![Bab I Bendung Sitakkurak (NEW) [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/bab-i-bendung-sitakkurak-new.jpg)
7 0 2 MB
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT karena atas karunia-Nya yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan ini. Semoga salawat serta salam selalu terlimpah curah pada Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan umatnya hingga akhir jaman. Laporan disusun sebagai salah satu tugas besar Perancangan Bangunan Air dengan judul “Perancangan Bendung Sitakkurak di Kabupaten Tapanuli Tengah, Sumatera Utara” pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani. Pada kesempatan ini, penyusun memohon maaf apabila terdapat kesalahan dan kekhilafan selama penyusunan laporan ini. Dan tak lupa penyusun sampaikan ucapan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Ronni IS Rono Hadinagoro, Ir., MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Jenderal Achmad Yani. 2. Bapak Roni Farfian, ST., MPS SDA. Selaku Dosen Perancangan Bangunan Air. 3. Keluarga dan teman-teman mahasiswa Teknik Sipil yang telah memberikan dorongan, bimbingan, bantuan serta doa. Penyusun menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan waktu, tenaga, biaya, dan materi yang ada. Maka demi kesempurnaannya, saran dan kritik yang bersifat membangun penyusun harapkan. Akhir kata penyusun berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagisemua pihak pada umumnya Cimahi, Mei 2018
Penulis
Kelompok 3
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
DAFTAR ISI
Contents KATA PENGANTAR...............................................................................................................i DAFTAR ISI..........................................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR..............................................................................................................iv DAFTAR TABEL....................................................................................................................v BAB I...................................................................................................................................1 PENDAHULUAN..................................................................................................................1 1.1
Latar Belakang.................................................................................................1
1.2
Maksud dan Tujuan.........................................................................................2
1.2.1
Maksud......................................................................................................2
1.2.2
Tujuan.......................................................................................................2
1.3
Lokasi Proyek...................................................................................................2
1.4
Pemilihan Lokasi Bendung..............................................................................2
1.5
Daerah Tangkapan Sungai..............................................................................3
BAB II..................................................................................................................................4 TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................................................4 2.1
Tinjauan Umum...............................................................................................4
2.2
Penentuan Daerah Aliran Sungai....................................................................5
2.3
Koefisien Pengaliran........................................................................................5
2.4
Curah Hujan.....................................................................................................8
2.4.1
Curah Hujan Rata-Rata..........................................................................8
2.4.2
Curah Hujan Dengan Metode Thiessen..................................................8
2.5
Frekuensi Curah Hujan Rencana...................................................................9
2.5.1
Pengukuran Dispersi................................................................................9
2.5.2
Jenis Sebaran..........................................................................................10
2.5.3
Perhitungan Intensitas Curah Hujan....................................................19
2.5.4
Perhitungan Debit Banjir Rencana.......................................................19
2.6
Evapotranspirasi............................................................................................20
2.7
Debit Andalan.................................................................................................21
2.8
Kebutuhan Air Irigasi....................................................................................21
2.9
Debit Bank full................................................................................................26 Kelompok 3
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z BAB III...............................................................................................................................40 METODOLOGI...................................................................................................................40 5.1
Curah Hujan Rencana...................................................................................40
5.2
Debit Banjir Rencana.....................................................................................41
5.3
Kebutuhan Air Irigasi....................................................................................42
BAB IV..............................................................................................................................43 ANALISIS HIDROLOGI BENDUNG......................................................................................43 4.1
Penentuan Daerah Aliran Sungai..................................................................43
4.2
Analisis Curah Hujan....................................................................................44
4.3.1
Analisis Curah Hujan Rata-Rata Daerah Aliran Sungai....................44
4.3.2
Analisis Curah Hujan Dengan Metode Thiessen..................................45
4.3
Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana...................................................47
4.3.1
Pengukuran Dispersi..............................................................................47
4.3.2
Analisis Jenis Sebaran............................................................................50
4.3.3
Analisis Debit Banjir Rencana...............................................................52
4.4
Evapotranspirasi............................................................................................55
4.5
Debit Andalan.................................................................................................57
4.6
Penentuan Batas Daerah Tangkapan Hujan................................................58
4.7
Analisis Kebutuhan Air Irigasi......................................................................58
4.8
Analisa Maksimum Areal Yang Dapat Diairi..............................................64
4.9
Analisis Keseimbangan Air............................................................................67
BAB V...............................................................................................................................71 PENUTUP..........................................................................................................................71 5.1
Kesimpulan.....................................................................................................71
Kelompok 3
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
DAFTAR GAMBAR Y Gambar 3. 1 Flowchart Curah Hujan Rencana.................................................................27 Gambar 3. 2 Flowchart Debit Banjir Rencana..................................................................28 Gambar 3. 3 Flowchart Kebutuhan Air Irigasi.................................................................29 Gambar 4. 1 Luas DAS Bendung Sitakkurak...................................................................30 Gambar 4. 2 Panjang DAS Bendung Sitakkurak..............................................................30 Gambar 4. 3 Stasiun DAS dan Polygon Thiessen............................................................31 Gambar 4. 4 Saluran Penampang Sungai Patok A25........................................................41 Gambar 4. 5 Peta Daerah Tangkapan Hujan....................................................................45 Gambar 4. 6 Grafik Analisis Neraca Air..........................................................................55
Kelompok 3
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
DAFTAR TABEL Y Tabel 2. 1 Koefisien Limpasan Untuk Metode Rasional....................................................6 Tabel 2. 2 Koefisien Aliran Untuk Metode Rasional (Hassing, 1995)...............................7 Tabel 2. 3 Reduced Standar Deviation (Sn).....................................................................11 Tabel 2. 4 Reduced Variate, YT Sebagai Fungsi Periode Ulang.......................................11 Tabel 2. 5 Reduced Mean, Yn Sebagai Rata-Rata Tereduksi.............................................12 Tabel 2. 6 Faktor Penyimpangan KTr untuk Log Person III..............................................14 Tabel 2. 7 Nilai Variabel Reduksi Gauss.........................................................................17 Tabel 2. 8 Syarat Penentuan Jenis Sebaran......................................................................18 Tabel 2. 9 Harga-harga Koefisien Tanaman Padi dan Palawija........................................24 Tabel 2. 10 Curah Hujan Efektif untuk Padi sebagai Prosentase Curah Hujan Setengah Bulanan R80....................................................................................................................25 Tabel 4. 1 Luas Pengaruh Stasiun Hujan Terhadap DAS Bendung Sitakkurak................31 Tabel 4. 2 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun Barus............................................32 Tabel 4. 3 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun BPP Pakat.....................................33 Tabel 4. 4 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun Dolok Sanggul..............................33 Tabel 4. 5 Curah Hujan Rata-Rata Harian Maksimum dengan.........................................34 Tabel 4. 6 Parameter Statistik Curah Hujan.....................................................................35 Tabel 4. 7 Hasil Analisis Curah Hujan dengan Metode Gumbel......................................38 Tabel 4. 8 Analisis Distribusi Hujan Jam-Jaman..............................................................39 Tabel 4. 9 Hasil Analisa Debit Andalan NRECA.............................................................44 Tabel 4. 10 Curah Hujan Bulanan....................................................................................46 Tabel 4. 11 Curah Hujan Efektif Padi..............................................................................47 Tabel 4. 12 Ketentuan Re%..............................................................................................48 Tabel 4. 13 Curah Hujan Efektif Palawija........................................................................48 Tabel 4. 14 Hasil Analisis Evapotranspirasi.....................................................................49 Tabel 4. 15 Perhitungan Kebutuhan Air...........................................................................52 Tabel 4. 16 Hasil Analisa Maksimum Areal....................................................................53
Kelompok 3
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Kebutuhan akan ketersediaan air pada suatu daerah sangatlah perlu
diperhatikan. Hal ini dikarenakan air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang tidak bias dipisahkan dari kehidupannya. Tidak hanya untuk kebutuhan air bersih/air minum saja tetapi air juga dibutuhkan untuk sektor pertanian. Indonesia adalah sebuah Negara berkembang dimana sebagian penduduknya bekerja di sektor pertanian. Dengan keadaan alam yang subur, curah hujan yang tinggi, serta memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim penghujan, maka pertanian tepat dikembangkan di negara ini. Oleh sebab itu, sektor pertanian di Indonesia akan sangat penting bagi perekonomian Bangsa Indonesia. Dalam sektor pertanian tentunya membutuhkan air yang mencukupi untuk pembudidayaan tanaman agar dapat menghasilkan produk yang baik. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut maka diperlukan jaringan irigasi yang dapat mendistribusikan air dari sungai secara kontinu dan dengan debit tertentu. Akan tetapi tidak semua daerah dapat langsung dialiri air dengan jaringan irigasi tersebut, hal ini disebabkan oleh terbatasnya debit air di sungai tersebut. Oleh karena itu perlu adanya sebuah bangunan air yang dapat mengatasi masalah tersebut. Bangunan yang dimaksud adalah bangunan bendung. Bendung adalah bangunan air yang dibangun melintang sungai atau sudetan sungai untuk meninggikan muka air sehingga air sungai dapat disadap dan dialirkan secara gravitasi ke daerah yang membutuhkan. Menurut macamnya bendung dibagi dua, yaitu bendung tetap dan bendung sementara. Bendung tetap adalah bangunan yang sebagian besar konstruksi terdiri dari pintu yang dapat digerakkan untuk mengatur ketinggian muka air sungai. Sedangkan bendung tidak tetap adalah bangunan yang dipergunakan untuk meninggikan muka air di sungai, sampai pada ketinggian yang diperlukan agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Jenis bendung yang akan direncanakan untuk mengatasi masalah diatas adalah Bendung Tetap. Perencanaan bendung tersebut mencakup keseluruhan aspek-aspek ketekniksipilan diantaranya aspek air, aspek struktur, dan aspek geoteknik/ilmu tanah. Dalam perencanaan bendung ini tentunya harus dilakukan analisis dan perhitungan yang detail dan tepat sehingga mendapatkan desain bendung yang baik dan aman.
1.2
Maksud dan Tujuan
1.2.1 Maksud Perancangan bendung ini dimaksudkan untuk meningkatkan pengetahuan dan keterampilan mahasiswa dalam mendesain sebuah bangunan air sebagai pengaplikasian dari ilmu yang telah diperoleh. 1.2.2 Tujuan Perencanaan bendung ini bertujuan untuk : a. Mempelajari perencanaan bangunan bendung dari segi perencanaan hidrolis dan bangunan pelengkap b. Mempelajari perhitungan dan desain bangunan bendung pada bagian hidrolis dan bangunan pelengkap sesuai kebutuhan di lapangan.
1.3
Lokasi Proyek Lokasi proyek pembangunan bendung ini teletak di DAS Sitakkurak,
Kabupaten Tapanuli Tengah, Sumatera Utara.
1.4
Pemilihan Lokasi Bendung
Lokasi bedung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu: a. Keadaan geologi dan tanah di sekitar rencana pembangunan bendung. b. Keadaan alur dan dasar sungai di sekitar rencana bendung. c. Keadaaan medan, morfologi sungai, bantaran tebing, dan lembah sungai. d. Jenis dan macam tanah.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
1.5
Daerah Tangkapan Sungai Menurut Direktorat Bidang Pekerjaan Umum, Daerah Tangkapan Sungai
(DTS) adalah suatu daerah yang dibatasi oleh pembatas topografi berupa punggung-punggung bukit atau gunung yang menampung air hujan yang jatuh di atasnya dan kemudian mengalirkannya melalui anak sungai dan sungai ke laut atau ke danau. Catchment area (daerah tangkapan air) dapat dikatakan menjadi suatu ekosistem dimana terdapat banyak aliran sungai, daerah hutan dan komponen penyusun ekosistem lainnya termasuk sumber daya alam. Namun, komponen yang terpenting adalah air yang merupakan zat cair yang terdapat diatas ataupun dibawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut yang berada di darat. Catchment area erat kaitannya dengan Daerah Aliran Sungai (DAS).
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Tinjauan Umum
Sungai mempunyai peranan yang penting bagi kehidupan manusia. Salah satunya adalah sebagai sumber air yang dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan irigasi, penyediaan air minum, kebutuhan industri dan lain lain. Kebutuhan air bagi kepentingan manusia semakin meningkat sehingga perlu dilakukan penelitian atau penyelidikan masalah ketersediaan air sungai dan kebutuhan area di sekelilingnya, agar pemanfaatan dapat digunakan secara efektif dan efisien, maka dibuatlah dengan pembangunan sebuah bendung. Bendung (Bangunan Sadap) atau Weir (Diversion Structure) merupakan bangunan (komplek bangunan) melintasi sungai yang berfungsi mempertinggi elevasi air sungai dan membelokkan air agar dapat mengalir ke saluran dan masuk ke sawah untuk keperluan irigasi. Definisi bendung menurut ARS Group, 1982, Analisa Upah dan Bahan BOW (Burgerlijke Openbare Werken),Bandungadalah bangunan air (beserta kelengkapannya) yang dibangun melintang sungai atau pada sudetan untuk meninggikan taraf muka air sehingga dapat dialirkan secara gravitasi ke tempat yang membutuhkannya. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia/SNI 03-2401-1991 tentang Pedoman Perencanaan Hidrologi Dan Hidraulik Untuk Bangunan Di Sungai adalah bangunan ini dapat didesain dan dibangunan sebagai bangunan tetap, bendung gerak, atau kombinasinya, dan harus dapat berfungsi untuk mengendalikan aliran dan angkutan muatan di sungai sedemikian sehingga dengan menaikkan muka airnya, air dapat dimanfaatkan secara efisien sesuai dengan kebutuhannya. Dalam merencanakan bangunan air, analisis yang penting perlu ditinjau adalah analisis hidrologi. Analisis hidrologi diperlukan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana yang mana debit banjir rencana akan berpengaruh besar terhadap besarnya debit maksimum maupun kestabilan konstruksi yang akan dibangun. Pada perencanaan bendung ini, analisis hidrologi untuk perencanaan bendung, meliputi tiga hal (Soemarto, 1999), yaitu: 1. Aliran masuk (inflow) yang mengisi bendung. 2.
Tampungan bendung.
3.
Banjir desain untuk menentukan kapasitas dan dimensi sungai
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Untuk menghitung semua besaran terebut diatas, lokasi dari rencana bendung harus ditentukan dan digambarkan pada peta. Hal ini dilakukan supaya penetapan dari hujan rata – rata dan evapotranspirasi yang tergantung dari tempat yang ditentukan. Perhitungan hidrologi sebagai penunjang pekerjaan desain, dibutuhkan data meteorologi dan hidrometri. Data hujan harian selanjutnya akan diolah menjadi data curah hujan rencana, yang kemudian akan diolah menjadi debit banjir rencana (Soemarto, 1999). Data hujan harian didapatkan dari beberapa stasiun di sekitar lokasi rencana embung, di mana stasiun tersebut masuk dalam catchment area atau daerah aliran sungai. Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut (Sosrodarsono, 1993) : a.
Menentukan Daerah Aliran Sungai ( DAS ) beserta luasnya.
b.
Menentukan Luas pengaruh daerah stasiun-stasiun penakar hujan Sungai.
c.
Menentukan curah hujan maksimum tiap tahunnya dari data curah hujan yang ada.
d.
Menganalisis curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.
e.
Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana diatas pada periode ulang T tahun.
f.
Menghitung debit andalan yang merupakan debit minimum sungai yang dapat untuk keperluan air baku.
Menghitung neraca air yang merupakan perbandingan antara debit air yang tersedia dengan debit air yang dibutuhkan untuk keperluan air baku. 2.2
Penentuan Daerah Aliran Sungai
Sebelum menentukan daerah aliran sungai, terlebih dahulu menentukan lokasi bangunan air (bendung) yang akan direncanakan. Dari lokasi bendung ini ke arah hulu, kemudian ditentukan batas daerah aliran sungai dengan menarik garis imajiner yang menghubungkan titik-titik yang memiliki kontur tertinggi sebelah kiri dan kanan sungai yang di tinjau (Soemarto, 1999). Penentuan daerah aliran sungai (DAS) ini menggunakan aplikasi berbasis GIS ArcMap.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.3
Koefisien Pengaliran
Koefisien aliran permukaan didefinisikan sebagai nisbah antara puncak aliran permukaan terhadap intensitas hujan. Faktor utama yang mempengaruhi koefisien adalah laju infiltrasi tanah, kemiringan lahan, tanaman penutup tanah, dan intensitas hujan. Selain itu koefisien limpasan juga tergantung pada sifat dan kondisi tanah, air tanah, derajat kepadatan tanah, porositas tanah, dan simpanan depresi. Harga C untuk berbagai tipe tanah dan penggunaan lahan disajikan dalam Error: Reference source not found. Harga C yang ditampilkan dalam Error: Reference source not found belum memberikan rincian masing-masing faktor yang berpengaruh terhadap besarnya nilai C. Oleh karena itu, Hassing (1995) menyajikan cara penentuan faktor C yang mengintegrasikan nilai yang mempresentasikan beberapa faktor yang mempengaruhi hubungan antara hujan dan aliran, yaitu topografi, permeabilitas tanah, penutup lahan, dan tata guna tanah. Nilai koefisien C merupakan kombinasi dari beberapa faktor yang dapat dihitung berdasarkan Tabel 2.1 . Tabel 2. 1 Koefisien Limpasan Untuk Metode Rasional Deskripsi Lahan/Karakter Permukaan
Koefisien Aliran C
Business perkotaan pinggiran
0.70 - 0.95 0.50 - 0.70
rumah tungggal
0.30 - 0.50
multiunit, terpisah
0.40 - 0.60
multiunit, tergabung
0.60 - 0.75
perkampungan
0.25 - 0.40
Perumahan
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z apartemen
0.50 - 0.70
ringan
0.50 - 0.80
berat
0.60 - 0.90
aspal dan beton
0.70 - 0.95
batu bata, paving
0.50 - 0.70
Industri
Perkerasan
Atap
0.75 - 0.95
Halaman, tanah berpasir datar, 2%
0.05 - 0.10
rata-rata, 2=7% curam, 7% Halaman, tanah berat
0.10 - 0.15 0.15 - 0.20
datar, 2% rata-rata, 2=7% curam, 7% Halaman kereta api Taman tempat bermain Taman perkebunan Hutan
0.13 - 0.17 0.18 - 0.22 0.25 - 0.35 0.10 - 0.35 0.20 - 0.35 0.10 - 0.25
datar, 0 - 5% bergelombang, 5 - 10% berbukit, 10 - 30%
0.10 - 0.40 0.25 - 0.50 0.30 - 0.50
Tabel 2. 2 Koefisien Aliran Untuk Metode Rasional (Hassing, 1995) Koefisien aliran Ct + Cs + Cv Topografi, Ct
Tanah, Cs
Vegetasi, Cv
Datar, (20%)
0.16 Lempung dan lanau 0.26 Lapisan batu
0.16 Padang rumput 0.26 Tanpa tanaman
0.21 0.28
Error: Reference source not found dan Error: Reference source not found menggambarkan nilai C untuk penggunaan lahan yang seragam, dimana kondisi ini sangat jarang dijumpai untuk lahan yang relatif luas. Jika DAS terdiri dari berbagai macam penggunaan lahan dengan koefisien aliran permukaan yang berbeda, maka C yang dipakai adalah koefisien DAS yang dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z n
∑ Ci∙ Ai
C DAS= i=1n
∑ Ai i=1
Dimana: Ai
= Luas lahan dengan jenis penutup tanah, i
Ci
= Koefisien aliran permukaan jenis penutup tanah, i
n
= Jumlah jenis penutup lahan
Dalam perancangan bendung tetap ini, koefisien pengaliran di catchment area sebesar 0,25.
2.4
Curah Hujan
Pengertian curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidakmenguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Curah hujan 1 (satu) milimeter artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negatif terhadap tanaman. 2.4.1 Curah Hujan Rata-Rata Dari metode perhitungan curah hujan yang ada, digunakan metode Thiesen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Adapun jumlah stasiun yang masuk di lokasi daerah pengaliran sungai berjumlah tiga buah stasiun yaitu Sta Barus, BPP Pakat, Dolok Sanggul. Dari tiga stasiun tersebut masing-masing dihubungkan untuk memperoleh luas daerah pengaruh dari tiap stasiun. Di mana masing-masing stasiun mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua stasiun. 2.4.2 Curah Hujan Dengan Metode Thiessen Untuk perhitungan curah hujan dengan metode Thiessen digunakan persamaan (Soemarto, 1999) Persamaan :
R
= Curah hujan maksimum rata-rata (mm)
R1, R2,.......,Rn
= Curah hujan pada stasiun 1,2,........,n (mm)
A1, A2, …,An
= Luas daerah pada polygon 1,2,…..,n (Km2)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.5
Frekuensi Curah Hujan Rencana Dari hasil perhitungan curah hujan rata-rata maksimum metoda thiessen di
atas perlu ditentukan kemungkinan terulangnya curah hujan harian maksimum guna menentukan debit banjir rencana. 2.5.1 Pengukuran Dispersi Suatu kenyataan bahwa tidak semua nilai dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, tetapi kemungkinan ada nilai yang lebih besar atau lebih kecil dari nilai rata-ratanya. (Sosrodarsono&Takeda, 1993). Besarnya dispersi dapat dilakukan pengukuran dispersi, yakni melalui perhitungan parametrik statistik untuk (Xi–X), (Xi–X)2, (Xi–X)3, (Xi–X)4 terlebih dahulu. Dimana : Xi
= Besarnya curah hujan daerah (mm)
X
= Rata-rata curah hujan maksimum daerah (mm)
Macam-macam pengukuran dispersi : 1. Standar Deviasi (S) Perhitungan standar deviasi digunakan persamaan sebagai berikut :
Dimana : S X͞
= Standar deviasi
Xi
= Nilai variasi ke i
= Nilai rata-rata variasi
n
= Jumlah data
2. Koefisien Skewness (CS) Perhtungan koefisien skewness digunkan persamaan sebagai berikut :
Dimana : CS
= Koefisien Skewness
Xi
= Nilai variasi ke i
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
X͞
= Nilai rata-rata variasi
n
= Jumlah Data
S
= Standar deviasi
3. Pengukuran Kurtosis (CK) Perhitungan kurtosis digunakan sebagai berikut :
Dimana : CK
= Koefisien kurtosis
Xi X͞
= Nilai variasi ke i
n
= Jumlah Data
S
= Standar deviasi
= Nilai rata-rata variasi
4. Koefisien Variasi (CV) Perhitungan koefisien variasi digunakan persamaan sebagai berikut :
Dimana : CV X͞
= Koefisien variasi
S
= Standar deviasi
= Nilai rata-rata variasi
2.5.2 Jenis Sebaran Macam-macam metode jenis sebaran sebagai berikut : 1. Metode Gumbel Menghitung curah hujan dengan persamaan-persamaan sebagai berikut :
Dimana: X͞ = Rata-rata hujan wilayah R24 (mm) S
= Standar deviasi
Sn
= Standar deviasi tereduksi (Tabel 2.3)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
YT
= Fungsi periode ulang (Tabel 2.4)
Yn
= Rata-rata tereduksi (Tabel 2.5) Tabel 2. 3 Reduced Standar Deviation (Sn)
Tabel 2. 4 Reduced Variate, YT Sebagai Fungsi Periode Ulang
Tabel 2. 5 Reduced Mean, Yn Sebagai Rata-Rata Tereduksi
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2. Metode Log Person III Pada situasi tertentu, walaupun data yang diperkirakan mengikuti distribusi sudah dikonversi ke dalam bentuk logaritmis, ternyata kedekatan antara data dan teori tidak cukup kuat untuk menjustifikasi pemakaian distribusi log normal. Person telah mengembangkan serangkaian fungsi probabilitas yang dapat dipakai untuk hampir semua distribusi probabilitas empiris dari suatu distribusi adalah Log Person tipe III (LP III). Tiga parameter penting dalam Log Person III, yaitu harga rata-rata, simpangan baku dan koefisien kemencengan. Jika koefisien kemencengan sama dengan nol, maka distribusi kembali ke distribusi log normal. Adapun prosedur
penggunaan distribusi Log Person III adalah
(Soewarno, 1995) : a. b.
Tentukan logaritma dari semua nilai variat X Menghitung harga rerata :
c.
Hitung standar deviasi dari log X, dengan persamaan :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
d.
Hitung koefisien penyimpangan, dengan persamaan :
e.
Menghitung logaritma dengan persamaan :
f.
Harga KTr diperoleh dari tabel hubungan antara Cs dengan kala ulang (tabel 2.4). Dimana nilai KTr adalah variabel standar (standardized variable) untuk nilai X yang besarnya tergantung koefisien kemencengan.
Tabel 2. 6 Faktor Penyimpangan KTr untuk Log Person III
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dimana : Xi
=
curah hujan (mm)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
XT
=
curah hujan rancangan dengan kala ulang T tahun (mm)
Cs
=
koefisien penyimpangan/kemencengan
S log X =
standar deviasi
KTr
fungsi Cs terhadap kala ulang
=
Log Xo =
logaritma curah hujan rerata
Log Xi =
logaritma curah hujan harian maksimum
3. Metode Log Normal Distribusi log normal digunakan apabila nilai-nilai dari variabel random tidak mengikuti distribusi normal, tetapi nilai logaritmanya memenuhi distribusi normal. Jika variabel acak Y = log X terdistribusi secara normal, maka X dikatakan mengikuti distribusi log normal. Fungsi densitas probabilitas (PDF = probability density function) untuk distribusi log normal dapat dituliskan dalam bentuk rata-rata dan simpangan bakunya, sebagai berikut :
Dengan: P(X) = peluang log normal X
= nilai variat pengamatan
Y
= log X
Y͞
= rata-rata populasi Y
S = deviasi standar nilai variat Y Apabila nilai P(X) digambarkan pada kertas, maka peluang logaritma akan merupakan persamaan garis lurus, sehingga dapat dinyatakan sebagai model matematik dengan persamaan (Soewarno, 1995) :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dimana:
Dengan : YT = perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T tahunan Y = nilai rata-rata hitungan variat S KT
= deviasi standar nilai variat = faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode
ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang. Hitungan distribusi log normal dilakukan dengan menggunakan tabel yang sama dengan distribusi normal yaitu tabel 2.6, dimana dapat dihitung debit banjir puncak dengan periode ulang tertentu. 4. Metode Normal Distribusi normal atau kurva normal adalah simetris terhadap sumbu vertikal dan fungsi densitas peluang normal (PDF = probability density function) yang paling dikenal adalah berbentuk lonceng yang disebut pula distribusi Gauss. Distribusi normal mempunyai dua parameter yaitu rerata µ dan deviasi standar σ dari populasi. Dalam praktek, X dan deviasi S diturunkan dari data sampel untuk menggantikan µ dan σ. Fungsi distribusi normal mempunyai bentuk sebagai berikut :
Dengan: P(X) = Fungsi densitas peluang normal (probabilitas kontinyu) X X͞
= Variable acak kontinyu
S
= Simpangan baku dari nilai X
= Rata-rata nilai X
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dalam pemakaian praktis, umumnya rumus tersebut tidak digunakan secara langsung karena telat dibuat tabel untuk keperluan perhitungan dan persamaan umum yang sering digunakan adalah :
Dimana:
Dengan: XT
= Perkiraan nilai yang diharapkan terjadinya dengan periode ulang T tahunan
XO = Nilai rata-rata hitungan variat S
= Deviasi standar nilai variat
KT = Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periode ulang dan tipe model matematik distribusi peluang yang digunakan untuk analisis peluang Nilai faktor frekuensi KT umumnya tersedia dalam tabel untuk mempermudah perhitungan, seperti ditunjukkan dalam tabel 2.6 yang umum disebut sebagai tabel nilai variable reduksi Gauss (variable reduced Gauss). Tabel 2. 7 Nilai Variabel Reduksi Gauss No.
Periode ulang, T
Peluang
KT
(tahun) 1
1,001
0,999
-3,050
2
1,005
0,995
-2,580
3
1,010
0,990
-2,330
4
1,050
0,950
-1,640
5
1,110
0,900
-1,280
6
1,250
0,800
-0,840
7
1,330
0,750
-0,670
8
1,430
0,700
-0,520
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
9
1,670
0,600
-0,250
10
2,000
0,500
0,000
11
2,500
0,400
0,250
12
3,330
0,300
0,520
13
4,000
0,250
0,670
14
5,000
0,200
0,840
15
10,000
0,100
1,280
16
20,000
0,050
1,640
17
50,000
0,020
2,050
18
100,000
0,010
2,330
19
200,000
0,005
2,580
20
500,000
0,002
2,880
21
1.000,000
0,001
3,090
5. Pemilihan Jenis Sebaran Untuk menentukan jenis sebaran dapat dilakukan melalui syarat berikut ini: Tabel 2. 8 Syarat Penentuan Jenis Sebaran Jenis Sebaran Normal Log Normal Log Pearson III Gumbel
Syarat Cs = 0
Ck = 3
Cs = 0.763
Ck = 3
Cs = 0 Cs < 1.1396
Ck = 1.5Cs + 3 Ck = 3.873 Ck < 5.4002
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.5.3 Perhitungan Intensitas Curah Hujan Perhitungan intensitas curah hujan ini menggunakan metode Dr. Mononobe yang merupakan sebuah variasi dari persamaan – persamaan curah hujan jangka pendek, persamaannya sebagai berikut (Soemarto, 1999):
2.5.4 Perhitungan Debit Banjir Rencana Dalam perhitungan debit banjir perencanaan bendungan ini menggunakan metode nakayasu. Untuk menentukan hidograf satuan sintetik nakayasu dapat dilakukan sebagai berikut: 1. Perhitungan waktu konsentrasi (tg)
Untuk panjang sungai (L) kecil dari 15 km tg = 0,21L0,7
Untuk panjang sungai (L) besar dari 15km tg = 0,4 + 0,058 L
2. Menentukan tr Harga tr berkisar antara 0,5 tg sampai tg 3. Perhitungan peak time (Tp) Tp = tg + 0,8tr 4. Perhitungan T0,3 (waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak samapi menjadi 30% dari debit puncak) T0,3 = αtg Nilai α tergantung daerah pengaliran untuk :
α = 2 daerah pengaliran biasa
α = 1,5 bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat
α = 3 bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat
5. perhitungan debit puncak (Qp)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
6. Perhitungan Qa (Limpasan sebelum mencapai debit puncak)
7. Perhitungan Qd1
8. Perhitungan Qd2
9. Perhitungan Qd3
2.6
Evapotranspirasi Laju evapotranspirasi menyatakan banyaknya air yang hilang menguap
kembali ke atmosfer oleh proses evapotranspirasi. Apabila persediaan dari banyaknya air tersebut tak terbatas, maka evapotranspirasi akan berlangsung dengan laju maksimum di lokasi tersebut, umumnya disebut dengan evapotranspirasi potensial (Etp). Tetapi umumnya persediaan air tidak selalu tak terbatas sehingga laju evapotranspirasi dapat lebih rendah dari pada laju evapotranspirasi seandainya persediaan air tak terbatas, proses itu umumnya dinyatakan sebagai evapotranspirasi aktual ETo. Umumnya evapotranspirasi potensial untuk jenis tanaman tertentu dinyatakan dengan persamaan berikut: ETp = Kc x ETo (dari : FAO) Nilai Kc tergantung dari varietas dan umur dari tanaman. Telah banyak dikembangkan rumus-rumus empiris berbasis data unsur iklim seperti radiasi matahari, suhu udara, kecepatan angin dan kelembaban udara untuk memperkirakan evapotranspirasi potensial dari tanaman rujukan
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
oleh pakar hidroklimatologi. Evapotranspirasi potensial untuk tanaman rujukan umumnya dinyatakan dengan istilah evapotranspirasi rujukan (ET o). Cara lain untuk memperkirakan ET o selain dihitung dengan berbasis data unsur iklim, dapat pula dihitung berdasarkan data penguapan yang diukur dari panci-A, bila data klimatologi tidak tersedia. Perhitungannya dapat menggunakan rumus sebagai berikut: ETo = Kp x Ep Dalam hal ini : Ep
= laju penguapan terukur dari panci (mm/hari)
Kp
= koefisien panci untuk tanaman rujukan. Nilai Kp pada persamaan di atas besarnya tergantung kondisi unsur iklim
dan kondisi lokasi pos iklim. Selama ini nilai koefisien penguapan panci telah ditentukan sebesar 0,65-0,85 dan FAO sendiri mempunyai standar nilai sebesar 0,85. 2.7
Debit Andalan Karena tidak tersedia data debit sungai hasil pengamatan di bendung
sitakkurak, maka untuk perhitungan ketersediaan air digunakan data curah hujan dan data klimatologi dengan model hujan limpasan yaitu model NRECA. Dari analisa pemodel ini akan diperoleh informasi besarnya aliran debit andalan pada setiap sumber air.
2.8
Kebutuhan Air Irigasi Banyaknya air yang dibutuhkan terhadap macam tanaman dihitung terhadap
tanaman padi dan palawija.
Adapun faktor-faktor yang berpengaruh adalah
sebagai berikut : 1. Pola Tanam Pola Tanam yang diusulkan adalah Padi – Padi – Palawija. Jenis padi yang ditanam disarankan menggunakan varietas padi unggul. Untuk palawija, disesuaikan dengan kebiasaan para petani yang sudah berjalan selama ini, yaitu: tomat, ketimun, cabe, jagung, kedelai, sayuran dan lain-lain yang ditanam pada musim kemarau.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Kalender awal tanam yaitu MT. I akan disesuaikan dengan kebiasaan petani setempat dan hasil analisis kebutuhan air berdasarkan beberapa alternatif musim tanam. 2. Evapotranspirasi Evapotranspirasi adalah faktor utama yang mempengaruhi produksi, karena itu merupakan salah satu penentu, sehingga tafsiran mengenai besarnya evapotranspirasi yang mendekati kenyataan sangat penting dalam menentukan kebutuhan air untuk tanaman. 3. Penyiapan Lahan (Land Preparation) Kebutuhan air untuk penyiapan lahan umumnya untuk menentukan kebutuhan maksimum air irigasi pada suatu daerah, dimana pekerjaan ini merupakan bagian pertama dari berbagai tahap menanam, waktu serta kualitas pekerjaan tanah dapat sangat mempengaruhi pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Pada tahap ini diperlukan paling banyak air irigasi. Kelambatan pekerjaan tanah akan mengundurkan seluruh jadwal penanaman, namun demikian memperpanjang waktu pengerjaan juga mengganggu sistem irigasi dalam pengertian jumlah air yang digunakan. Berdasarkan hal tersebut di atas, maka faktor yang menentukan besarnya kebutuhan air untuk penyiapan lahan adalah :
Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan penyiapan lahan Jumlah air yang diperlukan untuk penyiapan lahan Kebutuhan air untuk pengolahan dan persemaian Dalam perhitungan untuk daerah irigasi ini, penyiapan lahan diambil lamanya waktu adalah 30 hari dengan penjenuhan ditambah lapisan air setebal 250 mm, dan selanjutnya besar kebutuhan air untuk penyiapan lahan dihitung berdasarkan rumus van de Goor dan Ziljstra (1986), yaitu sebagai berikut :
LP =
M . ek ek - 1
Dimana: LP
= Kebutuhan air irigasi ditingkat persawahan (mm/hari)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
M
E
= kebutuhan air untuk mengganti / mengkompensasi kehilangan air akibat evaporasi dan perkolasi disawah yang sudah dijenuhkan. = Konstanta = 2,718 M = Eo + P (mm/hari)
Dimana : Eo = Evaporasi air terbuka yang diambil 1,1 Eto selama penyiapan lahan (mm/hari) P = perlokasi, untuk daerah irigiasi ini, perkolasi diambil sebesar 2,5 mm/hr. K = MT/S Dimana : T = Jangka waktu penyiapan lahan (hari), diambil 30 hari. S = Kebutuhan air, untuk kejenuhan ditambah dengan lapisan air 50 mm, 200 + 50 = 250 mm untuk penyiapan lahan dan untuk lapisan air awal setelah transplantasi selesai. 4. Penggunaan Konsumtif Penggunaan air konsumtif oleh tanaman diperkirakan berdasarkan metoda perkiraan empiris, dengan menggunakan data iklim dan koefisien tanah pada tahap pertumbuhan seperti dinyatakan dalam persamaan berikut ini : ETc = Kc x Eto Dimana: Kc
= Koefisien Tanam
ETo = Evapotransporasi (mm/hari), dihitung menggunakan metoda Penman Koefisien Tanaman (Kc) diambil berdasarkan tabel yang sesuai dengan Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi : Bagian Penunjang untuk Standar Perencanaan Irigasi.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 2. 9 Harga-harga Koefisien Tanaman Padi dan Palawija BULAN 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Varitas Biasa 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.05 0.95 0.00
F.A.O Varitas Unggul 1.10 1.10 1.05 1.05 0.95 0.00
Palawija 0.50 0.75 1.00 1.00 0.82 0.45
5. Laju Perlokasi Besarnya Laju Perkolasi tergantung kepada sifat-sifat tanah, antara lain :
Keadaan tekstur tanah
Kedalaman air tanah
Kedalaman lapisan kedap air
Periode pertumbuhan
Topografi
Cara bercocok tanam
Untuk daerah irigasi ini, perkiraan laju perkolasi untuk perhitungan diambil sebesar 2.50 mm/hr. 6. Penggantian Lapisan Air (WLR) Penggantian Lapisan Air (WLR) diasumsikan sebesar 3,3 mm/hari selama setengah bulan, masing-masing 1 bulan dan 2 bulan setelah transplantasi. 7. Curah Hujan Efektif Curah hujan effektif padi adalah tergantung kepada persentasi curah hujan setengah bulanan dari curah hujan yang mempunyai kemungkinan 80% (R80) terjadi selama periode pengamatan yang ditinjau. Untuk padi dipakai waktu setengah bulanan dengan kenungkinan 50% terpenuhi. Curah hujan effektif untuk padi dihitung berdasarkan R80 dan % Efektif padi seperti pada tabel di bawah ini.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 2. 10 Curah Hujan Efektif untuk Padi sebagai Prosentase Curah Hujan Setengah Bulanan R80 Setengah Bulan R80 ( mm ) < 10 10 s/d 20 21 s/d 100 101 s/d 150 > 150
% Efektif 0 80 70 60 50
8. Efisiensi Irigasi Untuk tujuan perencanaan, dianggap bahwa seperempat sampai sepertiga dari jumlah air yang diambil akan hilang sebelum air itu sampai di sawah. Kehilangan ini disebabkan oleh kegiatan eksploitasi, evaporasi dan rembesan. Kehilangan akibat evaporasi dan rembesan umumnya kecil jika dibandingkan dengan jumlah kehilangan akibat kegiatan eksploitasi, sehingga pemberian air harus lebih besar dari kebutuhan sebenarnya. Maka harga efisiensi irigasi dibutuhkan untuk menutupi kehilangan air tersebut di atas. Nilai efisiensi irigasi untuk daerah irigasi adalah sebagai berikut : Jaringan Tersier
: 80 %
Jaringan Sekunder : 90 % Jaringan Primer
: 90 %
Total
: 65 %
9. Kebutuhan Air Bersih Di Sawah Kebutuhan bersih air di sawah untuk padi digunakan persamaan dibawah ini : NFR = Etc + P – Re + WLR THR =
NFR 0,80
SDR =
NFR 0,72
DR
NFR 0,65
=
Dimana:
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Etc
= Pengunaan konsumtif (mm/hari)
P
= Kehilangan air akibat perlokasi (mm/hari)
Re
= Curah hujan efektif (mm/hari)
WLR
= Penggantian lapisan air (mm/hari)
Kalender pola tanam dihitung dengan 6 alternatif untuk setiap 2 minggu dengan alternatif I pada awal bulan oktober dengan pola tanam padi – padi – palawija
2.9
Debit Bank full Untuk menentukan debit bank full dapat dihitung melalui analisis manning.
Sehingga rumus manning yang banyak digunakan pada pengaliran di saluran terbuka, juga berlaku untuk pengaliran di pipa. Rumus tersebut mempunyai bentuk:
Dengan n adalah koefisien Manning dan R adalah jari-jari Hydraulik, yaitu perbandingan antara luas tampang aliran A dan keliling basah P.
Untuk pipa lingkaran A = π D2/4 dan P = π . D, sehingga: Atau
D = 4R
2.10 Perencanaan Hidrolis Bendung Dasar perencanaan sebuah bangunan pengambilan adalah perhitungan dan analisa yang gunanya untuk memberikan gambaran dan uraian dalam perhitungan hidrolisnya. Berdasarkan analisa terhadap peta situasi bendung skala 1 : 500 dan hasil pemetaan sungai pada bendung Sitakkurak, maka ditentukan parameter untuk mempermudah dan efisiensi di dalam pembuatannya sebagai berikut:
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.10.1 Lebar Bendung Yang dimaksud dengan lebar bendung adalah jarak antara tembok pangkal di satu sisi dan tembok pangkal di sisi lainnya.
Ada dua alternatif untuk
pemilihan lebar bangunan pengambilan, yaitu :
Alternatif 1 Untuk tidak terlalu banyak mengganggu aliran sungai setelah ada bangunan pengambilan, maka yang paling ideal lebar bangunan pengambilan adalah sama dengan lebar normal sungai. B = Bn Dimana : B = Lebar Bangunan pengambilan Bn = Lebar normal sungai’
Alternatif 2 Akan tetapi oleh karena suatu hal, bila ternyata lebar bangunan pengambilan sama dengan lebar normal sungai akan mengakibatkan tingginya air di atas mercu tinggi sekali, maka lebar bangunan 6 B ≤ Bn 5 pengambilan masih dapat diperbesar sampai mencapai .
2.10.2 Mercu Bendung Mercu/pelimpah adalah bagian dari bendung yang berfungsi untuk:
Meninggikan muka air sungai, pada saat debit sungai kecil (musim kering),
Melimpahkan air banjir, pada saat debit sungai besar (musim hujan/banjir). Mercu bendung harus didesain sesuai dengan kriteria desain untuk
memudahkan pelaksanaan; bentuk mercu dapat didesain berupa mercu bulat (dengan satu atau dua radius) atau ambang lebar; kriteria desain yang dimaksud menyangkut parameter aliran, debit rencana untuk kapasitas limpah, kemungkinan kavitasi dan benturan batu. Di Indonesia pada umumnya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah : tipe Ogee dan tipe bulat.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.10.3 Elevasi Mercu Fungsi dari mercu adalah untuk meninggikan elevasi muka air sedemikian rupa sehingga elevasi muka air terendah yang diperlukan oleh air sungai tersebut untuk dapat mengalirkan air ke seluruh daerah yang direncakanan dapat terjamin. Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa faktor. Berikut faktor-faktor perhitungan elevasi mercu :
Elevasi Sawah tertinggi
Tinggi air di sawah
Kehilangan energi dari tersier ke sawah
Kehilangan energi dari induk ke tersier
Kehilangan energi karena kemiringan sal.
Kehilangan energi pada alat ukur
Kehilangan energi dari sungai ke induk
Persediaan energi unuk eksploitasi
Persediaan energi untuk lain-lain
2.10.4 Tinggi Mercu Tinggi mercu adalah jarak antara lantai muka bangunan pengambilan sampai puncak mercu (P).
Elevasi lantai muka bangunan pengambilan
direncanakan sama dengan elevasi dasar sungai terendah. 2.10.5 Lebar Pintu Pembilas Pintu Pembilas berfungsi untuk menguras bahan-bahan endapan dengan cara mengangkat pintu pada waktu pembilasan. Lebar pintu pembilas ini tidak boleh terlalu kecil ataupun terlalu besar. Sebab-sebab dari hal tersebut adalah:
Jika terlalu kecil, maka efek pembilasan kecil pula
Jika terlalu lebar maka pintu akan menjadi berat dan akan susah untuk diangkat
Lebar pintu pembilas dapat diambil dari dua kategori berikut:
Bp = 1/2 lebar pintu intake
Bp = 1/10 lebar bendung (B)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.10.6 Tebal Pilar Pilar berfungsi untuk tempat kedudukan dari pintu pembilas. Untuk perencanaan bendung, tebal pilar dapat diambil dari harga sebagai berikut.
Tergantung dari lebar pintu pembilas
Tergantung tingginya pilar itu sendiri.
2.10.7 Lebar Efektif Bendung Lebar efektif bendung adalah lebar mercu yang bermanfaat untuk melewatkan debit, dikarenakan adanya pilar-pilar dan pintu penguras. Lebar Efektif bangunan pengambilan dapat dihitung dengan rumus: Bef
= B – t – b
Dimana : Bef
=
Lebar Efektif Bendung
B
=
Lebar seluruh Bendung
b
=
Jumlah lebar pintu penguras
t
=
Jumlah tebal pilar
2.10.8 Tinggi Muka Air Maksimum Di Atas Mercu Tinggi muka air maksimum di atas mercu adalah muka air sedikit di udik mercu, sebelum muka air itu berubah bentuknya menjadi melengkung ke bawah. Rumus debit yang digunakan adalah :
Q
2 2 . .g = Cd . 3 3
Q
= 1,71 x Cd x Beff x H11,5
√
. Beff . H1,5
Dimana : Q
= Debit rencana dengan periode ulang 50 tahun
Cd
= Koefisien debit
Cd
= C0 . C1 . C2
Beff
= Lebar Efektif Bendung
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
2.10.9 Tinggi Muka Air Maksimum Di Hilir Mercu Tinggi muka air maksimum di atas hilir mercu dihitung berdasarkan bank full capacity dari penampang sungai di posisi hilir bendung.
2.11 Kolam Olak kolam olak atau kolam loncat air merupakan salah salah satu bangunan pelengkap dari peredam energi. Kolam loncat didesain sedemikian rupa sehingga loncat air setelah bendung dapat dikendalikan untuk terjadi di kolam ini. Tipe-tipe kolam olak sebagai berikut : a.
Kolam olak tipe USBR Tipe ini dikembangkan oleh United States Bureau of Reclamation. Kolam olak USBR terdiri atas:
Blok miring: untuk menaikan pancaran dari lantai ruang olakan dan menstabilkan loncatan air.
Blok tengah: membantu memecah pancaran yang menabraknya.
Ambang hilir: mengurangi panjang lantai, untuk kecepatan tinggi masih dapat memecah sisa pancaran yang sampai pada ambang ini.
Ruang olakan dengan blok dan ambang tidak cocok untuk sungai yang mengangkut batu. Syarat pemilihan tipe kolam olak USBR sebagai berikut : Fr < 1,7 pada kondisi ini tidak diperlukan perlengkapan blok dsb di dalam ruang olak, namun sebaiknya panjang lantai >y2. Fr = 1,7 – 2,5 turbulensinya tidak kuat, jadi tidak diperlukan perlengkapan blok dsb, hanya saja lantai kolam harus cukup panjang. Fr = 2,5 – 4,5 loncatan air dalam peralihan menuju loncatan air seimbang, digunakan kolam USBR tipe IV. Fr 4,5 terjadi loncatan air seimbang. Pemasangan blok miring, blok tengah, dan ambang akan menstabilkan loncatan air, digunakan kolam USBR tipe II atau III. USBR tipe III digunakan bila kecepatan aliran 20 m/dt.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Gambar 2. 1 Type II Basin Dimensions
Gambar 2. 2 Type III Bsin Dimensions
Gambar 2. 3 Type IV Basin Dimensions
b.
Kolam olak tipe bak tenggelam Dipergunakan jika kedalaman konjugasi hilir loncat air lebih tinggi dibanding kedalaman normal air di hilir. Atau jika diperkirakan terdapat batu besar yg
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
terangkut aliran & dapat merusak lantai kolam. Karakteristik : kolam pendek tapi dalam
Gambar 2. 4 Kolam Olak Tipe Bak Tenggelam Parameter dasar perencanaan bak tenggelam menggunakan parameter dasar perencanaan kolam tipe USBR yg diubah menjadi parameter tak berdimensi dengan membagi parameter dasar dgn kedalaman kritis. Kedalaman kritis dirumuskan:
hc = dimana:
√ 3
q2 g
hc = kedalaman air kritis (m); q = debit per satuan lebar (m3/s.m); g = percepatan gravitasi
Jari-jari minimum bak yang diizinkan (Rmin) diberikan pada Gambar 22, di mana garis menerus adalah garis asli dari kriteria USBR. Di bawah H/hc = 2,5; USBR tidak memberikan hasilnya. Penyelidikan oleh IHE menunjukkan bahwa garis putus-putus menghasilkan kriteria yang bagus untuk jari-jari minimum bak yang diizinkan pada bangunan dengan tinggi energi rendah
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Gambar 2. 5 Grafik Jari-Jari Minimum Bak Tenggelam Batas minimum tinggi air hilir (Tmin) diberikan pada gambar 23. H/hc di atas 2,4 merupakan batas tinggi air minimum di hilir yang diberikan oleh USBR yang dipengaruhi oleh jari-jari bak dan batas tinggi air hilir untuk bak tetap. H/hc < 2,4 menggambarkan kedalaman konjugasi suatu loncat air. Apabila harga H/hc < 2,4, maka kedalaman konjugasi adalah kedalaman minimum air hilir. Pengalaman telah menunjukkan bahwa banyak bendung rusak akibat gerusan lokal yang terjadi tepat di sebelah hilirnya dan kadang-kadang kerusakan ini diperparah lagi oleh degradasi dasar sungai. Oleh karena itu, dianjurkan untuk menentukan kedalaman air hilir berdasarkan perkiraan degradasi dasar sungai yang akan terjadi di masa datang.
Gambar 2. 6 Grafik Muka Air Minimum Bak Tenggelam
c.
Kolam olak tipe Vlugter
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Bentuk hidrolis kolam tipe Vlugter merupakan pertemuan suatu penampang miring, melengkung, dan lurus. Menurut Vlugter, bentuk hidrolis ruang olak dipengaruhi oleh tinggi muka air di udik di atas mercu H dan perbedaan muka air udik dan di hilir z. Kolam tipe ini digunakan pada tanah dasar aluvial dengan sungai yang tidak membawa batu-batu besar. Kelemahan tipe ini adalah penurunan lantai yang besar, ini berarti penggalian tanah yang dalam. Berikut adalah parameter untuk menentukan dimensi kolam olak vlugter :
Gambar 2. 7 Penampang Kolam Olak Tipe Vlugter Kolam Vlugter, telah terbukti tidak andal untuk dipakai pada tinggi air hilir yang tidak sesuai dengan muka air yang sudah diuji di laboratorium. Pemakaian kolam Vlugter tidak lagi dianjurkan jika debit selalu mengalami fluktuasi, misalnya pada bendung di sungai. Penyelidikan menunjukkan bahwa tipe bak tenggelam, yang perencanaannya mirip dengan kolam Vlugter, lebih baik d.
Kolam olak tipe Schoklitsch Armin Schoklitsch telah membuat penyelidikan dan menemukan jenis kolam olakan yang ukuran-ukurannya tidak tergantung pada tinggi muka air di udik maupun di hilir, melainkan hanya pada debit per m lebar saja. Tipe Schoklitsch sebenarnya hampir sama dengan tipe Vlugter. Tipe ini dipakai bila pada tipe Vlugter harga R dan D terlalu besar/galian terlalu dalam. Bila R > 8,0 m atau z > 4,5 m digunakan tipe Schoklitsc
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Gambar 2. 8 Penampang Kolak Olak Tipe Schoklitsch
2.12 Lantai Muka Lantai Muka berfungsi untuk memperbesar hambatan yang dibuat pada creep line yang telah diperpanjang terlebih dahulu. Pada saat air terbendung maka terjadi perbedaaan tinggi air di depan dan di belakang bendung yang akan menimbulkan perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan ini mengakibatkan adanya aliran di bawah bendung, lebih-lebih bila tanah dasar bendung bersifat porous. Dimana aliran air ini akan menimbulkan tekanan pada butir-butir tanah di bawah bendung. Apabila tekanan ini cukup besar untuk mendesak butir-butir tanah, maka lama kelamaan akan timbul penggerusan, terutama di ujung belakang bendung. Sebaliknya air selama pengalirannya akan mendapatkan hambatan karena geseran. Oleh karenanya air itu akan mencari jalan dengan hambatan yang paling kecil yaitu pada Creep Line (Bidang Kontak antara bangunan dan tanah).
Makin
pendek Creep Line, maka makin kecil hambatannya dan makin besar tekanan yang ditimbulkan di ujung belakang bendung, demikian pula untuk sebaliknya. Untuk memperbesar hambatan Creep Line itu harus diperpanjang, antara lain dengan memberi lantai muka. 1.
Lantai Muka Berdasarkan Teori Bligh Menurut Teori Bligh bahwa besarnya perbedaan tekanan di jalur pengaliran adalah sebanding dengan panjangnya jalan air (creep line) dan dinyatakan sebagai :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
H =
L C
Dimana : h = Perbedaan tekanan air di udik dan di hilir bendung L C 2.
= Panjang bidang Kontak
=
Crep Ratio = 6 (Keadaan tanah : padat)
Lantai Muka Berdasarkan Teori Lane Teori Lane menyatakan bahwa energi yang dibutuhkan oleh air untuk melewati jalan yang vertikal lebih besar dari pada jalan horizontal dengan perbandingan 3:1. Dianggap bahwa L Ver = 3 L Hor untuk suatau panjang yang sama. Jadi Syarat Teori Lane :
L Hor 3
+ L Ver H . C ( C diambil = 1,6 untuk tanah padat)
Dengan catatan bahwa untuk bidang-bidang yang bersudut 450 atau lebih dianggap sebagai bidang vertikal. Dan untuk bidang-bidang yang bersudut kurang dari 450 dianggap sebagai bidang horizontal. 2.13 Stabilitas Bendung Gaya-gaya yang bekerja pada tubuh bendung yang dipakai untuk perhitungan stabilitas bendung adalah sebagai berikut:
Gaya Berat Sendiri ( G )
Gaya Gempa Bumi ( K )
Gaya Hidrostatis / Tekanan Air ( W )
Gaya Akibat Lumpur ( W )
Gaya Akibat Uplift – Pressure ( Px )
2.13.1 Gaya Berat Sendiri Bendung ( G ) Gaya berat ini adalah gaya akibat berat sendiri dari bendung, berarah vertikal ke bawah yang garis kerjanya melewati titik berat konstruksi. Berat Jenis bendung tergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat Bendung
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
tersebut. Untuk tujuan-tujuan perencanaan, harga-harga berat volume seperti di bawah ini:
Pasangan Batu
:
22 kN/m3
=
2200 Kg/m3
Beton Bertulang
:
24 kN/m3
=
2400 Kg/m3
2.13.2 Gaya Gempa Bumi ( K ) Gaya gempa yang sangat mempengaruhi stabilitas adalah gaya arah horizontal terhadap guling. Gaya Gempa dihitung dengan persamaan : E = Wbs . Dimana : E
= Gaya gempa equivalen
= Koefisien gempa tergantung dari lokasi tempat konstruksi berada dan untuk daerah Kalimantan koefisien adalah sebesar 0,15
Wbs
= Berat sendiri bendung dalam arah vertikal
2.13.3 Gaya Hidrostatis / Tekanan Air ( W ) Gaya hidrostatis harus ditinjau pada dua keadaan, yaitu pada keadaan air normal dan pada keadaan air banjir. Disamping itu gaya hidrostatis ditinjau juga dari pengaliran dimana mercu tenggelam dan mercu tidak tenggelam. Untuk Bendung Kalis, mercunya yang tidak tenggelam. a. Kondisi air normal Perhitungan gaya Hidrostatisnya adalah sebagai berikut : W1 = ½ . h2 . w W2 = ½ . h . a . w w
= 10 kN/m³ = 1.000 ton/m³
b. Kondisi air banjir Perhitungan gaya Hidrostatisnya adalah sebagai berikut : W1 = -h1 . (b+a) . w W2 = ½ . (h1+h)2 . w W3 = ½ . h2 . w
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
W4 = -½ . h . a . w W5 = -½ . h2 . w W6 = -½ . h2 . w W7 = -h2 . c . w W8 = -h2 . c . w W9 = -½ . d2 . w W10 = -½ . h3 . w W11 = -½ . h3 . w W12 = -h3 . d . w W13 = -h3 . d . w
2.13.4 Gaya Akibat Lumpur ( W ) Apabila bendung sudah bekerja, maka akan terjadi penimbunan endapan lumpur di depan bendung. Endapan lumpur ini diperhitungkan sebagai setinggi mercu. Tekanan lumpur yang bekerja terhadap muka hulu bendung, dihitung dengan persamaan:
L =
γ s . h 2 1 - sin ϕ . 2 1 + sin ϕ
(
)
Dimana : L
= Gaya yang terletak pada 2/3 kedalaman dari atas lumpur yang bekerja Secara horizontal
s
= Berat Jenis Lumpur (s = 1.60 kN/m3 )
h
= Dalamnya lumpur
= Sudut gesekan dalam lumpur ( = 200)
2.13.5 Gaya Akibat Uplift – Pressure ( Px ) Persamaan gaya tekan ke atas (Up Lift - Pressure) untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan menggunakan persamaan Lane adalah : Px Dimana :
= Hx
Lx .Δ H L
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Px = Gaya angkat pada titik x ( Kg/m2 ) H = Beda tinggi energi ( m ) Hx = Tinggi titik x terhadap air di muka ( m ) L
= Panjang total bidang kontak (Creep Line) bendung ( m )
Lx = Panjang Creep Line sampai titik x ( m ) Dengan rumus di atas maka besarnya tekanan tiap-tiap titik akan dapat diketahui. Dilihat dari rumus di atas maka secara teoritis up lift-pressure kemungkinan ada yang akan bernilai negatif. ikarenakan tekanan bernilai negatif kenyataannya tidak akan terjadi, maka tekanan negatif ini besarnya dianggap nol.
2.13.6 Cek Stabilitas Perhitungan stabilitas bendung ditinjau terhadap : Guling, Geser, Eksentrisitas, dan daya dukung tanah untuk masing-masing kondisi muka air, yaitu kondisi muka air normal dan kondisi muka air banjir. a. Stabilitas Terhadap Guling
Fx
=
∑ MT > 1,25 ∑ MG
b. Stabilitas Terhadap Geser
Fx
=
∑ V . Tan ϕ > 1,00 ∑H
c. Stabilitas Terhadap Eksentrisitas
a e
=
∑ MT - ∑ MG ∑H
=
B B -a < 2 6
d. Stabilitas Terhadap Bearing Capacity ( Daya Dukung Tanah )
∑V Dimana :
=
B
(
x 1±
6e < σ Ijin B
)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Fx
= Angka keamanan
V
= Jumlah Gaya Vertikal
H
= Jumlah Gaya Horizontal
MT = Jumlah Momen Tahan MG = Jumlah Momen Guling e
= Eksentrisitas
= Tegangan Tanah
Ijin
= Tegangan Tanah yang diijinkan yang tergantung pada jenis tanah bangunan. Berdasarkan hasil uji lapangan dan uji laboratorium, nilai Ijin Bendung Sitakkurak adalah 3,75 kg/cm2
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
BAB III METODOLOGI 5.1
Curah Hujan Rencana
Gambar 3. 1 Flowchart Curah Hujan Rencana
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
5.2
Debit Banjir Rencana
Gambar 3. 2 Flowchart Debit Banjir Rencana
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
5.3
Kebutuhan Air Irigasi
Gambar 3. 3 Flowchart Kebutuhan Air Irigasi
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
BAB IV ANALISIS HIDROLOGI BENDUNG 4.1
Penentuan Daerah Aliran Sungai Sebelum menentukan daerah aliran sungai, terlebih dahulu menentukan
lokasi bangunan air (bendung) yang akan direncanakan. Lokasi yang ditinjau adalah Bendung Sitakkurat yang berada di kabupaten Tapanuli Tengah, Sumatera Utara. Dengan cara aplikasi berbasis GIS ArcMap dari peta topografi didapat luas total daerah aliran sungai (DAS) Bendung Sitakkurak sebesar 365,557 km2 dan panjang sebesar 56,62 km.
Gambar 4. 1 Luas DAS Bendung Sitakkurak
Gambar 4. 2 Panjang DAS Bendung Sitakkurak
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.2
Analisis Curah Hujan
4.3.1 Analisis Curah Hujan Rata-Rata Daerah Aliran Sungai Dari metode perhitungan curah hujan yang ada, digunakan metode Thiesen karena kondisi topografi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Adapun jumlah stasiun yang masuk di lokasi daerah pengaliran sungai berjumlah tiga buah stasiun yaitu Sta Barus, BPP Pakat, Dolok Sanggul.
Gambar 4. 3 Stasiun DAS dan Polygon Thiessen Dari tiga stasiun tersebut masing-masing dihubungkan untuk memperoleh luas daerah pengaruh dari tiap stasiun. Di mana masing-masing stasiun mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan garis-garis sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung antara dua stasiun. Berdasarkan hasil pengukuran dengan GIS ArcMap, luas pengaruh tiap stasiun ditunjukkan pada tabel 4.1 Tabel 4. 1 Luas Pengaruh Stasiun Hujan Terhadap DAS Bendung Sitakkurak No Sta.
Nama Stasiun
Luas DPA( Km2 )
Bobot ( % )
1
Barus
35,37709
9,678
2
BPP Pakat
274,76581
75,164
3
Dolok Sanggul
55,41416
15,159
Luas Total
365,557058
100
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.3.2 Analisis Curah Hujan Dengan Metode Thiessen Untuk perhitungan curah hujan dengan metode Thiessen digunakan persamaan (Soemarto, 1999) Persamaan :
R
= Curah hujan maksimum rata-rata (mm)
R1, R2,.......,Rn
= Curah hujan pada stasiun 1,2,........,n (mm)
A1, A2, …,An
= Luas daerah pada polygon 1,2,…..,n (Km2)
Berikut ini adalah data curah hujan maximum harian di DAS Bendung Sitakkurak Tabel 4. 2 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun Barus HUJAN BULANAN (mm)
TAHU N
Hujan Tahuna n (mm)
R24 Max (mm)
JAN
FEB
MA R
APR
MEI
JUN
JUL
AG S
SE P
OK T
NO V
DES
2002
629
470
132
154
65
13
55
0
0
0
4
77
1599
100,00
2003
100
383
50
36
0
11
0
13
37
182
176
265
1253
85,00
2004
310
374
265
296
271
11
10
0
0
0
277
200
2014
72,00
2005
543
268
391
144
228
110
108
11
42
164
164
219
2392
115,00
2006
345
389
293
134
155
53
0
0
0
31
195
1595
109,00
2007
325
544,2
221
492
234
278
0 110, 8
84
119
245
58,3
728
3439,3
89,00
2008
407
374
575
349
191
114
39
72
534
430
641
441
4167
166,00
2009
387 330, 6
302
234
62
89
42
5
11
69
31
120
187
1539
117,00
388,8
288
115
378
332
312
207
351
517
315
336
3870,4
79,00
370
486
391
220
232
17
139
305
247
319
3303
86,00
207,4
238,3
77,4
0
3,4
261
12,5
0
31,2
2332,9
74,70
300,5
151,5
141
16
18
0
35,6
69,5
350 489, 9 448, 2
63,00
141
70 162, 1
1963,2
181,7
0 100, 5
0
179,6
1961,6
131,00
316,8
499
379 427, 3 400, 7 145, 8 338, 7
0
3,5
6
0
0
283
561
2578,4
97,00
2010 2011 2012 2013 2014 2015
198 328, 4 415, 7 436 481, 9
218 199, 5 88,5
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 4. 3 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun BPP Pakat
TAHU N
HUJAN BULANAN (mm) JA N
2002
Hujan Tahuna n (mm)
R24 Max (mm)
FEB
MA R
APR
MEI
JUN
JUL
AGS
SE P
OKT
NO V
DES
434
640
323
400
85
218
186
59
72
79
272
433
3201
160,0 0
2003
146
371
227
212
272
51
49
103
230
321
236
200
2418
80,00
2004
269
258
210
451
141
130
118
61
173
115
329
339
2594
70,00
2005
293
405
237
233
189
487
219
249
222
422
218
170
3344
71,00
2006
541
216
74 114, 6
262
449
2870
130,7
45 100, 1
210
198,5
85 128, 2
15
191
214 168, 4
237
2007
522 317, 5
95
339
44,5
729
2556,5
2008
344
427
405
480
351
160
91
273
153
171
410
360
3625
2009
565
425
230
230
422
198
71
48
107
544
348
87
3275
2010
218
438
415
42
432
368
216
411
539
401
223
86
3789
76,00 124,0 0 147,0 0 172,0 0 134,0 0
2011
165
108
80
312
245
145
236
71
75
264
311
216
2228
98,00
2012
422
192
666
726
51
31
23
79
309
357
595
332
3783
81,00
2013
356
250
191
212
269
2
279
201
294
285
273
209
2821
2014
659
380
252
165
708
106
75
101
47
202
382
169
3246
2015
343
398
403
308
377
70
60
21
87
39
551
249
2906
89,00 102,0 0 148,0 0
Tabel 4. 4 Curah Hujan Harian Maximum di Stasiun Dolok Sanggul TAHU N
HUJAN BULANAN (mm) JU MEI JUN L AGS
JAN
FEB
MA R
2002
387
447
271
343
129
127
299
2003
481
453,5
198
415
0
2004
236,1
229
320
338 282, 8
103,3
2005
117,3
243
244
396
2006
224,5
162
2007
75,65
221,3
104 252, 3
237 275, 6
2008
90
259
264
2009
210
324
2010
218
434
APR
Hujan Tahunan (mm)
R24 Max (mm)
SEP
OKT
NOV
DES
35
100
2883
96,00
25
120
374 400, 4
300
0
71 334, 1
533,2
3298,2
105,00
67
70,2
0
67
36,5
193
176
1780,9
75,00
210
248
117
20
90
75
219
2168,3
97,00
32
13
0
0
185,3
22
189 141, 2
344,3
1465,3
73,00
211,5
60
33
15
2
128
164
419
1857,35
57,00
276
80
47
0
95
0
261
339
369
2080
120,00
265
196
66
35
14
13
58
234
195
226
1836
45,00
372
210
420
564
234
427
317
293
363
385
4237
115,00
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z 2011
275
240
227
221
193
86
133
0
0
194
420
247
2236
98,00
2012
468
361
266
376
171
32
0
0
13
66
226
497
2476
85,00
2013
424
413
343
274
260
245
212
119
0
116
285
291
2982
85,00
2014
434
419
409
228
272
247
310
116
0
90
392
421
3338
120,00
2015
343
377
386
225
270
86
0
0
0
20
270
313
2290
90,00
Contoh perhitungan metode thiessen untuk tahun 2002 R24
= ( 100 x 0,097 )+ (160 x 0,752 )+ ( 96,00+0,152 ) = 144,49 mm
Tabel 4. 5 Curah Hujan Rata-Rata Harian Maksimum dengan Metode Thiessen
Tahun
4.3
Barus
BPP pakat
0,097
0,752
R24 (mm) / Pos Hujan Dolok Hobuan sanggul 0,152
0,000
Hujan Wilayah R24 (mm) Hutabalang
Sibolga
0,000
0,000
1,00
2002
100,00
160,00
96,00
147,00
96,00
133,00
144,49
2003
85,00
80,00
105,00
114,00
80,00
99,00
84,27
2004
72,00
70,00
75,00
160,00
78,00
93,00
70,95
2005
115,00
71,00
97,00
70,00
98,00
134,00
79,20
2006
109,00
76,00
73,00
86,00
82,00
104,00
78,74
2007
89,00
124,00
57,00
140,00
79,00
86,00
110,46
2008
166,00
147,00
120,00
173,00
83,00
144,00
144,75
2009
117,00
172,00
45,00
92,50
110,00
112,00
147,43
2010
79,00
134,00
115,00
200,00
189,50
126,50
125,80
2011
86,00
98,00
98,00
115,00
73,00
150,00
96,84
2012
63,00
81,00
85,00
137,00
185,50
178,10
79,86
2013
74,70
89,00
85,00
73,00
80,00
146,00
87,01
2014
131,00
102,00
120,00
125,00
152,00
154,00
107,54
2015
97,00
148,00
90,00
148,00
85,00
123,00
134,27
Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana Dari hasil perhitungan curah hujan rata-rata maksimum metoda thiessen di
atas perlu ditentukan kemungkinan terulangnya curah hujan harian maksimum guna menentukan debit banjir rencana.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.3.1 Pengukuran Dispersi Suatu kenyataan bahwa tidak semua nilai dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, tetapi kemungkinan ada nilai yang lebih besar atau lebih kecil dari nilai rata-ratanya. (Sosrodarsono&Takeda, 1993). Besarnya dispersi dapat dilakukan pengukuran dispersi, yakni melalui perhitungan parametrik statistik untuk (Xi–X), (Xi–X)2, (Xi–X)3, (Xi–X)4 terlebih dahulu. Dimana : Xi
= Besarnya curah hujan daerah (mm)
X
= Rata-rata curah hujan maksimum daerah (mm)
Perhitungan parametrik stasistik dapat dilihat pada Tabel 4.6 Tabel 4. 6 Parameter Statistik Curah Hujan Hujan No Tahun
Wilayah
X-Xbar
(X-Xbar)2
(X-Xbar)3
(X-Xbar)4
1
2002
R24 (mm) 144,49
37,95
1440,12
54650,99
2073945,43
2
2003
84,27
-22,27
495,92
-11043,83
245938,48
3
2004
70,95
-35,95
1266,75
-45085,31
1604649,10
4
2005
79,20
-27,34
747,66
-20443,74
559002,42
5
2006
78,74
-27,80
773,07
-21494,35
597629,87
6
2007
110,46
3,91
15,32
59,94
234,57
7
2008
144,75
38,20
1459,47
55755,97
2130043,47
8
2009
147,43
40,88
1671,40
68331,30
2793570,17
9
2010
125,80
19,25
370,73
7138,07
137438,35
10
2011
96,84
-9,70
94,17
-913,86
8868,27
11
2012
79,86
-26,68
71,74
-18988,22
506577,24
12
2013
87,01
-19,53
381,54
-7452,74
145575,37
13
2014
107,54
0,99
0,98
0,98
0,97
14
2015
132,27
27,73
768,92
21321,74
591239,46
Jumlah
1491,60
0,00
10197,79
81836,93
11394713,0
Rata-Rata
106,54
9
Macam-macam pengukuran dispersi antara lain berikut :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
1. Standar Deviasi (S) Perhitungan standar deviasi digunakan persamaan sebagai berikut :
Dimana : S X͞
= Standar deviasi
Xi
= Nilai variasi ke i
= Nilai rata-rata variasi
n
= Jumlah data
Sehingga didapat standar deviasi : 10197,79 S= 14-1
S = 28,01 2. Koefisien Skewness (CS) Perhtungan koefisien skewness digunkan persamaan sebagai berikut :
Dimana : CS
= Koefisien Skewness
Xi X͞
= Nilai variasi ke i
n
= Jumlah Data
S
= Standar deviasi
= Nilai rata-rata variasi
Maka, CS
=
14 x (81836,93) ( 14−1 )( 14−2 ) x 28,013
= 0,334 3. Pengukuran Kurtosis (CK) Perhitungan kurtosis digunakan sebagai berikut :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dimana : CK
= Koefisien kurtosis
Xi X͞
= Nilai variasi ke i
n
= Jumlah Data
S
= Standar deviasi
= Nilai rata-rata variasi
Maka, 1 x 11394713,09 = 14 = 1,323 4 28,01
CK
4. Koefisien Variasi (CV) Perhitungan koefisien variasi digunakan persamaan sebagai berikut :
Dimana : CV X͞
= Koefisien variasi
S
= Standar deviasi
= Nilai rata-rata variasi
Maka, CV
=
28,01 = 0,263 106,54
4.3.2 Analisis Jenis Sebaran Untuk menentukan analisis jenis sebaran, dilakukan dengan metode Gumbel, karena pada syarat penentuan jenis sebaran bahwa metode Gumbel memenuhi syarat tersebut. Dimana Cs < 1,1396 dan Ck < 5,4002. Berikut ini contoh perhitungan curah hujan dengan persamaan metode Gumbel :
Persamaan metode Gumbel
Contoh Perhitungan Metode Gumbel pada Q 2 tahun
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dimana: X͞ = 106,543 mm S
= 28,008
Sn
= 1,0095 (Didapat dari Tabel 2.3)
YT
= 0,367 (Didapat dari Tabel 2.4)
Yn
= 0,51 (Didapat Tabel 2.5)
Maka : XT
= 106,543+
28,008 x (0,367−0,51) 1,0095
= 102,57 Sehingga didapatkan hasil dari perhitungan metode gumbel sebagai berikut : Tabel 4. 7 Hasil Analisis Curah Hujan dengan Metode Gumbel No. 1 2 3 4 5 6 7
T (Tahun) 2 5 10 25 50 100 200
Reduce Variate (Yt) 0,367 1,500 2,251 3,199 3,9028 4,6012 5,2969
Q 102,57 134,02 154,85 181,16 200,67 220,05 239,35
Sehingga dari data di atas di dapatkan distibusi hujan jam-jaman sebagai berikut
Analisis distribusi hujan jam-jaman Hujan Netto = R x Koef.pengaliran
Contoh analisis pada R2TH Dimana : R2TH
= 102,57 mm/jam
Koef. Pengaliran
= 0,50 (didapat dari tabel 2.1)
Hujan Netto
= 102,57 x 0,50 = 51,28 mm/jam
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dari hasil analisis distribusi hujan jam-jaman di dapat hasil distrubusi hujan jam-jaman sebagai berikut : Tabel 4. 8 Analisis Distribusi Hujan Jam-Jaman Distribusi %
Jam 1 2 3 4 5 6 Curah Hujan Rancangan (R) Koefisien Pengaliran Hujan Netto (mm/jam)
Hujan Jam-Jaman (mm/jam) R2TH 16,41 10,26 7,69 6,67 5,64 5,13
R10TH R25TH R50TH 24,78 28,98 32,11 15,48 18,12 20,07 11,61 13,59 15,05 10,06 11,78 13,04 8,52 9,96 11,04 7,74 9,06 10,03
R100TH 35,21 22,01 16,50 14,30 12,10 11,00
R200TH 38,30 23,94 17,95 15,56 13,16 11,97
102,57 0,50
R5TH 21,44 13,40 10,05 8,71 7,37 6,70 134,0 2 0,50
154,85 181,16 200,67 0,50 0,50 0,50
220,05 0,50
239,35 0,50
51,28
67,01
77,42
110,03
119,68
32% 20% 15% 13% 11% 10%
90,58
100,34
4.3.3 Analisis Debit Banjir Rencana Perhitungan debit banjir rencana menggunakan metode hidograf satuan sintetik nakayasu dengan analisis sebagai berikut : 1. Perhitungan waktu konsentrasi (tg) Karena panjang sungai sebesar 56,62 km maka rumus yang di pakai adalah sebagai berikut: tg = 0,4 + 0,058 L = 0,4 + 0,058 x 56,62 = 3,68 Jam 2. Menentukan tr Harga tr berkisar antara 0,5 tg sampai 0,75 tg maka dapat dihitung sebagai berikut : Tr = 0,75 Tr = 0,75 x 3,68 = 2,76 Jam
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
3. Perhitungan peak time (Tp) Tp = tg + 0,8tr = 3,68 + 0,8 x 2,76 = 5,89 Jam 4. Perhitungan T0,3 (waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30% dari debit puncak) T0,3 = αtg = 3 x 3,68 = 11,05 Jam Nilai α tergantung daerah pengaliran untuk :
α = 2 daerah pengaliran biasa
α = 1,5 bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat
α = 3 bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat
5. perhitungan debit puncak (Qp)
Qp =
1 x 365,56 x 1,00 = 7,921 m3/s 3,6(0,3 x 5,89+11,05)
6. Perhitungan Qa (Limpasan sebelum mencapai debit puncak)
Contoh perhitungan untuk t=1 Qa = 7,921 x
1 5,89
2,4
( )
= 0,11
7. Perhitungan Qd1
Contoh perhitungan pada t = 6
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Qd1 = 7,921 x 0,3
6−5,89 = 7,83 11,05
8. Perhitungan Qd2
Contoh perhitungan pada t = 17 Qd2 = 7,921 x 0,3
17−5,89+0,5 x 5,89 = 2,37 1,5 x 11,05
9. Perhitungan Qd3
Contoh perhitungan pada t = 34 Qd3 = 7,921 x 0,3
34−5,89+1,5 x 5,89 = 0,69 2 x 11,05
Dari perhitungan diatas maka dapat dihasilkan analisa debit banjir rencana sebagai berikut : i.
Bentuk Hidrograf Lapangan ( Lampiran Tabel 1)
ii.
Hidrograf Nakayasu Kala Ulang 2 Tahun Dari perhitungan maka debit banjir maksimum untuk kala ulang 2 tahun sebesar 410,8 m3/det. (Lampiran Tabel 2)
iii.
Bank full Untuk menghitung Bank full ditentukan dari luas saluran pada gambar berikut dengan menggunakan rumus manning. Untuk DAS yang di analisis yaitu pada patok A.25.
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Gambar 4. 4 Saluran Penampang Sungai Patok A25
Dimana : Skala 1 : 10 H = 1,82 m Elv = 17,2 m A = 46,87 m2 P =3,74 m R=
A 46,87 = = 12,53 m P 3,74
n = 0,025 slope = 0,0049 2
Qbankfull =
1 x R 3 x A x S 0,5 n 2
1 = x 12,53 3 x 46,87 x 0,00490,5 0,025 = 708,0575 m3/det > Q2TH..................................... Ok! Setelah melakukan perhitungan debit banjir dengan menggunakan metode nakayasu dan debit bank full
maka kapasitas saluran memenuhi sebab
Qbankfull>Q2TH. 4.4
Evapotranspirasi Evapotranspirasi di analisis melalui metode Penman Modifikasi, dengan
uraian sebagai berikut :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z No I
URAIAN DATA
1 2 3 4 II 5 6 III 7 8 9 10 11 12
Temperatur (T) Kecepatan Angin (U) Kelembaban Relatif (RH) Penyinaran Matahari (n/N) KOREKSI DATA T = ( T- 0.006 H ) n/N = ( n/N - 0.010 H ) ANALISIS DATA Ra Rs = (0,25 + 0,54 n/N) Ra f(t) = Ta4 Ea W ed = ea x RH
13 14 15 16 17 18 19
f(ed) = 0,34 - 0,044 (ed)0,5 f(u) = 0,27 (1+0,864u) f(n/N) = 0,1 + 0,9n/N Rn1 = f(t) x f(ed) x f(n/N) Eto* = W (0,75Rs - Rn1) + (1-W) x f(u) x (ea-ed) Angka koreksi ( c ) Eto = c x Eto*
SATUAN
JAN
FEB
MAR
APR
MEI
JUN
JUL
AGS
SEP
OKT
NOV
DES
C Km/hr m/det % % C % mm/hari mm/hari mm mbar
23,12 103,17 1,19 81,43 47,00 23,12 47,00 15,80 7,96 15,40 29,85 0,74 24,30
23,54 92,74 1,07 80,00 50,45 23,54 50,45 16,00 8,36 15,40 29,85 0,74 23,88
24,06 67,62 0,78 80,14 51,98 24,06 51,98 15,60 8,28 15,40 29,85 0,74 23,92
23,44 67,62 0,78 81,57 53,88 23,44 53,88 14,70 7,95 15,40 29,85 0,74 24,34
23,69 67,62 0,78 79,29 58,33 23,69 58,33 13,40 7,57 15,40 29,85 0,74 23,66
22,96 64,53 0,75 76,57 64,47 22,96 64,47 12,80 7,66 15,40 29,85 0,74 22,85
22,78 90,03 1,04 74,86 66,94 22,78 66,94 13,10 8,01 15,40 29,85 0,74 22,34
23,04 96,60 1,12 70,29 75,33 23,04 75,33 14,00 9,20 15,40 29,85 0,74 20,98
23,55 100,46 1,16 68,71 68,93 23,55 68,93 15,00 9,33 15,40 29,85 0,74 20,51
23,83 103,17 1,19 78,57 60,51 23,83 60,51 15,70 9,06 15,40 29,85 0,74 23,45
23,69 85,01 0,98 79,00 47,69 23,69 47,69 15,80 8,02 15,40 29,85 0,74 23,58
23,40 86,94 1,01 77,86 48,18 23,40 48,18 15,70 8,01 15,40 29,85 0,74 23,24
mm/hari mm/hari
0,12 0,55 0,52 0,99 4,46 1,10 4,91
0,13 0,52 0,55 1,07 4,65 1,10 5,11
0,12 0,45 0,57 1,09 4,47 1,00 4,47
0,12 0,45 0,58 1,11 4,23 1,00 4,23
0,13 0,45 0,63 1,21 4,02 0,95 3,82
0,13 0,44 0,68 1,36 4,05 0,95 3,84
0,13 0,51 0,70 1,43 4,39 1,00 4,39
0,14 0,53 0,78 1,66 5,10 1,00 5,10
0,14 0,54 0,72 1,56 5,34 1,10 5,87
0,13 0,55 0,64 1,26 5,00 1,10 5,49
0,13 0,50 0,53 1,03 4,49 1,15 5,17
0,13 0,50 0,53 1,05 4,53 1,15 5,21
o
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Setelah di analisis maka dapat ditentukan bahwa evapotranspirasi dihasilkan sebagai berikut : Tabel 4.12 Nilai Eto Hasil Analisa Nilai Evatransoporasi Rujukan
Jan
Eto Hasl Analisa
4,91 5,11 4,47 4,23 3,82 3,84 4,39 5,10
4.5
Feb
Mar Apr
Mei
Jun
Jul
Agust Sept Okt
Nov Des
5,87 5,49 5,17 5,21
Debit Andalan Metode yang digunakan untuk debit andalan menggunakan model NRECA. Dari analisa permodelan ini akan diperoleh informasi besarnya aliran debit andalan pada setiap sumber air. Hasil analisis debit andalan NRECA adalah sebagai berikut: Tabel
4. 9 Hasil Analisa Debit Andalan NRECA
Tahu n
Jan
Feb
Mar
Apr
May
Juni
Juli
Ags
Sept
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
(m³/sec
)
)
)
)
)
)
)
)
2002
37,78
60,69
34,37
42,85
18,27
26,11
25,48
2003
25,43
47,31
28,19
29,71
33,52
13,56
2004
32,99
36,75
30,62
48,62
24,55
2005
27,16
34,87
20,81
21,06
2006
40,47
43,62
16,25
2007
12,23
24,60
2008
24,11
2009
(m³/sec
Oct (m³/sec
Nov (m³/sec
Dec (m³/sec
)
)
)
)
12,66
13,42
12,18
29,59
40,25
11,17
13,90
24,14
34,29
31,71
31,44
20,63
17,97
11,90
19,86
14,61
34,62
34,65
13,65
33,36
11,80
10,18
11,14
22,57
14,46
11,78
16,67
12,99
6,36
4,93
3,94
3,26
3,08
10,46
25,88
11,95
13,28
6,18
3,87
2,99
2,40
1,98
12,57
2,34
44,85
34,01
30,81
36,81
23,20
8,86
6,84
11,73
8,45
9,04
30,92
27,92
42,16
36,84
19,09
16,91
25,59
9,79
6,30
5,04
4,17
26,35
20,56
5,71
2010
15,97
35,43
29,39
7,37
30,52
29,98
14,40
27,76
40,19
30,34
21,87
12,31
2011
15,77
11,89
6,99
21,97
15,89
5,87
10,51
3,96
3,27
11,20
20,68
14,03
2012
32,60
17,49
44,01
56,49
10,90
9,01
6,98
5,58
12,10
14,92
33,02
25,90
2013
30,18
23,55
14,80
17,49
17,42
6,25
13,53
6,13
11,93
10,61
16,55
15,74
2014
48,54
34,90
20,75
13,05
47,51
9,54
7,38
5,91
4,88
4,98
22,85
14,40
2015
26,81
32,70
31,24
24,15
25,18
8,02
6,21
4,97
4,11
3,18
24,91
16,94
Re 80%
15,97
23,55
14,80
13,28
12,99
6,25
6,21
3,96
3,27
4,98
14,46
12,31
4,98
14,46
12,3 1
Dari tabel di atas di dapat debit andalan sebagai berikut: Re 80%
15,97
23,55
14,80
13,28
12,99
6,25
6,21
3,96
3,27
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.6
Penentuan Batas Daerah Tangkapan Hujan Dalam menentukan batas daerah tangkapan hujan untuk Bendung
Sitakkurak, digunakan sumber peta dari peta RBI skala 1:25.000 dan peta hasil analisa GIS dari Tapalu, Sumatera Utara. Luas tangkapan hujan Bendung Sitakkurak sampai pada Rencana Bendung adalah sebesar 365,557 Km2 dengan panjang sungai 59,62 Km. Berikut ini peta daerah tangkapan hujan untuk Sungai Kalis yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4. 5 Peta Daerah Tangkapan Hujan
4.7
Analisis Kebutuhan Air Irigasi Untuk mendapatkan kebutuhan air irigasi maka, faktor yang harus di
analisis adalah sebagai berikut : 1. Pola tanam Polatanam yang diusulkan adalah padi-padi-palawija. Jenis padi yang ditanam disarankan menggunakan varietas padi unggul. Untuk palawija, disesuaikan dengan kebiasaan para petani yang sudah berjalan selama ini, yang ditanam pada musim kemarau. Untuk menentukan curah hujan efektif dalam pola tanam dilakukan melalui curah hujan bulanan, seperti tabel dibawah ini :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 4. 10 Curah Hujan Bulanan BANYAKNYA HUJAN BULANAN DALAM MM DAN JUMLAH HARI HUJAN URUTAN
Januari 1
Februari 2
1
Maret 2
1
April 2
1
Mei 2
1
Juni 2
1
Juli 2
1
Agustus 2
1
September 2
1
Oktober
2
1
2
Nopember
Desember
1
1
2
KET
2
1
5
72
96
41
75
67
126
179
69
183
83
60
121
99
13
42
12
58
32
225
123
199
141
90
2
40
111
106
63
97
116
115
125
155
107
33
15
124
132
104
67
142
79
94
141
228
36
135
113
3
57
123
112
108
82
123
123
91
167
100
21
18
19
18
19
64
91
103
137
172
118
137
125
132
4
113
152
186
109
132
77
111
105
89
64
68
64
46
45
53
44
46
37
164
134
53
11
464
218
5
114
164
201
113
287
277
440
204
38
34
27
1
9
8
28
32
113
122
77
226
289
199
141
218
6
118
181
204
139
269
126
227
210
252
42
133
6
35
38
34
192
83
84
71
138
327
95
272
97
7
145
181
210
140
53
244
160
208
66
24
131
53
115
75
50
0
30
39
52
18
144
117
220
158
8
149
198
215
147
144
122
112
61
185
408
46
84
89
16
58
37
-
35
27
142
146
207
84
150
9
171
202
229
158
129
124
120
129
177
19
267
147
114
78
43
149
98
87
154
190
47
162
123
60
10
184
207
240
158
128
281
234
64
144
189
66
-
-
45
16
1
-
65
23
9
288
195
226
63
11
191
233
254
158
83
152
97
112
320
16
96
62
6
50
4
35
44
52
155
293
124
179
79
39
12
256
275
257
168
133
99
201
210
33
114
52
57
38
62
26
20
73
68
36
56
171
133
87
213
13
292
291
277
178
145
251
66
9
144
281
126
268
93
135
222
172
250
237
135
261
65
188
97
58
301
302
454
253
62
145
79
131
89
108
31
40
-
34
-
56
25
15
17
144
68
153
169
240
113
152
186
109
132
77
111
105
89
64
68
64
46
45
53
44
46
37
164
134
53
11
464
218
149
198
215
147
144
122
112
61
185
408
46
84
89
16
58
37
-
35
27
142
146
207
84
14 n
4
( n/2)+1 R 50 % R 50 %
R 50
14
( n/5)+1 R 80 %
R 80
8 347,00
362,52
266,07
172,69
592,70
130,76
104,91
95,24
35,33
168,92
353,27
234,22
150 1/2 Bulanan Bulanan
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Setelah menentukan curah hujan efektif setengah bulanan, maka didapatkan curah hujan efektif untuk padi (Re 80%) dan untuk palawija (Re 50%) sebagai berikut : iv.
Curah hujan efektif padi Tabel 4. 11 Curah Hujan Efektif Padi R 80%
BULAN Januari I Januari II Februari I Februari II Maret I Maret II April I April II Mei I Mei II Juni I Juni II Juli I Juli II Agustus I Agustus II September I September II Oktober I Oktober II Nopember I Nopember II Desember I Desember II
1/2 Bulan ( mm ) 112,73 151,97 186,01 109,44 131,69 77,14 111,06 104,91 88,59 63,83 68,09 64,27 46,13 44,84 52,71 43,83 45,98 37,25 164,11 133,81 52,77 11,18 464,24 217,67
Dengan ketentuan Re% sebagai berikut:
Re % 60,00 50,00 50,00 60,00 60,00 70,00 60,00 60,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 50,00 60,00 70,00 80,00 50,00 50,00
Re-Padi ( mm/hr ) 4,51 5,07 6,20 4,38 5,27 3,60 4,44 4,20 4,13 2,98 3,18 3,00 2,15 2,09 2,46 2,05 2,15 1,74 5,47 5,35 2,46 0,60 15,47 7,26
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 4. 12 Ketentuan Re% set bulan >10 10 s/d 20 21 s/d 100 101 s/d 150 >150 v.
% effektif 0 80 70 60 50
Curah hujan efektif palawija Tabel 4. 13 Curah Hujan Efektif Palawija R 50%
BULAN
1/2 Bulan
%
( mm )
Re-Palawija ( mm/hr )
Januari I Januari II Februari I Februari II Maret I Maret II April I April II Mei I Mei II Juni I Juni II Juli I Juli II Agustus I Agustus II September I September II
149,30 197,70 215,42 147,11 143,79 122,28 111,56 61,14 185,19 407,50 46,28 84,48 89,23 15,68 58,06 37,18 35,33
50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00
4,98 6,59 7,18 4,90 4,79 4,08 3,72 2,04 6,17 13,58 1,54 2,82 2,97 0,52 1,94 1,24 1,18
Oktober I Oktober II Nopember I Nopember II Desember I Desember II
27,06 141,86 146,43 206,85 84,13 150,09
50,00 50,00 50,00 50,00 50,00 50,00
0,90 4,73 4,88 6,89 2,80 5,00
3. Evapotranspirasi Setelah di analisis evapotranspirasi yang di dapat adalah sebagai berikut :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 4. 14 Hasil Analisis Evapotranspirasi Nilai Penguapan Harian di Panci Ukur pada Stasiun Sitkkurak (mm/hr)
Tahun Evapotranspira si (Ep) (mm/hr) Kp (diambil : 0,75) ETo = Kp x Ep (mm/hr)
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
JUL
AUG
SEP
OCT
NOV
DEC
4,9 1
5,1 1
4,4 7
4,2 3
3,8 2
3,8 4
4,3 9
5,1 0
5,8 7
5,4 9
5,1 7
5,2 1
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
0,7 5
3,6 8
3,8 3
3,3 5
3,1 7
2,8 7
2,8 8
3,2 9
3,8 2
4,4 0
4,1 2
3,8 8
3,9 0
4. Penyiapan lahan Dalam perhitungan untuk daerah irigasi ini, penyiapan lahan diambil lamanya waktu adalah 30 hari dengan penjenuhan ditambah lapisan air setebal 250 mm, dan selanjutnya besar kebutuhan air untuk penyiapan lahan dihitung berdasarkan rumus van de Goor dan Ziljstra (1986), yaitu sebagai berikut :
LP =
M . ek ek - 1
Untuk contoh perhitungan pada bulan oktober sebagai berikut : Dimana : Eto
= 4,12
Eo
= Eto x 1,1 = 4,12 x 1,1 = 4,53
P
= 2,50
M
= Eo + P = 4,53 + 2,50 = 7,03
e
= 2,718
T
= 30
S
= 250
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
k
=Mx
T S
= 7,03 x
30 250
= 0,84 LP
=
7,03 x 2,7180,84 2,7180,84 −1
= 12,34 5. Laju Perkolasi Besarnya Laju Perkolasi tergantung kepada sifat-sifat tanah, antara lain : a. Keadaan tekstur tanah b. Kedalaman air tanah c. Kedalaman lapisan kedap air d. Periode pertumbuhan e. Topografi f. Cara bercocok tanam Untuk daerah irigasi ini, perkiraan laju perkolasi untuk perhitungan diambil sebesar 2.50 mm/hr. 6. Penggantian Lapisan Air (WLR) Penggantian Lapisan Air (WLR) diasumsikan sebesar 3,3 mm/hari selama setengah bulan, masing-masing 1 bulan dan 2 bulan setelah transplantasi 7. Efisiensi irigasi Nilai efisiensi irigasi untuk daerah irigasi adalah sebagai berikut:
Efisiensi di saluran tersier
Efisiensi di saluran sekunder = 80% x 905 = 0,72
Efisiensi di saluran primer
= 80% = 0,80
= 80% x 90% x 90% = 64,8% = 0,65
8. Kebutuhan bersih Kebutuhan bersih air di sawah untuk padi digunakan persamaan diawah ini: NFR = Etc + P – Re + WLR
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Contoh perhitungan pada bulan oktober 1, untuk alternatif 1 Dimana : Etc
= 12,34 mm/hari
P
= 2,50
Re
= 5,47
WLR = 3,3 Maka NFR = 12,34 + 2,50 – 5,47 + 3,3 = 6,869 mm/hari =
6,869 8,64
= 0,795 lt/det/ha Ket: 1mm/hari = 1/8,64 l/det/ha Setelah menghitung NFR maka efisiensi saluran dapat dihitung sebagai berikut : a. Kebutuhan air di saluran tersier Contoh perhitungan pada bulan oktober 1, alternatif 1 Dimana : THR =
NFR 0,795 = = 0,994 lt/det/ha 0,80 0,80
b. Kebutuhan air disaluran sekunder SDR =
NFR 0,795 = = 1,104 lt/det/ha 0,72 0,72 Kebutuhan air di saluran primer
DR =
NFR 0,795 = = 1,223 lt/det/ha 0,65 0,65
Dari perhitungan diatas maka terdapat 6 alternatif untuk perhitungan air irigasi (Lampiran Tabel 3, 4, 5, 6, 7, 8 )
4.8
Analisa Maksimum Areal Yang Dapat Diairi Berdasarkan hasil analisa maksimum areal yang dapat terairi, yang
membandingkan antara debit andalan dengan kebutuhan air irigasi, dihasilkan jumlah minimum areal yang dapat terairi pada MT.I dan MT.II adalah pada alternatif 1 dengan MT.1 : Oktober-1 dan pola tanam Padi-Padi-Palawija. Pada
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
MT.I areal minimum yang dapat diairi adalah 13.667 Ha dan pada MT.II areal minimum yang dapat diairi adalah 7.993 Ha. Kebutuhan air irigasi untuk perencanaan diambil dari hasil perhitungan kebutuhan air dengan alternatif terpilih dan dibandingkan dengan perhitungan terdahulu dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 4. 15 Perhitungan Kebutuhan Air No
Jenis Kebutuhan Air
1
Kebutuhan Air Irigasi Bersih di Sawah (NFR) Kebutuhan Air Irigasi di Petak Tersier (THR) Kebutuhan Air Irigasi di Saluran Sekunder (SOR) Kebutuhan Air Irigasi di Saluran Primer (DR)
2 3 4
Kebutuhan Air Irigasi 1,07 lt/dt/ha 1,34 lt/dt/ha 1,49 lt/dt/ha 1,65 lt/dt/ha
Berikut ini hasil analisa maksimum areal yang dapat terairi di Bendung Sitakkurak yang dpat dilihat dbawah ini :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tabel 4. 16 Hasil Analisa Maksimum Areal
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.9
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Alt - II
Alt - III
Alt - IV
Alt - V
Alt - VI
NRECA
4,982
1,056
0,358
0,492
0,655
0,744
Okt 2
4,982
1,076
1,076
(0,323)
(0,190)
Nov 1
14,460
1,572
1,572
1,572
(0,355)
Nov 2
14,460
1,033
1,904
1,904
Des 1
12,310
(1,620)
(1,612)
(0,564)
Des 2
12,310
0,016
(0,157)
(0,149)
0,720
0,720
0,720
Jan 1
15,975
0,130
0,479
0,305
0,312
1,192
1,637
Jan 2
15,975
(0,123)
0,031
0,379
0,205
0,213
1,538 Minus
Feb 1
23,553
(0,659)
(0,319)
(0,160)
0,195
0,022
0,030 Minus
Feb 2 Mar 1 Mar 2 Apr 1 Apr 2 Mei 1 Mei 2 Juni 1 Juni 2 Juli 1 Juli 2 Agu 1 Agu 2 Sept 1 Sept 2
23,553 14,801 14,801 13,278 13,278 12,991 12,991 6,254 6,254 6,209 6,209 3,960 3,960 3,273 3,273
1,227 1,031 1,328 0,258 0,295 0,447 0,338 0,241 0,086 0,208 0,710 0,527 0,568 0,666 0,314
(0,334) 1,031 1,328 1,362 0,302 0,268 0,653 0,303 0,272 0,078 0,645 0,517 0,651 0,841 0,457
KESIMPULAN :
NRECA
Alt - III NRECA
0,733
4720,172886
13919,01337
(0,027)
0,063
4628,159924
4628,159924 Minus
(0,229)
(0,076)
9200,834964
9200,834964
1,904
(0,714)
(0,588)
13994,48175
(0,743)
(0,743)
(2,686) Minus
0,006 0,165 0,520 0,347 (0,493) (0,171) (0,031) 0,304 1,328 (0,196) 0,126 0,265 1,164 1,164 (0,031) 1,208 1,208 1,208 (0,302) 0,274 1,195 1,195 1,195 0,474 0,479 1,401 1,401 0,619 0,440 0,446 1,367 0,335 0,651 0,472 0,478 0,446 0,518 0,851 0,674 0,515 0,457 0,529 0,861 0,441 0,290 0,422 0,506 0,640 0,565 0,414 0,496 0,936 0,924 0,837 0,663 0,631 0,727 0,715 0,627 Minimum Padi Rendeng Yang Bisa Diairi = Minimum Padi Gadu Yang Bisa Diairi = TOTAL AREAL = Total Areal Yang Dapat Diairi yang paling besar MT. I
Analisis Keseimbangan Air
Alt - II
NFR THR SDR DR
= = = =
1,238 1,547 1,719 1,904
7594,769101
10133,39585
NRECA 7609,503841
Alt-V NRECA 6692,693717
Alt-VI
Minus
Minus Minus
Minus
7594,769101 Minus
Minus
7594,769101 Minus
763417,398 Minus
Minus
Minus
Minus
79064,44198
Minus
17088,19612
17088,19612
17088,19612
33383,62233
52459,75279
51233,59927
13401,46877
9757,520188
523667,2442
42103,13829
77768,82518
75104,21553
10386,21706
120478,1604
1052290,014
785953,0303
Minus
Minus
19191,20656 Minus 4171416,63 142808,0773 45287,53441 67883,22333 14353,6809 14353,6809 Minus Minus Minus 48727,83666 11144,5878 11144,5878 11144,5878 Minus 117391,5259 55759,49615 51479,58523 9750,18108 11408,10415 11408,10415 Minus 44935,64415 44001,1015 10994,02334 10994,02334 10994,02334 Minus 29078,34021 48491,47297 47486,03291 10869,60141 10869,60141 10869,60141 38487,45057 19908,59369 27425,89665 27101,35033 9273,048603 9273,048603 25988,79431 20614,76846 10103,10231 14205,70098 14024,03313 4575,683617 72457,42928 22963,50769 18664,32683 9610,881315 13251,43847 13093,22188 29791,60303 79360,70534 13906,364 11984,55639 7299,187513 9208,129264 8744,045705 9626,433519 12060,56991 13579,98335 11741,36284 7208,25561 7512,216432 7666,208877 8981,252617 13671,66379 9376,304209 7833,226798 6973,733416 6082,551331 6183,115628 7011,087091 9575,592761 7980,664151 4912,081481 3894,087225 3495,64136 3541,76448 3910,294846 4937,898842 10429,21868 7167,185564 5188,210482 4504,187316 4581,056852 5217,020546 4.628 4.628 7.595 7.595 13.401 9.758 11.145 9.750 10.103 9.611 7.299 4.576 15.773 14.378 17.698 17.206 20.701 14.333 20.701 (Terjadi Pada Alternatif V, MT.I pada Awal Desember dan MT.II Tengah Maret) lt/dt/Ha lt/dt/Ha lt/dt/Ha lt/dt/Ha
KET
NRECA 6796,918371
9200,834964 Minus
Minus
123255,6389
Alt-IV
PALAWIJA
Alt - I
Alt - I
PADI UNGGU L
NRECA Okt 1
Kebutuhan Air / DR ( l / dt / ha )
PADI UNGGU L
BULAN
Luas Yang Dapat Diairi ( Ha )
Q Andalan (m3/dt)
PALAWIJA
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Air yang akan digunakan untuk mengairi Daerah Irigasi Bendung Sitakkurak direncanakan berasal dari Sungai di daerah Tapanuli Tengah. Debit andalan Sungai di Tapanuli Tengah diharapkan dapat memenuhi kebutuhan air irigasi untuk DI. Bendung Sitakkurak seluas areal yang direncanakan. Keseimbangan air antara ketersediaan air (debit andalan) sebagai supply dengan kebutuhan air sebagai demand untuk kedua sungai tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini. Berdasarkan grafik neraca keseimbangan dan perhitungan simulasi areal yang dapat diairi, dapat disimpulkan bahwa : Pada Alternatif Pola dan Jadwal Tanam terpilih, untuk rencana areal 4.000 ha, pada MT.1 dan MT.2 dan Palawija, ketersediaan debit di Sungai Tapanuli Tengah sangat bisa mencukupi kebutuhan air irigasi di sawah. Sedangkan, berdasarkan perhitungan areal maksimum yang dapat diairi, didapatkan minimum areal yang dapat diairi adalah seluas 4000
Ha. Dan neraca air pada luas rencana ini dihasilkan bahwa pada MT.1 ketersediaan air bisa mencukupi kebutuhan air di sawah,
sedangkan pada akhir MT.II, ketersediaan air relatif kurang. Kekurangan yang terjadi hanya berlangsung selama 2 minggu yaitu pada pertengahan bulan Desember. Dapat disimpulkan bahwa ketersediaan air di Sungai Tapanuli Tengah dapat mencukupi kebutuhan air irigasi DI. Bendung Sitakkurak untuk luas areal 4.000 Ha.
4.10 Perhitungan Perancangan Hidrolis Bendung Berikut ini adalah perhitungan hidrolis Bendung Sitakkurak :
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.10.1 Analisis Lebar Bendung Analisis lebar bendung Sitakkurak dengan patok A25 maka perlu menentukan elevasi dasar sungai hulu dan elevasi dasar sungai hilir yang dapat ditentukan dari data berkut ini :
Tabel 4. 17 Rekapitulasi Sloope dengan Patok A.25 patok
EI dasar sungai
A.32
14,93
JARAK
A.31
A.30
A.29
A.28
ELEVASI
SLOPE
49,3
0,41
0,008
50,9
0,01
0,000
49,4
0,58
0,012
49,6
-0,64
-0,013
14,52
14,51
13,93
14,57
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z A.27
A.26
1,16
0,023
52,7
0,38
0,007
55,9
-0,65
-0,012
55,4
1,2
0,022
54,5
-1,22
-0,022
51,4
0,01
0,000
49
0,22
0,004
49,4
0,49
0,010
54,4
0,33
0,006
13,03
A.25
13,68
A.24
12,48
A.23
13,7
A.22
13,69
A.21
13,47
A.20
12,98
A.19
51,5 13,41
12,65
673,4
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Dari rekaptulasi di atas maka didapat nilai sloope rata-rata sebesar 0,003. Maka untuk menentukan lebarnya dihitung melalui tabel berikut : Tabel 4. 18 Lebar Sungai patok
Lebar Dasar Sungai
Lebar Sungai Atas
A.32
14,93
45,47
A.31
14,52
48,08
A.30
14,51
51,04
A.29
13,93
61,57
A.28
14,57
94,77
A.27
13,41
76,68
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z A.26
13,03
69,82
A.25
13,68
75,03
A.24
12,48
55,52
A.23
13,7
44,86
A.22
13,69
73,3
A.21
13,47
78,15
A.20
12,98
107,28
A.19
12,65
82,46
13,68
68,86
Dari tabel diatas maka di dapatkan lebar rata-rata lebar sungai atas sebesar 68,86m. Maka lebar bendung dapat dihitung sebagai berikut: Lebar bendung = 1,2 x 68,86 = 82,63 m dibulatkan menjadi 83 m
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.10.2 Analisis Elevasi Mercu Elevasi mercu bendung ditentukan berdasarkan beberapa faktor. Berikut faktor-faktor perhitungan elevasi mercu :
Elevasi Sawah tertinggi
= +14,79 m
Tinggi air di sawah
= 0,10 m
Kehilangan energi dari tersier ke sawah
= 0,10 m
Kehilangan energi dari induk ke tersier
= 0,10 m
Kehilangan energi karena kemiringan sal.
= 0,10 m
Kehilangan energi pada alat ukur
= 0,30 m
Kehilangan energi dari sungai ke induk
= 0,10 m
Persediaan energi unuk eksploitasi
= 0,10 m
Persediaan energi untuk lain-lain
= 0,30 m
Elevasi Mercu
= +15,99 m
4.10.3 Analisis Tinggi Mercu Analisis tinggi mercu dapat dihitung sebagai berikut : Elevasi dasar sungai terendah : +13,49 m
Elevasi mercu
= +15,99 m
Elevasi lantai muka
= +13,49 m
+
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Tinggi mercu
= elevasi mercu – elevasi lantai muka = 15,99 – 13,39 = 2,5 m
Sehingga di dapat tinggi mercu sebesar 2,5 m dan digunakan tipe bendung dengan kolam olak Vlugter
4.10.4 Analisis Lebar Pintu Pembilas Lebar Pintu Pembilas diambil sebesar 1/10 dari lebar bendung, dapat diketahui dengan cara : Diketahui : Lebar bendung
= 83 m
Maka, Bp
= 1/10 lebar bendung
Bp
= 1/10 x 83
Bp
= 8,3 m (minimum)
Diketahui : Jumlah pintu pembilas
= 3 buah
Jumlah pilar
= 3 buah
Lebar pintu pembilas
=2m
Lebar pilar
=1m
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Maka, Total lebar
= (3 x 2 ) + (3 x 1) =9m
Maka dibuat menjadi tiga pintu pembilas dengan lebar 2 m dan 3 pilar dengan 1,00 m sehingga total lebar 9 m.
4.10.5 Analisis Tebal Pilar Tebal pilar ditentukan sesuai dengan banyaknya pintu air. Untuk bendung Sitakkurak tebal pilar 1 m . 4.10.6 Analisis Lebar Efektif Bendung Lebar Efektif bendung dapat dihitung dengan rumus: Bef Dimana : Bef = Lebar Efektif Bendung B
= Lebar seluruh Bendung
b = Jumlah lebar pintu penguras t
= Jumlah tebal pilar
Maka, lebar efektif Bendung Sitakkurak adalah sebagai berikut : Bef = B – total lebar Bef = 83 - 9
= B – t – b
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
Beff = 74 m
4.10.7 Analisis Tinggi Muka Air Maksimum Di Atas Mercu Tinggi muka air maksimum di atas mercu adalah muka air sedikit di udik mercu, sebelum muka air itu berubah bentuknya menjadi melengkung ke bawah. Rumus debit yang digunakan adalah : Q
2 2 . .g = Cd . 3 3
√
. Beff . H1,5
Dimana : Q
= Debit rencana dengan periode ulang 50 tahun
Cd
= Koefisien debit
Cd
= C0 . C1 . C2
Beff
= Lebar Efektif Bendung
Maka,
Q
2 2 . .g = Cd . 3 3
√
= 1,36 x
. Beff . H1,5
2 2 x x 9,81 x 74 x 2,81,5 3 3
√
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
= 803, 47 ( sama dengan Q50 tahun)
Tabel 4. 19 Perhitungan Tinggi Muka Air Di Atas Mercu
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z Tinggi air H1 (m) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5
Beff (m) P (m) 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5 74 2,5
r (m) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
H1/r 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8 5
p/H1 25,0 12,5 6,3 4,2 3,1 2,5 2,1 1,8 1,6 1,4 1,3 1,1 1,0 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5
C0 0,6 0,7 0,98 1,05 1,1 1,17 1,23 1,25 1,29 1,3 1,32 1,35 1,37 1,39 1,4 1,41 1,43 1,44 1,44 1,45 1,46 1,47 1,47 1,48 1,48 1,48
C1
C2
1 1 1 1 1 1 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,98 0,97 0,97 0,968 0,965 0,965 0,95 0,95 0,95 0,94 0,94 0,94 0,92 0,92 0,92
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,001 1,002 1,003 1,003 1,003 1,003 1,003 1,003 1,003 1,003 1,003 1,004 1,004 1,004 1,004 1,005
Cd 0,60 0,70 0,98 1,05 1,10 1,17 1,22 1,24 1,28 1,29 1,31 1,33 1,33 1,35 1,36 1,36 1,38 1,37 1,37 1,38 1,38 1,39 1,39 1,37 1,37 1,37
g 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81
Qd (m3/dt) 2,39 7,90 31,28 61,57 99,30 147,61 201,95 258,62 326,09 392,12 466,79 545,75 625,23 715,28 803,47 894,66 999,58 1085,26 1182,42 1291,21 1389,32 1506,55 1615,43 1701,57 1813,74 1930,19
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.10.8 Analisis Tinggi Muka Air Maksimum Di Hilir Mercu Tinggi muka air maksimum di atas hilir mercu dihitung berdasarkan bank full capacity dari penampang sungai di posisi hilir bendung. Patok hasil pengukuran yang berada pada posisi hilir bendung adalah Patok A.24 dengan penampang melintang sungai seperti pada gambar di bawah ini :
Gambar 4. 6 Penampang Melintang Sungai Sitakkurak di Hilir Bendung Setelah di analisis pada gambar diatas dengan perhitungan Bank Full Capacity maka tinggi muka air maksimum di hilir bendung sebesar 16,99 m
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.11 Perhitungan Kolam Olak Berikut ini adalah analisis kolam olak dengan menggunakan tipe kolam olak Vlugter : 1. Menghitung debit satuan (qbanjir) Diketahui : Q50
= 803,2 m3/ dt
Beff
= 74 m3/ dt
Maka, q
=
hc
=
2. Aaaa 3. A 4. A 5. A 6. aa
803,2 =10,85m3/ dt 74
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
4.12 Perhitungan Lantai Muka 4.13 Perhitungan Stabilitas Bendung 4.13.1 Analisis Gaya Berat Sendiri Bendung (G) 4.13.2 Analisis Gaya Gempa Bumi (K) 4.13.3 Analisis Gaya Hirostatis / Tekanan Air (W) 4.13.4 Analisis Gaya Akibat Lumpur (W) 4.13.5 Analisis Gaya Akibat Uplit -Pressure (Px) 4.13.6 Analisis Cek Stabilitas
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
JAN
FEB
MAR
APR
MEI
JUN
JUL
3.273
3.273
3.960
6.209
6.209
6.254
12.991
12.991
13.278
13.278
14.801
14.801
3.960
DES
AGUST
SEP
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
4.982
4.982
14.460
14.460
12.310
12.310
15.975
15.975
23.553
23.553
14.801
14.801
13.278
13.278
12.991
12.991
6.254
6.254
6.209
6.209
3.960
3.960
3.273
3.273
4977
89
A=
15.975
6.254
NOP
I
4893
Keseimbangan Air ( l/dt )
15.975
4.982
OKT
Debit Kebutuhan DR ( l / dt)
12.310
12.310
14.460
14.460
Kebutuhan Air
URAIAN Debit Andalan (NRECA) ( l/dt )
23.553
Debit Andalan NRECA
4.982
25.000 24.000 23.000 22.000 21.000 20.000 19.000 18.000 17.000 16.000 15.000 14.000 13.000 12.000 11.000 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 -
23.553
z
4000
5
6913 7.547
5130 9.330
0 12.310
1007 11.303
1101 14.873
0 15.975
0 23.553
5528 18.025
4659 10.142
5847 8.954
1848 11.430
1985 11.293
2479 10.512
Ha
Gambar 4. 7 Grafik Analisis Neraca Air
1804 11.187
1293 4.960
630 5.623
1419 4.789
3556 2.653
2962 998
2958 1.002
3108 165
1412 1.861
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan Berdasarkan pehitungan yang telah dilakukan berdasarkan data bangunan air
bendung Sitakkurak di daerah Kabupaten Tapanuli Utara Provinsi Sumatera Utara dengan Luas DAS 365,557058 km2 dan panjang sungai 59,62 Km didapat nilai : Qbankfull = 708,0575 m3/det > Q2TH = 410,8 m3/det Sehingga dapat disimpulkan bahwa, Q bankfull sungai lebih besar dari Q debit rencana selama 2 tahun yang menandakan kapasitas sungai sudah memenuhi kapasitas air hujan yang sudah direncanakan untuk periode 2 tahun, Sehingga dengan ukuran bendung yang sudah di perhitungkan, dan di desain berdasarkan beberapa parameter kekuatan diantaranya creepline, gaya akibat beban sendiri, serta uplift, bendung ini memenuhi parameter tersebut. Sehingga bendung ini dapat di bangun pada lokasi yang sudah direncanakan. Dengan mengaliri kebutuhan air sebagai berikut : 1
Kebutuhan Air Irigasi Bersih di
1,07 lt/dt/ha
Sawah (NFR) 2 Kebutuhan Air Irigasi di Petak
1,34 lt/dt/ha
Tersier (THR) 3 Kebutuhan Air Irigasi di Saluran
1,49 lt/dt/ha
Sekunder (SOR) Kebutuhan Air Irigasi di Saluran
1,65 lt/dt/ha
4
Primer (DR)
Perancangan Bangunan Air Perancangan Bendung Sitakkurak Kab. Tapanuli Tengah, Sumatera Utara
z
DAFTAR PUSTAKA http://www.ilmusipil.com/rumus-hidrolika https://www.semedan.com/2017/11/kabupaten-tapanuli-tengah-pantai-baratsumatera-utara.html http://eprints.undip.ac.id/33899/6/1836_CHAPTER_4.pdf http://eprints.undip.ac.id/33846/7/1796_CHAPTER_4.pdf file:///C:/Users/N_MAULIDA_FANHUR_A/Downloads/S1-2015-289075introduction%20(1).pdf https://www.scribd.com/doc/211455495/Pengertian-Curah-Hujan
