Tugas Besar Irigasi Ilham.docx

BAB II DESAIN HIDRAULIK BENDUNG TETAP

2.1. Soal 

Lebar sungai = 52,00 meter



Tinggi muka air = 2,80 m



Debit = 3600 m3/dt



Elevasi MAT di sawah + 152,00



Tanah terjauh berjarak 560,00 meter dari lokasi bendung.

Kemiringan tanah sama dengan kemiringan dasar sungai. Luas

sawah

4500

ha,

pemberian air 1,5 lt/dt/ha. Tanah sedikit berpasir. Rencanakan bendung tetap di sungai tersebut agar dapat mengairi sawah!

2.2. Tahap-Tahap Desain Dalam desain hidraulik bendung tetap ada beberapa tahap-tahap yang harus dilakukan, yaitu sebagai berikut. 1) Data awal seperti debit banjir desain sungai, debit penyadapan ke intake, keadaan hidraulik sungai, tinggi muka air sungai saat banjir, elevasi lahan yang akan diairi telah diketahui. 2) Perhitungan untuk penentuan elevasi mercu bendung. 3) Penentuan panjang mercu bendung. 4) Penetapan ukuran lebar pembilas dan lebar pilar pembilas. 5) Perhitungan penentuan ketinggian elevasi muka air banjir di udik bendung. 6) Penetapan ukuran mercu bendung dan tubuh bendung. 7) Perhitungan dimensi hidraulik bangunan intake. 8) Penetapan dimensi hidraulik bangunan pembilas. 9) Penetapan tipe, bentuk dan ukuran bangunan peredam energi. 10) Perhitungan panjang lantai udik bendung. 11) Penetapan dimensi tembok pangkal, tembok sayap udik dan tembok sayap hilir dan sebagainya.

2.3. Perhitungan Hidraulik Bendung 2.3.1 Perhitungan penentuan elevasi mercu bendung Mercu bendung yang digunakan dalam desain ini adalah mercu bulat. Perhitungan penentuan elevasi mercu bendung dengan memperhatikan faktor ketinggian elevasi sawah tertinggi yang akan dialiri. Sawah yang akan diairi Tinggi air di sawah

+ 152,00 0,30

Kehilangan tekanan 

Dari saluran induk ke sekunder

0,40



Dari saluran sekunder ke hilir

0,40



Dari saluran tersier ke sawah

0,40



Akibat kemiringan saluran

0,40



Dari intake ke saluran induk

0,40

Eksploitasi

0,50

Elevasi mercu bending

+ 154,80

Gambar 1. Penentuan Elevasi Mercu Bendung

2.3.2. Penentuan panjang mercu bendung Panjang mercu bendung ditentukan 1,2 kali lebar sungai rata-rata. Panjang mercu bendung = 1,2 * 52 m = 62 m 2.3.3. Penentuan lebar lubang dan pilar pembilas Untuk sungai yang lebarnya kurang dari 100 meter, lebar bangunan pembilas diambil 1/10 kali dari lebar bentang bendung. Lebar bangunan pembilas = 1/10 * 50 m = 5,0 m

Lebar satu lubang maksimal 2,50 m untuk kemudahan operasi pintu dan jumlah lubang tidak lebih dari tiga buah. Pembilas dibuat 2 buah, masing-masing 2,50 m. Pintu pembilas ditetapkan 2 buah dengan lebar masing-masing pilar 1,50 m. 2.3.4. Perhitungan panjang mercu bendung efektif Panjang mercu bendung efektif dihitung dengan menggunakan rumus: Be = Bb – 2 (n * Kp + Ka) He dimana: Be: panjang mercu bendung efektif, m Bb: panjang mercu bendung bruto, m n : jumlah pilar pembilas Kp: koefisien kontraksi pilar = 0,01 Ka: koefisien kontraksi pangkal bendung = 0,10 He: tinggi energi, m

Panjang mercu bendung efektif: Be = Bb – 2 (n * Kp + Ka) He = 60 – 2 (2 * 0,01 + 0,10) He = 60 – 0,24 He

2.2.5. Perhitungan tinggi muka air banjir di udik bendung Elevasi muka air banjir di udik bendung dapat diketahui dengan menghitung tinggi energi dengan menggunakan rumus berikut. Qd = C * Be * He3/2 dimana: Qd: debit banjir sungai rencana = 3600 m3/dt C: koefisien debit pelimpah : 3,97 ( He/Hd)0,12 = 3,97 (dimana He = Ha) (Open Channel Hydraulic, Ven Te Chow hal. 369) Be: panjang mercu bendung efektif He: tinggi energi, m

Perhitungan dilakukan dengan cara trial & error.

Langkah I, diasumsikan nilai Be = 61,00 m He = (Qd /( C * Be))2/3 He = (3600 / (3,97 * 61))2/3 = 6,046 m

Langkah II, diasumsikan nilai Be = 62,00 m He = (3600 / (3,97 * 62,00))2/3 = 5,981 m

-Langkah III, diasumsikan nilai Be = 63,00 m He = (3600 / (3,97 * 63,00))2/3 = 5,917 m

Nilai He diambil 6 meter, sehingga: Be

= 60 – 0,24 He = 60 – 0,24 * 6 = 58,56 m ≈ 59,00 m

Tinggi tekanan (desain head) Ha = He – (V2 / 2g) Ha = He = 6 m (V2 / 2g diabaikan)

Kesimpulan: - Tinggi muka air banjir di udik bendung = Ha = 6 m - Elevasi muka air banjir; (+ 154,8)+ 6 = (+ 160,8)

2.2.6. Penentuan nilai jari-jari mercu bendung Nilai jari-jari mercu bendung untuk pasangan batu berkisar antara 0,3 s.d 0,7 kali dari Ha dan untuk mercu bendung dari beton nilai jari-jarinya antara 0,1 s.d 0,7 kali Ha. Mercu bendung yang digunakan adalah pasangan batu, dan nilainya diambil 0,3 H sehingga: Jari-jari mercu bendung = 0,3 * 6 m = 1,8 m

2.2.7. Resume perhitungan hidraulik bendung Elevasi mercu bendung

=

+ 154,80

Panjang mercu bending

=

62,00 m

Lebar pembilas (2 * 2,50 m) =

5,00 m

Lebar pilar pembilas (2 * 1,50 m) = 3,00 m Panjang bendung total =

70,00 m

Tinggi muka air di udik bending =

6,00 m

Elevasi muka air banjir =

+ 160,80

Tinggi pembendungan =

6,00 m

Kemiringan tubuh bending =

1:1

+160,80

2.4. Perhitungan Dimensi Peredam Energi 2.3.1. Pemilihan tipe peredam energi Sungai di daerah ini mengandung tanah yang sedikit berpasir sebagai angkutan sedimen, maka bangunan peredam energi yang dipilih yaitu lantai datar dengan ambang akhir berkotak-kotak atau Tipe MDO.

2.3.2. Desain dimensi peredam energi - Kedalaman air di hilir: D2 = Y Q = C * L* Y3/2 Q = 3600 m3/dt C = 2,10 (diperkirakan) L = bentang sungai rata-rata di hilir = 70 m Y = (Q/ C * L)2/3 = (3600 / 2,10 * 70) 2/3 = 8,40 m

- Kecepatan awal loncat air (v1) v1

= [2. g (1/2 Ha + P)]1/2 = [2 * 9,81 m/dt2 (1/2 6,0 m + 2,8 m)] ½ = 10,668 m/dt

- Debit desain persatuan lebar (q) q = Q / Be = 3600 / 60 = 60 m3/dt/m

Perbedaan tinggi muka air di udik dan hilir (z) V1 = √(2g*z) 10,668 = √(2 * 9,81*z) 10,668 = 4,43 √z √z = 10,668 / 4,43 z = 5,80 m

Parameter energi (E) E

= q / √(gz3) = 60 / √(9,81 * 5,803) = 0,14

Panjang lantai dan kedalaman lantai peredam energi E = 0,14

L/D2 = 1,80 (Grafik MDO)

L = 1,80 * 8,40 = 14,28 m

E = 0,14

D/D2 = 1,2 (Grafik MDO)

D = 1,2 * 8,40 = 10,08 m

Gambar MDO Penentuan panjang lantai peredam energi

Grafik MDO Penentuan kedalaman lantai peredam energi

Gambar 3. Grafik MDO - Direktorat Penyelidikan Masalah Air

- Tinggi ambang akhir a = 0,3 D2 = 0,3 * 8,4 = 2,52 m

- Lebar ambang akhir b = 2 a = 2 * 2,52 = 5,04 m

Gambar 4. Bentuk dan Ukuran Peredam Energi Bendung

2.5. Perhitungan Hidraulik Bangunan Intake 2.4.1. Bentuk intake Intake didesain dengan bentuk biasa dengan luang pengaliran terbuka dilengkapi dengan dinding banjir. Arah intake terhadap sumbu sungai dibuat tegak lurus. Lantai intake tanpa kemiringan dengan elevasi lantai sama tinggi dengan elevasi pelat undersluice.

2.4.2. Dimensi lubang intake Dimensi lubang intake dihitung dengan rumus berikut. Qi = μ b a √(2gz) dimana: Qi : debit intake = 12,3 m3/dt Μ : koefisien debit = 0,85

B : lebar bukaan, m A : tinggi bukaan, m G : percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2 Z : kehilangan tinggi energi pada bukaan = 0,40

Perbandingan antara lebar bukaan dan tinggi bukaan ditetapkan 2 : 1 (pendekatan). Tinggi bukaan dihitung dari gambar 5 sehingga diperoleh nilai sebesar 1,2 m. Qi = μ b a √(2gz) 12,3 = 0,85 * b * 1,2 √(2 * 9,81 * 0,40) 12,3 = 2,86 b b = 4,30 m b diambil 4,20 meter, dibuat 2 bukaan sehingga lebar pintu 2 * 2,10 m

Kesimpulan: - Lebar bukaan pintu intake: 2 * 2,10 m - Tinggi bukaan lubang intake: 1,20 m

Gambar 5. Penampang Memanjang Intake Bendung

2.4.3. Pemeriksaan diameter sedimen yang masuk ke intake Rumus yang akan digunakan untuk memperkirakan diameter partikel yang akan masuk ke intake, yaitu: v = 0,396 [(Qs – 1) d]0,5 dimana: v: kecepatan aliran, m/dt Qs: berat jenis partikel = 2,65 d: diameter partikel,

- Kecepatan aliran yang mendekat ke intake Q=A*v dimana: Q: debit intake = 12,3 m/dt A: luas penampang basah = (2 * 2,1) 1,20 m = 5,00 m2 v: kecepatan aliran, m/dt

v=Q/A = 12,3 / 5,00 = 2,46 m/dt

- Diameter partikel v

= 0,396 [(Qs – 1) d]0,5

2,46

= 0,396 [(2,65 – 1) d]0,5

2 ,46

= 0,396 * 2,650,5 * d0,5

2,46

= 0,396 * 1,30 * d0,5

2,46

= 0,51 x d0,5

d0,5

= 4,82

d

= 23,26 mm

Diameter partikel sedimen yang masuk ke intake diperkirakan sebesar 26 mm. 2.4.4. Penetapan dimensi hidraulik bangunan pembilas Bangunan pembilas direncanakan dengan undersluice lurus. Dimensi lubang undersluice: - Lebar lubang = 2,50 m - Tinggi lubang = 1,25 m - Lebar mulut = 11,0 m - Lebar pilar = 1,50 m - Undersluice dibagi 2 bagian

Gambar 6. Bentuk Denah Pembilas Bendung

2.4.5. Perhitungan bangunan ukur pada intake Tipe bangunan ukur pada intake yang dipilih yaitu jenis Crum de Gruyter, karena debit intake besar. Q = Cd * B * Y √[2 g (H * Y)] K = Y / H atau Y = 0,63 H

dimana:

Q = 0,94 B * 0,63 H √[2 * 9,81 (H – 0,63 H)] = 0,5922 B H √(7,252 H) = 0,5922 B H * 2,70 √H = 1,595 B H3/2

-> Qmax

B = Qmax / 1,595 H3/2 = 5,87 m ≈ 5,80 m Pintu dibuat 2 buah dengan lebar bukaan masing-masing 2,90 m

- Perhitungan kehilangan tekanan Anggapan Qmax / Qmin = γ = 3 Δ h / H = 0,495 (diperoleh dari grafik) Ymin / H = 0,140 (diperoleh dari grafik) Jadi, Δ h = 0,495 H = 0,495 * 1,20 = 0,6 m

Bukaan pintu minimum (Ymin) Ymin = 0,140 * 1,2 = 0,17 m - Bukaan pintu maksimum (Ymax)

Ymax = 0,60 * 1.2 = 0,72 m

Gambar 7. Parameter Hidraulik di Intake Saluran

2.6. Perhitungan Panjang Lantai Udik Rumus yang digunakan berdasarkan Teori Lane’s: L = Lv + 1/3 LH dimana: L : panjang total rayapan Lv : panjang vertikal rayapan LH : panjang horizontal rayapan ΔH : kehilangan tekanan dalam desain ini diambil nilai: L / ΔH = 4 Perhitungan dilakukan dengan kondisi tidak ada aliran dari udik, sehingga: Q = 0, jadi: ΔH = 154,80 – 135,20 = 19,60 m

Panjang rayapan seharusnya: Lb > 4 * 19,60 = 78,40 m Berdasarkan gambar 8 diperoleh:

LV = 2,5 + (6 * 1,5) + 3,80 + 1,5 + (2 *2,00) + 4,25 + 1,98 = 28,57 m LH = = 35,42 m Lp = LV + 1/3 LH = 28,57 + 1/3 35,42 = 40,38 m

Jadi Lb yang dibutuhkan = 28,00 m Lp = 78,40 m > Lb = 28,00 m Panjang lantai udik cukup memadai

2.7. Penentuan Dimensi Tembok Pangkal dan Tembok Sayap 2.6.1. Tembok pangkal a. Ujung tembok pangkal bendung tegak ke arah hilir ditempatkan di tengah-tengah panjang lantai peredam energi. Dalam desain ini, panjang dari mercu bendung sampai dengan ujung ambang akhir yaitu 18,00 m. Jadi ujung tembok pangkal bendung tegak ke arah hilir panjangnya 9,00 m. b. Panjang pangkal tembok bendung tegak bagian udik dihitung dari mercu bendung, diambil sama dengan panjang lantai peredam energi yaitu 10,00 m.

c. Elevasi dekzerk tembok pangkal dilukis mercu: Elevasi mercu bendung + Ha + jagaan = +154,80 + 6,0 m + 1,20 m = + 162,00 d. Elevasi dekzerk tembok pangkal hilir mercu: Elevasi dasar sungai + D2 + jagaan = +152,00 + 8,40 m + 1,20 m = + 161,60

2.6.2. Tembok sayap a. Panjang tembok sayap hilir; Lsi = 1,5 Ls = 1,5 * 10,0 m = 15,0 m b. Elevasi dekzerk tembok sayap hilir: + 161,60

Gambar 8. Bentuk dan Ukuran Pondasi Bendung

BAB III PENUTUP

3.1.

Kesimpulan Berdasarkan perhitungan desain hidraulik bendung tetap di atas dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut.

Debit sungai (Q)

3600 m3/dt

Mercu bendung

Mercu bulat dari pasangan batu

Jari-jari mercu bendung

1,80 m

Elevasi mercu bendung

+ 154,80

Panjang mercu bendung efektif

62,00 m

Tinggi muka air di udik

6,00 m

Elevasi muka air banjir

+ 160.80

Tipe peredam energi

MDO

Panjang lantai

14,28 m

Kedalaman lantai peredam energi

10.08 m

Lebar bukaan pintu intake

2 * 2,10 m

Tinggi bukaan lubang intake

1,2 m

Diameter partikel sedimen yang masuk ke intake 23,26 mm Tipe bangunan ukur pada intake

Crum de Gruyter

Lebar pintu bangunan ukur pada intake

2 * 2,5 m

Elevasi dekzerk tembok pangkal dilukis mercu

+ 162,00

Elevasi dekzerk tembok pangkal hilir mercu

+ 161,60

Panjang tembok sayap hilir

15,00 m

3.2.

Saran Dalam perencanaan sebuah bangunan bendung, harus diperhatikan

pemilihan lokasi untuk bendung tersebut agar pembangunan dapat berjalan

sebagaimana mestinya dan tercapainya tujuan dari pembangunan bendung tersebut, yaitu untuk memenuhi kebutuhan air bagi pertanian. Perhitungan desain hidraulik bendung, harus dilakukan sesuai dengan Standar Perencanaan Irigasi - Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP – 02 yang telah ditetapkan oleh Direktur Jenderal Pengairan.

DAFTAR PUSTAKA

CHOW,V.T.: Open channel hydraulic. McGraw-Hill, New York 1959.

Erman Mawardi, Drs. Dipl. AIT. dan Moch. Memed, Ir. Dipl. HE. APU. 2010. Desain Hidraulik Bendung Tetap. Bandung: CV. Alfabeta.

STANDAR PERENCANAAN IRIGASI KRITERIA PERENCANAAN BAGIAN BANGUNAN UTAMA KP – 02, 1986