Post on 08-May-2019
25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Daerah penelitian merupakan daerah yang memiliki karakteristik tanah
yang mudah meloloskan air. Berdasarkan hasil borring dari Balai Wilayah Sungai
Sulawesi II bahwasanya tanah di sekitar bendung ini adalah pasir halus kelanauan.
Ini dipengaruhi oleh sedimen yang terbawa oleh sungai yang mengalir ke
bendung tersebut. Sedimen yang terbawa oleh air merupakan tanah yang berbutir
halus yang sangat berpotensi terhadap erosi. Butiran halus ini akan terbawa oleh
air dan akan terjadi gejala piping, akibatnya terjadi penurunan pada tubuh
bendung dan lama-lama bendung akan hancur.
Adapun data-data umum bendung adalah sebagai berikut:
1. Dimensi Bendung
Panjang bendung : 64,51 m
Lebar bendung : 30,26 m
Tipe mercu bendung : mercu bulat dengan jari-jari 2 m
2. Data Muka Air pada Bendung
Muka air banjir
Muka air hulu : +21,63 m
Muka air hilir : +16,55 m
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 5,08 m
Muka air normal
Muka air hulu : +17,07 m
Muka air hilir : +12,37 m
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 4,70 m
3. Data Karakteristik Tanah
Dalam menghitung rembesan yang terjadi di dasar bendung data
mekanika tanah sangat penting untuk menentukan besar dan laju aliran dalam
26
tanah. Besarnya rembesan di dasar bendung bergantung pada jenis tanah
yang ada di bawahnya. Data-data tersebut diantaranya yaitu berat jenis tanah,
berat volume tanah, angka pori, porositas, tegangan efektif, dan kepadatan
relatif. Adapun data material yang diperoleh dari Balai Sungai Sulawesi II,
yaitu:
Kohesi (c) : 0,150 kg/cm2
Berat jenis tanah (𝛾) : 2,461 g/cm3
Berat isi tanah ( γd) : 1,153 gr/cm2
Sudut geser dalam (𝜑) : 11,5°
Pada penelitian ini terdapat dua titik borring, yaitu pada abutment kiri
dan pada abutment kanan. Kedua hasil borring tersebut memiliki empat
lapisan tanah yang berbeda. Untuk menghitung debit rembesan yang terjadi di
dasar bendung ini dilakukan pada bagian kiri dan kanan bendung, karena
berdasarkan hasil borring yang diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi
II kedua hasil borring tersebut memiliki jenis dan tinggi lapisan tanah yang
berbeda.
Adapun hasil kedua borring tersebut dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Titik BH 1 (abutment kanan)
Lapisan pertama mulai dari permukaan tanah hingga kedalaman 5
meter terbentuk oleh alluvial endapan limpah banjir sungai (flood deposit),
berupa lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan
konsistensi lunak.
Lapisan kedua terbentuk oleh pasir (sand), warna abu-abu kecoklatan,
butiran pasir berukuran halus sampai sedang diameter 0,08–1,2 mm, densitas
relatif agak padu (sligthly dense). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada
kedalaman 5-8 meter.
Lapisan ketiga terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand),
warna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm, densitas
relatif padu sedang (medium dense), tebal mencapai 5 meter yaitu pada
kedalaman 8-13 meter.
27
Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abu-
abu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6
mm, densitas relatif padu–sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai 7
meter yaitu pada kedalaman 13–20 meter.
b. Titik BH 2 (abutment kiri)
Lapisan pertama mulai dari permukaan sampai kedalaman 3 meter
terbentuk oleh alivial endapan limpah banjir sungai (flood deposit), berupa
lanau lempungan (clayey silt) berwarna coklat keabuan, plastis dan
konsistensi lunak.
Lapisan kedua terbentuk oleh pasir halus lanauan (silty fine sand),
berwarna abu-abu, butiran pasir berukuran halus diameter 0,08–1,0 mm,
densitas relatif agak lepas (loose). Tebal mencapai 3 meter yaitu pada
kedalaman 3-6 meter.
Lapisan ketiga terbentuk oleh lempung (clay), berwarna abu-abu
kehijauan, sangat plastis dan konsistensi agak kenyal (slightly stiff), tebal
mencapai 5,5 meter yaitu pada kedalaman 6–11,5 meter.
Lapisan keempat terbentuk oleh pasir kasar (coarse sand), warna abu-
abu kehitaman, butiran pasir berukuran sedang sampai kasar diameter 0,5–1,6
mm, densitas relatif padu – sangat padu (dense–very dense), tebal mencapai
8,5 meter yaitu pada kedalaman 11,5–20 meter.
4.2 Perhitungan Rembesan
Dalam memperoleh kestabilan suatu bendung banyak faktor yang harus
diperhatikan, terutama masalah penurunan yang akan terjadi apabila bendung
beroperasi nanti. Penurunan disebabkan oleh besarnya rembesan yang terjadi pada
dasar bendung (pondasi bendung). Rembesan yang besar sangat dipengaruhi oleh
jenis tanah yang ada pada dasar suatu bendung. Pentingnya pondasi untuk suatu
konstruksi bendung, sehingga perlu diadakan peninjauan kembali mengenai
masalah rembesan yang terjadi di Bendung Alopohu.
Perhitungan rembesan menggunakan cara flownet, karena dianggap lebih
mudah dalam perhitungannya. Kemudian perhitungan ini akan dilakukan pada
28
saat muka air banjir dan pada saat muka air normal. Data sekunder yaitu data
borring yang dilakukan pada dua titik yaitu pada abutment kiri dan abutment
kanan bendung.
4.2.1 Penentuan Nilai Koefisien Permebilitas
Penentuan nilai koefisien permeabilitas k dengan cara empiris berdasarkan
Tabel 2.2 (Das, 1985) seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Penentuan Nilai k untuk Empat Lapisan Tanah di Dasar Bendung
Alopohu
Jenis Tanah Nilai k (mm/det)
Abutment kiri Abutment Kanan Abutment
kiri
Abutment
kanan
Lapisan 1
Lapisan 2
Lapisan 3
Lapisan 4
Lanau lempungan (clayey silt) Pasir Halus Lanauan
silty fine sand)
lempung (clay)
pasir kasar (coarse sand),
lanau lempungan
(clayey silt) pasir (sand)
pasir halus lanauan (silty
fine sand),
pasir kasar (coarse
sand),
10-5
10-3 10-5
102
10-5 10-1
10-3
102
Berdasarkan Tabel 4.1 nilai koefisien permeabilitas k sangat bergantung
pada jenis tanah. Untuk jenis tanah yang granular memiliki nilai koefisien
permeabilitas yang besar, sedangkan untuk tanah yang kohesif dan memiliki ciri-
ciri fisik yang relatif padat nilai koefisien permeabilitasnya kecil. lanau
lempungan memiliki nilai koefisien permeabilitas yang sangat kecil yaitu sebesar
10-5
m/detik, dan pasir kasar yang memiliki ciri-ciri fisik yang berbutir dan agak
longgar nilai koefisien permeabilitasnya cukup besar yaitu 10 m/detik.
4.2.2 Perhitungan Nilai Koefisien Permeabilitas Ekivalen Arah Horisontal
dan Arah Vertikal
1) Abutment kanan
Diketahui,
H1 : 5 x 103 mm, k1 : 10
-5 mm/detik
H2 : 3 x 103 mm, k2 : 10
-1 mm/detik
H3 : 5 x 103 mm, k3 : 10
-3 mm/detik
29
H4 : 7 x 103 mm, k4 : 10
2 mm/detik
maka kx = (H1 x k1)+(H2 x k2)+(H3 x k3)+(H4 x k4)
H1+ H2+H3+H4
= 5000 𝑥 0,00001 +(3000 𝑥 0,1)+(5000 𝑥 0,001)+(7000 𝑥 100)
5000+3000 +5000+7000
= 35.015 mm/detik
kz = H1+ H2+H3+H4
H 1k 1
+ H 2k 2
+ H 3k 3
+ H 4k 4
= 5000+3000+5000+7000
5000
0,0000 1 +
3000
0,1 +
5000
0,001 +
7000
100
= 1x10-16
mm/detik
2) Abutment kiri
Diketahui,
H1 : 3 x 103 mm, k1 : 10
-5 mm/detik
H2 : 3 x 103 mm, k2 : 10
-3 mm/detik
H3 : 5.5 x 103 mm, k3 : 10
-5 mm/detik
H4 : 8.5 x 103 mm, k4 : 10
2 mm/detik
maka kx = (H1 x k1)+(H2 x k2)+(H3 x k3)+(H4 x k4)
H1+ H2+H3+H4
= 3000𝑥0,00001 +(300 𝑥0,001)+(5.500𝑥0,00001 )+(8500𝑥100)
3000+3000+5500+8500
= 42.5 mm/detik
kz = H1+ H2+H3+H4
H 1k 1
+ H 2k 2
+ H 3k 3
+ H 4k 4
= 3000+3000+5500+8500
3000
0,0000 1 +
3000
0,001 +
5500
0,00001 +
8500
100
= 1x 10-20
mm/detik
Berdasarkan perhitungan nilai koefisien permeabilitas ekivalen
bahwasanya nilai kx harus lebih besar kz, karena rembesan yang terjadi cenderung
lebih besar dalam atau sejajar lapisan daripada tegak lurus lapisannya.
30
4.2.3 Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air
Banjir
Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir
untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam
Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Diketahui,
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 5.08 x 103 mm
kx abutment kanan : 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan : 1x10-16
mm/detik
kx abutment kiri : 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri : 1x10-20
mm/detik
Nf : 3
Nd : 28
33
maka nilai Q untuk abutment kanan adalah:
Q = Hw kx ∗ kz Nf
Nd
= 3.22 x10-5
mm3/detik
dan untuk abutment kiri yaitu:
Q = Hw kx ∗ kz Nf
Nd
= 3.54 x 10-7
mm3/detik
Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air banjir ditunjukkan dalam
Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Banjir
No Deskripsi lokasi Nf Nd Hw
(mm)
kx
(mm/det)
kz
(mm/det)
Q
(mm3/det)
1 Abutment
kanan
3 28 5.08x103 35.015 1x10
-16 3.22 x10
-5
2 Abutment kiri 3 28 5.08x103 42.5 1x10
-20 3.54 x 10
-7
4.2.4 Hitungan Rembesan dengan Cara Flownet pada saat Muka Air
Normal
Perhitungan rembesan di dasar bendung Alopohu pada saat muka air banjir
untuk bagian abutment kiri dan abutment kanan seperti ditunjukkan dalam
Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Diketahui,
Beda tinggi muka air di hulu dan di hilir (Hw) : 4.70 x 103 mm
kx abutment kanan : 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan : 1x10-16
mm/detik
kx abutment kiri : 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri : 1x10-20
mm/detik
Nf : 3
Nd : 28
36
Diketahui,
Hw : 4.70 x 103 mm
kx abutment kanan : 35.015 mm/detik
kZ abutment kanan : 1x10-16
mm/detik
kx abutment kiri : 42.5 mm/detik
kZ abutment kiri : 1x10-20
mm/detik
Nf : 3
Nd : 28
maka nilai Q untuk abutment kanan adalah:
Q = Hw kx ∗ kz Nf
Nd
= 2.97 x10-5
mm3/detik
dan untuk abutment kiri yaitu:
Q = Hw kx ∗ kz Nf
Nd
= 3.28 x 10-7
mm3/detik
Rekapitulasi hitungan nilai Q pada saat muka air normal ditunjukkan
dalam Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Rekapitulasi Nilai Rembesan Saat Muka Air Normal
No Deskripsi
lokasi
Nf Nd Hw
(mm)
kx
(mm/det
)
kz
(mm/det)
Q
(mm3/det)
1 Abutment
kanan
3 28 4,70*103 35,015 1x10
-16 2.97 x10
-5
2 Abutment
kiri
3 28 4,70*103 42,5 1x10
-20 3.28 x 10
-7
4.3 Perhitungan Bahaya piping
Hitungan faktor aman dari bahaya piping dihitung berdasarkan cara Lane,
adalah sebagai berikut:
1. Pada saat muka air banjir
Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh) : 64,51 m (lihat lampiran 1)
Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv) : 43,15 m (lihat lampiran 1)
Muka air hulu : 21,63 m
Muka air hilir : 16,55 m
Hw : 5,08 m
37
Lw = Σ Lh
3 + 𝚺 Lv
= 64,51
3 + 43,15
= 64,65 m
WCR = Lw
H1−H2
= 64,65
5.08
= 12,72 ≥ 6 ........ok (aman)
2. Pada saat muka air normal
Jumlah panjang horisontal (𝚺Lh) : 64,51 m (lihat lampiran 1)
Jumlah panjang vertikal (𝚺Lv) : 43,15 m (lihat lampiran 1)
Muka air hulu : 17’07 m
Muka air hilir : 12,37 m
Hw : 4,70 m
Lw = Σ Lh
3 + 𝚺 Lv
= 64,51
3 + 43,15
= 64,65 m
WCR = Lw
H1−H2
= 64,65
4.70
= 13 75 ≥ 6 ........ok (aman)
Berdasarkan perhitungan bahaya piping dengan metode Lane bahwa
bendung Alopohu aman terhadap bahaya piping.