Tkw Pak Runi (flushing).docx

4. Penggelontoran Sedimen (Flushing) 4.1 Dasar Teori Dalam proses penggelontoran (flushing) melibatkan penurunan water level di waduk dan pengosongan dengan membuka bottom outlet pada tingkat rendah, sehingga mengakibatkan kecepatan air tinggi dan sedimen akan terkikis melalui bottom outlet (Morris dan Fan, 1985:15.1). Flushing dengan cara mengosongkan waduk adalah yang paling efektif, terutama pada saat periode debit aliran yang besar dan memiliki banyak energi untuk mengikis sedimen. Flushing pada saat debit air yang besar juga memiliki keuntungan pada saat pengisian ulang waduk.

Gambar 4.1 Flushing Pada Waduk Dengan Membuka Bottom Outlet. Sumber: Hoven, L.E (2010:5) Penggelontoran (flushing) sedimen yang ada di waduk adalah suatu usaha pengeluaran endapan di waduk dengan cara penguraian endapan tersebut kemudian mengeluarkannya melalui bangunan

keluaran bawah. Dengan demikian maka flushing sesungguhnya

adalah merupakan sluicing yang lebih spesifik. Beberapa

persyaratan

umum

yang

penggelontoran adalah : 1). Bentuk kolam waduk relatif sempit, 2). Tersedia volume air yang cukup besar,

diperlukan

untuk

penyelenggaraan

3). Kondisi waduk memungkinkan untuk dilakukan pengosongan dalam jumlah relatif besar. Yang dimaksud dengan kondisi waduk memungkinkan tubuh

adalah bahwa stabilitas

bendungan masih dalam batas aman serta ketersediaan air mencukupi. Seperti

halnya pada pelewatan sedimen, air yang digunakan untuk menggelontor

adalah air

banjir. Suatu contoh keberhasilan kegiatan penggelontoran waduk adalah penggelontoran waduk Mangahao di New Zealand. Pada usia waduk 34 tahun

(1958) telah terjadi

pengurangan volume tampungan sebesar 59%. Pada tahun 1969, 75% dari radius yang diakumulasi di waduk dapat digelontor dalam waktu satu bulan.



Klasifikasi Flushing 1. Empty or Free Flow Flushing Flushing dilaksakan dengan cara mengosongkan air waduk, sedangkan aliran air sungai

tetap dipertahankan masuk kedalam waduk, untuk selnajutnya digunakan sebagai penggelontor sedimen keluar waduk melalui bottom outlet. Waktu pelaksanaan ada dua cara, yaitu Empty Flushing During Flood Season dilaksanakan pada saat musim hujan dan Empty Flushing During Non Flood Season yang dilaksanakan pada saat musim kemarau. 2. Flushing with Partial Drawdown Flushing dengan cara elevasi air wadukdipertahankan dalam keadaan tinggi, endapan sedimen diarahkan keluar waduk melalui bottom outlet. Pelaksanaannya ada dua macam, yaitu Pressure flushing, elevasi air waduk diturunkan ke elvasi yang paling rendah yang diijinkan dan Flushing with High-Level Outlet, dilaksanakan dengan membuat underwater dike di waduk untuk menaikkan endapan sedimen ke High level bypass channel. 

Kriteria Keberhasilan Flushing Suatu kriteria yang digunakan tetapi dasar keberhasilan kegiatan penggelontoran suatu

waduk perlu ditetapkan. Beberapa kriteria tersebut antara lain seperti berikut : 1. Annandala (1987) Keberhasilan kegiatan penggelontoran ditunjukkan pada nilai tampungan diperoleh setelah kegiatan penggelontoran

yang

dimana rasio antara kapasitas tampungan

dengan aliran masuk setahun adalah lebih besar dari 0,02 (1/50). Kriteria tersebut sudah berlaku untuk waduk Gebidem di India, tapi berlaku Berlaku untuk waduk gebidem di Switzerland, waduk Hangshan, Honglingjin dan Naodehai di Cina. 2. Pill dan Thompson (1984) Penggelontoran mencapai

hanya efektif pada kondisi dimana

setinggi

tinggi

sekurangnya dua kali aliran

bendungan masuk

dan

penurunan elevasi rnuka air

kapasitas

rerata tahunan.

pengeluaran

mencapai

Kapasitas pengeluaran

pada

keadaan dimana pintu pengeluaran terbuka penuh. 3. Atkuisan (1996) Penggelontoran waduk dikatakan berhasil apabila memenuhi beberapa persyaratan berikut: a. Jumlah

sedimen

yang digelontor

mencukupi untuk memelihara

melalui

kesinambungan

bangunan

antara sedimen

keluar

bawah

yang masuk dan

yang digelontor untuk jangka waktu yang lebih panjang, b.

Volume endapan yang tertinggal di waduk setelah

penggelontoran

relatif

kecil sehingga diperoleh volume tampungan yang disyaratkan, c. Biaya

penggelontoran

tidak melebihi

manfaat

yang diperoleh

dari

kegiatan penggelontoran.



NERACA SEDIMEN Penurunan elevasi muka air waduk secara utuh (complite drawdown) didefenisikan

sebagai penurunan elevasi muka air waduk sampai pada kondisi di mana waduk kosong serta sampai mengalir di waduk dengan kedalaman sama dengan kedalaman air sungai sebelum penggenangan waduk. Pada umumnya penggelontoran yang tidak mencapai kondisi complite drawdown akan kurang efektif Mahmood (1987). Apabila

pintu bangunan keluaran bawah dibuka, suatu gerusan akan terlokalisir

diikuti terjadinya aliran sedimen keluar waduk. Gerusan dan aliran sedimen keluar dari waduk akan signifikan pada kondisi dimana waduk hampir kosong. Pada suatu saat

jumlah

sedimen

penggelontoran

yang

mengendap selama

jangka

waktu penyelenggaraan kegiatan

akan berimbang dengan jumlah sedimen yang digelontor. Persamaan

neraca sedimen yaitu sebagai berikut: Qs . Tr = N . Mn . TE dengan: Qs

= Kapasitas angkutan sedimen (ton/dt)

Tr

= Lama waktu pengelontoran (hari)

N

= Interval waktu penggelontoran (tahun)

Mn

= Aliran sedimen masuk ke waduk rerata tahunan (ton/dt)

TE

= Efisiensi tangkapan (didapat dari grafik Brunn)

Gambar 4.2 Grafik Brunn Sumber : Materi TKW



KAPASITAS ANGKUTAN PENGGELONTORAN Prediksi besarnya nilai kapasitas transpor dari aliran penggelontoran

dari hasil

pengamatan

kegiatan

Hasilnya berupa persamaan

penggelontoran

empiris

yang ditulis

beberapa

dalam

waduk

di peroleh di

Cina.

bentuk persamaan berikut

(Tsinghua University Method). Qs=ψ .

Qf

1,6

1,2

.S

W 0,6

Dengan: Qs

= Kapasitas angkutan sedimen (ton/dt)

Ѱ

= Konstanta berdasarkan diameter butiran

Qf

= Debit penggelontoran (m3/dt)

S

= Kemiringan saluran

W

= Lebar saluran (m)

 LEBAR SALURAN SELAMA PENGELONTORAN Lebar saluran merupakan salah satu data masukan pada prediksi angkutan sedimen pada

saat penggelontoran.

Lebar saluran

endapan, dan besarnya akan tergantung

akan terbentuk

dari hasil penggerusan

pada debit penggelontoran, kemiringan, serta

sifat sedimen. Namun mempunyai

demikian, dari

banyak

kasus,

besarnya

lebar saluran yang terbentuk

korelasi yang nyata dengan besarnya debit saja, yang ditulis

persamaan berikut : Wf = 1,28 Qf0,5 Dengan: Wf

= Lebar saluran selama penggelontoran (m)

Qf

= Debit penggelontoran (m3/dt)

dalam

 SEDIMENT BALANCE RATIO (SBR) Parameter ini digunakan untuk mengetahui apakah penggelontoran yang dilakukan sukses atau tidak. Persamaan yang digunakan yaitu sebagai berikut: SBR=

Qs . Tf N . Mn . TE

dengan: SBR

= Sediment Balance Ratio

Qs

= Kapasitas angkutan sedimen (ton/dt)

Tf

= Lama waktu pengelontoran (hari)

N

= Interval waktu penggelontoran (tahun)

Mn

= Aliran sedimen masuk ke waduk rerata tahunan (ton/dt)

TE

= Efisiensi tangkapan (didapat dari grafik Brunn)

4.2. Perhitungan Debit Penggelontoran Sedimen Diketahui: Aliran Inflow Sedimen Rerata Tahunan (Mn)

= 16.364,04 m3/th = 0,000471 ton/dt

Berat Jenis Sedimen

= 907,98 kg/m3

Volume Tampungan Efektif

= 15.840.000 m3

Volume Aliran Masuk Rerata Tahunan

= 132.135.840 m3

Konstanta (ѱ)

= 650 (sedimen d50 < 0,1 mm)

Kemiringan Dasar (S)

= 0,0001

Lebar Saluran Pengggelontor (W)

= 10 m

Ditanyakan : Debit Penggelontoran (Qf) agar SBR > 1

Penyelesaian : 1. Perhitungan Trap Efisiensi (TE) Rasio=

V Tampungan Efektif V Aliran Masuk RerataTahunan

Rasio=

15.840 .000 132,135,840

Rasio=0,119 Berdasarkan rasio di atas, dilakukan plot garis pada grafik Trap Efisiensi

Maka berdasarkan hasil plot grafik di atas, diapatkan nilai Trap Efisiensi (TE) = 80% 2. Perhitungan Kapasitas Angkutan Sedimen (Qs) Direncanakan: Waktu Pengelontoran (Tr) = 5 hari Interval Waktu Penggelontoran (N) = 3 tahun Penyelesaian: Qs .Tr =N . Mn . TE N . Mn . TE Qs= Tr 2 .0,000471 . 80 Qs= 3 Qs=0,000226 ton /dt 3. Perhitungan Debit Penggelontoran (Qf) Qf 1,6 . S1,2 Qs=ψ . W 0,6

0,6

Qs. W 1,2 S .ψ Qs .W 0,6 1 /1,6 Qf =( 1,2 ) S .ψ 0,000226 . 100,6 1 /1,6 Qf =( ) 0,00011,2 . 650 3 Qf =0,218 m /dt 4. Pengecekan Nilai SBR (Sediment Balance Ratio) Qs . Tf SBR= N . Mn . TE 0,000226 . 5 SBR= 2 . 0,000471 .80 SBR = 1,4 Qf 1,6 =

Berdasarkan hasil perhitungan SBR yang didapatkan, maka debit penggelontoran yang ditentukan sudah efektif sehingga penggelontoran dapat dikatakan berhasil karena nilai SBR (Sediment Balance Ratio) lebih dari 1 (1,4 > 1).