BAB 2 SIP-Revisi

download BAB 2 SIP-Revisi

of 21

Transcript of BAB 2 SIP-Revisi

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Program Boss DambrkBoss Dambrkmerupakan perangkat yang mampu mensimulasikan perilaku banjir kearahhilir (downstream) yang bersifat khusus akibat keruntuhan bendungan. Perilakubanjirakibatkeruntuhanbendungan bersifatkhusus,karena besarnya energi potensial akibat beda tinggi elevasi di hulu dan hilir bendungan sehingga menimbulkan kecepatan aliran yang tinggi dan debit yang besar keluar dari waduk ke hilir bendungan secara mendadak, sehingga waktu tiba banjir ke arah hilir relatif lebih cepat.2.1.1 Gambaran umum Program Boss DambrkProgramBoss Dambrkdibuat berdasarkanprinsipaliranunsteadyflowsatu dimensi yang dibuat oleh Prof. D.L. Fread seorang peneliti senior di bidang hidrologi padaNational WeatherServiceUnitedStatesof Americadalamkerjasamadengan Hydrologic Engineering Center of The U.S. Army Corps of Engineers.Program ini dapat menghasilkan output berupa grafik untuk penyajian, termasuk condition plot, Hidrograf banjir di setiap penampang melintang yangdikehendaki meliputi kedalam puncak banjir (Hp), waktu tiba gelombang banjir (Tb) dan waktu tiba puncak banjir (Tp) sepanjang sungai di hilir bendungan.2.1.2 Kemampuan ProgramProgramBoss Dambrkdapat digunakan untuk mensimulasikan keruntuhan bendungan, menghitung hidrograf aliran keluar (out flow hydrograph) dan mensimulasikangerakangelombangbanjirakibat keruntuhanbendungan(dambreak flood) melalui palungsungai di hilir bendungan. Hasil perhitungandenganprogram Boss Dambrk dapat dipakai untuk menentukan kedalaman puncak banjir yang potensial, menetapkan waktu tempuh (travel time) dari gelombang banjir ke bagian-bagian lokasi di hilir yang terimbas dampak keruntuhan bendungan.Kemampuan program Boss Dambrk yang lain adalah sebagai berikut:- Mampu melakukan simulasi dengan memperhitungkan pengaruh jembatan berikut timbunan-timbunannya.- Mampumelakuansimulasi pengaruhalur sungaimeanderingdalamdaratan banjir yang lebar.- Mampu melakukan simulasi aliran subkritis dan superkritis dalam routing yang sama.- Mampumelakukanpenelusuranbanjir (routinghydrograph) tertentudengan menggunakan dynamic routing.- Mampu melakukan simulasi pengaruh air balik dari keruntuhan bendungan yang merambat lewat pertemuan anak sungai dengan sungai induknya.Pada prinsipnya programBoss Dambrkmenyajikan cara-cara mempelajari terjadinyakeruntuhan bendungandan penggunaanteorihidrodinamik untukmeramal pembentukan gelombang banjir dan gerakannya di hilir akibat keruntuhan bendungan.Program Boss Dambrk mempunyai tiga bagian fungsional, yaitu :a. Uraian modulus keruntuhan bendungan, menyangkut geometri rekahan.b. Perhitungan hidrograf aliran keluar lewat rekahan yang dipengaruhi oleh bentuk danukuranrekahan, aliranmasukkewaduk, karakteristiktampungan, aliran keluar dari spillway dan elevasi tail water.c. Routingdarioutflow hydrographlewat lembah hilir untuk menentukan perubahan hidrograf akibat adanya tampungan di lembah, hambatan geser, jembatanataubangunan di hilir,dan untuk menentukan elevasi muka airdan kedalaman puncak banjir (Hp) serta waktu tempuh gelombang banjir (Tb) dan waktu tempuh puncak banjir (Tp).2.1.3 Keterbatasan ProgramPerhitunganpenelusuransungai yangdigunakanolehprogram BossDambrk didasarkan atas cara pemecahan persamaanunsteady flowberdimensi satu dalam saluran terbuka. Ini berarti bahwa penampang melintangnya harus tegak lurus terhadap arah aliran, sehingga luka airnya horisontal ke arah melintang dari penampang melintang. Situasi yangmelibatkanluasantampunganyangtidakaktif (off channelstorage) yang besar, penentuan lama waktu untuk pengisian dan pengosongannya tidak disimulasikan dengan teliti.Dalamprogram Boss Dambrkini diasumsikanbahwabatas palung(channelboundaries) adalah kaku (rigid), artinya penampang melintangnya tidak berubah karena adanyagerusanatauendapan. Karenaitusituasi yangmelibatkanperubahanbesar dalamkonfigurasi palung sungai tidak dapat diakomodasikan. Di samping itu, perubahan dalam kekasaran palung yang disebabkan oleh lewatnya gelombang banjir, jugatidakdapat disimulasikankarenakoefisienndari manningtidakdapat dibuat sebagai fungsi waktu.5Elevasi kolam waduk pada saat rekahan mulai timbul, kecepatan perkembangannya, bentuk, dan ukuran akhir rekahan harus ditentukan atau diestimasikan oleh pengguna program.Tabel 2-1. Parameter rekahanBendungan UruganBendungan BetonBendungan LengkungLebar rekahan 0,5 hingga 4 x tinggi bendunganBeberapa kali lebar monolitLebar total bendunganLereng samping rekahan0 sampai 1 0 Lereng dinding lembahWaktu keruntuhan (jam)0,5 sampai 4 0,1 hingga 0,5 Mendekati tiba-tiba (0,1 jam)Elevasi muka air waduk saat runtuh1 sampai 5 feet di atas puncak bendungan10 sampai 50 feet di atas puncak bendungan10 sampai 50 feet di atas puncak bendunganSumber : Users manual Boss Dambrk, 1991Dalamtable2-1tersebut di atasdiberikanbeberapaparameter rekahanyang disarankan. Angka-angka tersebut adalah berlaku untuk kehancuran bendungan akibat overtopping.2.2 Analis Keruntuhan BendunganProgram BossDambrkdigunakan untuk membuathidrograf aliran keluardari bendungandanme-routingbanjir yang terjadi secara hidrolis di sepanjang sungai ke arah lembah hilir.Persamaan yang digunakan dalam model adalah persamaan St Venant berdimensi satu untuk aliran unsteady yang dikaitkan dengan persamaan batas internal (internal boundary equations) sebagai aliran berubah cepat (rapidly varied flow) lewat bangunanseperti bendungdanjembatanyangdapat berkembangmenjadi rekahan, tergantungpadawaktu(timedependend). Jugadigunakanpersamaanbatas external (externalboundary equations) di ujung hulu dan hilir darirouting reach. Sistem persamaannya diselesaikan dengan metode finite difference implisit 4 titik timbang non linier. Alirannya dapat berupa aliran subkritis maupun superkritis atau berupa kombinasi dari keduanya (Users Manual Boss Dambrk, 1991).Kemungkinan keberadaan bendungan di hilir yang dapat direkahkan oleh banjir, penyempitanalirankarenaadanyajembatanatautimbunan, aliranmasukdananak sungai, adanya belokan-belokan sungai, tanggul yang terletak di sepanjang sungai hilir, 6dan pengaruh pasang surut muara ditinjau secara baik selama merambatnya gelombang banjir ke hilir (Users Manual Boss Dambrk, 1991).2.2.1 RekahanSebelumbendungan mengalami keruntuhan total, didahului oleh terjadinya rekahan(breaching). Rekahanadalah lubang yang terbentuk dalam tubuh bendungan padasaat runtuh. Sebenarnyamekanismekeruntuhannyatidakbegitudipahami, baik untukbendunganurugantanahmaupunbendunganbeton. Untukmeramal banjir di daerah hilir akibat keruntuhan bendungan, biasanya dianggap bahwa bendungan runtuh secara total dan secara mendadak.Para peneliti dari gelombang banjir akibat keruntuhan bendungan seperti Ritter (1892), Dressler (1954), Stoker (1957), dan Barnes (1969) menganggap bahwa rekahan tersebut meruntuhkan seluruh tubuh bendungan dan terjadi secara mendadak. Sedangkanpeneliti lainsepertiSchoklitich(1917)danUSArmyCorpsofEngineers (1960)mengakui perlunyaanggapanrekahansebagian, dibandingkanrekahantotal, tetapi mereka masih menganggap bahwa rekahan tejadi secara mendadak (Users Manual Boss Dambrk, 1991).Rekahanyangdimaksudkandalampembahasantersebut di atasmeliputi dua jenis rekahan, yaitu :- Rekahan karena overtopping, tejadinya aliran melalui puncak bendungan yang menggerus tubuh bendungan.- Rekahan karena piping, aliran berupa rembesan melalui celah pori tubuh bendungandengandebit yangsecaraprogresif menjadi sangat besar dengan membawa material tubuh bendungan.2.2.1.1 Rekahan Karena OvertoppingRekahan karenaovertoppingdisimulasikan berupa rekahan yang berbentuk segiempat, segitiga, ataupun trapesium. Rekahan tersebut makin lama makin membesar denganwaktusecaraprogresif dari puncakbendungankebawahsampai mencapai pondasi. Aliran yang melewati rekahan diperhitungkan sebagai aliran melewati ambang lebar.Bentuk dariterminal breachditentukan oleh parameter (Z) yang mengidentifikasikan lereng samping dari rekahan, yaitu lereng vertikal (Z horisontal), danparameter(b) yangdisebut lebar terminal dari dasar rekahan. Rentangan (range) dari nilai parameter lereng samping Z adalah 0