Bangunan Pengambilan [PDF]

Citation preview

BAB III BANGUNAN PENGAMBILAN & BANGUNAN PENGURAS DI SUNGAI A. Tata Letak Bangunan pengambilan berfungsi untuk mengelakkan air dari sungai dalam jumlah yang diinginkan dan pembilas berfungsi untuk mengurangi sebanyak – banyaknya benda – benda terapung dan fraksi – fraksi sedimen kasar yang masuk kejaringan saluran irigasi. ƒ



Pengambilan lebih baik ditempatkan diujung tikungan luar sungai guna mencegah masuknya sedimen.



ƒ



Bila pengambilan dilakukan dikedua sisi sungai, maka pengambilan untuk satu sisi (kalau tidak besar) bias dibuat pada pilar pembilas airnya dapat dialirkan melalui sypon ketubuh bendung yang lainnya (lihat juga gambar 1.3 KP – 02).



ƒ



Paling penting untuk merencanakan dinding sayap dan dinding pengarah sehingga turbulensi dapat sebanyak mungkin dihindari dan aliran menjadi mulus (lihat gambar 4.14).



ƒ



Pada umumnya ini berarti bahwa lengkung – lengkung dapat diterapkan dengan jari – jari minimum ½ x kedalaman air.



B. Bangunan Pengambilan Bangunan pembilas pengambilan disungai dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya terbuka untuk menjaga jika terjadi muka air tinggi selama banjir. Besarnya bukaan pintu bergantung kepada kecepatan aliran masuk yang diijinkan. Kecepatan ini bergantung kepada ukuran butir bahan yang dapat diangkut.



86



Q Pengambilan =



1,20 x Q Kebutuhan



Rumus dibawah ini memberikan perikiraan kecepatan yang dimaksud :



V



2



⎛n⎞ ≥ 32 ⎜ ⎟ ⎝d ⎠



1/2



.d



V



=



kecepatan rata – rata (m/dtk)



H



=



kedalaman air (m)



D



=



diameter butir (m)



Dalam kondisi biasa rumus ini dapat disederhanakan menjadi : V



= 10 . d



0.5



dengan kecepatan masuk 1,0 – 2,0 m/dtk yang merupakan besaran perencanaan normal dapat diharapkan bahwa butir – butir berdiameter 0,01 - 0,04 m dapat masuk. untuk aliran tenggelam Q



=



μ . b. a



V



=



μ . 2. g . z



Q



=



V.b.a



2. g . z



Dimana :



(



)



Q



=



debit m 3 / dtk



μ



=



Koefisien debit untuk bukaan dibawah permukaan air aliran tenggelam dengan kehilangan tinggi energi kecil (μ = 0,80)



b



=



lebar bukaan (m)



a



=



Tinggi bukaan (m)



87



(= 9,8)



g



=



Percepatan gravitasi m / dtk 2



z



=



kehilangan tinggi energi pada bukaan (m)



untuk aliran tidak tenggelam



Q



= μ .a . B .



V



= μ.



Q



= V .a .b . K



2. g .H 1



.K



2 . g . hi



dimana :



(



)



Q



=



debit m 3 / dtk



μ



=



Koefisien debit untuk bukaan dibawah permukaan air aliran tenggelam dengan kehilangan tinggi energi kecil (μ = 0,80)



b



=



lebar bukaan (m)



a



=



Tinggi bukaan (m)



g



=



Percepatan gravitasi m / dtk 2



z



=



kehilangan tinggi energi pada bukaan (m)



hi



=



kedalaman air didepan pintu diatas ambang.



(= 9,8)



88



Elv. Mercu bendung direncanakan 0,10 diatas Elv. MA pengambilan yang dibutuhkan untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang . Elv. MA pengambilan = Elv. Mercu - 0,10m = 16,70 – 0,10 = 16,60 m Elv. Ambang bangunan pengambilan ditentukkan dari tingginya dasar sungai. Ambang direncanakan diatas dasar sungai dengan ketentuan sebagai berikut : ƒ



X min 0,50 m jika sungai menyangkut lanau.



ƒ



X min 1,00m bila sungai juga menyangkut pasir dan kerikil.



ƒ



X min 1,50m kalau sungai menyangkut batu – batu bongkah



Harga – harga diatas hanya dipakai untuk pengambilan yang digabung dengan pembilas terbuka. Jika direncanakan pembilas bawah, maka criteria ini bergantung pada ukuran saluran pembilas bawah, dalam hal ini umumnya ambang pengambilan direncanakan 0 ≤ P



≤ 20 cm diatas ujung kantong lumpur dalam keadaan



penuh. Bila pengambilan mempunyai bukaan lebih dari satu, maka pilar sebaiknya dimundurkan untuk menciptakan kondisi aliran masuk yang lebih mulus (lihat gambar 5.2 KP – 02)



89



Hal – hal yang perlu diperhatikan : •



Pengambilan hendaknya selalu dilengkapi dengan sponeng skot balok dikedua sisi pintu agar pintu dapat dikeringkan untuk keperluan pemeliharaan dan perbaikan.



•



Guna mencegah masuknya benda – benda hanyut, puncak bukaan direncanakan dibawah muka air hulu.



•



Jika bukaan berada diatas muka air hulu maka harus dipakai kisi – kisi penyaring. Kisi – kisi penyaring direncanakan dengan mempergunakan rumus berikut : Kehilangan tinggi energi melalui saringan adalah : hf = C .



V 2 2. g 4/3



⎛S ⎞ C = β .⎜ ⎟ Sin δ ⎝B ⎠ Dimana : Hf



= kehilangan tinggi energi.(m)



V



= Kecepatan datang (m/dtk)



g



= Percepatan gravitasi (9,8 m2/dtk).



C



= Koefisien yang sangat tergantung pada : B



= Faktor bentuk (gambar 3.3).



S



= Tebal jeruji (m).



L



= Panjang jeruji (m).



B



= Jarak bersih antar jeruji b ( b ≥ 50 mm).



δ



= Sudut kemiringan dari horizontal (dalam derajat).



90



L/S = 5



L



L



S



S



S β = 2,42



L



S



b



S



b



S



β = 1,8



Gambar 3.3. Bentuk – bentuk kisi – kisi penyaring dan harga β



Contoh Perencanaan Bangunan Pengambilan. Qkebutuhan



= 10,88



Qpengambilan = 1,2 x



m3/Dtk Qkeb.



= 13,056 m3/Dtk



Dimensi bangunan pengambilan di hitung dengan rumus sebagai berikut :



V = m . 2. g .z -



Elevasi dasar bang. Pengambilan



=



Elv. KL Penuh + 0,20 m



Hal tersebut dilakukan guna mencegah pengendapan partikel sedimen di dasar bangunan pengambilan itu sendiri.



91



- Elevasi dasar hilir pengambilan dengan kantong lumpur dalam keadaan penuh =



14,96 m



- Elevasi dasar bang. Pengambilan



= Elv. KL Penuh + 0,20 m = 14,96 +



0,20



= 15,16 m - Elevasi MA. Pengambilan Hulu



= Elv. Mercu - 0,10 m = 16,70 -



0,10



= 16,60 m Karena diangkut sungai adalah sedimen kasar, maka elevasi ambang pengambilan sekurang - kurangnya 1,00 m - 1,50 m diatas dasar sungai. - Elevasi rata - rata dasar sungai



= + 13,40 m



- Elevasi dasar bangunan pembilas



= + 14,46 m



- Elevasi minimum bangunan pembilas =



13,40 +



= +



1,50



14,90 m



Tinggi bersih bukaan (a) menjadi : a



b



= Elv. MA. Pengambilan - n - Elv. Dasar bangunan pengambilan = 16,60 m - 0,25 - 15,16 m = 1,19 m Q 13,056 = = V.a 1,5 x 1,19 = 7,314 m



Diambil b



= 7,50 m



92



Ukuran - ukuran pintu ditentukan dengan perbandingan tinggi/ lebar pintu. Untuk eksploitasi diperlukan nilai perbandingan 0,80 - 1,00 Tinggi pintu pengambilan diambil atotal



= a + 0,30 = 1,19 + 0,30 = 1,49 m Diambil abukaan



Perbandingan b/atotal



=



0,8



-



1,00



Kemudian lebar pintu



=



1,20



-



1,50



Diambil perbandingan b/a = 1,00 maka lebar pintu



=



1,50



m



=



1,50



m



m b



C. Bangunan Pembilas Sedimen di Sungai. Lantai pembilas meruapakan kantong tempat mengendapnya bahan – bahan kasar didepan pintu pembilas pengambilan. Sedimen dapat dibilas dengan jalan membuka pintu pembilas secara berkala guna menciptakan aliran terkonsentrasi tepat didepan pintu pengambilan. Pengalaman yang diperoleh dari banyak bendung yang sudah dibangun telah menghasilkan beberapa pedoman menentukan pembilas : •



Lebar pembilas ditambah pilar pembagi sebaiknya sama dengan (1/6 – 1/10) dari lebar bersih bendung untuk sungai – sungai yang kurang dari 100 m.



•



Lebar pembilas sebaiknya diambil 60% dari total pengambilan termasuk pilar – pilarnya (0,6 x lebar total pengambilan).



•



Juga untuk dinding pemisah, dapat diberikan harga empiris (a) sebaiknya diambil sekitar 60° – 70°.



•



Pintu – pintu bilas dapat direncana dengan bagian depan terbuka atau tertutup.



93



Keuntungan – keuntungan dari pintu bagian depan terbuka adalah sebagai berikut : •



Ikut mengatur kapasitas debit bendung karena air dapat mengalir melalui pintu – pintu yang tertutup selama banjir.



•



Pembuangan benda – benda terapung lebih mudah, khususnya dibuat dalam dua bagian dan bagian atas diturunkan.



Kelemahan – kelemahannya : •



Sedimen akan terangkut ke pembilas selama banjir, hal ini dapat menimbulkan masalah apalagi kalau sungai mengangkut bongkah – bongkah ini dapat menumpuk didepan pembilas dan sulit disingkirkan.



•



Benda – benda hanyut dapat merusakan pintu.



•



Karena debit di sungai lebih besar dari debit dipengambilan maka air akan mengalir melalui pintu pembilas, dengan demikian kecepatan menjadi lebih tinggi dan membawa lebih banyak sedimen. Sekarang kebanyakan pembilas direncana dengan bagian depan terbuka. Jika bongkah yang terangkut banyak, lebih menguntungkan untuk merencanakan pembilas samping (shunt sluice) gambar 5.5. KP –02. Pembilas tipe ini terletak diluar bentang bersih bendung dan tidak menjadi penghalang jika terjadi banjir.



94



Selama eksploitasi biasa dengan pintu pengambilan terbuka, pintu bilas berganti – berganti akan dibuka dan ditutup mencegah penyumbatan.



KRITERIA PENGGUNAAN. •



Pada waktu banjir pintu npengambilan akan ditutup (tinggi muka air 0,50 m – 1,00m) diatas mercu terus bertambah, pintu pembilas akan dibiarkan tertutup.



•



Pada waktu air surut kembali menjadi (0,50 – 1,00 m) diats mercu dan terus menerus turun pintu pengambilan tetap tertutup dan pintu bilas dibuka untuk menggelontorkan sedimen.



•



Karena tidak ada air yang boleh mengalir diatas dinding pemisah selama pembilas (sebab aliran ini akan mengganggu) maka elevasi dinding sebaiknya diambil 0,50 – 1,00 diatas mercu. Jika pembilasan harus didasarkan pada debit tertentu di sungai yang masih cukup untuk itu muka dinding pemisah dapat ditentukan dari gambar 5.6.



95



D. PEMBILAS BAWAH. Pembilas bawah direncanakan untuk mencegah masuknya angkutan sedimen dasar dan fraksi pasir yang lebih kasar kedalam pengambilan. Mulut pembilas bawah ditempatkan dihulu pengambilan dimana ujung penutup pembilas membagi air menjadi dua lapisan, lapisan atas mengalir ke pengambilan dan pembilas bawah lewat bendung. (gambar 5.7 KP – 02). Pintu diujung pembilas bawah akan tetap terbuka selama aliran air rendah pada musim kemarau pintu pembilas tetap ditutup agar air tidak mengalir. Untuk membilas kandungan sedimen agar pintu tersebut akan dibuka setiap hari selama ± 60 menit. Apabila benda – benda hanyut mengganggu eksploitasi pintu pembilas, sebaiknya di pertimbangkan untuk membuat pembilas dengan dua buah pintu, dimana pintu atas diturunkan agar benda – benda hanyut dapat lewat. Jika kehilangan tinggi energi bangunan pembilas kecil, maka hanya diperlukan 1 pintu dan jika pintu tersebut akan memberikan kehilangan tinggi energi yang lebih besar di bangunan pembilas dipakai 2 pintu. Bagian depan pembilas bawah biasanya direncana dibawah sudut dengan bagian depan pengambilan. Dimensi – dimensi dasar pembilas bawah adalah : •



Dimensi – dimensi dasar pembilas bawah hendaknya lebih besar 1,5 x diameter terbesar sedimen dasar sungai.



•



Tinggi saluran pembilas bawah sekurang – kurangnya 1,0 m.



•



Tinggi sebaiknya diambil (1/3 – 1/4) x kedalaman air didepan pengambilan selama normal.



Dimensi rata – rata dari pembilas bawah direncanakan akan dibangun berkisar dari : ˘



5,0 – 2,0 m untuk panjang saluran pembilas bawah.



˘



1,00 – 2,00 m untuk panjang tinggi saluran pembilas bawah.



˘



0,20 – 0,35 m untuk tebal beton bertulang.



96



Luas saluran pembilas bawah (lebar x tinggi) harus sedemikian rupa sehingga kecepatan minimum dapat dijaga (V = 1,0 – 1,5 m/dtk).



97



Tata Letak. Saluran pembilas bawah harus direncana dengan hati – hati



untuk menghindari



sudut mati (dead corner) dengan kemungkinan terjadinya sedimentasi atau terganggunya aliran. Sifat tahan gerusan dari bahan yang dipakai untuk lining saluran pembilas bawah membatasi kecepatan maksimum yang diizinkan dalam saluran bawah, tetapi kecepatan minimum bergantung kepada ukuran butir sedimen yang akan dibiarkan tetap bergerak. Karena adanya kemungkinan terjadinya pusaran udara, dibawah penutup atas saluran pembilas dapat berbentuk kavitasi (lihat gambar 5.8) oleh karena itu pelat baja beton bertulang harus dihitung sehubungan dengan beton yang ditahannya. Contoh Perhitungan Bangunan Pembilas. 1). Pembilas Bawah Tertutup. Karena sungai diperkirakan mengangkut batu – batu bongkah diperlukan bangunan pembilas dengan bagian bawah tertutup. Lebar bersih bangunan pembilas (Bsc) = 0,6 x lebar total pengambilan. Bsc



=



0,6



x



=



0,6



x



=



6,90 m



diambil Bsc =



lebar total pengambilan 5



7,10



x 1,5



+



4 x



1,0



m



lebar total pembilas ditentukan



=



7,10



m



Direncanakan 3 (tiga) bukaan @'



=



1,70 m



dipisahkan dengan dua pilar @'



=



1,00 m



Jumlah pilar = 2 Lebar pilar



Buah



= 2,00 x 1,00 = 2,00 m



98



Lebar sisa bukaan bersih = 7,10 m - 2,00 m = 5,10 m Direncanakan 3 (tiga) bukaan b



=



5,10 m 3,0 m



= 1,70 m



2). Bangunan Pembilas Bawah Dan Pembilas Atas. Bangunan pembilas direncanakan dengan menggunakan pembilas bawah dan atas selain memudahkan pengoperasian di pintu bilas, juga untuk menghindari masuknya endapan yang terangkut oleh aliran sungai kedalam saluran pengambilan. Lebar pembilas bawah direncanakan selebar pintu pembilas atas yaitu 1,70 m sebanyak 3 (tiga) buah. Dengan demikian pintu bilas dibuat menjadi 2 bagian yaitu : pintu bilas atas dan pintu bilas bawah (undersluice).



99



Untuk keperluan pembilasan maka tinggi pintu pembilas atas maupun bawah diusahakan sama yaitu : -



Elevasi Under Sluice



= Elv. Rata - rata dasar sungai = 13,40



-



0,50



0,50



= 12,90 m Y



=



(Elv. Under sluice - t) 2



Dimana : Y



= Tinggi lubang bukaan bawah



t



= Tebal plat undersluice (0,20 m)



Maka : Y



= = =



(Elv. Under sluice - t) 2 16,7



-



12,90



-



0,20



2,0 1,80 m



Dengan demikian pada bangunan pembilas bawah elevasi pelat lantai adalah : Elevasi pelat lantai = Elevasi dasar rata - rata + Y + =



13,40



+ 1,80



=



15,40 m



+



t



0,20



Pengurasan yang membawa efek paling kecil adalah pengurasan routline pada saat air setinggi mercu + 16,70 m Untuk bendung dengan under sluice, pengurasan dapat ditinjau untuk dua kondisi, yaitu : -



Pintu dibuka setinggi undersluice.



-



Pintu dibuka penuh.



100



a). Pintu Dibuka Setinggi Pembilas Bawah (Undersluice). Pada kondisi ini pintu undersluice dibuka penuh, pintu bilas ditutup. Elev. Muka Air di Udik



= Elevasi Mercu



⎛ ⎛Y ⎞ ⎞ Q = μ . B . Y . 2. g ⎜ H − ⎜ ⎟ ⎟ ⎝ 2 ⎠⎠ ⎝



Dimana : Q



= Debit (m3/Dtk).



μ



= Koefisien debit diambil = 0,80



B



= Lebar pintu bilas.



Y



= Tinggi lubang undersluice = 1,80 m.



g



= Percepatan gravitasi (9,80 m/Dtk2).



H



= Tinggi MA udik terhadap undersluice = 16,70 + 12,90 = 3,80 m



Berdasarkan harga – harga diatas diperoleh : ⎛ ⎛ 1,80 ⎞ ⎞ Q = 0,80 . 1,70 m . 1,80 . 2. 9,80 ⎜ 3,80 − ⎜ ⎟⎟ ⎝ 2 ⎠⎠ ⎝ Q = 18 ,456 m 3 / Dtk



Kontrol Debit Pembilasan. Qbilas ≥ 2 x Qrenc (syarat) Qrenc = 10,88 m3/Dtk ⇒ 2 x Qrenc = 21,76 m3/Dtk. Qbilas = 18,456 m3/Dtk < 21,76 m3/Dtk. Rubah ukuran lebar pintu (b). ⎛ ⎛Y ⎞ ⎞ V bilas = μ . 2. g ⎜ H − ⎜ ⎟ ⎟ ⎝ 2 ⎠⎠ ⎝ ⎛ ⎛ 1,80 ⎞ ⎞ V bilas = 0,80 . 2. 9,80 ⎜ 3,80 − ⎜ ⎟⎟ ⎝ 2 ⎠⎠ ⎝ V bilas = 6,031 m / dtk



101



Perhitungan Diameter Butir Terbilas



⎡ V ⎤ d = ⎢ bilas ⎥ ⎣1,50 x C ⎦ Dimana : D =



Diameter butir terbilas (m).



V =



Kecepatan pembilasan (m/dtk).



C =



Koefisien bentuk sedimen = 5,00 untuk Congulated Sand And Gravel.



Berdasarkan harga – harga tersebut diperoleh :



⎡ 6,031 ⎤ d =⎢ ⎥ ⎣1,50 x 5 ⎦ d = 0,67 m Dengan demikian diameter butir yang dapat terbilas mempunyai diameter < 0,67 m. a). Pintu Pembilas Dibuka Penuh. Pada kondisi ini pintu bilas bawah dan pintu bilas atas dibuka penuh. Q = μ . B . Y . 2. g . z



Dimana : Q



= Debit (m3/Dtk).



μ



= Koefisien debit diambil = 0,80



B



= Lebar pintu bilas.



Y



= Tinggi lubang undersluice = 1,80 m.



g



= Percepatan gravitasi (9,80 m/Dtk2).



H



= Tinggi MA udik terhadap undersluice = 16,70 + 12,90 = 3,80 m.



Z



= 1/3. H = 1/3. 3.80 = 1,267 m



Berdasarkan harga – harga diatas diperoleh : Q = 0,80. 1,70 m . 1,80 . 2.9,80 .1,267 Q = 1 2,199 m 3 /Dtk



102



Kontrol Debit Pembilasan. Qbilas ≥ 2 x Qrenc (syarat) Qrenc = 10,88 m3/Dtk ⇒ 2 x Qrenc = 21,76 m3/Dtk. Qbilas = 12,199 m3/Dtk < 21,76 m3/Dtk. Rubah ukuran lebar pintu (b). V bilas = μ . 2. g . z V bilas = 0,80. 2.9,80 .1,267 V bilas = 7,176 m /dtk



Perhitungan Diameter Butir Terbilas



⎡ V ⎤ d = ⎢ bilas ⎥ ⎣1,50 x C ⎦ Dimana : D =



Diameter butir terbilas (m).



V =



Kecepatan pembilasan (m/dtk).



C =



Koefisien bentuk sedimen = 5,00 untuk Congulated Sand And Gravel.



Berdasarkan harga – harga tersebut diperoleh :



⎡ 7,176 ⎤ d =⎢ ⎥ ⎣1,50 x 5 ⎦ d = 0,957 m Dengan demikian diameter butir yang dapat terbilas mempunyai diameter < 0,957 m.



103



Elv. Muka Air Z = 1/3 H Pintu bilas atas + Elevasi Plat Lantai Y



Pintu bilas bawah



H



+ Elevasi Dasar Sungai + Elevasi Undersluice



Gambar 3.6. Bentuk Pintu Bilas Atas Dan Pintu Bilas Bawah



104