Bab VII - Irbang II

BAB VII PERENCANAAN KANTONG LUMPUR 223

BAB VII . PERENCANAAN KANTONG LUMPUR.00VI.1PRINSIP KERJA KANTONG LUMPUR.................................................................224

VI.1.1 Bentuk Kantong Lumpur Serta Tata Letaknya. 224VI.1.2 Pengendalian sedimen pada jaringan irigasi. 226VI.1.3 Ukuran sedimen yang diendapkan. 227VI.1.4 Kecepatan endap. 228VI.1.5 Persyaratan kantong lumpur. 233

VI.2 PERENCANAAN KANTONG LUMPUR.................................................................233VI.2.1 Panjang dan lebar kantong lumpur. 233VI.2.2 Volume tampungan. 235VI.2.3 Bagian peralihan. 238VI.2.4 Pembersihan/pembilasan. 239

VI.3 CONTOH PERHITUNGAN......................................................................................243VI.3.1 Langkah-langkah perencanaan. 243VI.3.2 Data yang diperlukan. 245VI.3.3 Contoh perhitungan kantong lumpur. 245VI.3.4 Kemiringan energi di kantong lumpur selama pembilasan. 248

Bahan ajar Irigasi dan Bangunan Air II


BAB VIIPERENCANAAN KANTONG LUMPUR

1 PRINSIP KERJA KANTONG LUMPUR.

1.1 Bentuk Kantong Lumpur Serta Tata Letaknya.

Kantong lumpur adalah perlengkapan dihilir intake ( pengambilan ) bendung atau dihulu

saluran induk sebagai pengendali muatan sedimen dengan mengendapkan muatan sedimen yang

terbawa aliran dari udiknya dengan fraksi dan jumlah yang tidak dikehendaki masuk ke saluran

induk atau ke jaringan saluran. Pad dasarnya kantong lumpur ini merupakan pembesaran

potongan melintang saluran sampai jarak tertentu untuk mengurangi kecepatan aliran dan

memberi kesempatan kepada sedimen untuk mengendap. Kantong lumpur atau sediment trap ini

sering juga disebut kantong pasir karena yang diendapkan adalah fraksi pasir, bukannya fraksi

lumpur.

Penempatan kantong lumpur ini dapat dilakukan dengan berbagai cara, 4 kemungkinan

diantaranya adalah sebagai berikut ini.

Gambar 7.1 Penempatan saluran pembilas diujung kantong lumpur.

Penempatan kantong lumpur seperti pada

gambar 7.1. disebelah, saluran pembilas

merupakan kelanjutan dari kantong lumpur.

Sedangkan saluran induknya sendiri mencabang

dari samping kantong. Untuk mencegah

masuknya sedimen yang diendapkan masuk

kembali ke saluran induk, maka ambang saluran

induk sebaiknya mempunyai ketinggian yang cukup, lebih tinggi dari ketinggian maksimum

sedimen pada kantong lumpur.

Menurut Standar Perencanaan Irigasi, penempatan seperti ini adalah penempatan yang

dianjurkan.

Gambar 7.2 Penempatan saluran induk diujung kantong lumpur.



Penempatan kantong lumpur seperti

pada gambar 7.2 disebelah, saluran induk

merupakan kelanjutan kantong lumpur.

Sedangkan saluran pembilasnya mencabang

dari samping.

Pada waktu pembilasan, aliran untuk

menggelontor sedimen akan membelok

sehingga harus dipasang dinding pengarah

untuk mengarahkan aliran. Tinggi mercu dinding pengarah ini harus sama tinggi dengan tinggi

maksimum sedimen didalam kantong lumpur.

Gambar 7.3 Kantong lumpur dengan pengelak sedimen.

Pada kantong lumpur pada gambar 7.3

disebelah, saluran pembilas berfungsi juga sebagai

pengelak sedimen.

Disini saluran induk merupakan kelanjutan

kantong lumpur, dan saluran pembilas melewati

bawah saluran induk.

Penempatan seperti ini hanya dapat

dilakukan kalau air yang tersedia di sungai

melimpah.

Dinding pengarah juga diperlukan disini

karena aliran yang masuk ke saluran

pembilas/pengelak sedimen membelok dan dinding pengarah tersebut diharapkan dapat

mengarahkan aliran dengan baik.

Gambar 7.4 Kantong lumpur dengan saluran pengarah.



Kalau kedudukan kantong lumpur

tidak dapat ditempatkan didekat bendung

karena kondisi topografi, maka antara

bendung dengan kantong lumpur

dihubungkan oleh saluran pengarah seperti

pada gambar 7.4. disebelah.

Kecepatan aliran dalam saluran

pengarah harus cukup memadai agar dapat

mengangkut semua fraksi sedimen yang

masuk ke jaringan saluran pada lokasi

pengambilan kantong lumpur. Di mulut

kantong lumpur kecepatan aliran harus banyak dikurangi dan dibagi secara merata di seluruh

lebar kantong. Oleh karena itu peralihan/transisi antara saluran pengarah dan kantong lumpur

hendaknya direncana dengan seksama menggunakan dinding pengarah dan alat-alat distribusi

aliran lainnya.

1.2 Pengendalian sedimen pada jaringan irigasi.

Disamping pengendalian sedimen oleh kantong lumpur tersebut, untuk mencegah

masuknya sedimen ke sawah, masih ada upaya pengendalian sedimen lain yang dilakukan pada

jaringan irigasi, yaitu :

1. Pada pintu pengambilan.

2. Dengan menggunakan pembilas bawah.

3. Dengan mengatur kemiringan memanjang saluran.

Pada pintu pengambilan ( intake ), dengan menempatkan ambang pengambilan cukup

jauh dari dasar pintu bilas, agar jumlah sedimen yang dapat masuk ke pintu pengambilan hanya

sedimen yang berada pada lapisan atas aliran. Karena sebagian besar sedimen itu menempati 2/3

kedalaman sehingga jumlah sedimen yang berada lapisan atas setinggi 1/3 kedalaman, jumlah

cukup kecil. Upaya ini merupakan langkah awal dari upaya pengendalian sedimen.



Dengan menggunakan pembilas bawah, apabila bagian bawah pintu pembilas dibuka,

maka terjadi aliran dibawah plat pembilas bawah yang akan menyedot sedimen dihulu bendung.

Dengan cara ini sedimen dasar dan sedimen layang akan langsung dibuang ke hilir sehingga tidak

masuk ke pintu pengambilan. Besarnya sedimen layang yang dapat disedot oleh pembilas bawah

ini sangat tergantung dengan ketinggian plat pembilas bawah. Seperti diuraikan diatas, sebagian

besar sedimen akan menempati 2/3 kedalaman, sehingga kalau ketinggian plat pembilas bawah

ini sama atau lebih tinggi dari 2/3 kedalaman, maka sebagian besar sedimen sungai akan disedot

oleh pembilas bawah.

Kemiringan memanjang saluran akan berpengaruh terhadap kecepatan aliran di saluran.

Kemiringan memanjang yang datar akan memberi kecepatan aliran yang rendah akan

menimbulkan pengendapan dan kemiringan yang curam akan memberi kecepatan yang tinggi

akan menimbulkan erosi pada saluran. Menurut standar Perencanaan Irigasi, untuk mencegah

terjadinya sedimentasi, harga I R ( I = kemiringan memanjang dan R = Jari-jari hidraulis )

hendaknya diperbesar ke arah hilir. Dengan demikian maka sedimen yang tidak diendapkan di

kantong lumpur dan masuk ke saluran irigasi, diharapkan dapat terbawa kehilir. Kalau kantong

lumpur harus mengendapkan semua sedimen, maka ukuran kantong lumpur akan menjadi

panjang. Tapi kalau sebagian sedimen ( sampai diameter tertentu ) boleh masuk ke saluran

irigasi, maka ukuran kantong lumpur dapat lebih pendek.

1.3 Ukuran sedimen yang diendapkan.

Menurut Standar Perencanaan Irigasi, perencanaan kantong lumpur yang memadai

bergantung kepada tersedianya data-data yang memadai mengenai sedimen di sungai. Adapun

data-data yang diperlukan adalah :

pembagian butir

penyebaran ke arah vertikal

sedimen layang

sedimen dasar

volume.



Jika tidak ada datayang tersedia, ada beberapa harga praktis yang bisa dipakai untuk

bangunan utama berukuran kecil. Dalam hal ini volume bahan layang yang harus diendapkan,

andaikan 0,5 o/oo ( permil ) dari volume air yang mengalir melalui kantong.

Ukuran butir yang harus diendapkan bergantung kepada kapasitas angkutan sedimen di

jaringan saluran selebihnya. Dianjurkan bahwa sebagian besar ( 60 – 70 % ) dari pasir halus

terendapkan : partikel – partikel dengan diameter di atas 0,06 – 0,07 mm.

Selanjutnya daalam Stnadar Perencanaan Irigasi untuk saluran dikatakan bahwa kantong

lumpur tidak akan diperlukan jika volume sedimen yang masuk ke jaringan irigasi tidak masuk

kesawah ( partikel yang lebih besar 0,06 -–0,07 mm ) kurang dari 5 % dari kedalaman air

diseluruh jaringan irigasi atau kurang dari : 5 % x kedalaman saluran x lebar dasar x panjang.

1.4 Kecepatan endap.

Kecepatan endap yang digunakan untuk perencanaan kantong lumpur, tidak dapat

menggunakan kecepatan endap butir sedimen secara individual, tapi kecepatan endap sedimen

sungai yang dipengaruhi oleh :

1. Diameter butir

2. Lengkung gradasi.

3. Fantor Bentuk

4. Spesific weight dengan variasinya

5. Homogenitas material

6. Konsentrasi angkutan sedimen

7. fluktuasi debit sungai

8. Suhu

9. Pengaruh parameter hidraulik

Menurut Standar Perencanaan Irigasi, ada dua metode yang bisa dipakai untuk

menentukan kecepatan endap jaitu :

1. Pengukuran ditempat.

2. Dengan rumus/grafik.



Pengukuran ditempat dilakukan dengan mengambil contoh-contoh dari sungai dan

kemudian dimasukkan kedalam tabung pengendap sehingga didapat kecepatan endap statis.

Berdasar kecepatan endap statis ini diperkirakan kecepatan endap dinamis. Penentuan kecepatan

endap dengan cara ini merupakan cara yang akurat, kalau dilakukan oleh tenaga yang

berpengalaman.

Cara tersebut antara lain dilakukan oleh DPMA terhadap sungai Cimanuk – Rentang.

Contoh yang didapat dari sungai diaduk kemudian diendapkan dengan menggunakan tabung

pengendap. Besarnya konsentrasi diukur dari waktu ke waktu, sehingga didapat grafik hubungan

antara besarnya konentrasi dengan waku. Pad waktu t = 0, semua fraksi pasir belum ada yang

diendapkan atau konsentrasi 100 %, effisiensi 0%. Pad waktu konsentrasinya tinggal C %, fraksi

pasir yang diendapkan adalah ( 100 – C ) % atau effisiensi startisnya : es = ( 100 – C ) %.

Kecepatan jatuh dihitung berdasar :

Dari hasil percobaan didapat data sebagai berikut .

Dengan mengambil effisiensi 80 %, maka didapat kecepatan jatuh sebesar 0,132 m/menit

= 0,0022 meter/detik.

Penentuan kecepatan endap dengan menggunakan grafik, Standar Perencanaan Irigasi

menggunakan grafik berikut ini untuk mendapatkan kecepatan endap.

Gambar 7.5 Grafik hubungan diameter ayak dengan kecepatan endap di air tenang.


waktut ( menit

)

Effisiensies ( % )

Kecepatan jatuhw ( m/menit )

10 45 0,331

15 65 0,221

20 75 0,165

25 80 0,132

30 84 0,110

45 90 0,074

60 91 0,055

90 93 0,037

120 94 0,028


Kalau akan mempergunakan rumus, maka salah satu rumus yang dapat digunakan untuk

menghitung kecepatan endap adalah rumus :



dimana :

w = kecepatan jatuh ( m/dt )

g = percepatan gravitasi ( = 9,81 m/dt2 )

d = diameter butir ( m )

Cd = Koeffisien tahanan ( drag coefficient )

s = kerapatan (density ) dari butir tanah (kg/m3 )

w = kerepatan ( density ) dari air ( = 1000 kg/m3 )

Besarny density dari butir tanah dicari berdasar berat jenis ( spesific gravity ) tanah yang

pada umumnya berkisar antara 2,66. Dengan demikian besarnya density tanah dihitung sebagai

berikut :

Besarnya bilangan Reynold butiran dihitung berdasar rumus :

Berarti untuk mendapatkan besarnya bilangan Reynold, besarnya kecepatan jatuh harus

didapat dulu. Karena itu digunakan cara coba-coba, misalnya w = 0,0095 m/detik.

Untuk Re < 1, maka

ternyata lebih kecil dari 0,0095 m/dt.

Coba lagi dengan w = 0,009 m/detik.

;

ternyata cocok

dengan demikian didapat kecepatan jatuh : w = 0,009 m/detik = 0,54 m/menit



Dibanding kecepatan jatuh berdasar contoh sedimen, nilai ini jauh lebih besar. Dan

menurut Ir. Moch. Memed Dipl. HE dkk dari Puslitbang Air dalam makalahnya “ DESAIN

HIDRULIK SEDIMENT TRAP DAN INTAKE “, dikatakan bahwa rumus-rumus fall velocity

yang ada sekarang yang berasal dari luar negeri, tidak sepenuhnya memenuhi kriteria alam dan

bila digunakan di Indonesia rumus-rumus ini akan menghasilkan effisiensi yang rendah ( Luas

medan endap – BL – kurang besar ).

1.5 Persyaratan kantong lumpur.

Faktor-faktor lain yang akan dipertimbangkan dalam pemilihan dimensi kantong lumpur

adalah :

1. Kecepatan aliran dalam kantong lumpur hendaknya cukup rendah, sehingga partikel yang

telah emngendap tidak menghambur lagi.

2. Turbulensi yang mengganggu proses pengendapan harus dicegah.

3. Kecepatan hendaknya tersebar secara merata di seluruh potongan melintang, sehingga

sedimentasi juga tersebar merata.

4. Kecepatan aliran tidak boleh kurang dari 0,30 meter/detik, guna mencegah tumbuhnya

vegetasi.

5. Peralihan/transisi dari pengambilan ke kantong dan dari kantong ke saluran primer harus

mulus, tidak menimbulkan turbulensi atau pusaran.

2 PERENCANAAN KANTONG LUMPUR.

2.1 Panjang dan lebar kantong lumpur.

Seperti tergambar pada gambar berikut ini, partikel di titik A dengan kecepatan endap w

dan kecepatan air v memerlukan waktu selama t, dimana :

t = H/w = L/v



Sedangkan kecepatan air : ; sehingga

dimana :

H = kedalaman aliran, m.

w = kecepatan endap partikel sedimen, m/detik.

L = Panjang kantong lumpur, m.

v = kecepatan aliran air, m/detik.

Q = debit saluran, m3/detik.

B = lebar kantong lumpur, m.

Gambar 7.6 Skema kantong lumpur

L . B tersebut sering disebut sebagai luas medan endap. Rumus ini dapat digunakan untuk

membuat perkiraan awal ukuran kantong lumpur.

Untuk perencanaan yang lebih detail, harus dipakai faktor koreksi guna menyelaraskan

faktor-faktor yang mengganggu, seperti :

turbulensi air,

pengendapan yang terhalang,

bahan layang yang sangat banyak.

Standar Perencanaan Irigasi menggunakan faktor-faktor koreksi yang dianjurkan oleh

Velikanov dengan rumus sebagai berikut :

dimana :




B = Lebar kantong lumpur, m.

Q = Debit saluran, m3/detik.

w = Kecepatan endap partikel sedimen, m/detik.

= koeffisien pembagian/distribusi Gauss.

v = Kecepatan rata-rata aliran, m/dt.

H = Kedalaman air di saluran, m.

Koeffisien Distribusi Gauss

Koeffisien distribusi Gauss ( ) merupakan fungsi D/T dimana :

D = Jumlah sedimen yang diendapkan

T = Jumlah sedimen yang diangkut

D/T 0,5 0,95 0,98

0 1,2 1,55

Perbandingan L/B.

Untuk mecegah terjadinya “meander” didalam kantong lumpur, maka kantong lumpur

hendaknya tidak terlalu lebar. Sebaiknya diambil perbandingan L/B > 8. Kalau karena kondisi

topografi terpaksa harus membuat kantong lumpur yang lebar, maka sebaiknya kantong lumpur

dibagi-bagi kearah memanjang dengan memasang dinding pemisah, untuk mencapai perbandinga

L/B > 8 tersebut.

2.2 Volume tampungan.

Sedimen yang diendapkan oleh kantong lumpur, akan ditampung dalam tampungan yang

berada didasar kantong lumpur, seperti pada gambar VI.6. diatas. Penampang tampungan ini

tidak termasuk dalam perhitungan penampang basah kantong lumpur yang mengalirkan air.



Beberapa bentuk tampungan dapat dilihat pada gambar-gambar berikut ini.

Gambar 7.7 Kantong lumpur dengan dinding vertikal

Pada kantong lumpur seperti pada gambar 7.7 di sebelah, tampungan berada dibawah

dasar penampang basah yang berbentuk trapesium.

Dinding vertikal terbuat dari pasangan dan untuk diniding tampungan menggunakan

dinding tegak. Dasar tampungan dapat diperkuat dengan lantai ( alternatif kiri ) atau tanpa

lantai ( alternatif kanan).

Gambar 7.8 Kantong lumpur dengan penampang tampungan trapesium.

Pada kantong lumpur seperti pada

gambar 7.8 disebelah, penampang

tampungan tidak dibuat persegi tapi

dengan bentuk trapesium.

Kemiringan dinding tampungan

dapat dibuat sama dengan dinding penampang basah ( alternatif 2 ) atau dibuat sama

( alternatif 1 ).

Gambar 7.9 Kantong lumpur dengan lebar konstan dan mengecil.



Dilihat dari lebar dasarnya, ada 2 alternatif, yaitu : dengan lebar dasar mengecil dan lebar

dasar konstan seperti pada gambar 7.9.diatas.

Pada potongan memanjang kantong lumpur, terdapat dua kemiringan memanjang ,yaitu :

kemiringan memanjang tampungan ( Is ) dan kemiringan memanjang aliran saluran ( I ) seperti

pada gambar 7.10 berikut ini.

Pada gambar ( A ) awal kemiringan memanjang pada pengambilan, mempunyai

kedalaman yang sama sehingga pada ujung kantong lumpur karena perbedaan kedua kemiringan

tersebut, lantai dasar tampungan lebih dalam sebesar ds dibanding dengan lantai saluran.

Sedangkan pada Gambar ( B ) pada awal kantong lumpur atau pada pengambilan dasar

tampungan diturunkan sebesar ds, sehingga besanya menjadi lebih besar dibanding dengan pada

gambar ( A ).

Gambar 7.10 Potongan memanjang kantong lumpur

Volume dan kedalaman tampungan.

Banyaknya sedimen yang masuk kekantong lumpur tergantung pada :

kandungan sedimen yang terbawa aliran.

periode pembilasan.

Kandungan sedimen yang terbawa aliran dapat dihitung berdasar :



Pengukuran sedimen dilapangan.

Rumus angkutan sedimen seperti : Einstein – Brown, Meyer – Peter Muller )

Berdasar data kantong lumpur lain yang sejenis.

Namun untuk perkiraan kasar Standar Perencanaan Irigasi memberi angka 0,5 o/oo.

Namun angka ini harus dicek tetepatannya.

Kandungan tersebut menunjukkan banyaknya sedimen untuk setiap m3 air. Jumlah air

yang mengalir melalui kantong lumpur tergantung dari debit serta periode pembilasannya. Kalau

pembilasan dilakukan setiap bulan, dengan debit 1,2 m3/detik, maka jumlah air yang mengalir

adalah : 30 x 24 x 60 x 60 x 1,2 m3 = 3.110.400 m3.

Kalau kandungan sedimen adalah 0,5 o/oo , maka jumlah sedimen yang diendapkan adalah :

0,5 x 3.110.400/1000 = 1.555,2 m3. Dengan lebar tampungan 15 meter dan kedalaman

tampungan rata-rata 0,7 meter, maka panjang tampungan adalah : 1.555.2/(15 x 0,7 ) = 148

meter.

2.3 Bagian peralihan.

Untuk menghidari turbulensi, maka antara saluran pengendap dengan saluran induk diberi

bagian peralihan seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 7.11 Bagian peralihan.

Panjang bagian peralihan ini berdasar penyelidikan, yang ideal adalah :



Lp = 8 sampai 10 z

dimana : z = ( B – b ) / 2

2.4 Pembersihan/pembilasan.

Pembersihan kantong lumpur, pembuangan endapan sedimen dari tampungan, dapat

dilakukan dengan pembilasan secara hidrolis (hydraulic flushing), pembilasan secara manual

atau. secara mekanis. Metode pembilasan secara hidrolis lebih disukai karena biayanya tidak

mahal.Kedua metode lainnya akan dipertimbangkan hanya kalau metode hidrolis tidak

mungkin dilakukan.

Jarak waktu pernbilasan kantong lumpur, tergantung pada eksploitasi sedimen di jaringan

irigasi, banvaknya sedimen di sungai, luas tampungan serta tersedianya debit air sungai yang

dibutuhkan untuk pembilasan. Untuk tujuan-tujuan perencanaan, biasanya diambil jarak waktu

satu atau dua minggu.

Pembersihan secara hidrolis

Pembilasan secara hidrolis membutuhkan beda tinggi muka air dan debit yang memadai

pada kantong lumpur guna menggerus dan menggelontor bahan yang telah terendap kembali ke

sungai. Frekuensi dan lamanya pembilasan bergantung pada banyaknya bahan yang akan

dibilas, tipe bahan ( kohesif atau nonkohesif) dan tegangan geser yang tersedia oleh air.

Kemiringan dasar kantong serta debit pembilasan hendaknya didasarkan pada besarnya

tegangan geser yang diperlukan yang akan dipakai untuk menggerus sedimen yang terendap.

Dianjurkan untuk mengambil debit pembilasan sebesar yang dapat diberikan oleh pintu

pengambilan dan beda tinggi muka air.

Untuk keperluan-keperluan perencanaan, debit pembilasan di ambil 20 % lebih besar dari

debit normal pengambilan. Tegangan geser yang diperlukan tergantung pada tipe sedimen yang

bisa berupa :

1) Pasir lepas; dalam hal ini parameter yang terpenting adalah ukuran butirnya, atau



2) Partikel-partikel pasir, lanau dan lempung dengan kohesi tertentu.



Gambar 7.12 Tegangan geser kritis dan kecepatan geser kritis



Gambar 7.13 Gaya tarik ( traksi ) pada bahan kohesif

Jika bahan yang mengendap terdiri dari pasir lepas, maka untuk menentukan besarnya

tegangan geser yang diperlukan dapat dipakai grafik Shields seperti pada gambar 7.12 diatas.

Besarnya tegangan geser dan kecepatan geser untuk diameter pasir terbesar yang akan dibilas

sebaiknya dipilih di atas harga kritis. Dalam grafik ini ditunjukkan dengan kata

“bergerak” ( movement ).

Untuk keperluan perhitungan pendahuluan, kecepatan rata - rata yang diperlukan selama

pembilasan dapat diandaikan sebagai berikut :



1,0 m/dt untuk pasir halus

1- 5 m/dt untuk pasir kasar

2,0 m/dt untuk kerikil dan pasir kasar.

Bagi bahan-bahar kohesif, dapat dipakai Gambar 7.13 yang diturunkan dari data USBR

oleh Lane. Makin tinggi kecepatan selama pembilasan, operasi menjadi semakin cepat. Namun

demikian, besarnya kecepatan hendaknya selalu dibawah lecepatan kritis, karena kecepatan

superkritis akan mengurangi efektifitas proses pembilasan.

Pembersihan secara ma ual/mekanis.

Pembersihan kantong lumpur dapat juga dilakukan dengan peralatan mekanis.

Pembersihan kantong lumpur secara menyeluruh jarang dilakukan secara manual. Dalam hal-hal

tertentu, pembersihan secara manual bermanfaat untuk dilakukan di samping pembilasan secara

hidrolis terhadap bahan-bahan kohesif atau bahan-bahan yang sangat kasar. Dengan

menggunakan tongkat, bahan endapan ini dapat diaduk dan dibuat lepas sehingga mudah terkuras

dan hanyut.

Pembersihan secara mekanis bisa menggunakan mesin pengeruk, pompa (pasir), singkup

tarik/backhoe atau mesin-mesin sejenis itu. Semua peralatan ini mahal dan sebaiknya tidak usah

dipakai.

3 CONTOH PERHITUNGAN.

3.1 Langkah-langkah perencanaan.

Langkah - langkah perencanaan kantong lumpur adalah sebagai berikut :

1) Menentukan ukuran partikel rencana yang akan terangkut ke jaringan irigasi.

2) Menentukan volume kantong lumpur ( V ) yang diperlukan.

3) Membuat perkiraan awal luas rata-rata permukaan kantong lumpur dengan menggunakan

rumus sebagai berikut :



dimana :


B = lebar kantong lumpur, m.

Q = debit saluran, m3/detik.

w = kecepatan endap partikel sedimen, m/detik.

4) Menentukan kemiringan energi di kantong lumpur selama eksploitasi normal dengan

menggunakan rumus Strickler :

dimana :

vn = kecepatan rata-rata selama pembilasan,m/detik.

ks = koeffisien kekasaran, m 1/3/detik.

Rn = jari-jari hidrolis, m selama eksploitasi normal.

in = kemiringan energi selama eksploitasi normal.

Qn = kebutuhan pengambilan rencana

An = luas basah eksploitasi normal ( m2 ).

5) Menentukan kemiringan energi di kantong lumpur selama pembilasan dengan kolam dalam

keadaan kosong dan menggunakan rumus Strickler :

dimana :

vs = kecepatan rata-rata selama pembilasan,m/detik.

is = kemiringan energi selama pembilasan.

Qs = debit untuk membilas, 1,2 Qn

As = luas basah selama pembilasan

Rs = jari-jari hiraolis selama pembilasan.



6) Menentukan dimensi dan elevasi kantong lumpur.

7) Cek apakah pembilasan masih memungkinkan dilakukan pada waktu debit banjir di sungai

Q1/5 ?

8) Jika no.7 tidak ada masalah, cek effisiensi pengendapan partikel sedimen dengan diagram

Camp.

3.2 Data yang diperlukan.

1) Pembagian ukuran butir sedimen, sedimen dasar maupun layang.

2) Banyaknya sedimen yang masuk ke pengambilan selama satu periode. antara satu pembilasan

dengan pembilasan berikutnya.

3) Hubungan antara Q – h sungai pada pintu pembilas.

4) Kebutuhan pengambilan air irigasi.

5) Data topografi pada lokasi kantong lumpur.

3.3 Contoh perhitungan kantong lumpur.

Ukuran partikel rencana.

Diandaikan bahwa partikel yang terangkut sebagai sedimen layang dan masuk ke jaringan

irigasi adalah 0,07 mm = 70 x 10-6 meter.

Volume kantong lumpur.

Dalam contoh ini :

kandungan sedimen yang harus diendapkan 0,5 o/oo

debit yang dialirkan saluran induk 10,9 m3/detik.

Jarak waktu pembilasan satu minggu = 7 hari.



Sehingga volume kantong lumpur yang diperlukan adalah : V = 0,0005 x 10,9 x 7 x 24 x

3600 = 3290 m3 dibulatkan 3300 m3.

Luas medan endap ( L.B )

Besarnya kecepatan endap untuk diameter butir 0,07 mm dan suhu 20o C, berdasar grafik

7.5. didapat kecepatan endap ( w ) sebesar 0,004 m/detik. Sehingga luas medan endap adalah :

karena L/B > 8 maka akan didapat B , 18,5 meter dan L > 147,30 meter.

Perhitungan kemiringan normal.

Perhitungan ini didasarkan pada kondisi ekploitasi normal dan kantong sedimen hampir

penuh. Kecepatan normal diambil 0,40 meter/detik dengan pertimbangan :

mencegah tumbuhnya vegetasi.

partikel-partikel yang lebih besar tidak langsung mengendap di hilir pengambilan.

Luas penampang yang diperlukan berdasar kecepatan tersebut adalah :

Dengan lebar rata-rata ( B ) = 18,50 meter, kedalaman yang diperlukan adalah :

Dengan kedalaman seperti itu dan kemiringan tebing 1 : 2, maka akan didapat penampang

seperti berikut ini.

Gambar 7.14 Penampang kantong lumpur pada Qn.

Besarnya lebar dasar ( b ) dihitung sebagai

berikut :



B = ( b + 4 h ) 18,50 = b + 4 . 1,47

b = 18,50 – 2,94 = 12,62 meter.

Keliling basah : P = b + 2 ( hn( 12 + 22 )) = 12,62 + 2.1,47 . 2,23 = 19,18 meter.

Jari-jari hidrolis :

Sehingga kemiringan normal adalah :

Sebenarnya kemiringan ini tidak sahih untuk seluruh panjang kantong lumpur karena

luasnya akan bertambah kearah hilir. Perbedaan elevasi yang dihasilkan sangat kecil dan boleh

diabaikan.

Bagian peralihan.

Seperti diuraikan terdahulu, panjang bagian peralihan ini dihitung menurut rumus :

Lp = 8 sampai 10 z

dimana : z = ( B – b ) / 2

Kalau b = 12,62 meter dan B = 18,5 ( sesuai perhitungan diatas ), maka z = ( 18,5 – 12,62

)/2 = 2,94. Panjang bagaian perlaihan : Lp < 10 x 2,94 m = 29,4 meter dan Lp > 8 z = 8 x 2,94 =

23,52, sehingga Lp diambil = 25 meter. Gambar bagian peralihan adalah seperti pada gambar

berikut ini.

Gambar 7.15 Bagian peralihan pada contoh perhitungan.


B = 18,5 m

L = 148 m

Lp = 25 m

Lp = 25 m

z = 2,94 m

b = 12,62 m

Bagian peralihan


3.4 Kemiringan energi di kantong lumpur selama pembilasan.

Pada waktu pembilasan dan kantong lumpur kosong, maka kemiringan energi

pembilasan akan sama dengan kemiringan memanjang tampungan. Penampang tampungan

diambil persegi dan debit yang dialirkan sewaktu pembilasan adalah Qs = 1,2 x Qn = 1,2 x 10,9 =

13,1 m3/detik.

Gambar 7.16 Potongan melintang pada waktu pembilasan.

Lebar dasar tampungan diambil

sama dengan lebar dasar kantong lumpur :

b = 12,62 meter.

Kecepatan diperkirakan 1,5 m/detik,

sehingga luas penampang yang diperlukan

adalah :

Untuk itu kedalaman yang diperlukan : hs = As / b = 8,73 / 12,62 = 0,70 meter.

Untuk pembilasan koeffosien kekasaran diambil : k = 40, sehingga besarnya kemiringan

adalah :

Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran harus dijaga agar tetap

subkritis atau bilangan Freude : Fr < 1.


12,62


Untuk mengetahui apakah dengan kecepatan seperti itu butir 0,07 mm akan terbilas, kita

gunakan Grafik Shileds pada gambar VI.11. dimana untuk kondisi diatas besarnyategangan geser

kritis adalah : = . g . hs . is = 1,000 x 9,8 x 0,7 x 26,5 x 10 –4 = 18,2 N/m2

Pad grafik 7.11 tersebut nilai cr merupakan ordinat ( garis vertikal ) sebelah kanan dan

untuk nilai = 18,2 N/m2 akan didapat diameter butir maksimum yang dihanyutkan adalah 2,5

mm. Dengan demikian maka sedimen dengan diamater dibawah 2,5 mm akan terbilas.

Panjang kantong lumpur

Dari perhitungan luas medan endap ( L.B ) didapat hasil bahwa panjang kantong

lumpur : L > 147,30 meter. Penetapan panjang ini harus memenuhi kriteria volume tampungan

artinya volume tampungan dengan panjang yang ditetapkan dapat menampung sedimen yang

seharusnya diendapkan, dimana dari perhitungan terdahulu didapat volume yang harus

diendapkan : V = 3.300 m3.

Gambar 7.17 Potongan memanjang pada tampungan.

Berdasar gambar diatas, besarnya volume tampungan adalah :

V = hs x b x L + ½ ds X b x L dimana ds = ( is – in ) L

V = hs x b x L + ½ ( is – in ) L2 x b

= 0,70 x 12,62 x L + ½ ( 26,5.10–4 – 0,495.10–4 ) x L2 x 12,62

V = 8,834 L + 0,016 L2 = 3300

Dari persamaan tersebut akan didapat L = 256 meter.


0,70

14,9614,26

256

Bab VII - Irbang II

Documents

Transcript of Bab VII - Irbang II