12 0.12 0.13 0.13 0.12 0.13 0.12 0.13 0.14 0.31 0.32 0.32 0.37 0.45 0.45 0.50 0.50 0.50 0.40 0.40 0.30 0.49 0.51 0.54 0.54 0.69 0.70 0.78 0.77 0.81 0.62 0.62 0.50 0.25 0.25 0.26 0.24 0.24 0.24 0.25 0.24 0.25 0.24 0.25 0.26 0.55 0.60 0.33 0.22 0.19 0.20 0.21 0.29 0.38 0.45 0.33 0.27 0.45 0.46 0.41 0.39 0.39 0.39 0.39 0.40 0.42 0.44 0.41 0.40 4.19 4.47 4.54 4.38 4.81 4.74 4.60 4.57 4.48 4.61 4.23 4.23 0.48 0.52 0.48 0.42 0.45 0.45 0.44 0.45 0.48 0.49 0.44 0.44 3.16 3.29 3.11 3.07 3.02 2.82 2.98 3.30 3.52 3.50 3.41 3.03

= kebutuhan air di sawah (mm/hari)

IV-17

ETc

= kebutuhan air tanaman (consumptive use), mm/hari

WLR

= penggantian lapisan air (mm/hari)

P

= perkolasi (mm/hari)

Re

= curah hujan efektif (mm)

c. Kebutuhan Air untuk Penyiapan Lahan Air yang dibutuhkan selama masa penyiapan lahan untuk menggenangi sawah hingga mengalami kejenuhan sebelum transplatasi dan pembibitan. Kebutuhan air untuk penyiapan lahan termasuk pembibitan adalah 250 mm, 200 mm digunakan untuk penjenuhan dan pada awal transplatasi akan ditambah 50 mm untuk padi, untuk tanaman ladang disarankan 50-100 mm (KP-01). Waktu yang diperlukan pada masa penyiapan lahan dipengaruhi oleh jumlah tenaga kerja, hewan penghela dan peralatan yang digunakan serta faktor sosial setempat. Kebutuhan air selama jangka waktu penyiapan lahan dihitung berdasarkan rumus V.D Goor-Ziljstra (1968). Metode tersebut didasarkan pada air konstan dalam lt/det selama periode penyiapan lahan yang dihitung dengan rumus sbb: IR =

M.e k ek 1

Di mana : IR = kebutuhan air irigasi di sawah (mm/hari) M = kebutuhan air untuk mengganti kehilangan akibat evaporasi dan perkolasi di sawah yang sudah dijenuhkan. = Eo + P Eo = Evaporasi air terbuka diambil 1,1 ETo selama masa penyiapan lahan (mm/hari) P

= perkolasi (mm/hari)

IV-18

M.T S

k

=

T

= lamanya penyiapan lahan.

S

= air yang dibutuhkan untuk penjenuhan ditambah dengan 50 mm. Tabel 4.19 Kebutuhan Air Irigasi Selama Masa Penyiapan Lahan Eo + P (mm/hr)

T = 30 hari

T = 45 hari

S = 250 mm S = 300 mm S = 250 mm S = 300 mm

5.0

11.1

12.7

8.4

9.8

5.5

11.4

13.0

8.8

9.8

6.0

11.7

13.3

9.1

10.1

6.5

12.0

13.6

9.4

10.4

7.0

12.3

13.9

9.8

10.8

7.5

12.6

14.2

10.1

11.1

8.0

13.0

14.5

10.5

11.4

8.5

13.3

14.8

10.8

11.8

9.0

13.6

15.2

11.2

12.1

9.5

14.0

15.5

11.6

12.5

10.0

14.3

15.8

12.0

12.9

10.5

14.7

16.2

12.4

13.2

11.0

15.0

16.5

12.8

13.6

d. Kebutuhan Air Tanaman (Etc) Kebutuhan air tanaman adalah sejumlah air yang dibutuhkan untuk mengganti air yang hilang akibat penguapan.

Besarnya kebutuhan air

tanaman (consumptive use) dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut: ETc = Kc x ETo Di mana : ETc

= evapotranspirasi tanaman, mm/hari

ETo

= evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari

IV-19

Kc

= koefisien tanaman (tabel)

e. Pergantian Lapisan Air Pergantian lapisan air dilakukan sebanyak dua kali masing-masing 50 mm (atau 3,3 mm/hari selama ½ bulan) selama sebulan dan dua bulan setelah transplantasi.

f. Perkolasi Perkolasi adalah gerakan air ke bawah dari daerah tidak jenuh ke dalam daerah jenuh. Laju perkolasi lahan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain tekstur tanah dan permeabilitas tanah. Laju perkolasi normal sesudah dilakukan penggenangan berkisar antara 1-3 mm/hari.

Tabel 4.20 Laju Perkolasi vertikal (mm/hari) Soil

Percolation

Sandy loam

3-6

Loam

2-3

Clay Loam

1-2

Untuk perhitungan laju perkolasi digunakan persamaan: 240

P = 𝐶𝑙𝑎𝑦 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑡 (%)𝑥 𝐼 Di mana: Clay content (%)

= prosentase berat partikel tanah tanah dengan ukuran

lebih kecil dari 0,005 mm I

= koefisien, 1 untuk sandy soil, 1,5 untuk loam, 2,0

untuk humus, 2,5 untuk clay.

Hasil pengujian tekstur tanah sawah di sekitar lokasi calon Bendungan adalah sebagai berikut: sand = 18,15%, silt = 34,15%, clay = 47,7%.

IV-20

Berdasarkan analisa klasifikasi tanah masuk kelompok Clay. Laju perkolasi adalah: 240

P = 47,7 𝑥 2,5 = 2,0 mm/hari

g. Curah Hujan Efektif Tinggi hujan yang dinyatakan dalam mm menentukan saat mulai tanam pertama dan menentukan pula kebutuhan air irigasi. Untuk perencanaan kebutuhan air irigasi, curah hujan yang dipakai adalah hujan efektif, yaitu bagian hujan yang secara efektif tersedia untuk kebutuhan air tanaman. Perhitungan curah hujan efektif didasarkan pada curah hujan 10 harian, dengan peluang 80%. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut : R80 10



curah hujan efektif harian untuk padi = 0.7 x



curah hujan efektif harian untuk palawija diambil dari Tabel A.27 KP-01 berdasarkan curah hujan bulanan, kebutuhan air tanaman bulanan dan evapotranspirasi bulanan

h. Efisiensi Irigasi Efisiensi adalah perbandingan debit air irigasi yang sampai dilahan pertanian dengan debit air irigasi yang keluar dari pintu pengambilan yang dinyatakan dalam persen.Kehilangan ini disebabkan karena adanya penguapan, kegiatan eksploitasi, kebocoran dan rembesan. Untuk perencanaan dianggap sepertiga dari jumlah air yang diambil akan hilang sebelum air itu sampai di sawah. Total efisiensi irigasi untuk padi diambil sebesar 65% (Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi,01), dengan asumsi 90 % efisiensi pada saluran primer, 90 % efisiensi pada saluran sekunder dan 80 % efisiensi pada jaringan tersier.Pada tanaman padi efiensi pada lahan pertanian tidak diperhitungkan tapi analisa keseimbangan air diperhitungkan sebagai kebutuhan untuk lahan. IV-21

Tabel 4.21 Kebutuhan Air Irigasi DAERAH IRIGASI AWAL TANAM T = 45 hari NO

PADI

S = 250 mm URAIAN

: :

Jragung Bulan

Eo = 1,1 x ETo 1-Nov Bulan I satuan 1

PADI

11

JAGUNG

->10 harian ke Eff. irigasi =

11-Nov II 2

21-Nov III 3

1 65%

1-Dec I 4

11-Dec II 5

21-Dec III 6

1-Jan I 7

11-Jan

II PADI 8

21-Jan III 9

1-Feb I 10

11-Feb II 11

21-Feb III 12

1-Mar I 13

11-Mar II 14

21-Mar

III PADI 15

1-Apr I 16

11-Apr II 17

21-Apr III 18

1-May I 19

11-May II 20

21-May

1-Jun

11-Jun

III I II POLOWIJO 21 22 23

21-Jun III 24

1-Jul I 25

11-Jul II 26

21-Jul III 27

1-Aug I 28

11-Aug II 29

21-Aug III 30

1-Sep I 31

11-Sep II 32

21-Sep III 33

1-Oct I 34

11-Oct II 35

21-Oct III 36

1 POLA TANAM

2 Jumlah hari 3 Evapotranspirasi (ETo)

mm/hr

10 3.41

10 3.41

10 3.41

10 3.03

10 3.03

11 3.03

10 3.16

10 3.16

11 3.16

10 3.29

10 3.29

8 3.29

10 3.11

10 3.11

11 3.11

10 3.07

10 3.07

10 3.07

10 3.02

10 3.02

11 3.02

10 2.82

10 2.82

10 2.82

10 2.98

10 2.98

11 2.98

10 3.30

10 3.30

11 3.30

10 3.52

10 3.52

10 3.52

10 3.50

10 3.50

11 3.50

4 Evaporasi bebas (Eo) 5 Perkolasi (P) 6 Kebutuhan air pengganti (M)

mm/hr mm/hr mm/hr

3.76 2.00 5.76

3.76 2.00 5.76

3.76 2.00 5.76

3.34 2.00 5.34

3.34 2.00 5.34

3.34 2.00 5.34

3.47 2.00 5.47

3.47 2.00 5.47

3.47 2.00 5.47

3.62 2.00 5.62

3.62 2.00 5.62

3.62 2.00 5.62

3.42 2.00 5.42

3.42 2.00 5.42

3.42 2.00 5.42

3.37 2.00 5.37

3.37 2.00 5.37

3.37 2.00 5.37

3.32 2.00 5.32

3.32 2.00 5.32

3.32 2.00 5.32

3.10 2.00 5.10

3.10 2.00 5.10

3.10 2.00 5.10

3.28 2.00 5.28

3.28 2.00 5.28

3.28 2.00 5.28

3.63 2.00 5.63

3.63 2.00 5.63

3.63 2.00 5.63

3.88 2.00 5.88

3.88 2.00 5.88

3.88 2.00 5.88

3.85 2.00 5.85

3.85 2.00 5.85

3.85 2.00 5.85

1.01

1.01 1.01

1.01 1.01 1.01 8.83 8.83 8.83 8.83 24.09 1.69 0.96

0.92

0.92 0.92

0.92 0.92 0.92 8.49 8.49 8.49 8.49 0.00 0.00 0.00

1.05

1.05 1.05

8.98

8.98 8.98

8.98 11.45 0.80 0.46

8.98 11.59 0.81 0.46

1.05 1.05 1.05 8.98 8.98 8.98 8.98 20.37 1.43 0.81

PL

PL PL

7 k1 k2 k3 8 Penyiapan lahan periode I Penyiapan lahan periode II Penyiapan lahan periode III Penyiapan lahan (PL) 9 Curah hujan 80% ( R80 ) 10 Curah hujan efektif padi 11 Curah hujan efektif palawija Pengganti lap.air perioda I Pengganti lap.air perioda II Pengganti lap.air perioda III 12 Pengganti lap.air (WLR) c1 ( Padi ) c2 (Padi) c2 (Padi) 13 Koefisien padi c Palawija (1)

1.04 1.04 mm/hr mm/hr mm/hr mm/hr mm/hr mm/hr mm/hr mm/hr

1.04 8.83

8.92 8.92 8.92 30.29 2.12 1.21

8.92 8.92 61.05 4.27 2.44

35.13 2.46 1.41

39.13 2.74 1.57 3.30

50.35 3.52 2.01

75.04 5.25 3.00

42.02 2.94 1.68

27.89 1.95 1.12

69.18 4.84 2.77

8.83 52.95 3.71 2.12

8.83 8.83 8.83 30.41 2.13 1.22

0.98 0.98

0.98 8.49

8.70 8.70 8.70 49.22 3.45 1.97

8.70 8.70 44.26 3.10 1.77

52.47 3.67 2.10

51.01 3.57 2.04 3.30

3.30

55.28 3.87 2.21

1.10 PL PL 1.10

1.10 1.10 PL 1.10

1.10 1.10 1.10 1.10

3.30 1.10 1.10 1.10 1.10

3.30 1.05 1.10 1.10 1.08

31.04 2.17 1.24

13.64 0.95 0.55

6.94 0.49 0.28

1.05 1.05 1.05 1.05

0.95 1.05 1.05 1.02

0.95 0.95 1.05 0.98

0.95

8.61 8.61 8.61 0.00 0.00 0.00

8.61 8.61 0.00 0.00 0.00

8.49 0.22 0.02 0.01

8.49 1.96 0.14 0.08

0.95 0.95 0.95 PL

0.95 0.95 PL

PL

0.42

0.50

0.65

0.84

0.98

1.00

0.90

0.75

0.59

PL

PL

PL

0.42

0.50

0.65

0.84

0.98

1.00

0.90

0.75

0.59

PL

PL 0.46 8.61 1.37

0.42 0.52 0.00 1.56

0.50 0.66 0.00 2.19

0.65 0.82 0.00 2.72

0.84 0.94 0.00 3.10

0.98 0.96 0.00 3.38

1.00 0.88 0.00 3.11

0.90 0.75 0.00 2.63

0.75 0.67 8.98 2.34

0.59 0.59 8.98 2.06

8.98 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00

3.30 3.30

mm/hr

21.93 1.54 0.88

8.49 8.49

0.95 0.95

3.30 1.05 1.05 1.10 1.07

3.3 1.05 1.05 1.05 1.05

0.95 1.05 1.05 1.02

0.95 0.95 1.05 0.98

PL 0.95 0.95 0.95

PL PL 0.95 0.95

PL PL PL

1.10 PL PL 1.10

1.10 1.10 PL 1.10

1.10 1.10 1.10 1.10

3.30 1.10 1.10 1.10 1.10

3.30 1.05 1.10 1.10 1.08

3.30 1.05 1.05 1.10 1.07

c Palawija (2)

PL PL PL

c Palawija (3) 14 Koefisien palawija 15 Pengg.konsumtif Padi (ETc1) 16 Pengg.konsumtif Palawija (ETc2)

mm/hr mm/hr

3.76 0.00

3.76 0.00

3.76 0.00

3.34 0.00

3.29 0.00

3.24 0.00

3.32 0.00

3.21 0.00

3.11 0.00

3.13 0.00

3.13 0.00

8.83 0.00

3.42 0.00

3.42 0.00

3.42 0.00

3.37 0.00

3.32 0.00

3.27 0.00

3.17 0.00

3.07 0.00

2.97 0.00

2.68 0.00

2.68 0.00

8.49 0.00

PL 0.42 8.61 1.25

17 NFR Padi 18 NFR Palawija

mm/hr mm/hr

3.64 0.00

1.48 0.00

3.30 0.00

5.90 0.00

5.06 0.00

3.28 0.00

2.37 0.00

3.26 0.00

0.26 0.00

1.42 0.00

3.00 0.00

9.15 0.00

1.97 0.00

2.32 0.00

1.75 0.00

5.10 0.00

4.75 0.00

7.04 0.00

3.00 0.00

4.11 0.00

4.48 0.00

4.66 0.00

4.54 0.00

10.49 0.00

10.61 1.25

10.61 1.37

2.00 1.56

2.00 2.19

2.00 2.72

2.00 3.10

2.00 3.38

2.00 3.11

2.00 2.63

10.18 1.88

10.17 1.60

9.56 0.00

19 20 21 22 23 24

lt/dt.ha lt/dt.ha lt/dt.ha lt/dt.ha ha ha

0.42 0.00 0.65 0.00 1.00

0.17 0.00 0.26 0.00 1.00

0.38 0.00 0.59 0.00 1.00

0.68 0.00 1.05 0.00 1.00

0.59 0.00 0.90 0.00 1.00

0.38 0.00 0.58 0.00 1.00

0.27 0.00 0.42 0.00 1.00

0.38 0.00 0.58 0.00 1.00

0.03 0.00 0.05 0.00 1.00

0.16 0.00 0.25 0.00 1.00

0.35 0.00 0.53 0.00 1.00

1.06 0.00 1.63 0.00 1.00

0.23 0.00 0.35 0.00 1.00

0.27 0.00 0.41 0.00 1.00

0.20 0.00 0.31 0.00 1.00

0.59 0.00 0.91 0.00 1.00

0.55 0.00 0.85 0.00 1.00

0.81 0.00 1.25 0.00 1.00

0.35 0.00 0.53 0.00 1.00

0.48 0.00 0.73 0.00 1.00

0.52 0.00 0.80 0.00 1.00

0.54 0.00 0.83 0.00 0.67 0.33

0.53 0.00 0.81 0.00 0.33 0.67

1.21 0.00 1.87 0.00

1.23 0.14 1.89 0.22

1.23 0.16 1.89 0.24

0.23 0.18 0.36 0.28

0.23 0.25 0.36 0.39

0.23 0.31 0.36 0.48

0.23 0.36 0.36 0.55

0.23 0.39 0.36 0.60

0.23 0.36 0.36 0.55

0.23 0.30 0.36 0.47

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.18 0.19 1.81 0.28 0.67 0.33

1.11 0.00 1.70 0.00 1.00

1.00

1.18 0.22 1.81 0.34 0.33 0.67

ha

1.00 0.65

1.00 0.26

1.00 0.59

1.00 1.05

1.00 0.90

1.00 0.58

1.00 0.42

1.00 0.58

1.00 0.05

1.00 0.25

1.00 0.53

1.00 1.63

1.00 0.35

1.00 0.41

1.00 0.31

1.00 0.91

1.00 0.85

1.00 1.25

1.00 0.53

1.00 0.73

1.00 0.80

1.00 0.56

1.00 0.27

1.00 0.00

1.00 0.22

1.00 0.24

1.00 0.28

1.00 0.39

1.00 0.48

1.00 0.55

1.00 0.60

1.00 0.55

1.00 0.47

1.00 0.82

1.00 1.30

1.00 1.70

Keb.air di sawah utk padi Keb.air di sawah utk Palawija Keb.air di intake utk padi Keb.air di intake utk Palawija Luasan tanaman padi Luasan tanaman Palawija

25 Jumlah luasan terpakai 26 Keb.air di intake rerata (DR)

lt/dt.ha

IV-22

2. Kebutuhan Air Baku Untuk merencanakan kebutuhan air baku terlebih dahulu harus ditinjau jumlah penduduk yang ada pada saat ini serta proyeksi jumlah penduduk pada masa mendatang. Hasil dari analisa perkembangan penduduk akan digunakan sebagai dasar dalam perhitungan kebutuhan air baku. Beberapa faktor yang mempengaruhi proyeksi penduduk adalah jumlah penduduk dalam satu wilayah, laju pertumbuhan penduduk, dan kurun waktu proyeksi. Kebutuhan air diproyeksikan untuk 50 tahun ke depan yaitu tahun 2065. Penentuan besarnya kebutuhan air untuk penduduk didasarkan pada pedoman Cipta Karya yaitu 80 l/orang/hari. Kebutuhan air sampai tahun 2065 adalah 420,64 l/det.. Perhitungan kebutuhan air baku penduduk disajikan pada Tabel 4.22. Direncanakan Bendungan Jragung akan mengsuplai air baku sebesar 1.000 l/det. Sebesar 507,66 l/det akan didistribusikan ke wilayah hilir sekitar bendungan (Mrangen, Karangawen, Tanggungharjo, Kedungjati), sedangkan kelebihan air baku sebesar 579.36 l/det akan digunakan sebagai cadangan air baku atau didistribusikan ke wilayah kota Semarang bagian timur dan sekitarnya.

IV-23

Tabel 4.22 Perhitungan Kebutuhan Air Baku

IV-24

4.2 Kapasitas Tampungan Bendungan 4.2.1 Analisis Hubungan Elevasi dengan Volume Waduk Kapasitas

waduk

yang

direncanakan

dapat

diketahui

dengan

membandingkan hubungan tinggi muka air (H) dan kumulatif tampungan (V kumulatif). Tinggi muka air maksimum kolam tampungan sama dengan elevasi mercu pelimpah. Tabel 4.23 Hubungan Elevasi dengan Luas dan Volume Elevasi m 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

Luas Permukaan m2 ha 0 0 3.738,01 3,74 11.575,75 11,58 15.933,51 15,93 21.600,98 21,60 29.226,24 29,23 43.780,08 43,78 53.350,30 53,35 87.986,72 87,99 159.894,69 159,89 191.236,44 191,24 227.149,81 227,15 260.876,12 260,88 292.525,14 292,53 328.113,40 328,11 368.222,49 368,22 401.518,09 401,52 427.279,11 427,28 454.554,16 454,55 482.486,66 482,49 513.538,62 513,54 547.100,07 547,10 581.646,48 581,65 628.681,71 628,68 676.975,18 676,98 728.912,34 728,91 772.683,67 772,68

Vol. per Lapis m3 0 1.938,509 7.656,879 13.754,628 18.767,244 25.413,609 36.503,158 48.565,191 70.668,509 123.940,705 175.565,567 209.193,128 244.012,965 276.700,630 310.319,270 348.167,942 384.870,291 414.398,602 440.916,637 468.520,409 498.012,637 530.319,342 564.373,274 605.164,098 652.828,447 702.943,760 750.798,002

Total Volume m3 0 1.938,509 9.595,388 23.350,016 42.117,260 67.530,870 104.034,028 152.599,219 223.267,728 347.208,433 522.774,000 731.967,128 975.980,093 1.252.680,723 1.562.999,993 1.911.167,935 2.296.038,226 2.710.436,828 3.151.353,465 3.619.873,874 4.117.886,512 4.648.205,853 5.212.579,128 5.817.743,226 6.470.571,672 7.173.515,433 7.924.313,435

Total Volume (juta m3) 0 1,939 9,595 23,350 42,117 67,531 104,034 152,599 223,268 347,208 522,774 731,967 975,980 1252,681 1563,000 1911,168 2296,038 2710,437 3151,353 3619,874 4117,887 4648,206 5212,579 5817,743 6470,572 7173,515 7924,313

IV-25

Elevasi m 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

Luas Permukaan m2 ha 824.422,13 824,42 873.973,53 873,97 914.651,85 914,65 955.561,87 955,56 994.895,57 994,90 1.033.500,72 1.033,50 1.076.040,87 1.076,04 1.134.438,21 1.134,44 1.194.778,05 1.194,78 1.239.823,00 1.239,82 1.297.665,78 1.297,67 1.356.235,80 1.356,24 1.413.159,45 1.413,16 1.470.564,72 1.470,56 1.519.050,10 1.519,05 1.577.066,47 1.577,07 1.631.259,48 1.631,26 1.691.760,45 1.691,76 1.766.084,08 1.766,08 1.828.112,94 1.828,11 1.895.301,97 1.895,30 1.968.195,82 1.968,20 2.047.585,63 2.047,59 2.125.017,66 2.125,02 2.190.553,04 2.190,55 2.265.566,65 2.265,57 2.334.153,16 2.334,15 2.403.831,49 2.403,83 2.473.628,98 2.473,63 2.539.295,95 2.539,30 2.608.317,66 2.608,32 2.679.775,40 2.679,78 2.757.022,83 2.757,02 2.834.140,41 2.834,14 2.916.087,51 2.916,09 3.007.606,62 3.007,61

Vol. per Lapis m3 798.552,895 849.197,830 894.312,691 935.106,860 975.228,721 1.014.198,142 1.054.770,795 1.105.239,544 1.164.608,133 1.217.300,526 1.268.744,391 1.326.950,791 1.384.697,626 1.441.862,086 1.494.807,409 1.548.058,286 1.604.162,979 1.661.509,965 1.728.922,265 1.797.098,514 1.861.707,458 1.931.748,898 2.007.890,728 2.086.301,644 2.157.785,349 2.228.059,844 2.299.859,902 2.368.992,326 2.438.730,235 2.506.462,465 2.573.806,805 2.644.046,526 2.718.399,112 2.795.581,621 2.875.113,963 2.961.847,065

Total Volume Total Volume m3 (juta m3) 8.722.866,330 8722,866 9.572.064,160 9572,064 10.466.376,851 10466,377 11.401.483,712 11401,484 12.376.712,433 12376,712 13.390.910,574 13390,911 14.445.681,370 14445,681 15.550.920,914 15550,921 16.715.529,047 16715,529 17.932.829,572 17932,830 19.201.573,963 19201,574 20.528.524,753 20528,525 21.913.222,379 21913,222 23.355.084,465 23355,084 24.849.891,874 24849,892 26.397.950,160 26397,950 28.002.113,140 28002,113 29.663.623,105 29663,623 31.392.545,370 31392,545 33.189.643,884 33189,644 35.051.351,342 35051,351 36.983.100,240 36983,100 38.990.990,967 38990,991 41.077.292,612 41077,293 43.235.077,960 43235,078 45.463.137,805 45463,138 47.762.997,707 47762,998 50.131.990,033 50131,990 52.570.720,267 52570,720 55.077.182,733 55077,183 57.650.989,537 57650,990 60.295.036,063 60295,036 63.013.435,174 63013,435 65.809.016,795 65809,017 68.684.130,758 68684,131 71.645.977,823 71645,978

IV-26

Elevasi m 133 134

Luas Permukaan m2 ha 3.107.601,41 3.107,60 3.212.422,38 3.212,42

Vol. per Lapis m3 3.057.604,014 3.160.011,893

Total Volume Total Volume m3 (juta m3) 74.703.581,837 74703,582 77.863.593,730 77863,594

130

130

125

125

120

120

115

115

110

110

105

105

100

100

95

95

90

90

85

85

80

80

75

75

Elevasi (m)

Elevasi (m)

Kurva Tampungan

70 70 1280.00 320.00 1600.00 640.00 1920.00 960.00 2240.00 2560.00 2880.00 3200.00 3520.00 0.00 3840.00 4160.00 4480.00 4800.00 5120.00 5440.00 5760.00 6080.00 6400.00 6720.00 7040.00 7360.00 7680.00 8000.00 8320.00 8640.00 8960.00 10240.00 9280.00 10560.00 9600.00 10880.00 9920.00 11200.00 11520.00 11840.00 12160.00 12480.00 12800.00 13120.00 13440.00 13760.00 14080.00 14400.00 14720.00 15040.00 15360.00 15680.00 16000.00 16320.00 16640.00 16960.00 17280.00 17600.00 17920.00 18240.00 18560.00 18880.00 19200.00 19520.00 19840.00 20160.00 20480.00 20800.00 21120.00 21440.00 21760.00 22080.00 22400.00 22720.00 23040.00 23360.00 23680.00 24000.00 24320.00 24640.00 24960.00 25280.00 25600.00 25920.00 26240.00 26560.00 26880.00 27200.00 27520.00 27840.00 28160.00 28480.00 28800.00 29120.00 29440.00 29760.00 30080.00 30400.00 30720.00 31040.00 31360.00 31680.00 32000.00 32320.00 32640.00 32960.00 33280.00 33600.00 33920.00 34240.00 34560.00 34880.00 35200.00 35520.00 35840.00 36160.00 36480.00 36800.00 37120.00 37440.00 37760.00 38080.00 38400.00 38720.00 39040.00 39360.00 39680.00 40000.00 40320.00 40640.00 40960.00 41280.00 41600.00 41920.00 42240.00 42560.00 42880.00 43200.00 43520.00 43840.00 44160.00 44480.00 44800.00 45120.00 45440.00 45760.00 46080.00 46400.00 46720.00 47040.00 47360.00 47680.00 48000.00 48320.00 48640.00 48960.00 49280.00 49600.00 49920.00 50240.00 50560.00 50880.00 51200.00 51520.00 51840.00 52160.00 52480.00 52800.00 53120.00 53440.00 53760.00 54080.00 54400.00 54720.00 55040.00 55360.00 55680.00 56000.00 56320.00 56640.00 56960.00 57280.00 57600.00 57920.00 58240.00 58560.00 58880.00 59200.00 59520.00 59840.00 60160.00 60480.00 60800.00 61120.00 61440.00 61760.00 62080.00 62400.00 62720.00 63040.00 63360.00 63680.00 64000.00 64320.00 64640.00 64960.00 65280.00 65600.00 65920.00 66240.00 66560.00 66880.00 67200.00 67520.00 67840.00 68160.00 68480.00 68800.00 69120.00 69440.00 69760.00 70080.00 70400.00 70720.00 71040.00 71360.00 71680.00 72000.00 72320.00 72640.00 72960.00 73280.00 73600.00 73920.00 74240.00 74560.00 74880.00 75200.00 75520.00 75840.00 76160.00 76480.00 76800.00 77120.00 77440.00 77760.00 78080.00 78400.00 78720.00 79040.00 79360.00 79680.00 80000.00 80320.00 80640.00 80960.00 81280.00 81600.00 81920.00 82240.00 82560.00 82880.00 83200.00 83520.00 83840.00 84160.00 84480.00 84800.00 85120.00 85440.00 85760.00 86080.00 86400.00 86720.00 87040.00 87360.00 87680.00 88000.00 88320.00 88640.00 88960.00 89280.00 89600.00 89920.00 90240.00 90560.00 90880.00 91200.00 91520.00 91840.00 92160.00 92480.00 92800.00 93120.00 93440.00 93760.00 94080.00 94400.00 94720.00 95040.00 95360.00 95680.00 96000.00 96320.00 96640.00 96960.00 97280.00 97600.00 97920.00 98240.00 98560.00 98880.00 100160.00 99200.00 100480.00 99520.00 100800.00 99840.00 101120.00 101440.00 101760.00 102080.00 102400.00 102720.00 103040.00 103360.00 103680.00 104000.00 104320.00 104640.00 104960.00 105280.00 105600.00 105920.00 106240.00 106560.00 106880.00 107200.00 107520.00 107840.00 108160.00 108480.00 108800.00 109120.00 109440.00 109760.00 110080.00 110400.00 110720.00 111040.00 111360.00 111680.00 112000.00 112320.00 112640.00 112960.00 113280.00 113600.00 113920.00 114240.00 114560.00 114880.00 115200.00 115520.00 115840.00 116160.00 116480.00 116800.00 117120.00 117440.00 117760.00 118080.00 118400.00 118720.00 119040.00 119360.00 119680.00 120000.00 120320.00 120640.00 120960.00 121280.00 121600.00 121920.00 122240.00 122560.00 122880.00 123200.00 123520.00 123840.00 124160.00 124480.00 124800.00 125120.00 125440.00 125760.00 126080.00 126400.00 126720.00 127040.00 127360.00 127680.00 128000.00 128320.00 128640.00 128960.00 129280.00 129600.00 129920.00 130240.00 130560.00 130880.00 131200.00 131520.00 131840.00 132160.00 132480.00 132800.00 133120.00 133440.00 133760.00 134080.00 134400.00 134720.00 135040.00 135360.00 135680.00 136000.00 136320.00 136640.00 136960.00 137280.00 137600.00 137920.00 138240.00 138560.00 138880.00 139200.00 139520.00 139840.00 140160.00 140480.00 140800.00 141120.00 141440.00 141760.00 142080.00 142400.00 142720.00 143040.00 143360.00 143680.00 144000.00 144320.00 144640.00 144960.00 145280.00 145600.00 145920.00 146240.00 146560.00 146880.00 147200.00 147520.00 147840.00 148160.00 148480.00 148800.00 149120.00 149440.00 149760.00 150080.00 150400.00 150720.00 151040.00 151360.00 151680.00 152000.00 152320.00 152640.00 152960.00 153280.00 153600.00 153920.00 154240.00 154560.00 154880.00 155200.00 155520.00 155840.00 156160.00 156480.00 156800.00 157120.00 157440.00 157760.00 158080.00 158400.00 158720.00 159040.00 159360.00 159680.00 160000.00 3,500

3,000

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

Volume Waduk (juta m3) Luas Waduk (Ha)

Gambar 4.11 Hubungan Elevasi dengan Luas dan Volume Genangan

4.2.2 AnalisisVolume Tampungan Waduk 1. Analisis Tampungan untuk Melayani Kebutuhan Penentuan volume tampungan waduk dapat digambarkan pada mass curve kapasitas tampungan. Volume tampungan efektif merupakan selisih maksimum yang terjadi antara komulatif kebutuhan air (outflow) terhadap komulatif ketersediaan air (inflow). Hasil analisis volume tampungan efektif disajikan pada Tabel 4.24 dan mass curve komulatif inflow-outflow disajikan pada Gambar 4.12.

IV-27

Tabel 4.24 Analisis Volume Tampungan Efektif Bulan

Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September

Periode

Jumlah Hari

I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II

15 16 15 15 15 16 15 16 15 13 15 16 15 15 15 16 15 15 15 16 15 16 15 15

Vol. Irigasi m3/dt 2,636 2,689 0,780 0,719 1,460 1,076 0,687 0,363 0,587 1,829 0,539 0,536 1,332 1,676 0,866 1,198 1,235 2,272 2,747 1,386 1,373 1,458 0,534 0,534

Volume Kebutuhan (outflow) Vol.Air Volume Baku m3/dt m3/dt m3 0,51 3,15 4.077.200 0,51 3,20 4.422.947 0,51 1,29 1.671.285 0,51 1,23 1.592.966 0,51 1,97 2.553.239 0,51 1,59 2.193.104 0,51 1,20 1.550.713 0,51 0,87 1.207.138 0,51 1,10 1.421.101 0,51 2,34 2.626.683 0,51 1,05 1.359.435 0,51 1,05 1.446.013 0,51 1,84 2.387.139 0,51 2,19 2.833.237 0,51 1,38 1.783.806 0,51 1,71 2.360.600 0,51 1,74 2.260.883 0,51 2,78 3.605.916 0,51 3,26 4.220.906 0,51 1,90 2.621.310 0,51 1,88 2.439.981 0,51 1,97 2.721.248 0,51 1,04 1.353.268 0,51 1,04 1.353.268

Volume Komulatif m3 4.077.200 8.500.147 10.171.432 11.764.398 14.317.637 16.510.741 18.061.454 19.268.592 20.689.693 23.316.376 24.675.811 26.121.824 28.508.963 31.342.201 33.126.006 35.486.606 37.747.489 41.353.405 45.574.311 48.195.621 50.635.602 53.356.850 54.710.117 56.063.385

Volume Ketersediaan (inflow) Volume Volume Komulatif m3/dt m3 m3 1,373 1.779.322 1.779.322 1,916 2.648.863 4.428.184 2,692 3.488.400 7.916.584 4,548 5.893.603 13.810.188 4,691 6.080.141 19.890.328 7,389 10.214.369 30.104.698 7,506 9.727.690 39.832.387 7,636 10.555.914 50.388.301 7,469 9.679.651 60.067.953 6,637 7.454.454 67.522.406 7,117 9.223.027 76.745.434 7,581 10.479.606 87.225.039 8,387 10.869.552 98.094.591 7,752 10.046.851 108.141.443 5,605 7.264.512 115.405.955 4,581 6.332.314 121.738.268 3,289 4.262.112 126.000.380 2,805 3.635.366 129.635.747 1,482 1.920.413 131.556.159 1,010 1.396.408 132.952.568 0,573 743.126 133.695.694 0,543 750.551 134.446.245 0,490 635.213 135.081.458 1,004 1.300.925 136.382.383

Selisih Inflow- Selisih Komulatif Outflow Inflow-Outflow

-

-

m3 2.297.879 1.774.084 1.817.115 4.300.637 3.526.902 8.021.265 8.176.977 9.348.776 8.258.550 4.827.771 7.863.592 9.033.593 8.482.413 7.213.614 5.480.706 3.971.713 2.001.229 29.450 2.300.493 1.224.902 1.696.855 1.970.697 718.055 52.343

Dari Volume komulatif kebutuhan (outflow) di rata-rata untuk mendapatkan garis laju pengambilan yang kemudian akan di plot apada puncak inflow Qrata-rata debit andalan. Garis laju pengambilan bertujuan untuk mengetahui volume tampungan.

Gambar 4.12 Grafik Mass Curve Dari grafik Mass Curve komulatif inflow dan komulatif outflow dapat diketahui puncak kekurangan air terjadi sebesar 45.454.454,5 m3. Nilai ini

IV-28

m3 2.297.879 4.071.963 2.254.848 2.045.789 5.572.691 13.593.956 21.770.933 31.119.710 39.378.259 44.206.030 52.069.623 61.103.215 69.585.628 76.799.242 82.279.948 86.251.662 88.252.891 88.282.341 85.981.848 84.756.947 83.060.092 81.089.395 80.371.341 80.318.998

merupakan volume tampungan efektif waduk untuk melayani berbagai kebutuhan. 2. Volume Tampungan Untuk Resapan Besarnya volume kehilangan air akibat resapan melalui dasar, dinding, dan tubuh bendungan tergantung dari sifat lulus air material dasar dan dinding kolam. Sedangkan sifat ini tergantung pada jenis butiran tanah atau struktur batu pembentuk dasar dan dinding kolam. Perhitungan resapan air ini megggunakan Rumus praktis untuk menentukan besarnya volume resapan air kolam sebagai berikut: Vi = K x Vu (Soedibyo, 1993) (K diambil 10%, bila dasar dan dinding kolam dam praktis rapat air ( k ≤ 105

cm/d) )

Vi = 10% x 45.454.454,5 Vi = 4.545.455 m3

3. Volume Tampungan untuk Sedimen Pada perencanaan Bendungan Jragung perhitungan erosi pada bendungan menggunakan Metode USLE. a. Erosivitas Hujan Contoh perhitungan erosivitas hujan Sta.Jragung tahun 2002 dapat dilihat pada pada Tabel 4.25.

IV-29

Tabel 4.25 Erosivitas Stasiun Jragung pada Tahun 2002

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des

Tahun 2002 Pb(CH Bulanan) N (JLH.hari Hujan) (cm) Buah 19,40 10,00 26,20 16,00 20,60 19,00 18,20 12,00 9,40 6,00 9,40 2,00 0,60 1,00 0,00 0,00 0,90 2,00 2,70 1,00 22,60 17,00 36,60 23,00 R(Faktor Erosivitas Hujan KJ/Ha/Tahun)

Curah Hujan Max (cm) 4,40 4,20 7,60 5,80 17,58 4,80 0,60 0,00 0,60 2,70 3,70 6,60

Ei30 (KJ/Ha) 162,43 182,52 171,77 159,46 178,32 151,63 2,52 0,00 2,96 34,35 138,72 292,20 1476,89

Perhitungan Faktor erosivitas dilakukan dalam rentang waktu 15 tahun sesuai dengan ketersediaan data, kemudian diambil nilai rata-ratanya untuk digunakan dalam perhitungan selanjutnya Tabel 4.26 hingga Tabel 4.28. Tabel 4.26 Erosivitas Sta.Jragung Hujan Tahunan No

Tahun

R(Kj/Ha/Tahun)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1476,89 1095,21 2033,16 1670,35 1869,84 1371,69 1434,25 507,64 2422,04

Faktor Erosivitas Hujan Rata-Rata (R)

1304,24 1698,28 1817,12 1277,99 2331,69 3110,87

1694,75

IV-30

Tabel 4.27 Erosivitas Sta.Bawen Hujan Tahunan No

Tahun

R(Kj/Ha/Tahun)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

600,09 1797,49 523,23 1932,97 1314,96 1093,96 1359,06 2871,78 4164,61

Faktor Erosivitas Hujan Rata-Rata (R)

1885,73 1051,22 1237,50 1686,40 968,14 2993,82

1698,73

Tabel 4.28 Erosivitas Sta.Ambarawa Hujan Tahunan No

Tahun

R(Kj/Ha/Tahun)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

805,64 1507,00 1221,78 1920,51 1129,37 1138,02 1653,86 5671,63 2467,46 1620,70

IV-31

No

Tahun

R(Kj/Ha/Tahun)

2012 11 2013 12 2014 13 2015 14 2016 15 Faktor Erosivitas Hujan Rata-Rata (R)

1531,90 2215,09 2201,02 1560,17 2870,45

1967,64

b. Faktor Erodibilitas Tanah Nilai erodibilitas tanah ditentukan oleh jenis tanah yang ada pada DTA waduk. Untuk beberapa jenis tanah di Indonesia yang dikeluarkan oleh Dinas RLKT (Rehabilitasi dan Konservasi Tanah), Departemen Kehutanan, adalah seperti pada Tabel 4.32. Dikarenakan tanah pada daerah Jragung merupakan tanah Alluvial, maka dipilih nilai K sebesar 0,47.

Tabel 4.29 Nilai Faktor Erodibilitas Tanah (Kironoto, 2000 dalam Tunas, 2008) Jenis Tanah

Nilai K

Latosol coklat dan kemerahan dan litosol

0,43

Latosol kuning kemerahan dan litosol

0,36

Komplek mediteran dan litosol

0,46

Latasol kuning kemerahan

0,56

Grumasal

0,20

Alluvial

0,47

Regasol

0,40

Latosol

0,31

c. Faktor Kemiringan Lereng (LS) Prakiraan erosi menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Smith dan Wischemeir (1978) sebagai berikut:

IV-32

𝐿

𝐿𝑆 = (22,13)𝑚 (0,0065 S 2 + 0,045 𝑆 + 0,065) 1254

𝐿𝑆 = (22,13)0,2 (0,0065 (0,55)2 + 0,045(0,55) + 0,065) LS = 0,206

d. Faktor Vegetasi Penutup Lahan (C) Faktor Vegetasi penutup lahan didapat berdasarkan Tabel 4.30, yaitu diambil nilai 0,75 dikarenakan kondisi Daerah Tangkapan Air untuk rencana Bendungan Jragung berupa daerah pegunungan tersier. Tabel 4.30 Faktor Vegetasi Penutup Lahan

e. Faktor Konservasi Praktis Nilai konservasi praktis yang digunakan P = 0,8 dikarenakan lahan tanpa tindakan konservasi (JICA,2007) Perhitungan : Ea = R x K x Ls x C x P x A Ea = 1787,04 x 0,47 x 0,206 x 0,75 x 0,8 x 9400 Ea = 973.944,93 ton/ha/tahun Tidak semua sedimen yang dihasilkan dari erosi lahan diangkut menuju outlet, hanya sebagian kecil material sedimen yang tererosi di lahan (DAS) mencapai outlet basin tersebut atau sungai terdekat. Perbandingan antara nilai sedimen terukur di outlet dan erosi di lahan biasa disebut nisbah

IV-33

pengangkutan sedimen atau sedimen delivery ratio (SDR). Nilai SDR tergantung pada luas DAS, yang erat hubungannya dengan pola penggunaan lahan. Penentuan nilai SDR menggunakan rumus : SDR

= 0,41A-0,3

SDR

= 0,41 x (55)-0,3 = 0,123

Sehingga nilai sedimen yield (SY) SY = Ea x SDR

(SY adalah Sedimen yield atau hasil sedimen)

SY = 973.944,93 x 0,123 SY = 120.007,8 ton/tahun Hasil sedimen diubah ke volume (m3) dengan membagi nilai SY dengan berat isi 1,567 ton/m3 (Sumber: Hasil Survey Topografi Bendungan Jragung) SY =

120.007,8 1,567

ton.m3 ton.tahun

SY = 76.584,4 m3/tahun Hasil perhitungan dari SY kemudian dikalikan dengan umur rencana 50 tahun sehingga didapatkan tampungan mati (dead storage) Waduk Jragung sebesar 3.829.221,2 m3.

4. Volume Tampungan Bendungan Kapasitas tampung yang diperlukan sebuah bendungan adalah: Vn = Vu + Vi + Vs + (Ve -VR) Pada perencanaan Waduk Jragung ini, volume penguapan diabaikan karena mempunyai nilai yang sama dengan volume hujan yang terjadi. Sehingga nilai volume penguapan yang terjadi pada permukaan kolam dan volume hujan saling menghilangkan. Dimana: Vn = 45.454.454,5 + 4.545.455 + 3.829.221,2 = 53.829.221 m3

IV-34

Penentuan elevasi muka air normal dilakukan berdasarkan pada volume total storage yang mampu ditampung waduk, dilakukan dengan pembacaan kurva tampungan, sehingga didapat pada elevasi +125,50 m.

4.2.3 Neraca Air Neraca air (water balance) diperhitungkan dengan pendekatan debit andalan yang telah dikonversi menjadi volume sesudah dikalikan waktu dari analisis data debit. Perhitungan neraca air menggunakan persamaan berikut: S = Inflow – Outflow Perhitungan neraca air ini digambarkan dalam grafik neraca air sebelum ada bendungan pada Gambar 4.13 dan sesudah ada bendungan pada Gambar 4.14 serta Tabel 4.31. Neraca Air 8 7

Debit (m3/s)

6 5 4

Ketersediaan Air

3

Kebutuhan Air 2 1 0

Jan I Jan II Feb I Feb II Mar I

Mar Apr I Apr II Mei I Mei II Jun I Jun II Jul I Jul II Aug I Aug II Sep I Sep II Okt I Okt II Nov I Nov II Des I Des II II

Ketersediaan Air 6,005 6,109 5,975 5,309 5,693 6,065 6,71 6,202 4,484 3,665 2,631 2,244 1,185 0,808 0,459 0,434 0,392 0,803 1,098 1,533 2,153 3,638 3,753 5,911 Kebutuhan Air

1,20 0,87 1,10 2,34 1,05 1,05 1,84 2,19 1,38 1,71 1,74 2,78 3,26 1,90 1,88 1,97 1,04 1,04 3,15 3,20 1,29 1,23 1,97 1,59

Gambar 4.13 Grafik Neraca Air Sebelum Ada Bendungan Sebelum ada bendungan, kekurangan air terjadi pada bulan Juni hingga Desember, sedangkan kelebihan air terjadi pada bulan Januari hingga Mei. Dapat disimpulkan bahwa terdapat ketidakseimbangan volume air yang masuk dan keluar, sehingga diperlukan bendungan untuk memenuhi kebutuhan air pada bulan yang kekurangan air.

IV-35

Tabel 4.30 Perhitungan Neraca Air Sesudah Ada Bendungan Bulan

Periode

Jumlah Hari

Januari Januari Februari Februari Maret Maret April April Mei Mei Juni Juni Juli Juli Agustus Agustus September September Oktober Oktober November November Desember Desember

I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II

15 16 15 13 15 16 15 15 15 16 15 15 15 16 15 16 15 15 15 16 15 15 15 16

Air Irigasi

Air Baku

m3/dt 0,687 0,363 0,587 1,829 0,539 0,536 1,332 1,676 0,866 1,198 1,235 2,272 2,747 1,386 1,373 1,458 0,534 0,534 2,636 2,689 0,780 0,719 1,460 1,076

m3/dt 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51

Kebutuhan Air (Outflow) m3/dt m3 1,20 1.550.713 0,87 1.207.138 1,10 1.421.101 2,34 2.626.683 1,05 1.359.435 1,05 1.446.013 1,84 2.387.139 2,19 2.833.237 1,38 1.783.806 1,71 2.360.600 1,74 2.260.883 2,78 3.605.916 3,26 4.220.906 1,90 2.621.310 1,88 2.439.981 1,97 2.721.248 1,04 1.353.268 1,04 1.353.268 3,15 4.077.200 3,20 4.422.947 1,29 1.671.285 1,23 1.592.966 1,97 2.553.239 1,59 2.193.104

Volume Debit Andalan (Inflow) m3/dt m3 7,506 9.727.690 7,636 10.555.914 7,469 9.679.651 6,637 7.454.454 7,117 9.223.027 7,581 10.479.606 8,387 10.869.552 7,752 10.046.851 5,605 7.264.512 4,581 6.332.314 3,289 4.262.112 2,805 3.635.366 1,482 1.920.413 1,010 1.396.408 0,573 743.126 0,543 750.551 0,490 635.213 1,004 1.300.925 1,373 1.779.322 1,916 2.648.863 2,692 3.488.400 4,548 5.893.603 4,691 6.080.141 7,389 10.214.369

Vol.Tampungan Efektif m3 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622 14.416.622

Vol. Air Tersedia

Selisih Inflow-Outflow

m3 24.144.312 24.972.537 24.096.274 21.871.076 23.639.650 24.896.228 25.286.174 24.463.474 21.681.134 20.748.936 18.678.734 18.051.989 16.337.035 15.813.031 15.159.749 15.167.173 15.051.835 15.717.547 16.195.944 17.065.485 17.905.022 20.310.226 20.496.763 24.630.992

m3 22.593.599 23.765.399 22.675.172 19.244.393 22.280.215 23.450.215 22.899.035 21.630.236 19.897.329 18.388.336 16.417.852 14.446.073 12.116.129 13.191.721 12.719.768 12.445.926 13.698.568 14.364.280 12.118.744 12.642.538 16.233.737 18.717.260 17.943.524 22.437.888

30,000,000

Volume (m3)

25,000,000 20,000,000 15,000,000

Volume Air Tersedia

10,000,000

Volume Air Kebutuhan

5,000,000 1

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23

Periode

Gambar 4.14 Grafik Neraca Air Sesudah Ada Bendungan

4.2.4 Penelusuran Banjir Melalui Pelimpah Untuk menentukan elevasi puncak waduk dari bahan timbunan tanah dan mereduksi banjir sesaat yang terjadi, sehingga dapat memperkecil debit banjir yang lewat Sungai Bengawan Solo sebelah hilir waduk perlu diadakan Flood Routing. Salah satu manfaat dari pembangunan waduk adalah untuk mengendalikan banjir untuk itu perlu dilakukan penelusuran banjir untuk menentukan debit outflow untuk mendesain spillway dan tampungan banjir dalam waduk. Data-data yang diperlukan pada penelusuran banjir lewat waduk adalah: IV-36

- Hubungan volume tampungan dengan elevasi waduk - Hubungan debit keluar dengan elevasi muka adir di waduk serta hubungan debit keluar dengan tampungan. - Hidrograf inflow, I - Nilai awal dari tampungan S, inflow I, debit keluar pada t=0. Digunakan pelimpah (spillway) Tipe Ogee dengan elevasi dan volume sebagai berikut: Q

= Cd x B x H3/2

Cd = 2,05 B

= 35 m

g

= 9,81 m/dt2 Puncak optimal waduk diperoleh pada saat debit inflow sama dengan

debit outflow yang dihitung dengan perhitungan penulusuran banjir (flood routing). Perhitungan flood routing dilakukan dengan menggunakan Tabel 4.31. Cara pengisian tabel tersebut adalah sebagai berikut (Kodoatie, 2000): Kolom 1

= Jam

Kolom 2

= t (waktu 1 jam = 3600 detik)

Kolom 3

= Q inflow (dari Q1000 HSS Gamma I)

Kolom 4

= Q inflow rata-rata

Kolom 5

= Kolom 4 x t

Kolom 6

= Asumsi elevasi

Kolom 7

= Q outflow

Kolom 8

= Q outflow rata-rata

Kolom 9

= Kolom 8 x t

Kolom 10 = Storage Normal Kolom 11 = Storage Banjir (kolom 5 – kolom 9) Kolom 12 = Storage Komulatif Kolom 13 = Elevasi muka air berdasarkan storage komulatif

IV-37

Tabel 4.31 Perhitungan Penulusuran Banjir (Flood Routing) Melalui Pelimpah dengan Q 1000 tahun Jam ke-

Δt

t detik 1

2

0

Q Inflow

Q Inflow Rata2

Volume Inflow

Ew asumsi

Q Outflow

Q Outflow Rata2

Volume Outflow

Normal Storage

Storage Banjir

I

IR

VI

Ewal

O

OR

VO

Sw

Δs

(m3/s)

(m3/s)

x103 (m3)

(m)

(m3/s)

(m3/s)

x10^3(m3/s)

x10^3 (m3)

x10^3 (m3)

3

4

5=2*4

6

7

8

9=2*8

10

11=5-9

125,50

0

6,41 3600

1

47,383 88,36

3600 2

139,989

3

250,718

3,234714932

3,205 12,559 32,022

3600

59,137 126,98

73,663

127,31

99,665

86,664

289,862 1043,504 274,65

3600

110,793

922,467

237,84

115,280 212,895 311,991 398,855

130,051

468,183

780,576

143,314 127,86 148,447

515,930

x10^3 (m3)

(m)

12

13

53829,22

125,50

53998,494

125,57

54490,917

125,77

55348,291

126,11

56469,636

126,56

57525,545

126,98

58352,548

127,31

58997,197

127,57

59451,480

127,75

59716,126

127,86

857,374 1121,345 1055,909 827,003 644,649 454,284

127,75 138,181 216,827

195,82

45,212

Ew

492,423

127,57 121,921 256,241

3600

11,539

Elevasi Muka Air

169,273

44,612

316,387 1138,994 305,08

1,306

19,433

352,445 1268,804

3600

7

5,685

126,56

327,70

6

125,77

343,507 1236,625

3600

5

0,725

126,11

377,20

4

125,57

902,586

309,82 3600

0,363

503,962

191,62 3600

8

170,578

53829,221

Storage Komulatif

264,646

IV-38

Jam ke-

Δt

t detik

Q Inflow

Q Inflow Rata2

Volume Inflow

Ew asumsi

Q Outflow

Q Outflow Rata2

Volume Outflow

Normal Storage

Storage Banjir

I

IR

VI

Ewal

O

OR

VO

Sw

Δs

(m3/s)

(m3/s)

x103 (m3)

(m)

(m3/s)

(m3/s)

x10^3(m3/s)

x10^3 (m3)

x10^3 (m3)

175,585

632,106

149,868

539,525

3600 9

155,35 3600

10

508,197

115,494

415,777

126,98 3600

11 3600 12

340,964

85,42

13

53,248

3600

17

459,848 429,495

111,057

399,805

37,101

133,562

103,020 127,3

31,253

95,176

26,520

95,470

342,632 316,595

59808,708

127,89

59773,973

127,88

59657,018

127,83

59485,473

127,76

59278,289

127,68

59049,819

127,59

58812,017

127,49

58571,779

127,40

58334,471

127,30

58104,349

127,21

-237,802 -240,238 -237,308 -230,121

91,512 87,943

(m)

-228,470

98,840

112,511 127,21

370,871

x10^3 (m3)

-207,184

127,40 107,200

28,64 3600

119,304

159,567

33,87

18

487,586

Ew

-171,545

127,49 114,915 44,324

3600

127,735

191,693

40,33 3600

512,509

127,59 123,694

48,32

16

-116,955

135,441

231,378

58,18

15

532,733

127,68 131,777 64,272

3600

147,981 142,364

280,402

70,36

14

-34,734

127,76 139,104 77,889

3600

542,932

127,83 145,623 94,712

3600

150,814 127,88 150,340

104,01

Elevasi Muka Air

92,582

127,89 151,289 141,166

Storage Komulatif

-221,125

IV-39

Jam ke-

Δt

t detik

19

Q Inflow

Q Inflow Rata2

Volume Inflow

Ew asumsi

Q Outflow

Q Outflow Rata2

Volume Outflow

Normal Storage

Storage Banjir

I

IR

VI

Ewal

O

OR

VO

Sw

Δs

(m3/s)

(m3/s)

x103 (m3)

(m)

(m3/s)

(m3/s)

x10^3(m3/s)

x10^3 (m3)

x10^3 (m3)

127,12

84,374

24,40 3600

20

22,688 20,97

3600 21

19,586

22

17,075

23

126,96

72,173

75,184 69,605 65,599 126,85

13,397

270,661 250,579 236,157

61,347 58,534

220,851

Elevasi Muka Air Ew

x10^3 (m3)

(m)

57883,225

127,12

57672,277

127,04

57472,125

126,96

57283,015

126,88

57101,010

126,81

56928,388

126,74

-210,948 -200,152 -189,110 -182,005

64,161

48,229 126,77

292,624

67,038

54,152

14,13 12,66

78,194

126,89 15,042

3600

127,04

61,470

15,95 3600

81,284

70,509

18,20 3600

24

81,676

Storage Komulatif

-172,622

IV-40

4.3 Perencanaan Konstruksi Bangunan Pelimpah Darurat 4.2.5 Kapasitas Pelimpah Darurat

Gambar 4.11 Sketsa Aliran Hidrolik Pada Mercu Pelimpah Tipe Ogee Dimana Q

= debit keluaran diatas mercu pelimpah (m3/s),

C

= koefisien debit (m1/2/s, tergantung tinggi air di atas mercu)

L

= lebar mercu pelimpah (= 35 m),

n

= jumlah pilar (= 0 buah)

Kp = koefisien kontraksi pilar = 0,01 (untuk pilar bulat) Ka = koefisien kontraksi abutment = 0 (abutment bulat R > 0,5 Hd) Le = lebar efektif mercu pelimpah (m) Le = L – 2 x (nKp + Ka) x He Le = 125 – 2 x (0 x 0,01 + 0) x (1,744) Le = 125 m Hd = tinggi air di atas mercu pelimpah (m) P

= tinggi mercu pelimpah dari dasar saluran pengarah (= 1,5 m)

V

= kecepatan datang (= q/(P + Hd); dalam m/s)

q

= debit persatuan lebar (q) = Q/Le m2/s

g

= percepatan gravitasi (= 9,80 m/s2)

El.1 = elevasi mercu pelimpah (= +125,50 m) El.2 = elevasi dasar saluran hulu mercu pelimpah (= +124,00 m)

145

(Pada elevasi +124,00 apron pelimpah sudah berada pada lapisan tanah batuan) Untuk menghitung besarnya koefisien debit dihitung dengan persamaan IWASAKI sebagai berikut (Bendungan Tipe Urugan, Suyono Sosrodarsono, 1981) : Cd = 2,2 – 0,0416 (He/P)0.99 dan ℎ ) 𝐻𝑒 ℎ 1+𝑎( ) 𝐻𝑒

1+2𝑎(

C = 1,60 Dimana,

Cd = koefisien debit aliran, pada kondisi dimana Hd = He , Cd = 2,125 Cd = 2,2 – 0,0416 (He/P)0.99 Cd = 2,2 – 0,0416 (2,708/1,5)0.99 Cd = 2,125 C

= koefisien debit (bervariasi) tergantung tinggi air,

Hd = tinggi air di atas mercu (m), He = tinggi total tekanan air (head) rencana diatas mercu (=Hd +V2/2g), P

= tinggi mercu pelimpah dari lantai dasar saluran pengarah di hulu (

1,5 m), a

= konstanta (didapat pada kondisi Hd = He, sehingga C = Cd), a =

0,488

Berdasarkan rumus tersebut diatas, kapasitas pengaliran bangunan pelimpah darurat Bendungan Jragung yang direncanakan disajikan pada Tabel 4.23 Dan Gambar 4.11.

146

Tabel 4.23 Kapasitas Debit Mercu Pelimpah Darurat Waduk Jragung V (m/s) Elevasi (m)

Hd (m)

125,5 125,6 125,7 125,8 125,9 126 126,1 126,2 126,3 126,4 126,5 126,6 126,7 126,8 126,9 127 127,1 127,2 127,3 127,4 127,5 127,6 127,7 127,8 127,9 128

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500

(Q/Le) / (P+Hd)

0,000 5,043 4,746 4,483 4,247 4,034 3,842 3,668 3,508 3,362 3,228 3,103 2,988 2,882 2,782 2,690 2,603 2,522 2,445 2,373 2,305 2,241 2,181 2,123 2,069 2,017

He (m) Hd+V2/2g

0,000 1,398 1,349 1,325 1,320 1,330 1,353 1,386 1,428 1,477 1,531 1,591 1,656 1,724 1,795 1,869 1,946 2,024 2,105 2,187 2,271 2,356 2,443 2,530 2,618 2,708

147

Q (m3/s)

C ℎ ) 𝐻𝑒 ℎ 1+𝑎( ) 𝐻𝑒

1+2𝑎(

1,60

0,000 2,638 2,677 2,712 2,745 2,774 2,799 2,820 2,838 2,854 2,867 2,879 2,888 2,897 2,904 2,910 2,915 2,919 2,923 2,927 2,930 2,933 2,935 2,937 2,939 2,940

Le (m)

He x C x Le

125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125

0,000 10,429 29,924 55,710 86,800 122,577 162,585 206,455 253,882 304,611 358,425 415,141 474,602 536,671 601,231 668,179 737,424 808,884 882,487 958,168 1035,867 1115,530 1197,108 1280,554 1365,826 1452,884

Kapasitas Debit Mercu Pelimpah Waduk Jragung 128.5 128

Elevasi (m)

127.5 127 126.5 126 125.5 125 0.000

200.000 400.000 600.000 800.000 1000.000 1200.000 1400.000 1600.000

Q (m3/s)

Gambar 4.11 Kurva Kapasitas Debit Mercu Pelimpah Waduk Jragung

Dari perhitungan pada Tabel 4.23 dengan lebar mercu bangunan pelimpah darurat 60 meter dan tinggi muka air banjir diatas mercu 2,5 meter, bangunan pelimpah darurat dapat melayani debit outflow hingga 625,285 m3/s. 4.2.6 Bentuk Penampang Pelimpah Perencanaan geometri bentuk mercu pelimpah utama tipe "ogee" tanpa pintu dihitung dengan model CED US Army. Persamaan umum dari bentuk bagian lengkung di sisi hilir untuk tipe mercu Ogee adalah sebagai berikut, X 1,85 = 2,0 x Hd 0,85 x Y Dimana Hd = Tinggi muka air banjir (He-hv = 2,5 m) X

= Jarak horisontal dari titik tertinggi mercu pelimpah ke titik di

permukaan mercu di sebelah hilirnya (m)

148

Y

= Jarak vertikal dari titik tertinggi mercu pelimpah ke titik permukaan

mercu sebelah hilirnya (m).

Berdasarkan rumus tersebut, perhitungan geometri mercu pelimpah darutat Bendungan Jragung dilakukan sebagai berikut : Persamaan parabola pada bagian hilir mercu “Ogee” : X1,85

Y = 2 x Hd0,85

Hd = 2,500 m

Y = 0,229 X1,85

Gambar 4.12 Profil Geometri Mercu Pelimpah Tipe Ogee Dimensi umum bagian hulu mercu tipe “Ogee” adalah sebagai berikut. : Jari-jari lengkung : R1 = 0,50 Hd R1 = 0,50 x 2,500 = 1,250 m R2 = 0,20 Hd R2 = 0,20 x 2,500 = 0,500 m Titik koordinat TC.1 : Xc1 = 0,282 Hd Xc1 = 0,282 x 2,500 = 0,705 m Mencari harga Yc1 : α = ArcSin (Xc1 / R1) = 34,333°

149

a = (R1 – R2) cos α = (1,250 – 0,500) x cos 34,333° = 0,619 m b = (R1 – R2) sin α = (1,250 – 0,500) x sin 34,333° = 0,423 m c = Xc1 – b = 0,705 – 0,423 = 0,282 m d = (R22 – c2) 0.5 = (0,5002 – 0,2822) 0.5 = 0,413 m Sehingga : Yc1 = R1 – a – d = 1,250 – 0,619 – 0,413 = 0,218 m Koordinat titik TC.2 : Xc2 = 0,175 Hd Xc2 = 0,175 x 2,500 = 0,438 m Yc2 = R1 – (R12 – Xc22 ) 0,5 Yc2 = 0,079 Koordinat Titik Tangen TP.1 : Kemiringan lereng hilir V : H ( 1 : 1 ) Y = 0,229 X1,85 dy/dx = 1 1 = (0,229 x 1,85) x X (1,85-1,0) X = 2,747 Sehingga : X1 = 2,747 m Y1 = 1,485 m

4.2.7 Geometri Saluran Transisi Pada pertemuan kemiringan hilir mercu pelimpah V : H (1 : 1) dengan kemiringan dasar saluran transisi V : H (1 : 10) pada titik belokan dibuat kurva lengkung cekung. Lengkung cekung didesain sebagai lingkaran dengan parameter sebagai berikut : Sudut belokan, D = 40° (Diukur melalui AutoCAD) Jari-jari lengkung lingkaran, R = 4,00 m Panjang lengkung lingkaran, Lc = 2,624 m Panjang tangen lingkaran, T = 2,741 m

150

Gambar 4.13 Lengkung Saluran Transisi

Tabel 4.24 Koordinat Profil Pelimpah

LANTAI DASAR

TC1

TC2

AS MERCU TP1 TP2 TP3

X (m) -2,500 -1,500 -1,000 -0,423 -0,423 -0,423 -0,372 -0,390 -0,406 -0,263 -0,183 -0,123 0,000 1,645 3,175 5,278

151

Y (m) -1,500 -1,500 -1,500 -1,500 -1,000 -0,500 -0,131 -0,099 -0,073 -0,048 -0,023 -0,010 0,000 -0,889 -2,419 -3,415

Elevasi +126,50 +126,50 +126,50 +126,50 +127 +127,50 +127,87 +127,90 +127,93 +127,95 +127,98 +127,99 +128 +127,11 +125,58 +124,59

4.2.8 Analisis Hidrolis Saluran Pelimpah 1. Analisis Hidrolis di Titik A (Mercu Pelimpah)

Gambar 4.15 Sketsa Rencana Teknis Hidrolis di Titik A dan Titik B

Debit banjir (Q)

= 405,477 m3/s

Lebar efektif (Le)

= 60 m

Kecepatan aliran (𝑉𝐴 ) = 2,017 m/s Tinggi aliran (ℎ𝑑𝐴 )

= 2,5 m

Tinggi tekanan kecepatan aliran (ℎ𝑣𝐴 ) = 0,208 m Froude number pada titik A adalah, 𝐹𝑟 =

𝑉𝑎 √𝑔 𝑥 ℎ𝑑𝐴

=

2,017 √9,8 𝑥 2,5

= 0,407

2. Analisis Hidrolis di Titik B (Saluran Transisi) 𝑉𝑏 = √2𝑔(𝑍 − 0,5𝐻𝑒) = √2 𝑥 9,8 𝑥 (6,206 − 0,5𝑥2,708) = 9,752 𝑚/𝑠

152

Tinggi tekanan kecepatan aliran ℎ𝑣𝐵 =

𝑉𝑏 2 9,7522 = = 4,852 𝑚 2𝑔 2𝑥9,8

Elevasi muka air pada kaki pelimpah Q

= 𝑉𝐵 x A

405,477 = 9,752 x (60 x ℎ𝑑𝐵 ) ℎ𝑑𝐵

= 0,749 m

𝐻𝐵

= ℎ𝑑𝐵 +

𝑉𝐵2 2𝑔

= 5,601 m Froude number pada titik B adalah, 𝐹𝑟 =

𝑉𝑏 √𝑔 𝑥 ℎ𝑑𝐵

=

5,508 √9,8 𝑥 1,874

= 3,598

Dimana: 𝑉𝐵

= Kecepatan aliran di titik B

Z

= Beda tinggi elevasi puncak banjir dengan TC3

He

= tinggi total tekanan air (head) diatas mercu pelimpah

g

= gaya gravitasi

hvB

= Tinggi tekanan kecepatan aliran di titik B

ℎ𝑑𝐵

= Kedalaman aliran di titik B

Q

= Debit keluaran diatas mercu pelimpah

A

= Luas penampang basah saluran

4.2.9 Bangunan Peredam Energi Untuk meredam energi yang terkandung dalam aliran, maka pada ujung hilir saluran tersebut dibuat bangunan peredam energi dengan memanfaatkan loncatan hidraulis dari suatu aliran yang berkecepatan tinggi yaitu peredam energi pencegah gerusan (scour protection stilling basin). Perhitungan kolam olak digunakan rumus sebagai berikut, V

= Kecepatan awal loncatan (m/s) (= 9,752 m/s)

153

g

= Percepatan gravitasi (= 9,81 m2/s)

B

= Lebar saluran (= 60 m)

q

= Debit aliran per meter lebar bangunan peredam energi = 405,477/60 = 7,309 m3/s/m

Karena q = 7,309 < 18,5 m3/s/m, V = 9,752 < 18,0 m/s, Bilangan Froude = 3,598 < 4,5, maka bangunan peredam energi yang digunakan adalah kolam olakan datar tipe III (Gambar 4.20).

Gambar 4.20 Sketsa Kolam Olak Tipe III (USBR, 1987) 1. Kedalaman Loncatan Hidrolis dalam Kolam Olak Dipakai rumus sebagai berikut: 𝑑2 = −

𝑑1 𝑑12 2. 𝑉 2 . 𝑑1 + √ + 2 4 𝑔

Bila: 𝐹12 =

𝑉12 𝑔 . 𝑑1

Maka: 𝑑2 1 1 = − + √ + 2 . 𝐹12 𝑑1 2 4

154

Atau: 𝑑2 1 = . √1 + 8 . 𝐹12 − 1 𝑑1 2 Didapatkan hasil hitungan sebagai berikut : d1 = 0,749 m Fr = 3,598 𝑑2 1 1 = − + √ + 2 . 3,5982 0,749 2 4 d2 = 6,145 m

2. Panjang Kolam Olak Ukuran panjang kolam olak USBR tipe III tergantung pada bilangan Froude aliran yang akan melintasi kolam tersebut. Berdasarkan Gambar 4.21, dengan Fr = 3,598 didapatkan nilai L/d2 = 2 L kolam olak = 2 x 6,415 = 12,83 m ≈ 13 m Jadi panjang kolam olak USBR Tipe III sebesar 6 m. sehingga didapatkan dimensi kolam olak 60 m x 12 m.

155

Gambar 4.21 Diagram Penentuan Nilai 𝐿⁄𝐷 (Suyono Sosrodarsono, 1981) 2

3. Gigi Pemencar Aliran, Gigi Benturan dan Ambang Ujung Hilir Kolam Olak Gigi-gigi pemencar aliran berfungsi sebagai berkas aliran, terletak di ujung saluran masuk ke dalam olak. Gigi-gigi benturan berfungsi sebagai penghadang aliran serta mendeformir loncatan hidrolis menjadi pendek, terletak pada dasar kolam olak sedangkan ambang ujung hilir kolam olak dibuat tanpa bergerigi.

156

Gambar 4.22 Grafik Penentuan Gigi Benturan dan Ambang Hilir Kolam Olak (Suyono Sosrodarsono, 1981)

Gigi-gigi Pemancar Ukuran gigi-pemencar (d1)

= 0,749 m ≈ 0,75 m

h1 = d1

= 0,75

Lebar kolam olak

= 60 m

Jumlah gigi-gigi dibuat

= 40 buah @ 75 cm

Jarak antara gigi-gigi

= 75 cm

Jarak ke dinding

= 37,5 cm

Cek jumlah jarak = (40 x 0,75) + (39 x 0,75) + (2 x 0,375) = 60 m

Gigi-gigi Pembentur nilai h3/d1

= 1,25 (berdasarkan Gambar 4.22)

h3

= 0,936 m ≈ 1 m

Lebar kolam olak

= 60 m

Jumlah gigi-gigi dibuat

= 40 bh @ 75 cm

Jarak antara gigi-gigi (0,75 x h3)

= 75 cm

Jarak ke dinding (0,375 x h3)

= 37,5 cm

157

Kemiringan

=1:1

Cek jumlah jarak = (40 x 0,75) + (39 x 0,75) + (2 x 0,375) = 60 m

Ambang Hilir Kolam Olak Nilai h4/ d1

= 1,25 (berdasarkan Gambar 4.22)

h4

= 0,936 m ≈ 1 m

Kemiringan

=1:2

Jarak antara gigi-gigi pemancar aliran sampai dengan gigi-gigi benturan 𝐿 𝑑2

= 2 ⟶ d2 = 6,5 m

0,8 x d2 = 0,8 x 6,5 = 5,2 m ≈ 5,5 m

4. Tinggi Jagaan Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah (spillway) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : 1

Fb = c . v . 𝑑 2 Atau 1

Fb = 0,6 + 0,037 . v . 𝑑 3 Fb minimal = 0,5 s/d 0,6 m diatas permukaan aliran Dimana : Fb

= Tinggi Jagaan

c

= koefisien = 0,1 untuk penampang saluran berbentuk persegi panjang,

dan 0,13 untuk penampang berbentuk trapesium v

= kecepatan aliran (m/s)

b

= lebar kolam olak (= 60 m)

d

= kedalaman air di dalam saluran (= 6,415 m)

Tinggi jagaan pada kolam olak adalah sebagai berikut : A

= 3,571 x 35 = 124,985 m²

v

=

𝑄 𝐴

=

438,523 384,9

= 1,139 m/s

158

Tinggi jagaan: 1

Fb = 0,1 x 1,139 x 6,4152 = 0,731 m 1

Fb = 0,6 + (0,037 x 1,139 x 6,415 3 ) = 0,678 m Dipakai nilai Fb tertinggi yaitu 0,731 m ≈ 1 m

5. Tebal Lantai Bangunan Pelimpah dan Kolam Olak Tebal lantai spillway dan kolam olak ditentukan dengan rumus sebagai berikut: t = 0,1 x (0,6H + 3ℎ3 – 1) ……(Eman Mawardi, 2002) Dimana: H = tinggi spillway ℎ3 = tinggi muka air diatas spillway Sehingga t = 0,1 x (0,6 x 5,888 + 3 x 1 – 1) = 0,553 m ≈ 0,6 m

4.2.10

Analisis Stabilitas Bangunan Pelimpah

1. Perhitungan Gaya yang Bekerja a. Akibat Berat Sendiri Rumus: W = V x γbeton Dimana: V

= volume per satuan lebar (m3)

γbeton

= Berat jenis beton bertulang = 2,4 t/m3

Jarak lengan ditinjau dari titik O titik berat gaya, selanjutnya perhitungan disajikan dalam Tabel 4.30.

159

Tabel 4.30 Perhitungan gaya akibat berat sendiri Volume ϒbeton Gaya Lengan Momen m³ T/m³ T m Tm W1 93,360 2,4 224,064 9,127 2045,032 W2 128,820 2,4 309,168 8,132 2514,154 W3 128,460 2,4 308,304 6,910 2130,381 W4 401,880 2,4 964,512 8,750 8439,480 W5 369,780 2,4 887,472 6,750 5990,436 W6 363,600 2,4 872,640 4,245 3704,357 W7 135,720 2,4 325,728 2,868 934,188 W8 76,440 2,4 183,456 1,020 187,125 W9 30,000 2,4 72,000 11,000 792,000 W10 108,000 2,4 259,200 12,750 3304,800 ΣT 4075,344 ΣM 30041,953 No

Gambar 4.23 Sketsa Perhitungan Berat Sendiri Spillway b. Akibat Gaya Gempa Rumus:

K=GxE E = ad/g

Ad = 119,62 cm/dt² E

= 119,62 / 980 = 0,122

160

Jarak lengan dihitung dari titik O ke titik berat gaya. Perhitungan gaya akibat gempa disajikan dalam Tabel 4.31 berikut. Tabel 4.31 Perhitungan gaya akibat gempa Gaya Vertikal T W1 224,064 W2 309,168 W3 308,304 W4 964,512 W5 887,472 W6 872,640 W7 325,728 W8 183,456 W9 72,000 W10 259,200 No

Koefisen Gempa (E) 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 ΣT

Gaya Lengan Momen (K) T m Tm 27,336 5,424 148,269 37,718 5,424 204,585 37,613 5,070 190,698 117,670 2,232 262,640 108,272 3,232 349,934 106,462 2,155 229,426 39,739 0,500 19,869 22,382 1,084 24,262 8,784 4,700 41,285 31,622 4,500 142,301 497,192 ΣM 1429,684

Gambar 4.24 Sketsa Perhitungan Gaya Gempa Pada Spillway c. Perhitungan Uplift Pressure Perhitungan uplift pressure menggunakan rumus: Px = Hx – (Lx/L) x ∆𝐻

161

𝐿 = ∑( LV +

1 𝐻) 3

Tabel 4.32 Pehitungan Gaya Uplift Pressure Kondisi Muka Air Banjir Titik A G H I J K L M N O

Garis

F-G G-H H-I I-J J-K K-L L-M M-N N-O

Panjang Rembesan LV LH 1/3 LH 0,000 0,000 0,000 4,400 0,000 0,000 0,000 1,500 0,500 2,000 0,000 0,000 0,000 2,500 0,833 1,000 0,000 0,000 0,000 1,500 0,500 1,000 0,000 0,000 0,000 4,000 1,333 0,600 0,000 0,000

LX

L

∆H

0 4,400 4,900 6,900 7,733 8,733 9,233 10,233 11,567 12,167

0,000 9,500 9,500 9,500 9,500 9,500 9,500 9,500 9,500 9,500

0,000 3,745 3,745 3,745 3,745 3,745 3,745 3,745 3,745 3,745

HX

PX

6,800 9,000 8,000 7,000 7,500 8,000 8,500 9,000 8,700

0,000 5,065 7,068 5,280 3,951 4,057 4,360 4,466 4,440 3,904

Tabel 4.33 Pehitungan Gaya Uplift Pressure Kondisi Muka Air Banjir (lanjutan) Volume m³ U G-H 500,52 U I-J 634,66 U K-L 347,22 U M-N 979,68 No

ϒw T/m³ 1,00 1,00 1,00 1,00 ΣT

Gaya T -500,52 -634,66 -347,22 -979,68 -2462,08

Lengan Momen m Tm 8,75 -4379,56 6,75 -4283,94 4,75 -1649,27 2,00 -1959,37 ΣM -12272,140

d. Akibat Tekanan Hidrostatis Perhitungan tekanan hidrostatis dihitung seperti berikut: - Kondisi muka air normal

162

Gambar 4.27 Sketsa Tekanan Hidrostatis Pada Kondisi Muka Air Normal

Tabel 4.34 Perhitungan Tekanan Hidrostatis Pada Kondisi Muka Air Normal No

Uraian

WH 1

0.5 x (H1 x ϒw) x H1 JUMLAH

Gaya T 1,125 1,125

Lengan Momen m Tm 5,5 6,1875 6,1875

- Kondisi muka air banjir

Gambar 4.28 Sketsa Tekanan Hidrostatis Pada Kondisi Muka Air Banjir

163

Tabel 4.35 Perhitungan Tekanan Hidrostatis Pada Kondisi Muka Air Banjir No

Uraian

WH 1

0.5 x ((H1 x ϒw) + (H2 x ϒw)) x (H1 - H2) ϒair t/m³ 1

Volume m³ 570,240

No WV 1

Gaya T 6,875

Lengan Momen m Tm 6,333 43,539

Gaya Lengan Momen T m Tm 570,240 4,096 2.335,703

e. Akibat Tekanan Tanah Karena Ø = 0 maka Ka1 = Ka2 = Kp = 1 γ1 = 1,4 T/m³ Ø1 = 0 º c1 = 2,0 T/m² Pa = (γs . Ka.H) . H – 2 .C √𝐾𝑎 Pp = (γs . Kp.H) . H + 2 .C √𝐾𝑝

Tabel 4.36 Perhitungan tekanan tanah No

Uraian

Pa1 Pa2 Pa3

(ϒ1' x H1 x Ka) x H1 0,5 (ϒ1' x H1 x Ka) x H1 0,5 x (ϒw x H1) x H1 Jumlah

164

Gaya T 35 17,5 12,5 65

Lengan Momen m Tm 2,5 87,5 1,667 29,167 1,667 20,833 137,5

Gambar 4.29 Diagram Tekanan Tanah

Selanjutnya rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja pada spillway disajikan pada Tabel 4.37 dan Tabel 4.38.

Tabel 4.37 Rekapitulasi Gaya Pada Kondisi Muka Air Normal No.

Faktor Gaya

1. 2. 3. 4. 5.

Berat Sendiri Gempa Uplift Pressure Hidrostatis Tekanan Tanah Total

Gaya H

V 4.075,344

497,192

Momen MH

MV 30.041,953

1.429,684 - 2.462,078

1,125 65,000 1.613,266

563,317

- 12.272,140 6,188 137,500 1.573,372

17.769,813

Tabel 4.38 Rekapitulasi Gaya Pada Kondisi Muka Air Banjir No.

Faktor Gaya

1. 2. 3. 4.

Berat Sendiri Gempa Uplift Pressure Hidrostatis

Gaya H

V 4.075,344

497,192 6,875

165

Momen MH

MV 30.041,953

1.429,684 - 2.462,078 43,539

570,240

- 12.272,140 2.335,703

Tekanan Tanah Total

5.

4.2.11

65,000 569,067

1.656,806

137,500 2.137,424

20.105,516

Kontrol Stabilitas

1. Kondisi Muka Air Normal a. Guling Untuk mengetahui nilai SF (faktor keamanan) bangunan spillway terhadap guling, maka rumus yang dipakai adalah sebagai berikut: 𝑆𝐹 =

∑ 𝑀𝑉 ≥ 1,5 ∑ 𝑀𝐻

Dimana: SF

= Faktor keamanan

M.V = Jumlah momen vertikal (t.m)  M.H = Jumlah momen horisontal (t.m) 𝑆𝐹 =

8.195,178 = 5,209 > 1,5 1.573,372

Dengan didapatkannya nilai SF = 5,209 maka desain bangunan spillway tersebut dinyatakan aman terhadap bahaya guling.

b. Geser Guna mengetahui stabilitas spillway terhadap bahaya geser, maka ditinjau dengan menggunakan rumus : 𝑆𝐹 =

Bx C + ∑ 𝑇 𝑡𝑎𝑛 Ø ≥ 1,5 ∑𝐺

Dimana: SF

= Faktor keamanan

T

= Jumlah gaya vertikal (t)

G

= Jumlah gaya horisontal (t)

B

= 13 m

C

= 45 t/m2

Ø = 28o

166

𝑆𝐹 =

13 x 45 + 613,636 tan 48° = 1,633 > 1,5 563,317

Dari hasil perhitungan didapat nilai SF = 1,633 dengan demikian desain bangunan spillway tersebut dinyatakan aman terhadap bahaya geser.

2. Kondisi Muka Air Banjir a. Guling Untuk mengetahui nilai SF (faktor keamanan) bangunan spillway terhadap guling, maka rumus yang dipakai adalah sebagai berikut: 𝑆𝐹 =

∑ 𝑀𝑉 ≥ 1,5 ∑ 𝑀𝐻

Dimana: SF

= Faktor keamanan

M.V = Jumlah momen vertikal (t.m)  M.H = Jumlah momen horisontal (t.m) 𝑆𝐹 =

10.530,881 = 4,927 > 1,5 2.137,424

Dengan didapatkannya nilai SF = 4,927 maka desain bangunan spillway tersebut dinyatakan aman terhadap bahaya guling.

b. Geser Guna mengetahui stabilitas spillway terhadap bahaya geser, maka ditinjau dengan menggunakan rumus : 𝑆𝐹 =

Bx C + ∑ 𝑇 𝑡𝑎𝑛 Ø ≥ 1,5 ∑𝐺

Dimana: SF

= Faktor keamanan

T

= Jumlah gaya vertikal (t)

G

= Jumlah gaya horisontal (t)

B

= 13 m

Ø = 28o

167

C

= 45 t/m2 𝑆𝐹 =

13 x 45 + 675,175 tan 48° = 1,657 > 1,5 569,067

Dari hasil perhitungan didapat nilai SF = 1,657 dengan demikian desain bangunan spillway tersebut dinyatakan aman terhadap bahaya geser.

Guna mencegah pecahnya bagian hilir bangunan, harga keamanan terhadap erosi tanah harus sekurang-kurangnya dua (SF > 2). Dengan menggunakan metode Lane yang disebut metode angka rembesan Lane, dapat dihitung dengan rumus: 1 (𝐿𝑉 + 3 𝐿𝐻) 𝐶𝐿 = 𝐻 Dimana: CL

= Angka rembesan Lane

Lv

= Jumlah panjang vertikal (m)

LH

= Jumlah panjang horisontal (m)

H

= Beda tinggi muka air (m) 𝐶𝐿

=

(10,4 + 4,333) = 2,859 > 2 5,153

Dari hasil perhitungan nilai CL = 2,859 dengan demikian desain bangunan spillway dinyatakan aman terhadap bahaya piping.

4.2.12 Perencanaan Dinding Pelimpah Diketahui data tanah adalah sebagai berikut: γ tanah = 1,6 T/m3 Ø

= 28

µ

= 0,6

c

= 45 T/m2

168

σ

= 20 T/m2

γ beton = 2,4 T/m3 fc'

= 25 MPa

fy

= 400 Mpa

Gambar 4.30 Pra-dimensi Dinding Pelimpah Darurat

Dengan menggunakan teori Rankine, dihitung nilai Ca: 𝐶𝑎 =

1 − 𝑠𝑖𝑛ф 1 − 𝑠𝑖𝑛28° = = 0,574 1 + 𝑠𝑖𝑛ф 1 + 𝑠𝑖𝑛28°

Dihitung gaya-gaya horizontal yang bekerja pada dinding akibat tekanan tanah aktif: P

= Ca.w.h = 0,574. 1,6. 11 = 10,097 T/m2

Ha

= 0,5.P.H

169

= 0,5. 10,097. 11 = 55,532 T L

= 3,667 m

Dihitung besar momen guling: Mo

= Ha.L = 55,532. 3,667 = 203,6184 Tm

Dihitung besar momen penahan: Tabel 4.39 Perhitungan Momen Penahan (Mb)

Mb

Komponen Berat (T) W1 24 W2 12 W3 19,2 W4 72 R= 127,2 = 428,82 Tm

L (m) 5,5 4,667 4 2,278 Mb =

M (Tm) 132 56,004 76,8 164,016 428,82

Dihitung faktor keamanan terhadap guling: 𝑆𝐹 𝑔𝑢𝑙𝑖𝑛𝑔 =

𝑀𝑏 428,82 = = 2,106 > 2 … 𝑶𝑲! 𝑀𝑜 203,618

Dapat disimpulkan bahwa dinding pelimpah darurat aman terhadap guling. Periksa keamanan terhadap geser: Gaya geser

= 55,532 T

Gaya tahan

= µ.R = 0,6. 127,2 = 76,32 T

𝑆𝐹 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 =

𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 76,32 = = 2,291 > 1,5 … 𝑶𝑲! 𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 55,532

Dapat disimpulkan konstruksi dinding pelimpah darurat aman dari geser.

Dihitung tegangan tanah di bawah dinding:

170

𝑥=

𝑀𝑏 − 𝑀𝑜 428,82 − 203,618 = = 1,77 𝑚 𝑅 127,2

e

= 8/2 – 1,77

= 2,23 m

𝑅𝑣 6𝑒 127,2 6. 2,229 (1 + ) = − (1 + ) = −42,487 𝑇/𝑚² 𝐿 𝐿 8 8 𝑅𝑣 6𝑒 127,2 6. 2,229 𝑞 ℎ𝑒𝑒𝑙 = − (1 − ) = − (1 − ) = 10,687 𝑇/𝑚² 𝐿 𝐿 8 8 𝑞 𝑡𝑜𝑒 = −

Didesain tulangan lentur. Dinding pelimpah darurat dapat dianggap sebagai kantilever dengan tinggi 10 m. P

= 1,6. Ca.w.H = 1,6. 0,574. 1,6. 11 = 16,155 T/m2

Ha

= 0,5. P.H = 88,852 T

L

= 3,667 m

Mu

= Ha.L = 88,852. 3,667 = 325,789 Tm

Diketahui:

𝑅𝑛 =

Tebal dinding = 1000 mm b

= 1000 mm

D. tulangan

= D19

s

= 75 mm

d

= 1000 – 75 – ½. 19 = 915,5 mm

𝑀𝑢 325,789. 107 = = 4,319 ф𝑏𝑑 2 0,9. 1000. 915²

𝜌 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢 = As perlu

0,85. 𝑓𝑐 ′ 2𝑅𝑛 (1 − √1 − ) = 0,012 𝑓𝑦 0,85. 𝑓𝑐 ′ = ρ.d.b

171

= 11.166,98 mm² As minimum = 0,0015. 1000. 1000 = 1500 mm² Tulangan terpasang adalah D19 – 300 dengan Ast = 19.759,12 mm².

Didesain tulangan horizontal sebagai tulangan susut. Tulangan horizontal minimum yang diperlukan pada dasar dinding sesuai SNI 2847:2013 pasal 14.3.3 adalah: As min

= 0,0020. 1000. 1000 = 2000 mm2

As perlu

= 2/3. 1000 = 666,667 mm2

Terpasang tulangan susut D13 – 300.

Desain terhadap geser. Penampang kritis untuk tinjauan geser adalah sejarak d = 915,5 mm dari dasar dinding. Penampang ini terletak pada 10 – 0,9155 = 9,0845 m dari tepi atas dinding, sehingga: P

= Ca.w.h = 0,574. 1,6. 9,0845 = 8,338 T/m2

Ha

= 0,5. 8,338. 9,0845 = 37,876 T

Vu

= 37,876 T

фVc

= 0,75. 0,17. λ. √𝑓𝑐′. bw.d = 0,75. 0,17. 1. √25. 1000. 915,5. 104 = 58,363 T > Vu

... OK!

172

Desain bagian tumit (heel). Gaya geser dan momen lentur yang dipikul pada bagian tumit disebabkan oleh timbunan tanah di belakang dinding dan berat sendiri bagian tumit. Vu

= 1,2 [(2. 10. 1,6) + (2. 1. 2,4)] = 44,16 T

фVc

= 0,75. 0,17. λ. √𝑓𝑐′. bw.d = 58,363 T > Vu

Mu

... OK!

= Vu. 2/2 = 44,16 Tm

𝑅𝑛 =

𝑀𝑢 44,16. 107 = = 0,585 ф𝑏𝑑 2 0,9. 1000. 915,5²

0,85. 𝑓𝑐 ′ 2𝑅𝑛 𝜌 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢 = (1 − √1 − ) = 0,0014 𝑓𝑦 0,85. 𝑓𝑐 ′ As perlu

= ρ.d.b = 1.358,87 mm2

As min

= (1,4/fy) bd = 3.204,25 mm2

Terpasang tulangan D19 – 300 dengan Ast = 3.638,619 mm2

173

Gambar 4.31 Gaya-gaya pada Dinding Pelimpah Darurat

174