PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA

PELATIHANPELATIHAN PERENCANAAN TEKNIS IRIGASIPERENCANAAN TEKNIS IRIGASI

Maret 2013Maret 2013Oleh : Ir. Eman Sulaiman, MEOleh : Ir. Eman Sulaiman, ME

(Bagian 1)

1. Pendahuluan

2. Data - data

3. Bangunan pengelak

4. Perencanaan hidraulis

5. Bangunan pengambilan dan pembilas

6. Perencanaan bangunan

7. Perencanaan kantong lumpur

8. Pengaturan sungai dan bangunan pelengkap

9. Penyelidikan model hidraulis

10. Pelaksanaan

11. Operasi dan pemeliharaan

DAFTAR ISI

DEFINISI BANGUNAN UTAMA

Bendung adalah suatu Bangunan yang direncanakan / dibangun melintang sungai yang berfungsi mempertinggi elevasi air dan membelokan air agar dapat mengalir, mengukur, mengatur air ke saluran dan masuk ke sawah untuk keperluan irigasi.

Secara Fisik :

1. Tubuh bendung

2. Peredam energi

3. Bangunan pembilas

4. Kantong lumpur

5. Tanggul banjir

6. Rumah jaga

7. Bangunan lainnya

PENDAHULUAN

Secara umum bendung dibatasi : Beda tinggi muka air hulu hilir maksimum 6 – 7 m Daerah aliran sungai 500 km² Pengambilan air irigasi 25 m³/det Diluar batasan itu harus dikaji spesialis akhli

Bendung gerak : seperti bendung dilengkapi dengan

pintu untuk mengatur muka air.

Operasi pintu : Air kecil pintu ditutup, air naik dan

membelok ke saluran.

Air banjir pintu barrage dibuka, pintu pengambilan ditutup mencegah sedimen masuk saluran.

Keuntungan : Tanggul banjir rendah, mengurangi daerah

genangan

1. Bendung Tetap

2. Bendung Gerak

3. Bendung Karet

4. Bendung Saringan

Bawah

5. Pompa

6. Pengambilan Bebas /

Free Intake

7. Bendung Type Gergaji

JENIS-JENIS BANGUNAN UTAMA/BENDUNG

DATA-DATA YANG DIPERLUKAN DALAM PERENCANAAN BENDUNG

DATA TOPOGRAFI :

• Peta dasar 1 : 25.000 atau 1 : 50.000 dgn kontur 25 m. untuk gambaran DAS.

• Peta situasi sungai 1 : 2.000 Kontur 0,5 m – 1,0 m, 1 km kehulu dan kehilir sungai. 250 m kekiri dan kekanan tebing sungai (maksud untuk pemilihan lokasi bendung dan komplek bangunan).

• Potongan memanjang dan melintang setiap 50 m, dipakai skala 1 : 200.

• Pengukuran detail situasi bendung 1 : 200 atau 1 : 500. kontur 0,25 m seluas 50 Ha ( 1000 x 500 m)

1. Pertimbangan topografi

2. Kemantapan geoteknik fondasi bendung

3. Pengaruh hidrolik

4. Pengaruh regime sungai

5. Tingkat kesulitan saluran induk

6. Ruang untuk bangunan pelengkap bendung

7. Luas layanan irigasi

8. Luas daerah tangkapan air

9. Tingkat kemudahan pencapaian

10.Biaya pembangunan

11.Kesepakatan stakeholder

SYARAT-SYARAT PENENTUAN LOKASI BENDUNG :

• Tipe, bentuk dan morfologi

sungai

• Kondisi hidrolis antara lain

elevasi yang diperlukan untuk

irigasi

• Topografi pada lokasi yang

direncanakan

• Kondisi geologi teknik pada

lokasi

• Metode pelaksanaan

• Aksesibilitas dan tingkat

pelayanan

LOKASI BENDUNG DAN PEMILIHAN TIPE

DIPENGARUHI OLEH :

PETA SITUASI SUNGAI

DEBIT BANJIR :• Data diperlukan untuk : Perhitungan banjir rencana Perhitungan debit andalan Perhitungan neraca air

• Debit banjir dihit dg periode ulang (dalam th) :1000,100,50,25,5

• Bangunan pengelak Q 100

• Tanggul banjir Q 1000

• Elevasi tanggul hilir Q 5 – Q 25• Saluran pengelak atau bangunan

koffer dam Q 5 – Q 25

• Pakai data aliran sungai (AWLR)

DATA HIDROLOGI

• Dihitung dengan keandalan 80 %, artinya 80 % terpenuhi dan 20 % gagal.

• Perhitungan Q.5 , Q.10, Q.25 dst• Idealnya dari data aliran sungai

(AWLR), kalau tdk ada memakai curah hujan untuk menghitung debit.

NERACA AIR

• Dihitung untuk rencana alokasi air untuk berbagai kebutuhan.

• Dihitung dengan keandalan 80 %• Hak atas air, penyadapan hulu

dan hilir, keperluan air untuk lingkungan harus dipertimbangkan.

Perhitungan Debit Andalan

DATA MORFOLOGI

Bangunan melintang sungai akan mempunyai 2 akibat :

1. Perubahan sungai kearah horisontal terhambat

2. Air dan sedimen dibelokan sehingga konsentrasi sedimen berubah.

Data fisik yang diperlukan :• Kandungan dan ukuran sedimen• Type dan ukuran sedimen• Distribusi ukuran butir• Banyak sedimen• Pembagian sedimen secara

vertikal dalam sungai• Data historis degradasi dan

agradasi sungai

Peta Geologi:•Peta daerah/situasi skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000•Peta semi detail 1 : 25.000 atau 1 : 5.000•Peta detail 1 : 2.000 atau 1 : 100

Kalau perlu dilakukan pemboran untuk mengetahui lapisan dan tipe batuan. Min 5 titik berupa salip. Kedalaman sd batuan sekitar 15 –20 m.

Penyelidikan tambahan : mencari bahan material, batu kerikil, pasir. Dimana lokasinya, bgmn kualitasnya, berapa jumlahnya.

Penyelidikan Mekanika Tanah : perlu dilakukan utk mengetahui sifat fisik tanah seperti sudut geser, kohesi, kelulusan air, sifat konsolidasi tanah dll.

DATA GEOLOGI TEKNIK

PETA PENYELIDIKAN TANAH

(BI) Bor Inti(SU) Sumur Uji(PU) Paritan Uji

Pemilihan Lokasi Dipengaruhi :• Pilih bagian sungai lurus , tidak ada

gerusan

• Pilih lembah sempit

• Fondasi bendung kokoh

• Keperluan elevasi muka air : tergantung luas sawah yang diairi. Naik ke hulu sawah luas, turun ke hilir luas sawah berkurang.

• Pelaksanaan harus mudah

• Ketersediaan bahan bangunan dekat

BANGUNAN PENGELAK (Tubuh Bendung)

DENAH BENDUNG

SUNGAI

Faktor yang dipertimbangkan :• Kemiringan dasar sungai ideal• Sedimen / bahan yang terangkut• Jumlah dan distribusi air stabil• Morfologi sungai dan geologinya

Zona Kemiringan : Upper reach : pegunungan, terjal, batuan sedang dan besar

dalam jumlah besar, kolam olak sering pecah, degradasi, pengambilan bebas atau bendung tetap.

Lower reach : dekat pantai, hampir datar, endapan pasir halus, agradasi, kolam olak aman, genangan banjir luas, tanggul mahal, bendung gerak dilengkapi pintu (barrage).

Midle reach : lokasi diantaranya, keadaan transisi, bisa bendung tetap atau barrage, lihat situasi lapangan. Barrage OP nya mahal.

TYPE BENDUNG

A : Membawa batu, dasar sungai kuat, batu diterjunkan langsung

D : Beda tinggi > 7 m, dibuat double jump

B : Endapan pasir krikil, dasar sungai tidak kuat

C : Endapan batu besar, di rolling, loncat ke hilir

SUNGAI

Morfologi Sungai:• Sungai stabil : tebing dari batuan kokoh, dasar sungai ada

outcrop (batuan), atau batu-batu besar.• Sungai labil : penuh kerikil dan pasir, tebing tidak kokoh,

tidak ada outcrop, alur berpindah (semi braiding)• Sungai bermeander : berkelok, pindah2, melewati aluvial,

konsentrasi endapan tinggi, sungai melebar, degradasi tinggi.

Cecking untuk Bangunan Utama :• Terjadi degradasi atau agradasi• Terjadi meandering atau tidak• Apakah terjadi perubahan sungai horisontal atau vertikal• Kestabilan tebingnya bagaimana

MUKA AIR & TOPOGRAFI

Muka Air : Ada 4 batasan penentuannya• Keperluan irigasi untuk sawah paling tinggi• Beda tinggi energi utk membilas kantong lumpur• Beda tinggi energi utk membilas sedimen dekat pintu intake• Beda tinggi energi utk meredam energi pada kolam olak

Untuk keperluan irigasidiperhatikan : elevasi sawah tertinggi, kedalaman air disawah, kehilangan tinggi di bangunan dan saluran, variasi muka air, kehilangan tinggi di bendung

Topografi :• Pilih lembah bentuk V atau sempit, hemat biaya dan material• Perhatikan keperluan tempat utk bangunan pelengkap (kantong

lumpur, tanggul banjir, tanggul penutup, rumah jaga)• Perhatikan arah saluran primer : lewat tebing, galian tinggi,

terowongan

MENENTUKAN PEIL MERCU BENDUNG

Elevasi sawah tertinggi = + 79,20 m

Tinggi air disawah = 0,10 m

Kehilangan tekanan dari primer ke sekunder

= 0,10 m

Kehilangan tekanan dari sekunder ke tersier = 0,10 m

Kehilangan tekanan dari tersier ke sawah = 0,10 m

Kehilangan tekanan di saluran = 0,20 m

Kehilangan tekanan pada bangunan ukur = 0,40 m

Kehilangan tekanan pada intake = 0,20 m

Persediaan operasi = 0,10 m

Elevasi Peil Mercu Bendung = + 80,50 m

GEOLOGI TEKNIK & METODE PELAKSANAAN

Geologi Teknik :• Daya dukung fondasi harus kuat• Jangan terletak pada daerah sesar atau patahan• Kekuatan fondasi terhadap erosi air• Fondasi apakah rapat air atau tidak• Kestabilan tebing kanan dan kiri• Ketersediaan bahan bangunan

Metode Pelaksanaan : di sungai atau di copure• Di sungai : Pelaks sebagian-sebagian memerlukan kisdam

panjang dan mahal, resiko banjir besar• Di copure/sudetan : Pelaks penuh tanpa kistdam hanya coffer

dam , resiko banjir kecil• Pekerjaan yang harus dipertimbangkan : Saluran pengelak,

tanggul penutup, copure, bendungan, tempat kerja (building pit)

DENAH BENDUNG DI SODETAN

TYPE BANGUNAN

Digolongkan dua besar :

1. Bangunan mempengaruhi air di hulu : bendung, embung, bendungan, cek dam

2. Bangunan tdk mempengaruhi air di hulu : bendung gerak, pengambilan bebas, pompa

Dari jenis bahan bangunan :• Beton : Mantap, mahal, dari sisi cara pengerjaan mutu terjamin,

lebih homogeen, awet, mudah retak akibat setlemen

Dari sisi fungsi pengatur muka air : • Pengatur muka air : bendung tetap, bendung gerak, bendung

karet• Bangunan muka air bebas : pengambilan bebas, pompa,

bangunan saringan bawah

Bendung gerak dapat dipertimbangkan jika :

Kemiringan sungai kecil/relatif datarDaerah genangan luas dan harus dihindariDebit banjir besar, kurang aman dilewatkan pada bendung tetap

Fondasi utk pilar harus betul-betul kuat, kalau tidak pintu terancan macet

Pengambilan bebas dengan syarat :Debit pengambilan kecil dibandingkan debit sungai

Pada aliran normal, tersedia ketinggian air di sungai untuk mengairi sawah

Tebing sungai pada pengambilan bebas stabil

Pintu pengambilan terletak pada tikungan luar

Butir sedimen kecil dan konsentrasi sedimen melayang relatif sedikit.

Kemiringan sungai relatif besar, biasanya di pegunungan

Butir sedimen sedang kecil dan konsentrasi sedimen tinggi

Menggandung bongkahan batu Debit pengambilan jauh lebih

kecil dari debit sungai Utk pengurasan perlu debit air

dan kemiringan yg memadai

Sedimen halus akan masuk ke saluran, yang kasar akan loncat dan melewati bangunan. Sebagian krikil terjepit pd jeruji. Konsentrasi sedimen yang tinggi akan menyebabkan penumpukan material di hilir bendung dan mengganggu fungsi bendung.

Bendung Saringan Bawah Dapat Dipertimbangkan Jika :

Ada Beberapa Jenis Pompa yaitu :a) Pompa air yang digerakkan

dengan tenaga manusia (pompa tangan)

b) Pompa air dengan penggerak tenaga air (air terjun dan aliran air)

c) Poma air dengan penggerak berbahan bakar minyak

d) Pompa air dengan menggunakan tenaga listrik

Keuntungan / Kerugian Menggunakan Pompa :

Biaya OP mahal, hanya dipakai kalau cara grafitasi tdk bisa.

Debit air irigasi relatif kecil dibanding debit sungai

Fleksibel membelokkan air Biaya investasi murah Perlu studi kelayakan yang cermat

POMPA

BENDUNG KARET(Bendung Gerak Horisontal)

Memiliki 2 Bagian Pokok Yaitu :1.Tubuh bendung terbuat dari bahan karet2.Pondasi terbuat dari beton dan sebagai dudukan karet, dilengkapi dengan instrumen pengontrol udara atau air (Manometer)

Bendung karet dapat berfungsi meninggikan air dengan cara mengembungkan tubuh bendungUntuk menurunkan muka air dengan cara mengempiskan tubuh bendungTubuh bendung terbuat dari tabung karet dan dapat diisi udara

Sungai tidak mengangkut sedimen kasar, tidak bawa sampah yang besar dan keras, tidak ada bahan kimia

Subkritik

Sedimen tidak berat

Karet elastis, kuat , tahan lama dan tidak mudah terabrasi

Kekuatan dan dimensi bahan karet disesuaikan kemampuan pabrik

BENDUNG KARET

BENDUNG DENGAN PEMBILAS BAWAH

Pembilas bawah

PERENCANAAN HIDRAULISBendung :Lebar bendung : sama dengan lebar rata2 sungai pada bankfull discharge.Biasanya B = 120 % Bs (lebar sungai pada banjir tahunan)

Rumus :

Bef = Lebar efektif bendungB = Lebar mercu bendungn = Jumlah pilarKp = Koef kontraksi pilarKa = Koef kontraksi pangkal bendungH1 = Tinggi energi

Mercu Bendung :Di Indonesia umumnya bentuk bulat dan ogee. Kedua bentuk ini cocok utk beton atau pasangan batu kali. Kemiringan bagian hilir 1 : 1Bentuk Bulat : memberikan harga koef jauh lebih tinggi (44 %) dibanding ambang lebar.Bentuk Ogee : bentuk lengkung memakai persamaan matematis. Sedikit rumit dilaksanakan. Memberikan sifat hidraulis yang baik, bentuk gemuk dan kekar, menambah stabilitas.

Bef = B – 2(n Kp + Ka) H1

Lebar Effektif Bendung (Bef) = B – 2(n Kp + Ka) H1

PERENCANAAN HIDRAULIS Mercu Bulat & Ogee

Mercu Type Ogee

Bendung Dengan Mercu Bulat

Mercu Type Bulat

PERENCANAAN HIDRAULIS

Kolam olak Type Vlugter

Kolam loncat air Type Vlugter sdh tdk dipakai. Tidak mempertimb kedalaman air di hilir. Akibatnya untuk debit yg berbeda . Dipakai di saluran ok

PERENCANAAN HIDRAULIS

Kolam loncat air, Type radial / bak tenggelam. Untuk sungai batu-batu besar, batu rolling, loncat ke hilir

DENAH DAN POTONGAN BAGIAN KIRI BENDUNG

DENAH BAGIAN KANAN BENDUNGPINTU PENGURAS DAN INTAKE

POTONGAN-POTONGAN BENDUNG

DENAH DAN POT MEMANJANG

KANTONG LUMPUR

DENAH PENGURAS DAN INTAKE

PENGURAS

INTAKE