pemodelan awal perencanaan bendung …pengairan.ub.ac.id/s1/wp-content/uploads/2014/02/...pemodelan...

PEMODELAN AWAL PERENCANAAN BENDUNG GERAK

KARANGTALUN DENGAN HEC-RAS

Burhannudin Apriliansyah1, Heri Suprijanto

2, Mohammad Taufiq

3,

1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Sungai Progo yang berhulu pada Gunung Merapi memiliki tingkat sedimentasi yang

sangat tinggi maka dalam pengelolaannya perlu penerapan inovasi berupa Bangunan

Longstorage kombinasi dengan sistem Bendung Gerak/Barrage yang berfungsi mengatur

tinggi muka air sekaligus untuk menggelontor sedimen.

Kajian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi hidrolik sungai setelah dibangun

bendung gerak (barrage), mencari alternatif bukaan pintu untuk pemeliharaan, pengendalian

banjir dan pemanfaatan untuk memenuhi kebutuhan serta mengetahui sedimentasi yang akan

terjadi pada lokasi bendung gerak.

Berdasarkan hasil akhir simulasi, dengan bantuan program HEC-RAS 4.1.0, dapat

dilihat bahwa kapasitas sungai masih mampu menampung debit Q100. Dan pengoperasian

saat banjir di buka penuh sehingga kapasitas pintu mampu melewatkan debit secara penuh

dengan elevasi yang dihasilkan sebesar +164,51. Target muka air normal adalah +162,5.

Sedangkan muka air rendah +159,21. Tampungan Bendung Gerak Karangtalun sendiri tidak

dapat memenuhi kebutuhan di hilir sepenuhnya. Sehingga pada bulan tertentu disarankan

untuk DI Mataram agar melakukan sistem rotasi dalam pembagian air. Degradasi terjadi di

titik penampang melintang di hulu dan hilir Bendung Gerak. Kecenderungan pengendapan

terjadi pada meander sungai di hulu Bendung Gerak. Sehingga disarankan melakukan

flushing setiap 6 (enam) bulan sekali.

Kata kunci: bendung gerak, hidrolika, sungai, operasi bendung gerak, sedimen, simulasi program, HEC-RAS.

ABSTRACT

Progo rivers that disgorge at Merapi volcano has a very high rate of sedimentation,

then the application of innovation management needs to be building Longstorage

combination with barrage which controls the water level at the same time to flush the

sediment.

This study aims to determine the hydraulic conditions of the river after the dam was

built barrage, looking for an alternative opening doors for maintenance, flood control and

utilization to meet the needs and determine sedimentation will occur at the location of the

barrage.

Based on the final results of the simulation, with the help of the program HEC-RAS

4.1.0, it can be seen that the capacity of the river is still able to accommodate discharge Q100.

And when the flood operation at full open so that the discharge capacity capable of passing

the door fully with the resulting elevation of +164.51. Target for the normal water level

elevation is +162.5. While the low water level +159.21. Some time, Karangtalun Barrage

can not ensure water supply at downstream. So that in a given month are advised to DI

Mataram to do rotations in water distribution systems. Degradation occurs at the point of the

cross section in the upstream and downstream barrage. The tendency of aggradation occurs

in the meanders of the river at the upstream barrage. So it is advisable to do flushing every

six months.

Keywords: barrage, hydraulics, river, operation barrage, sediment, simulation programs, HEC-RAS.

1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Wilayah Sungai Progo Opak Serang

(WS POS) merupakan kawasan dengan

sumber air yang sangat potensial bagi upaya

pengelolaan sumber daya air (PSDA) untuk

memenuhi berbagai keperluan. Sejalan

dengan pertambahan penduduk dan me-

ningkatnya kualitas hidup masyarakat. Dapat

diprediksi bahwa selisih antara demand dan

supply akan cenderung semakin membesar

dari tahun ke tahun. Selain selisih tersebut, di

beberapa lokasi, bahaya banjir dan bahaya

kekeringan pun semakin membesar dan

tajam akibat menurunnya kualitas daerah

tangkapan air.

Dengan memperhatikan lokasi studi

dimana Sungai Progo yang berhulu pada

Gunung Merapi memiliki tingkat se-

dimentasi yang sangat tinggi maka perlu

penerapan inovasi pada jenis Bendungan

misalnya berupa Bangunan Longstorage

kombinasi dengan sistem Bendung Gerak/

Barrage yang berfungsi mengatur tinggi mu-

ka air sekaligus untuk menggelontor sedimen

yang mengendap.

Identifikasi Masalah

Sebagai bagian dari rangkaian upaya

pemenuhan kebutuhan air baku dan irigasi di

wilayah sungai Progo Opak Serang serta

untuk mengantisipasi akan terjadinya ke-

langkaan air di musim kemarau untuk jangka

panjang, maka salah satu strategi yang

dilakukan adalah dengan menyimpan aliran

permukaan atau air hujan melalui pem-

bangunan Bendungan atau bangunan pe-

nampung air lainnya sebagai penampung air

dan juga berfungsi untuk me-recharge air

tanah dalam rangka upaya konservasi sumber

daya air maupun pendayagunaan sumber

daya air. Maka dari itu perlu dilakukan

pemodelan untuk mengetahui kemampuan

suatu bangunan.

Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dan manfaat dari

pelaksanaan studi ini adalah untuk:

1. Mengetahui kondisi hidrolik sungai se-

telah dibangun bendung gerak (barrage).

2. Untuk mencari alternatif bukaan pintu

untuk pemeliharaan, pengendalian ban-

jir, dan pemanfaatan (untuk keperluan

irigasi) dari bendung secara optimal.

3. Mengetahui titik-titik pada lokasi ben-

dung gerak yang mengalami erosi dan

sedimentasi serta volume sedimen yang

masuk ke bendung gerak Karangtalun.

2. KAJIAN PUSTAKA

Bendung Gerak

Bendung gerak terdiri dari lantai pilar

bendung, pilar pintu, daur pintu, makanisme

pengaturan pintu, panel pengaturan pintu,

ruang operasi pintu dan jembatan inspeksi.

Lantai, pilar bendung dan pilar pintu

bendung gerak umumnya terbuat dari beton

bertulang dan harus aman terhadap guling

dan gelincir.

Penentuan Kala Ulang Banjir

Pemilihan suatu teknik analisa

penentuan banjir rancangan tergantung dari

data-data yang tersedia dan macam dari

bangunan air tersebut. Kriteria pemilian ban-

jir dengan hanya meninjau kemungkinan

terjadinya banjir yang lebih besar atau sama

dengan banjir rencana, sekali atau lebih

selama bangunan air tersebut berdiri.

Lebar Bendung

Dalam menentukan lebar efektif perlu

diketahui mengenai eksploitasi bendung, di-

mana pada saat air banjir datang pintu

penguras dan pintu pengambilan harus di-

tutup. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah

masuknya benda yang terangkut oleh banjir

yang dapat menyumbat pintu penguras bila

pintu terbuka dan air banjir masuk ke saluran

induk.

Rumus : Be = B – 2(n.Kp + Ka)H1

dengan :

Be = lebar efektif bendung (m) →

(Be1+Be2+Be3)

B = lebar mercu sebenarnya (m)→

(B1+B2+B3)

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi pangkal

bendung

n = jumlah pilar

H1 = tinggi energi (m)

Peredam Energi

Faktor pemilihan tipe peredam

energi:

• Tinggi bendung

• Keadaan geoteknik tanah dasar misalnya

jenis batuan, lapisan, kekerasan tekan,

diameter butir dsb.

• Jenis angkutan sedimen yang terbawa

aliran sungai.

• Keadaan aliran yang terjadi di bangunan

peredam energi seperti aliran tidak

sempurna/tenggelam, loncatan air lebih

rendah atau lebih tinggi.

Pemodelan Hidrolik dengan HEC-RAS

Permodelan Hidrolika Bendung

Gerak Karangtalun akan menggunakan

perangkat lunak (software) HEC-RAS

(Hydrologi Engineering Center- River

Analysis System) versi 4.1.0 sebagai paket

program analisa dan pemodelan struktur

hidrolik (bendung gerak) pada sungai yaitu

pola aliran di hulu Bendung Gerak dan pola

aliran di hilir Bendung Gerak.

Paket model HEC-RAS adalah salah

satu model yang dikeluarkan oleh U.S. Army

Corps of Engineers River Analysis System

(HEC-RAS) yang di susun oleh Hydrologic

Engineering Center. Software ini memiliki

keampuan penggunaan : perhitungan jenis

aliran steady flow dan unsteady flow satu

dimensi, dan sediment transport.

Analisa Profil Muka Air

Prosedur perhitungan didasarkan

pada penyelesaian persamaan aliran satu

dimensi melalui saluran terbuka. Aliran satu

dimensi ditandai dengan besarnya kecepatan

yang sama pada seluruh penampang atau

digunakan kecepatan rata-rata.

Persamaan Dasar Perhitungan

Profil muka air dihitung dari suatu

penampang dengan Persamaan Energi

melalui prosedur iterative yang disebut

dengan Standard Step Method. Persamaan

Energi yang dimaksud adalah (Ven Te

Chow, 1997 : 243) :

ef hhg

vZY

g

vZY

2.

2.

2

2222

2

1111

dengan:

Y1 = kedalaman air penampang 1 (m)

Y2 = kedalaman air penampang 2 (m)

v = kecepatan rata-rata aliran (m/dt)

α = koefisien energi

S0 = kemiringan dasar saluran

Sf = kemiringan garis energi

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

hf = kehilangan tekanan akibat gesekan

(m)

he = kehilangan tekanan akibat pusaran (m)

Perhitungan Debit Penampang Sungai

Besarnya debit dihitung perbagian

penampang sungai dengan mengacu pada

persamaan Manning’s berikut :

Dimana :

K = conveyance for subdivision

n = koefisien kekasaran Manning’s

A = luas penampang

R = jari-jari hidrolis

Nilai n Manning Untuk Saluran Utama

Aliran dalam saluran tidak dibagi

perbagian, kecuali jika nilai kekasaran

berubah didalam saluran. Program HEC-

RAS dapat digunakan untuk berbagai nilai

kekasaran, jika tidak maka program akan

menghitung sebagai satu nilai kekasaran.

Evaluasi Energi Kinetik

Karena HEC-RAS adalah program

untuk menghitung profil muka air satu

dimensi, maka hanya satu energi kinetik

yang dihitung pada masing-masing pe-

nampang saluran. Untuk memberikan

gambaran elevasi profil muka air, rata-rata

energi dihitung dengan membagi tiga bagian

dari penampang melintang saluran (yaitu

saluran kiri, utama dan kanan).

Evaluasi Kehilangan Akibat Gesekan

(Friction Loss)

Friction loss dievaluasi dalam program

HEC-RAS sebagai hasil dari kemiringan

garis energi Sf dan panjang L, dimana Sf

adalah representatif dari friction slope untuk

sungai dan panjang L yang didefinisikan

pada persamaan diatas. Friction slope (slope

of the energy gradeline) pada tiap-tiap

penampang melintang dihitung dari per-

samaan Manning’s sebagai berikut :

(

)

Evaluasi Kehilangan Akibat Kontraksi

dan Pelebaran

Kehilangan akibat kontraksi dan

pelebaran dalam program HEC-RAS

dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

|

|

Dimana :

C = koefisien kontraksi dan pelebaran

Penentuan Kedalaman Kritis

Program HEC-RAS mempunyai dua

metode untuk menghitung kedalaman kritis,

yaitu : a) Parabolic Method dan, b) Secant

Method. Parabolic method adalah merupakan

perhitungan cepat, tetapi ini hanya dapat

digunakan untuk satu minimum energi.

Untuk kondisi penampang yang banyak tidak

hanya mempunyai satu kurva energi

minimum, oleh karena itu parabolic method

adalah merupakan metode yang ditentukan/

dipilih oleh program, jika penyelesaian pa-

rabolic method tidak convergen, maka

program akan secara otomatis mencoba

dengan secant method.

Applikasi Persamaan Momentum

Bila profil muka air melalui kedalaman

kritis, persamaan energi tidak dapat diguna-

kan. Persamaan energi hanya dapat di-

gunakan dalam kondisi aliran berubah

lambat laun (gradually varied flow), dan

kondisi aliran transisi dari sub kritis ke super

kritis atau super kritis ke sub kritis dimana

dalam hal ini kondisi aliran dalam kondisi

perubahan secara cepat (rapidly varying flow

situation).

Analisa Pada Bendung Gerak

Koefisien yang diperlukan untuk

menghitung kehilangan energi akibat

kontraksi dan ekspansi dibagian hulu dan

hilir dari bendung (inline) dan struktur

spillway. Kerugian ini dihitung dengan

mengalikan ekspansi atau kontraksi koefisien

oleh perbedaan mutlak di antara dua

penampang

Gambar 1. Layout Untuk Pintu Air,

Spilways, dan Bendung

Sumber: Anonim (2010:210)

Untuk menentuan aliran overflow pada

bendung, maka perlu adanya penyesuain

dengan koefisien yang akan diinputkan pada

HEC-RAS. Koefisien aliran menggunakan

persamaan bendung standart yaitu persamaan

Rehbock, atau Kindsvater dan Carter.

Penentuan koefisien ini ditentukan ber-

dasarkan tipe mercu yang digunakan oleh

bendung.

Pintu Sorong (Sluice Gate)

Fungsi pintu air adalah mengatur air

untuk pembuang, penyadap dan pengatur

lalu lintas air (Suyono, 1986).

Gambar 2. Contoh Aliran Air Pada Pintu

Dengan Ambang Lebar

Sumber: Anonim (2010:201)

Persamaan aliran melalui pintu sorong:

√

dengan :

Q = debit

C = koefisien pelepasan, (0,5 to 0,7)

W = Lebar pintu (m)

B = tinggi bukaan pintu (m)

H = tinggi muka air hulu (Zu – Zsp) (m)

Ketika taliwater hilir naik pada titik dimana

alairan tidak dapat mengalir dengan bebas,

maka Persamaan menjadi:

√

dengan:

H = ZU - ZD

Transport Sedimen

Aliran air akan membawa hanyut

bahan-bahan sedimen, yang menurut

mekanisme pengangkutannya dapat

dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu:

a. Muatan dasar (Bed load)

b. Muatan melayang (suspended load)

Prinsip dasar angkutan sedimen adalah untuk

mengetahui apakah terjadi seimbang

(equilibrium), erosi (degradasi), atau

pengendapan (agradasi) dan juga untuk

meramalkan kualitas yang terangkut dalam

proses tersebut.

Kapasitas Pengangkutan

Perhitungan besarnya angkutan

sedimen rata-rata dilakukan untuk setiap

kondisi hidrolik dan parameter sedimen

dengan gradasi butiran tertentu. Kapasitas

pengangkutan ditentukan untuk setiap

ukuran butir mewakili ukuran butiran ter-

tentu yang membentuk 100% dari material

dasar. Kapasitas pengangkutan untuk

kelompok ukuran tertentu tersebut kemudian

dikalikan dengan pecahan dari total sedimen

yang mewakili ukuran tertentu tersebut.

Kapasitas pengangkutan untuk ukuran

butir tertentu tersebut kemudian dijumlahkan

dengan ukuran butiran lain untuk menjadi

kapasitas pengangkutan sedimen total.

Fungsi Transportasi Sedimen Toffaleti

Metode Toffaleti adalah modifikasi Einstein

dengan fungsi total beban yang melanggar

distribusi beban ditangguhkan ke zona

vertikal , mereplikasi gerakan sedimen dua

dimensi.

Persamaan umum untuk fungsi Toffaleti

adalah :

dengan :

gssL = Suspended transportasi sedimen di

zona yang lebih rendah (ton / hari /

ft)

gssM = Suspended transportasi sedimen di

zona tengah , (ton / hari / ft)

gssU = transportasi Suspended sedimen di

zona atas , (ton / hari / ft)

gsb = transportasi Bed beban sedimen

(ton / hari / ft)

gs = Total angkutan sedimen (ton / hari

/ ft)

Kecepatan Jatuh (Fall Velocity) Toffaleti

Toffaleti menyajikan tabel jatuh

velocwith faktor bentuk 0,9 dan berat jenis

2,65. Kecepatan jatuh yang berbeda

diberikan untuk berbagai suhu dan ukuran

butir, dipecah menjadi American Geo-

physical Union standard grain size classes

dari Very Fine Sand (VFS) ke Medium

Gravel (MG) .

Peta Distribusi (RAS MAPPER)

Didalam program HEC-RAS 4.1

sudah difasilitasi oleh RAS-MAPPER. Fa-

silitas ini digunakan untuk mendistribusikan

hasil perhitungan HEC-RAS satu dimensi

kedalam kontur.

3. METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai

metode penelitian untuk mengkaji hidrolik

lokasi bendung gerak pada daerah kajian.

Untuk mengkaji hidrolik tersebut diperlukan

suatu tahapan penelitian yaitu dengan cara

mengumpulkan data-data teknis dan pen-

dukungnya.

Adapun data-data yang diperlukan dalam

kajiannya antara lain sebagai berkut:

Data hidrologi

Data pengukuran melintang sungai tahun

2013

Data pengukuran sedimen

Data kebutuhan air

Data yang terkumpul selanjutnya digunakan

untuk melakukan analisa hidrolik pada lokasi

bendung gerak karangtalun.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemodelan dan Analisa Banjir

Pemodelan dan analisa banjir ini

dimaksudkan untuk pengontrolan terhadap

kemampuan kapasitas aliran sungai Progo

eksisting yaitu pemodelan pola aliran sungai

dengan debit banjir rancangan berbagai

periode kala ulang.

Berdasarkan pada hasil analisis hidrologi

Bendung Gerak Karangtalun yang telah

dilakukan, debit banjir rancangan Bendung

Gerak Karangtalun yang akan dijadikan debit

pemodelan hidrolika adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Debit Banjir Rancangan

Langkah-langkah dalam membuat

model hidrolok dengan menggunakan soft-

ware HEC-RAS adalah memulai project

baru, memasukkan data geometri, me-

masukkan data aliran dan syarat batas,

melakukan perhitungan hidrolik (running

model), dan melehat hasil analisa (output).

Hasil Analisa Kondisi Eksisting

Berikut adalah hasil pemodelan dan

analisa banjir sungai Progo eksisting dengan

Q100.

Gambar 3. Profil Memanjang Aliran (Q100)

Gambar 4. Profil Melintang Hulu Section

1471.212 (Q100)

No. Kala Ulang Debit Banjir Rancangan

(Tahun) (m3/dt)

1 1.05 319.81

2 5 982.30

3 10 1173.33

4 25 1425.05

5 50 1560.01

6 100 1713.10

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150

155

160

165

170

175

180

EKSIST ING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN

Main Channel Distance (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Crit Q100

Ground

LOB

ROB

0 50 100 150 200164

166

168

170

172

174

176

178

180

River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 1471.212 EKSISTING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN

Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Ground

Bank Sta

Gambar 5. Profil Melintang Section 610.384

(Q100)

Gambar 6. Profil Melintang Hilir Section

229.426 (Q100)

Gambar 7. Peta Banjir Kondisi Eksisting

(Q100)

Pemodelan Struktur Hidrolik Bendung

Gerak

Berdasarkan pada pemodelan banjir

sungai Progo diketahui kapasitas aliran

sungai Progo dengan debit banjir rancangan

Q1,05th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th

masih mampu menampung aliran debit,

sehingga tidak terjadi limpasan pada

penampang sungai atau aman terhadap

overtopping.

Desain umum perencanaan.

a. Pintu Air

Tipe Pintu : Sluice Gate

Lebar Pintu : 10 m

Tinggi Pintu : 6 m

Lebar Pilar : 2 m

Jumlah Pintu : 6 unit

b. Bangunan

Elevasi dasar : +157 m

Elevasi Sill : +157,5 m

Elevasi tanggul : +166 m (tinggi tanggul intake kali bawang

antara 166-170 m)

Berikut adalah hasil pemodelan ben-

dung gerak pada sungai progo dengan Q100.

Gambar 8. Profil Memanjang Aliran (Q100)

Gambar 9. Potongan Melintang Hulu

Bendung Gerak (Q100)

Gambar 10. Perspektif Tampilan 3D (Q100)

0 50 100 150 200155

160

165

170

175

180


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Ground

Bank Sta

0 50 100 150 200 250150

155

160

165

170

175

180


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Ground

Bank Sta

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150

155

160

165

170

175

180

RENCANA BENDUNG GERAK KARANGT ALUN


Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Crit Q100

Ground

LOB

ROB

0 50 100 150 200155

160

165

170

175

180

River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 610 IS RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN

Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q100

WS Q100

Ground

Levee

Ineff

Bank Sta

1522.2981492.5771471.2121424.7501377.449

1279.3061233.7391203.443

1141.4801126.071

1084.4581052.893

907.073 583.729

565.932

540.410

519.735

477.481

446.036

404.064

344.220

308.587

264.649

229.425 187.612

157.514 141.303 124.957

101.371

76.025 30.655


Legend

WS Q100

Ground

Bank Sta

Levee

Ineff

Gambar 11. Peta Banjir Kondisi Ada

Bendung Gerak (Q100)

Penyusunan Operasi Bendung Gerak

Karangtalun

Berdasarkan pada skema sistem ren-

cana Bendung Gerak Karangtalun, untuk

menyiapkan kondisi yang diperlukan untuk

kebutuhan air di hulu (intake Kalibawang).

Kondisi debit pengeluaran yang diperlukan

untuk kebutuhan air minum kota Jogjakarta

dan kebutuhan air irigasi DI Mataram (Intake

Selokan Mataram), dan juga untuk kebutuh-

an debit hilir (pemeliharaan sungai dan DI

Sapon). Skema kebutuhan debit rencana

bendung gerak Karantalun dapat dilihat pada

gambar dibawah ini:

Gambar 12. Skema Sistem Rencana

Bendung Gerak Karangtalun

Penentuan Bukaan Pintu Bendung Gerak

Berdasarkan Debit Banjir

Untuk pengoperasian pintu bendung

gerak, banjir dari sungai Progo akan menjadi

satu komponen kritis terpenting sebab aliran

dari sungai Progo akan masuk langsung ke

bendung gerak secara cepat. Dari sisi operasi

pintu bendung gerak, besarnya debit untuk

kondisi peringatan banjir adalah 982,30

m3/dt atau lebih. Dan pada kondisi ini pintu

intake kalibawang ditutup.

Tabel 2. Bukaan Pintu Untuk Debit Banjir

Penentuan Bukaan Pintu Bendung Gerak

dan Intake Kalibawang Berdasarkan

Debit Andalan

Untuk memenuhi kebutuhan dan per-

syaratan yang ditentukan oleh bendung gerak

karangtalun maka didapat kan operasi pintu

sebagai berikut.

Tabel 3. Buakaan Pintu Untuk Debit

Andalan

1

2

Keterangan :

1. Intake Kali Bawang

2. Bendung Karangtalun

3. Intake Selokan Mataram

4. Rencana Bendung Gerak Karangtalun

Skema Sistem

Rencana Bendung Gerak Karangtalun

4

Kali

Pro

go

3

Kebutuhan

Debit Hilir DI Sapon

Minimum 1,0 m /s3

Kebutuhan

DI Kalibawang

1,3 m /s3

3

Kebutuhan

DI Kalibawang

Maximum 12,5 m /s

Minimum 4,5 m /s3

Kebutuhan

DI Kalibawang

Maximum 6,5 m /s

Minimum 3,0 m /s

3

3

Debit Banjir Rancangan Jumlah Pintu

Dibuka

Tinggi Bukaan

Pintu Elev. MA

Kala Ulang (Th) (m3/s) Unit (m) (m)

1,05 319,81 6 0,8 162,14

5 982,30 6 5,5 162,69

10 1173,33 6 6,0 163,15

25 1425,05 6 6,0 163,67

50 1560,01 6 6,0 163,97

100 1713,10 6 6,0 164,51

Jumlah

Pintu

yang

Dibuka

Tinggi

Bukaan

Jumlah

Pintu

yang

Dibuka

Tinggi

Bukaan

(m3/s) Unit m Unit m ribu (m

3)

Januari 45.296 162.5 5.5 4 0.2 2 0.3 153.7

Februari 78.012 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7

Maret 80.662 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7

April 78.958 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7

Mei 46.498 162.5 6.5 4 0.3 2 0.3 153.7

Juni 35.743 162.5 3 4 0.1 2 0.2 153.7

Juli 22.522 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7

Agustus 18.544 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7

September 15.468 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7

Oktober 15.42 159.21 5.5 4 0.9 2 0.1 72.662

November 37.077 162.5 5.5 4 0.2 2 0.2 153.7

Desember 38.959 162.5 5.5 4 0.2 2 0.2 153.7

Januari 95.274 162.5 5.5 4 0.2 2 0.7 153.7

Februari 95.869 162.5 6.5 4 0.3 2 0.6 153.7

Maret 105.859 162.5 6.5 4 0.3 2 0.7 153.7

April 95.687 162.5 6.5 4 0.3 2 0.6 153.7

Mei 74.314 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7

Juni 49.08 162.5 3 4 0.1 2 0.3 153.7

Juli 34.193 162.5 3 4 0.1 2 0.2 153.7

Agustus 21.444 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7

September 17.487 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7

Oktober 30.717 159.21 5.5 4 0.1 2 0.3 153.7

November 52.061 162.5 5.5 4 0.2 2 0.3 153.7

Desember 65.155 162.5 5.5 4 0.2 2 0.4 153.7

Januari 147.581 162.5 5.5 4 0.2 4 0.5 153.7

Februari 120.152 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7

Maret 114.077 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7

April 118.098 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7

Mei 91.949 162.5 6.5 4 0.3 4 0.3 153.7

Juni 55.3009 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7

Juli 50.4457 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7

Agustus 53.412 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7

September 74.3397 162.5 3 4 0.1 4 0.3 153.7

Oktober 74.5821 159.21 5.5 4 0.1 4 0.4 153.7

November 86.6098 162.5 5.5 4 0.2 4 0.3 153.7

Desember 119.008 162.5 5.5 4 0.2 4 0.4 153.7

Volume

Bendung

Gerak

Deb

it A

nd

alan

80

%D

ebit

An

dal

an 5

0 %

Deb

it A

nd

alan

20

%

BulanDebit

Andalan

Kondisi Setelah Ada Bendung Gerak Karangtalun

Elev. MA.

Intake

Kalibawang

Setelah Ada

Bendung

Gerak

Debit

Intake

Kalibaw

ang

Bukaan Pintu

Intake

Kalibawang

Bukaan Pintu

Utama Bendung

Gerak

Tabel 4. Pemenuhan Kebutuhan Air (Debit

80%)


50%)


20%)

Pemodelan Sedimen Bendung Gerak

Karangtalun

Untuk mengatasi masalah pen-

dangkalan yang terjadi di Bendung Gerak

Karangtalun akibat sedimentasi, diperlukan

suatu kajian untuk menganalisa kondisi

sedimentasi yang terjadi. Dengan meng-

analisa sedimentasi yang terjadi dapat di-

ketahui pola sedimentasi yang terjadi beserta

dengan aktivitas pemeliharaan yang di-

perlukan untuk menjaga kapasitas Sungai

Progo tetap pada kondisi aslinya.

Sampel Sedimen Dasar

Butiran sedimen dasar pada sampel

sedimen merupakan butiran yang lolos

saringan 0,0625 mm dan saringan 1 mm.

Tabel 7. Muatan Sedimen Hasil Pengukuran

Dari hasil analisa diameter butiran

sedimen terlihat bahwa ukuran butiran

sedimen di lokasi Bendung Gerak berkisar

antara 0,0625–1 mm. Menurut American

Geophysical Union sedimen di lokasi Ben-

dung Gerak termasuk butiran Medium Sand.

Simulasi Angkutan Sedimen

Dalam analisa angkutan sedimen,

pemilihan transport function sangat

menentukan kualitas dari hasil perhitungan.

Hal ini dikarenakan setiap rumus umumnya

dibuat berdasarkan kondisi-kondisi yang

spesifik yang umumnya meliputi besaran

debit yang ditinjau, ukuran butiran sedimen

yang ada dan juga kemiringan dan kondisi

geometrik salurannya. Sehingga dari sekian

banyak transport function maka transport

function Toffaleti yang dipilih karena ke-

sesuaian karakteristik sampel sedimen dan

kondisi geometrik Sungai Progo.

Bulan

Pemenuhan Kebutuhan

DI Kali

Bawang

Air Minum

Kota Jogja DI Mataram

Debit hilir (DI

Sapon)

(m3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) %

Januari 5,50 100 1,3 100 12 100 26,496 100

Februari 6,50 100 1,3 100 12,5 100 57,712 100

Maret 6,50 100 1,3 100 12,5 100 60,362 100

April 6,50 100 1,3 100 12,5 100 58,658 100

Mei 6,50 100 1,3 100 12,5 100 26,198 100

Juni 3,00 100 1,3 100 4,5 100 26,943 100

Juli 3,00 100 1,3 100 4,5 100 13,722 100

Agustus 3,00 100 1,3 100 4,5 100 9,744 100

September 3,00 100 1,3 100 4,5 100 6,668 100

Oktober 5,50 100 1,3 100 5,68 47,31 3,00 100

November 5,50 100 1,3 100 12 100 18,277 100

Desember 5,50 100 1,3 100 12 100 20,159 100

Bulan

Pemenuhan Kebutuhan

DI Kali

Bawang

Air Minum


Debit hilir (DI

Sapon)

(m3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) %

Januari 5,5 100 1,3 100 12 100 76,474 100

Februari 6,5 100 1,3 100 12,5 100 75,569 100

Maret 6,5 100 1,3 100 12,5 100 85,559 100

April 6,5 100 1,3 100 12,5 100 75,387 100

Mei 6,5 100 1,3 100 12,5 100 54,014 100

Juni 3 100 1,3 100 4,5 100 40,280 100

Juli 3 100 1,3 100 4,5 100 25,393 100

Agustus 3 100 1,3 100 4,5 100 12,644 100

September 3 100 1,3 100 4,5 100 8,687 100

Oktober 5,5 100 1,3 100 12 100 11,974 100

November 5,5 100 1,3 100 12 100 33,261 100

Desember 5,5 100 1,3 100 12 100 46,355 100

Bulan

Pemenuhan Kebutuhan

DI Kali

Bawang

Air Minum


Debit hilir (DI

Sapon)

(m3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) % (m

3/s) %

Januari 5,5 100 1,3 100 12 100 128,781 100

Februari 6,5 100 1,3 100 12,5 100 99,852 100

Maret 6,5 100 1,3 100 12,5 100 93,777 100

April 6,5 100 1,3 100 12,5 100 97,798 100

Mei 6,5 100 1,3 100 12,5 100 71,649 100

Juni 3 100 1,3 100 4,5 100 46,501 100

Juli 3 100 1,3 100 4,5 100 41,646 100

Agustus 3 100 1,3 100 4,5 100 44,612 100

September 3 100 1,3 100 4,5 100 65,540 100

Oktober 5,5 100 1,3 100 12 100 55,839 100

November 5,5 100 1,3 100 12 100 67,810 100

Desember 5,5 100 1,3 100 12 100 100,208 100

Diameter

(mm) %Finer Kelas

0.0125 6,25 Coarse Silt

0.25 30,38 Very Fine Sand

0.5 58,5 Fine Sand

1 98,36 Medium Sand

2 100 Coarse Sand

Dari hasil analisa, Perbandingan hasil

debit angkutan sedimen perhitungan dengan

pengukuran debit angkutan sedimen dapat

dilihat pada perhitungan dibawah ini.

Rerata debit sedimen perhitungan 3635,03

ton/hari.

Rerata debit pengukuran 3914,449 ton/hari.

Kesalahan = (3914,449-3635,03)/3635,03 =

0,0713 = 7,13 %

Terlihat bahwa terjadi perbadaan data se-

besar 7,13%. Dengan perbedaan tersebut,

metode toffaleti sudah bisa mewakili kondisi

yang ada pada lapangan.

Dari hasil output analisis debit

angkutan sedimen maka didapat debit se-

dimen dengan metode toffaleti sebagai

berikut.

Gambar 13. Potensi Sedimentasi Kondisi

Eksisting

Gambar 14. Perubahan Dasar Sungai Dengan

Adanya Sedimentasi Kondisi Eksisting

Setelah adanya bendung gerak

karangtalun maka sedimentasi hasil

pemodelan akan berubah seperti pada

gambar dibawah ini.

Gambar 15. Potensi Sedimentasi Dengan

Adanya Bendung Gerak Bulan Keenam

Gambar 16. Perubahan Dasar Sungai Bulan

Keenam

Gambar 17. Tinggi Sedimentasi Sungai

Bulan Keenam

Dari analisa quasi-unsteady sungai

Progo dengan adanya Bendung Gerak

menunjukkan kecenderungan yang sama

yakni adanya pengendapan atau agradasi di

sepanjang Sungai Progo. Degradasi terjadi di

titik penampang melintang di hulu Bendung

Gerak yakni dari STA 1264.581 sampai STA

1522.298 dan hilir Bendung Gerak dari STA

594.425 sampai STA 254.649. Kecenderung-

an pengendapan terjadi pada meander sungai

di hulu Bendung Gerak (STA 1233.739)

sampai titik lokasi Bendung Gerak (STA

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150

155

160

165

170

175

180

RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN


Ele

vation

(m

)

Legend

EG 01Apr2014 0000

WS 01Apr2014 0000

Crit 01Apr2014 0000

Ground

LOB

ROB

45.9

91

76.0

25

101

.37

...1

24

.95

...

157

.51

...

187

.61

...

229

.42

...

264

.64

9

296

.85

8

331

.40

73

56

.39

8

383

.46

3

424

.46

4

464

.86

9

502

.58

4

540

.41

05

65

.93

2

594

.42

5

640

.90

2

682

.73

1

749

.79

5

816

.86

2

849

.89

3

882

.25

09

07

.07

3

935

.07

9

971

.35

3

100

7.7

31

105

2.8

93

108

4.4

58

112

6.0

71

116

7.1

14

120

3.4

43

123

3.7

39

126

4.5

81

130

7.7

62

134

6.6

01

137

7.4

49

140

1.1

99

142

4.7

50

145

0.4

69

149

2.5

77

152

2.2

98

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600152

154

156

158

160

162

164

166

e:\Kuliah\SKRIPSI KU\1. Laporan\2. NASKAH SKRIPSI\02. HEC-RAS\simulasi.sed23


Ch

Inve

rt E

l (m

)

Legend

01JAN2014 00:00:00-Ch Invert El (m)

01APR2014 00:00:00-Ch Invert El (m)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

150

155

160

165

170

175

180



Ele

vation

(m

)

Legend

EG 01Jun2014 0000

WS 01Jun2014 0000

Crit 01Jun2014 0000

Ground

LOB

ROB

30.6

55

45.9

91

61.5

80

101

.37

1

124

.95

71

41

.30

31

57

.51

41

72

.31

51

87

.61

2

209

.47

2

229

.42

5

250

.61

0

283

.34

7

308

.58

7

331

.40

7

356

.39

83

72

.48

63

89

.17

94

04

.06

4

424

.46

4

446

.03

6

464

.86

9

502

.58

45

19

.73

5

540

.41

05

55

.47

05

72

.03

05

86

.82

6

610

640

.90

2

682

.73

1

749

.79

5

816

.86

2

849

.89

3

882

.25

0

907

.07

3

935

.07

9

971

.35

3

990

.53

51

00

7.7

31

105

2.8

93

108

4.4

58

112

6.0

71

114

1.4

80

116

7.1

14

120

3.4

43

123

3.7

39

126

4.5

81

127

9.3

06

130

7.7

62

132

4.6

26

134

6.6

01

136

5.2

66

140

1.1

99

142

4.7

50

145

0.4

69

147

1.2

12

149

2.5

77

152

2.2

98

Intake Kalibawang (+158,33)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600152

154

156

158

160

162

164

166

e:\Kuliah\SKRIPSI KU\1. Laporan\2. NASKAH SKRIPSI\02. HEC-RAS\simulasi.sed26

Main Channel Distance (m)C

h In

vert E

l (m

)

Legend

01JAN2014 00:00:00-Ch Invert El (m)

02JUN2014 12:00:00-Ch Invert El (m)

610) dan pada hilir sungai (STA 250.610

sampai STA 14.839).

Tabel 8. Hasil Volume Bed Change

Kumulatif Masuk Ke Bendung Gerak

Perubahan dasar saluran dalam

bentuk degradasi nilainya -1,91 sampai -2,55

untuk tiap waktu simulasi. Parameter peng-

endapan dan volume total bed change

kumulatif masuk ke bendung gerak yang

terjadi, pada bulan keempat volume total bed

change yang terjadi mencapai 915.473,754

ton, pada bulan keenam volume total bed

change yang terjadi mencapai 1.460.747,665

ton, pada bulan kedelapan volume total bed


ton, pada akhir tahun volume total bed


ton.

Sehingga untuk perencanaan pe-

meliharaan Bendung Gerak Karangtalun

supaya tidak menggangu pola operasi tiap

bulan diusulkan flushing sedimen tiap 6

(enam) bulan. Karena pada simulasi ini

menggunakan debit median, maka kejadian

perubahan dasar saluran yang ada di lapang-

an tidak sebesar hasil analisa ini.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa yang telah

dilakukan pada bab sebelumnya, maka dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Kondisi Hidrolika sungai Progo akibat

bendung gerak :

a. Pada saat terjadi Q1,05 (319,81 m3/s)

perubahan muka air sampai STA

816.862 (206,50 m dari Bendung

Gerak Karangtalun ke arah hulu).

b. Pada saat terjadi Q5 (982,30 m3/s)




c. Pada saat terjadi Q10 (1173,33 m3/s)




d. Pada saat terjadi Q25 (1425,05 m3/s)




e. Pada saat terjadi Q50 (1560,01 m3/s)




f. Pada saat terjadi Q100 (1713,10

m3/s) perubahan muka air sampai

STA 882.250 (271,89 m dari

Bendung Gerak Karangtalun ke arah

hulu).

g. Pada saat debit andalan dan

berdasarkan skenario maka

pengaruh back water sampai STA

1126.071 (515,71 m dari bendung

gerak karangtalun ke arah hulu)

h. Aman terhadap bahaya banjir ke

pemukiman warga dan tidak ada

yang terkena dampak terhadap

pembangunan bendung gerak

karangtalun.

2. Degradasi terjadi di titik penampang

melintang di hulu Bendung Gerak yakni

dari STA 1264.581 (654,22 m dari

Bendung Gerak Karangtalun ke arah

hulu) sampai STA 1522.298 (911,94 m

dari Bendung Gerak Karangtalun ke

arah hulu) dan hilir Bendung Gerak dari

STA 594.425 (15,94 m dari Bendung

Gerak Karangtalun ke arah hilir) sampai

STA 254.649 (355,71 m dari Bendung

Gerak Karangtalun ke arah hilir).

Kecenderungan pengendapan terjadi

pada meander sungai di hulu Bendung

Gerak (STA 1233.739) sampai titik

lokasi Bendung Gerak (STA 610) dan

pada hilir sungai (STA 250.610 sampai

STA 14.839).

3. Pola Operasi Bendung Gerak

a. Kondisi Banjir

Operasi pintu utama sebagai berikut

No. Waktu Simulasi

Total Volume Bed

Change Kumulatif

(ton)

Perubahan

Dasar Saluran

Maximum

(m)

Perubahan

Dasar Saluran

Minimum

(m)

1 Bulan Keempat 915.473,754 0,61 -1,91

2 Bulan Keenam 1.460.747,665 0,88 -2,55

3 Bulan Kedelapan 1.540.278,585 0,91 -2,55

4 Akhir Tahun 1.822.374,700 0,97 -2,55

b. Kondisi Debit Andalan

Berdasarkan analisa sebelumnya

maka, elevasi pada waktu Bulan

Januari sampai September target

tinggi muka air mencapai tinggi

muka air normal (+162,5). Pada

bulan Oktober target tinggi muka air

mencapai muka air rendah

(+159,21). Sedangkan pada bulan

November dan Desember tinggi

muka air mencapai muka air normal

kembali yaitu +162,5. Tetapi tam-

pungan Bendung Gerak Karang-

talun tidak dapat memenuhi ke-

butuhan di hilir sepenuhnya.

b. Flusing Sedimen

berdasarkan analisa yang telah

dilakukan maka disarankan me-

lakukan flushing sedimen tiap 6

(enam) bulan.

Saran

1. Simulasi yang digunakan dengan

menggunkan program HEC-RAS

4.1.0 merupakan pemodelan 1 di-

mensi dengan keterbatasannya. Untuk

hasil yang lebih maksimal pemodelan

bisa dilanjutkan dengan menggunkan

model 2 atau 3 dimensi.

2. Adanya pengukuran perubahan dasar

saluran untuk meningkatkan akurasi

prediksi sedimentasi yang terjadi.

3. Untuk mengetahui bahwa perhitung-

an akurat maka diperlukan kalibrasi

program HEC-RAS terhadap bangun-

an kembali ketika bangunan sudah

dibangun.

UCAPAN TERIMA KASIH

1. Bapak Ir. Heri Suprijanto, MS dan Bapak

Ir. Mohammad Taufiq, MT. sebagai dosen

pembimbing atas masukan, arahan,

bimbingan dan waktu yang diluangkan

untuk berdiskusi hingga dapat terselesai-

kannya tugas akhir ini.

2. Dian Sisinggih, ST. MT. Ph.D dan Bapak

Dr. Very Dermawan, ST., MT. sebagai

dosen penguji yang memberikan masukan

dan arahan untuk kelengkapan tugas akhir

ini

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2010. Hydraulic Reference Manual

Version 4.1. California: U.S. Army

Corps of Engineering.

Anonim, 2013. Laporan Analisa Hidrologi

dan Kebutuhan Air Bendung Gerak

Karangtalun. Jakarta: PT. Multimera

Harapan Engineering Consultant

Anonim, 1986. Kriteria Perencanaan Irigasi

– Kriteria Perencanaan 02. Jakarta:

Departemen Pekerjaan Umum.

Anonim. 1997. Irigasi dan Bangunan Air.

Jakarta: Gunadarma.

Chow, V.T. 1997. Hidrolika Saluran

Terbuka. Jakarta: Erlangga.

Maryono, A. 2003. Pembangunan Sungai

Dampak dan Restorasi Sungai.

Yogyakarta: Universitas Gajah Mada

Press.

Mulyanto, Hr. 2006. Sungai, Fungsi dan

Sifat-sifatnya. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Priyantoro, D. 1987. Teknik Pengangkutan

Sedimen. Malang: HMP Fakultas Teknik

Universitas Brawijaya.

Raju, K. G. Ranga. 1981. Aliran Melalui

Saluran Terbuka, Jakarta: Erlangga.

Sosrodarsono, S., Masateru Tominaga, K.

1985. Perbaikan dan Pengaturan

Sungai, Jakarta : PT. Pradnya Paramita.

Soewarno. 1991. Hidrologi, Bandung: Nova.

Debit Banjir Rancangan Jumlah Pintu

Dibuka

Tinggi

Bukaan Pintu Elev. MA

Kala Ulang (Th) (m3/s) Unit (m) (m)

1,05 319,81 6 0,8 162,14

5 982,30 6 5,5 162,69

10 1173,33 6 6,0 163,15

25 1425,05 6 6,0 163,67

50 1560,01 6 6,0 163,97

100 1713,10 6 6,0 164,51

pemodelan awal perencanaan bendung …pengairan.ub.ac.id/s1/wp-content/uploads/2014/02/...pemodelan...

Documents