SISTEM IRIGASIKANTONG LUMPUR DAN KANTONG PEMBILAS

Disusun oleh:

ANDRIYADI

09402001

UNIVERSITAS ABDURRAB PEKANBARU

2010/2011

KANTONG LUMPUR DAN KANTONG PEMBILAS

Bangunan bendung merupakan bangunan utama yang dibangun di sungai untuk memenuhi kebutuhan air irigasi. Jenis bangunan yang dipilih harus disesuaikan dengan jumlah air yang ada di sungai tersebut, daerah yang akan dialiri , jenis tanaman yang akan dikembangkan dan sebagainya. Air yang diambil dari sungai harus dapat mengalir secara gravitasi dan harus bisa mengurangi sediment serta kemungkinan untuk mengukur air masuk kejaringan irigasi. Mengingat tempat kedudukan, lahan yang akan dialiri dan kondisi sungai yang ada maka dapat dibuat beberapa jenis bangunan utama yaitu :

Bangunan PengelakLokasi bangunan pengelak dan pemilihan tipe yang paling cocok dipengaruhi oleh banyak factor, yaitu :a.sungaib.elevasi yang diperlukan untuk irigasic.topografi pada lokasi yang direncanakand.kondisi geologi teknik pada lokasie.metode pelaksanaan

Bangunan PengambilanSesuai dengan tujuannya sebagai bangunan utama untuk pengambilan air irigasi, bendung dilengkapi dengan bangunan pengambilan tersebut, yaitu :1.pengambilan sebaiknya dibuat sedekat mungkin dengan bangunan pembilas di kedua sisi.2.pengambilan dapat dibuat dua sisi sungai atau satu sisi saja.3.pengambilan dapat juga dilakukan dengan cara satu sisi dan satu bangunan sadap pada pilar pembilas , kemudian airnya disalurkan melalui siphon dalam tubuh bendung ke sisi lainnya.4.pada pangkal bendung dibuat dinding sayap dan dinding pengarah, sehingga dihindari adanya aliran turbulensi di depan pengambilan.

Bangunan PembilasBangunan pembilas kantung Lumpur merupakan bangunan yang terletak antara pintu dan saluran. Fungsi bangunan pembilas adalah sebagai pembilas ( penggelontor ) sediment di kantong Lumpur. Tata letak terbaik untuk katong Lumpur. Tata letak terbaik untuk kantong Lumpur saluran pembilas dan saluran primer adalah saluran pembilas merupakan kelanjutan bangunan kantong Lumpur dan tidak mengalami pembelokan. Bila pembilas terpaksa terletak menyamping ( tidak lurus ), maka dianjurkan dibuat dinding pelurus rendah yang curamnya sama dengan tinggi maksimum sediment dalam kantong Lumpur.Guna mencapai pembilasan yang sempurna maka akhir bangunan pembilas yang masuk di sungai disarankan mempunyai beda tinggi yang cukup. Bila terlalu curam ( dalam ) disarankan dilengkapi dengan :a. Bangunan terjun dalam kolam olakb.Got miring sepanjang salurankecepatan dalam saluran pembilas berkisar 1 – 1.5 m/dt dan besarnya debit pembilas adalah : Qs = 1,2 Qn ( Qn = debit rata-rata yang lewatkantong Lumpur ( m3/dt) )Guna mengetahui sejauh mana sediment di kantong lumpur dapat dibilas dengan sempurna maka

diperlukan perhitungan efisiensi pembilas. Efisiensi pembilas tergantung dari besarnya gaya geser sediment yang selalu mengendap.

Kantong LumpurKantong Lumpur adalah bangunan yang berfungsi mengendapkan fraksi-fraksi yang lebih beasr dan fraksi halus ( 0,06 – 0,07 mm) agar tidak masuk kejaringan irigasi biasanya ditempatkan dihilir bangunan pengambilan ( intake ).Penetapan lokasi kantong Lumpurkeadaan topografi tepi sunagi maupun kemiringan sungai akan mempengaruhi perencanaan kantong Lumpur. Kemiringan sungai harus cukup curam untuk menciptakan kehilangan energi yang diperlukan untuk pembilasan di sepanjang kantong Lumpur. Kantong Lumpur dan bangunan–bangunan pelengkap bendung memerlukan banyak ruang, oleh karena itu kemungkinan penempatannya harus ikut dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Apabila diperlukan dua bangunan pengambilan maka juga diperlukan dua buah kantong lumpur dalam keadaan penuh.

Data perencanaan kantong LumpurBeberapa data digunakan untuk perencanaan kantong Lumpur, antara lain data topografi untuk penempatan kantong LumpurKemiringan yang memadai guna pekerjaan penggelontoran sediment di kantong Lumpur.Data sediment meliputi diameter sediment :1. volume sediment ( diasumsikan sebesar 0.5 ml dari volume air yang mengalir dari kantong Lumpur )2.kebutuhan irigasi di pintu pengambilan

Bangunan Pengambilan BebasBangunan pengambilan bebas ini dibuat untuk memungkinkan dibelokannya air sungai ke jarinagan irigasi tanpa merubah kondisi sungai tersebut, jika muka air sungai cukup tinggi untuk mencapai lahan yang akan dialiri. Bangunan tersebut berupa saluran pengelak yang dilengkapi dengan pintu air untuk memenuhi kebutuhan irigasi. Bangunan tersebut harus dapat mengambil air dengan jumlah yang cukup pada masa pemberian air irigasi tanpa memerlukan peninggian muka air di sungai. Meskipun hal ini jarang diaplikasikan, namun tidak ada salahnya dikemukan mengingat adanya kemungkinan suatu daerah yang daapt menggunakan jenis bangunan seperti ini.Bangunan BendungBangunan ini dibangun melintang sungai yang berfungsi untuk menaikkan muka air air di sungai ,maka ada dua tipe yang dibangun, yaitu :

a.Bendung Pelimpah, atau biasa juga disebut Bendung Tetap .Bendung tetap adalah bangunan pelimpah melintah sungai yang memberikan tinggi muka air minimum pada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi. Bendung ini juga merupakan penghalang saat terjadi banjir sehingga air sungai menjadi tinggi dan tanpa control yang baik akan dapat menyebabkan genangan di daerah hulu tersebut. Untuk sungai yang tidak mampu menampung tinggi luapan yang terjadi, tidak sesuai dengan bangunan ini.

b.Bendung GerakBendung ini dapat dihilangkan selama terjadi aliran besar yaitu dengan cara membuka pintu air atau

mengempiskan bendung karet, sehingga masalah yang ditimbulkan selama banjir kecil saja. Bendung gerak dapat mengatur muka air di depan pengambilan agar air yang masuk tetap sesuai dengan kebutuhan irigasi. Bendung gerak memerlukan eksplotasi secara terus menerus karena pintunya harus tetap terjaga dan dioperasikan dengan baik dalam keadaan apapun.

.Bangunan Pelengkap Bendung

a)Bangunan pengambilanSesuai dengan tujuannya sebagai bangunan utama untuk pengambilan air irigasi, bendung dilengkapi dengan bangunan pengambilan beberapa kriteria yang diperlukan dalam perencanaan bangunan pengambilan tersebut, yaitu :Pengambilan sebaiknya dibuat sedekat mungkin dengan bangunan pembilas di kedua sisi.Pengambilan dapat di buat dua sisi sungai atau satu sisi saja, satu bangunan sadap pada pilar pembilas, kemudian airnya disalurkan melalui siphon tubuh bendung kesisi lainnya.Pada pangkal bendung dibuat dinding sayap dan dinding pengarah, sehingga dihindari adanya aliran turbulensi di depan pengambilan.

b)Kantong LumpurKantong Lumpur adalah bangunan yang berfungsi mengendapkan fraksi-fraksi yang besar dan fraksi halus ( < 0,06-0,07 mm) agar tidak masuk ke jaringan irigasi dan biasanya ditempatkan di hilir bangunan pengambilan (intake)

Penetapan lokasi kantong LumpurKeadaan topografi tepi sungai maupun kemiringan sungai akan mempengaruhi perencanaan kantong lumpur. Kemiringan sungai harus cukup curam untuk menciptakan kehilangan energi yang diperlukan untuk pembilasan di sepanjang kantong Lumpur. Kantong Lumpur dan bangunan-bangunan pelengkap bendung memerlukan banyak ruang, oleh karena itu kemungkinan penempatannya harus ikut dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bangunan utama. Apabila diperlukan dua bangunan pengambilan maka juga diperlukan dua buah kantong Lumpur. Bangunan kantong Lumpur selalu dilengkapi pintu pembilas yang digunakan untuk menguras sediment bila kantong Lumpur dalam keadaan penuh.Data perencanaan kantong LumpurBeberapa data yang digunakan untuk perencanaan kantong lumpur, antara lain :1)Data topografi untuk penempatan kantong Lumpur2)Kemiringan yang memadai guna pekerjaan penggelontoran sediment di kantong LumpurData sediment meliputi diameter sediment :Volume sediment ( diasumsikan sebesar 0.5 ml dari volume air yang mengalir dari kantong Lumpur )Kebutuhan air irigasi di pintu pengambilan (intake)

c)Bangunan PembilasBangunan pembilas kantong lumpur merupakan bangunan yang berupa pintu dan saluran. Fungsi bangunan pembilas adalah sebagai pembilas ( penggelontor ) sediment di kantong lumpur. Tata letak terbaik untuk kantong lumpur saluran pembilas dan saluran primer adalah saluran pembilas merupakan kelanjutan bangunan kantong lumpur dan tidak mengalami pembelokan. Bila pembilas terpaksa terletak menyamping (tidak lurus), maka dianjurkan dibuat dinding penguras rendah yang curamnya sama dengan tinggi maksimum sediment dalam kantong lumpur.

Guna mencapai pembilasan yang sempurna maka akhir bangunan pembilas yang masuk di sungai disarankan mempunyai beda tinggi yang cukup. Bila terlalu curam (dalam) disarankan dilengkapi dengan :Bangunan terjun dalam kolam olakGot miring di sepanjang saluranKecepatan dalam saluran pembilas berkisar 1 – 1.5 m/dt dan besarnya debit pembilas adalah : Qs = 1.2 Qn ( Qn = debit rata-rata yang lewat kantong lumpur ( m3/dt).Guna mengetahui sejauh mana sediment di kantong lumpur dapat dibilas dengan sempurna, maka diperlukan perhitungan efisiensi pembilas. Efisiensi pambilas tergantung dari besarnya gaya geser sediment yang selalu mengendap.

PEMBAHASAN PERENCANAAN

1. Pintu PengambilanUntuk memenuhi kebutuhan air irigasi dapat langsung diambil dari sungai. Sistem pengambilan air seperti ini disebut pengambilan bebas. Pengambilan bebas dapat dilakukan apabila :a.debit andalan memenuhi debit kebutuhan, sekurang-kurangnya debit andalan sama dengan 1.2x debit kebutuhan

b.elevasi muka air normal saat sungai mengalirkan debit andalan, cukup Untuk mangalirkan air secara gravitasi ke lokasi lahan pertanian

Elevasi muka air rencana pada bangunan pengambilan tergantung pada :a)Elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi ( eksploitasi normal )b)Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas sediment dan kantongc)Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas sediment di dekat pintu pengambiland)Beda tinggi energi yang diperlukan untuk meredam energi pada kolam olak

Untuk elevasi muka air, yang diperlukan tinggi, kedalaman air dan kehilangan tinggi energi berikut harus dipertimbangkan :Elevasi sawah yang diairiKedalaman genangan air sawahKehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersierKehilangan tinggi energi di saluran dan boks tersierVariasi muka air untuk eksploitasi di jaringan primerKehilangan tinggi energi pada bengunan-bangunan di jaringan primer, pengatur, flume, dan sebagainyaKehilangan tinggi energi di bangunan utamaDari uraian di atas maka bangunan pengambilan bebas sangat langka dibangun karena persyaratan untuk berfungsinya bangunan tersebut dengan baik sangat sulit dipenuhi. Persyaratan ini antara lain :Kebutuhan pengambilan lebih kecil dibandingkan dengan debit sungai andalanKedalaman dan selisih energi yang cukup untuk pengelakan pada aliran normalBahan dasar yang kecil pada pengambilan dan sedikit bahan laying

Persayaratan Lokasi dan Tempat pengambilanPengambilan dibuat di tempat yang tetap sehingga dapat mengambil air dengan baik dan dapat mengambil air dengan baik dan sedapat mungkin menghindari masuknya sediment. Untuk mengurangi masuknya sediment ke bangunan pengambilan perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :a.Sedapat mungkin bangunan pengambilan berada pada tikungan luar sungaib.Mengatur sudut masuk antara pengambilan dan sungaic.Penggunaan dan ketinggian ambang penahan sediment ( skimming wall).

Perencanaaan BangunanUmumnya pintu pengambilan digunakan pintu sorong yang terbuat dari bahan kayu atau dari bahan baja. Jika air depan pintu sangat dalam, maka eksploitasi ( pengoperasian ) pintu sorong relative sulit sehingga dapat digunakan pintu radial atau pintu otomatis.Tinggi muka air di bangunan pengambilanBangunan pengambilan di saluran primer direncanakan dengan tinggi muka air lebih tinggi 0,10 m dan muka air di kantong Lumpur dalam keadaan penuh. Hal ini bertujuan untuk mencegah kehilangan air pada bendung akibat gelombang.

Debit rencana pengambilamBesar debit rencana pengambilan adalah :

Q = 1,2 x QkebutuhanKeterangan :Qrencana : Debit di pintu pengambilan ( m3/dt).Qkebutuhan : Debit kebutuhan air irigasi ( m3/dt).

Dimensi bangunan pengambilanUmumnya bangunan pengambialn merupakan gabungan antara bangunan pintu dan ambang. Pintu yang sering digunakan adalah jenis pintu sorong. Terdapat dua bentuk ( tipe ) pintu pengambilan yaitu pintu tenggelam dan pintu tidak tenggelam.

a.pintu pengambilan tenggelamrumus .b.a (2gz)0,5: Q = dimana :Q = Debit ( m3/dt). = koefisien debitb = lebar bukaan pintu (m)a = tinggi bukaan pintu (m)g = percepatan gravitasi ( m2/dt)z = kehilangan tinggi energi pada bukaan pintu (m)

b. Pintu tenggelamRumus .b.a (2gz)0,5: Q =k.Dimana : Q = debit ( m3/dt). = koefisien debitb = lebar bukaan pintu (m)a = tinggi bukaan pintu (m)g = percepatan gravitasi ( m2/dt)z = kehilangan tinggi energi pada bukaan pintu (m)k = factor aliran tenggelam

Elevasi ambang bangunan pengambilanElevasi ambang bangunan pengambilan direncanakan berdasarkan jenis sediment di sungai tersebut, yaitu :a. 0,5 meter jika sungai hanya menangkut lanaub. 1,0 meter jika sungai mengangkut lanau, pasir, kerikilc. 1,5 meter jika mengangkut batu-batu bongkahan

Dimensi Bendung

Lebar bendung yaitu jarak antara pangkal-pangkalnya (abutment) sebaiknya sama dengan lebar rata-rata sungai pada bagian yang stabil. Di bagian ruas bawah sungai, lebar rata-rata ini dapat diambil pada debit penuh. Dalam hal ini banjir mean ( rata-rata ) tahunan dapat diambil untuk menentukan lebar rata-rata bendung. Lebar maksimum bendung hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil.Untuk sungai yang mengangkut bahan-bahan sediment kasar yang berat, lebar bendung tersebut harus lebih disesuaikan lagi terhadap lebar rata-rata sungai, yakni jangan diambil 1,2 kali lebar sungai

tersebut.Agar bangunan peredam energi tidak terlalu mahal maka aliran persatuan lebar hendaknya dibatasi sampai sekitar 12- 14 ( m3/dt) yang memberikan tinggi energi maksimum sebesar 3,5 – 4,5 m.Lebar efektif mercu (B) dihubungkan dngn lebar mercu yang sebenarnya ( B ), yakni jarak antara pangkal-pangkal bendung dan atau tiang pancang dengan persamaan berikut :Ba = B.2. ( n.Kp+Ka)H1Dimana :N = jumlah pilatKp = koefisien kontraksi pilarKa =Koefisien kontraksi pangkal bendungHl = Tinggi energi

Dalam memperhitungkan lebar efektif, lebar luas pembilas yang sebenarnya sebaiknya diambil 80% dari rencana untuk mengkompensasi koefisien debit dibandingkan dengan mercu bendung itu sendiriStabilitas BendungAgar bangunan stabil, yang perlu dikontrol adalah apakah gaya-gaya yang bekerja tidak menyebabkan bangunan bergeser, terangkat atau tergulin. Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan yang penting pada perencanaan adalah :a) Tekanan air gaya hidrostatis dan tekanan keatas ( uplift )b) Tekananan Lumpurc) Gaya gempa, gaya horizontal akibat gempa dan gaya hidrodinamisd) Berat sendiri bangunan

Tekanan Air

Gaya HidrostatisGaya tekan air atau gaya hidrostatis adalah gaya horizontal akibat air di hulu dan di hilir bendung. Tekanan air merupakan fungsi kedalaman di bawah permukaan air, dan bekerja tegak lurus terhadap muka bendung.PH w.hl2= ½ .Keterangan : PH : Tekanan hidrostatis air (Kn)w : berat jenis air (kN/m3)hl : kedalaman air di hulu (m)

Gaya Tekan Ke atas

Akibat bangunan bendung terendam di air, maka akan mendapatkan gaya angkat keatas yang akan mengurangi berat efektif bangunan itu sendiri. Rumus gaya keatas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah:Px H= Hx – Lx/ L.Keterangan : Px = gaya angkat pada titik x (kg/m)Lx = panjang total bidang kotak bendung dan tanah bawah (m)Lx = jarak sepanjang bidang kotak dan hulu sampai titik x (m)H = beda tinggo energiHx = tinggi energi dihulu bendung (m)

Tekanan Lumpur

Tekanan Lumpur ini akan terjadi setalah bendung beroperasi sehingga didepan.Bendung tertutup endapan Lumpur atau sediment setinggi ambang bendung. Tekanan Lumpur yang bekerja dihitung dengan rumus :.Bs.Ps = ½.h2.Keterangan : Ps = gaya horizontal karena lumpurH = kedalaman Lumpur (m)s = berat isi lumpur = koefisien tekanan tanahB = lebar bangunan (m)

Gaya – Gaya Yang Bekerja

Gaya GempaGaya horizontal karena gempa diambil sama dengan berat bangunan dikalikan dengan intensitas gempa.Hc = e.VKeterangan :Hc : Gaya horizontal karena gempa (kN)e : intensitas gempa = 0,1 – 0,15V : Gaya vertikal karena berat sendiri bangunan (Kn)

Gaya HidrodinamisPe w.B= 7/12.h2.Keterangan :Pe = tekanan hidrodinamis (kN) bekerja pada 3/5 kedalamna air (m)e = intensitas gempah = kedalaman air (m)w = berat jenis air (kN/m3)B = lebar kontruksi bendung

Berat Sendiri BangunanBerat bangunan tergantung pada bahan yang dipakai untuk bangunan tersebut :b.BV = A.Keterangan :V = gaya vertical karena berat sendiri (kN)b = berat isi bahan (kN/m3)B = lebar bangunan (m)Untuk pendekatan umum hanya berat isi bahan seperti berikut ini dapat digunakan sebagai acuan :a) pasangan batu kali : 22 kN/m3b) beton tumbuk : 23 kN/m3c) beton bertulang : 24 kN/m3

Kebutuhan Stabilitas

stabilitas harus ditinjau dari 2 hal yang menyebabkan runtuhnya bangunan gravitasi yaitu gelincir ( sliding)agar aman terhadap gelincir maka koefisien keamann dapat ditentukan dengan rumus berikut :Fs = (V-u) + c.Fs = factor keamananV = total gaya verticalU = gaya tekan kea tas (kN)c = satuan kekuatan geser bahan (kN/m2)A = luas dasar pondasi (m2)H = total gaya horisontal (Kn)

Guling ( Over Tuning )Agar bangunan aman terhadap guling , maka dapat ditinjau dari 2 hal yaitu :1. Seperti telah dijelaskan pada reaksi pondasi semua gaya yang bekerja pada bagian bangunan di atas bidang horizontal , termasuk gaya angkat harus memotong bidaang inti (e 1.1 u nntuk kondisi gempaFs>1.5 u nntuk kondisi normalKeterangan :Fs = factor keamananMv = momen vertical semua gaya terhadap titik gulingMH = momen horizontal semua gaya terhadap titik guling

Perencanaan Tanggul Banjir

Panjang dan ElevasiKurva pengembangan digunakan untuk menghitung panjang dan elevasi tanggul dan banjir di sepanjang sungai untuk banjir dengan periode ulang yang berbeda-beda. Perhitungan yang tepat untuk kurva pengempangan dikerjakan dengan metode langkah standart.Perkiraan kurva pengembangan yang cukup akurat dan aman adalah :Z = h. (1-x/ L ) 1Untuk h/a L = 2h / I 1Untuk h/a L = a +h/LDimana :A = kedalaman air sungai tanpa di bendungH = tinggi air berhubung ada bendungL = panjang pengempanganZ = kedalaman air pada jarak xI = kemiringan sungai

Aliran porosTanggul banjir sebaiknya selalu jauh dari dasar air sungai rendah atau dilindungi dari bahaya erosi akibat aliran yang cepat.

Tinggi JagaanTanggul banjir sebaiknya direncanakan 0,25 m diatas elevasi pangkal bendung, guna menciptakan keamanan ekstra selama banjir.

PembuangPembuangan air di daerah belakang tanggul banjir sampai sungai harus dipertimbangkan. Khususnya jika tanggul sejajar dengan sungai. Kebutuhan pembuangan air dapat dipenuhi dengan membuat saluran pembuang paralel yang mengalirkan air kekantong Lumpur atau pembuang yang melintas melalui tanggul dan dilengkapi dengan pintu otomatis untuk menjaga air agar tidak masuk selama muka air tinggi

Volume BangunanVolume bangunan tergantung dari besarnya bangunan air tersebut :V = A.BKeterangan :V = volume bangunan (m3)A = luas penampang bangunan (m2)B = lebar bangunan (m)Dalam merencanakan volume bangunan sebaiknya disesuaikan dengan debit rencana. Volume bangunan ini nantinya digunakn untuk menghitung berat bangunan itu ssendiri dimana untuk pendekatan umum hanya berat isi bahan seperti berikut ini yang dapat digunakan sebagai acuan :a) Pasangan batu = 22 kN/m3b) Beton tumbuk = 23 kN/m3c) Beton bertulang = 24 kN /m3