*BENDUNGAN DAN WADUK

Dr. Ir. Pitojo Tri Juwono, MT.

*

SATUAN ACARA PERKULIAHANMata KuliahBendungan dan Waduk (TKP 6202) DISKRIPSI SINGKAT/POKOK BAHASAN :Mata Kuliah Bendungan dan Waduk mencakup Pokok Bahasan :

Pengertian dan karateristikData dan Analisa, Aspek Teknik Bendungan dan WadukPemodelan dalam sistem Bendungan dan Waduk

*

TIU/TIK :

Setelah mengikuti kuliah ini,Mahasiswa akan dapat menjelaskan pengertian, fungsi dan karakteristik bendungan dan waduk di Indonesia, mampu menguasai aspek teknik dalam analisa sistem pada Bendungan dan Waduk.

CARA PENILAIAN :(Tugas/PR : 50%) +(Quiz/UAS : 50% )

*

SATUAN ACARA PERKULIAHANBENDUNGAN DAN WADUK (TKP 6202)

KULIAH KE-MATERI1Review Umum Bendungan dan WadukPengantar Bendungan dan WadukSistem dan Karakteristik Bendungan dan WadukDiskusi Kelas2/3Aspek Teknis Bendungan dan Waduk Karakteristis DAS dan Data Tahapan PerencanaanTugas 14Neraca Air di Waduk dan Pemodelan.Konsep Dasar Pemodelan Time SeriesModel Neraca air di WadukTugas 25/6Dam Break Analysis dan Sistem Operasi WadukQuiz

*Referensi :

- Anonymous (1977), Design of Small Dams Sosrodarsono Suyono (1989), Bendungan Type Urugan- Sudibyo R (1993), Teknik Bendungan- Novak (1990), Hydraulic Structure- Varshney R (1978), Concrete dams- Shuichi Sato (2000), Dams In Indonesia- Balitbang PU (1995), Bendungan Besar di Indonesia- Dep PU (1997), Peraturan Men PU No. 72/PRT/1997, Keamanan Bendungan

BIODATA DIRI

Nama: Pitojo Tri JuwonoAlamat : Jl. Jombang 3 /Taman Bunga Merak 12 AA. MalangTelp/Email: 0341-551266/0816552291/pidiaa@yahoo.comPendidikan: S1 Pengairan UB: S2, S3 Teknik Sipil, MRSDA, ITSOrganisasi: HATHI Cab. Malang, Profesional Madya SDAPekerjaan: 1992 - 1993, Tenaga Ahli Hidro PT. Indra Karya : 1993 - 2000, Project Manajer PT. Waskita Karya : 2000 - Skrg, Dosen Pengairan Fakultas Teknik UB (Ketua Program Ekstensi Teknik Pengairan, Sekretaris Program S2 Pengairan Modular, Ketua Program S2 Pengairan Modular, PD II FT, DEKANSkrg)Mata Kuliah : S1 dan Pascasarjana: Konstruksi Bendungan I/II; Manajemen Air ; PTM; Manajemen Konstruksi; TLTA; Teknik Kons.Waduk.:Transportasi Sedimen; Metode Penelitian; Manajemen Air; Bendungan dan Waduk.

*Situasi Bendungan SagulingTata Letak Bendungan SagulingBENDUNGAN SAGULINGLokasi:Desa/Kecamatan : Batujajar Kabupaten : Bandung Propinsi : Jawa Barat Vol. waduk pada Vol. Efektif : 611 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 97,50 m Tinggi di atas galian terdalam : 99,50 m Panjang puncak : 301,4 mLebar puncak : 10,00 m

*Situasi Bendungan CirataTata Letak Bendungan CirataBENDUNGAN CIRATALokasi:Desa/Kecamatan : Cirata Kabupaten : Purwakarta Propinsi : Jawa Barat Vol. waduk pada Vol. Efektif : 796 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : tad Tinggi di atas galian terdalam : 125 m Panjang puncak : 453 m Lebar puncak : 15,00 m

*Situasi Bendungan JatiluhurTata Letak Bendungan JatiluhurBENDUNGAN JUANDA (JATILUHUR)Lokasi:Desa/Kecamatan : JatiluhurKabupaten : Purwakarta Propinsi : Jawa Barat Vol. waduk pada Vol. Efektif : 1.790 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 96,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 105,00 m Panjang puncak : 1220 m Lebar puncak : 10,00 m

*Situasi Bendungan KedungomboTata Letak Bend. KedungomboBENDUNGAN KEDUNGOMBOLokasi:Desa/Kecamatan : Kedungombo Kabupaten : Boyolali, Purwodadi Propinsi : Jawa Tengah Vol. waduk pada Vol. Efektif : 634,6 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 61,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 62,00 m Panjang puncak : 1600 m Lebar puncak : 12,00 m

*Situasi Bendungan KarangkatesTata Letak Bend. KarangkatesBENDUNGAN KARANGKATESLokasi:- Desa/Kec. : Karangkates/Sumber Pucung - Kabupaten : Malang - Propinsi : Jawa Timur Vol. waduk pada Vol. Efektif : 253,00 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 96,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 97,50 m Panjang puncak : 820 m Lebar puncak : 13,70 m

*Situasi Bendungan SiruarTata Letak Bendungan SiruarBENDUNGAN SIRUARLokasi:Desa/Kecamatan : Sigura-gura Kabupaten : Tapanuli Utara Propinsi : Sumatera Utara Vol. waduk pada Vol. Efektif : 286 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : tad Tinggi di atas galian terdalam : 39,00 m Panjang puncak : 71,00 m Lebar puncak : 4,00 m

*Situasi Bendungan TanggaTata Letak Bendungan TanggaBENDUNGAN TANGGALokasi:Desa/Kecamatan : Sigura-gura Kabupaten : Tapanuli Utara Propinsi : Sumatera Utara Vol. waduk pada Vol. Efektif : 579 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : tad Tinggi di atas galian terdalam : 82,00 m Panjang puncak : 125 m Lebar puncak : tad

*PENGANTARStorage Damatau Bendungan/Waduk dari Dep. PU (Komite Keamanan Bendungan) adalah :

a. High Dam (117 buah s/d Tahun 2000) H> 15 meter dan storage >100.000 m3

b. Low Dam ( 135 buah s/d Tahun 2000) H< 15 meter dan storage > 500.000 m3

*PENGANTARLebih Jauh, High Dam dikelompokkan menjadi3 klasifikasi yaitu :1. Bendungan Besar; H>50 meter

2. Bendungan sedang; 25

*PENGANTARBeberapa Tahapan Studi Perencanaan :

1. Tahap Survey Invetarisasi Pendahuluan

a. Aspek Teknis (spt : data geologi, topografi, dan hidrologi)

b. Aspek Sosial (spt : SAS = data rumah penduduk, penyebaran lokasi, respon terhadap rencana pembangunan, dsb)

*PENGANTAR

2. Tahap Studi Kelayakan

a. Aspek Teknis ( spt : perhitungan debit andalan, lengkung kapasitas, prakiraan operasional, dimensi dan biaya)

b. Aspek Sosial ( spt : PCM = konsultasi langsung dg masyarakat terkait rencana pembangunan bendungan ttg taksiran ganti rugi, rencana relokasi, persetujuan social lainnya )

*PENGANTAR

3. Tahap desain

a. pra desainb.detail desainDibarengi dengan langkah peyelesaian tahap sosialnya spt pembentukan team pembebasan lahan dan ganti rugi dsb.

*Sungai adalah tempat-tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air sampai muara dengan dibatasi kanan dan kirinya sepanjang pengalirannya oleh Garis Sempadan (GS)

2. Daerah Pengaliran Sungai (DPS) adalah suatu kesatuan wilayah tata air yang terbentuk secara alamiah dimana air meresap dan/atau mengalir melalui sungai dan anak-anak sungai ybs. DPS sering disamakan dengan Daerah Aliran Sungai (DAS)/Catchment Area/River basin

Wilayah Sungai adalah kesatuan wilayah tata pengairan sebagai hasil pengembangan satu atau lebih DPS

PENGERTIAN UMUM

*ANALISA DATAA. Data HIDROLOGI :Data Karakteristik DAS, seperti :- Luas daerah pengaruh stasiun hujan (km2)- Luas total DAS (km2)- Panjang alur sungai utama (km)- Koefisien pengaliran

Data klimatologiCurah hujan harian maksimum tahunan pada masing-masing stasiun hujan

*ANALISA DATAB. Data TOPOGRAFI :Peta situasi, cross dan long section, lengkung kapasitas wadukC. Data GEOLOGI PONDASI dan TIMBUNAN:Spesifik Grafity (Gs)Void Ratio (e ; %)Water content (w ; %)Kohesi (C ; t/m2)Koefisien Permeabilitas (k ; m/dt)Sudut geser dalam (m ; o)

*ANALISA DATAANALISA HIDROLOGITujuan analisa hidrologi

Hidrograf banjir rancanganAnalisanya ada 2 tahapan pokok :

Analisa curah hujan rancanganAnalisa hidrograf banjir rancangan

*ANALISA DATAAnalisa curah hujan rancangan

* Perhitungan curah hujan harian maksimum rerata daerah (mempertimbangkan factor luas pengaruh stasiun hujan)* Uji abnormalitas data hujan (Iwai Kadoya )* Perhitungan curah hujan Rancangan, dengan Log Pearson III :- Penyajian data dalam bentuk Log- Pengeplotan- Penentuan persamaan garis- Uji statistika (smirnov)- Perhitungan PMP (probable maximum precipitation)

*ANALISA DATAAnalisa hidrograf banjir rancangan

- Pola distribusi hujan jam-jaman (model mononobe)- Nisbah Hujan jam-jaman - Sebaran Curah hujan rancangan netto jam-jaman- Hidrograf satuan sintetik (nakayasu)- Hidrograf banjir rancangan

*ANALISA DATAANALISA GEOLOGIData geologi digunakan kekuatan pondasi/timbunan Antara lain untuk :- penentuan kemiringan tubuh bendungan dan cover dam- penentuan garis rembesan- penentuan kapasitas rembesan- analisa stabilitas - perbaikan pondasi- perlakuan teknis pada timbunan,dsb

*ANALISA DATAANALISA TOPOGRAFIData topografi digunakan

penentuan lengkung kapasitas serta elevasi bendunganData topografi sangat penting untuk hal tersebut diatas,disamping untuk analisis situasi seperti :- perhitungan dimensi dan volume- perhitungan biaya- analisis penelusuran banjir- analisis perhitungan PLTA, dsb

*PERENCANAAN TUBUH BENDUNGANA. UMUMmerupakan bangunan utama yang dibuat melintang menutupi alur sungai yang akan dibendung dengan perhitungan kekuatan tertentu untuk mendapatkan daerah tampungan berupa waduk.Tubuh bendungan adalah :

*B. PERENCANAAN TUBUH BENDUNGAN URUGAN

Data yang diperlukan antara lain :

- Elevasi HWL dari perhitungan penelusuran banjir di pelimpah- Elevasi mercu pelimpah (berdasar analisis Kapasitas Tampungan Mati dan Efektif Waduk)- Persamaan lengkung kapasitas waduk- Data geologi rencana tanah timbunan (Gs, e, w, )- Asumsi koefisien gempa (umumnya k = 0,15)

* Perencanaan Tinggi jagaan :

Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan air maksimum rencana didalam waduk (berdasarkan Q kala ulang tertentu) dan elevasi mercu bendungan.Penentuan tinggi jagaan dipengaruhi :

- Tinggi kenaikan permukaan air akibat banjir abnormal- Tinggi jangkauan ombak akibat angin/gempa- Jenis type bendungan dan tinggi bendungan

* Standar jagaan untuk bendungan urugan :

H 50 m ; tinggi jagaan Hf 2,0 m50 H 100 m ; tinggi jagaan Hf 3,0 mH 100 m ; tinggi jagaan Hf 3,5 m

* Perencanaan Lebar bendungan :

Perhitungan lebar atas mercu Rumus : B = 3,6 H 1/3 3dimana :B= lebar puncak bendunganH= tinggi bendungan total (termasuk jagaan)

*Perencanaan Lereng Tubuh Bendungan :

Rumus untuk kemiringan lereng hulu :Fs = 1,1 = [(m k )/(1 + k m )] . tan

Rumus untuk kemiringan lereng hilir :Fs = 1,1 = [(n k)/(1 + k n)] . tan ) dimana : m dan n adalah kemiringan lereng hulu dan hilir untuk arah horizontal = Sat/( Sat - 1) Sat = w . Gs (1 + w)/(1 + e)

*Sketsa :

*PERENCANAAN TUBUH BENDUNGANDiagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Bendungan Mulai

Data TopografiErosi LahanDebit HistorisOutflow RencanaKehilangan Air El Dasar WadukDebit SedimenSimulasi KapasitasLengkung Kap. Tamp. Efektif Usia Guna Waduk Analisa Tamp. Mati abc

*Lanjutan Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Bendungan abcElevasi Intake Elevasi Mercu Pelimpah Analisa Kap. Pelimpah&Penelusuran Banjir

Perhitungan T.Jagaan Elevasi Mercu Bendungan Selesai

*ANALISA STABILITASUmum

Stabilitas bendungan, meliputi :- stabilitas terhadap filtrasi- stabilitas lereng hulu/hilir bendungan (Mektan)- stabilitas terhadap geser- stabilitas terhadap guling

Stabilitas terhadap filtrasi Tubuh bendungan dan pondasi harus mampu mempertahankan diri dari gaya-gaya yang mengalir melalui celah-celah material tanah tubuh bendungan dan pondasinya.

*ANALISA STABILITASDaya tahan ditentukan oleh analisa :- Formasi garis rembesan- Kapasitas air filtrasi - Analisa piping akibat filtrasi

Penentuan Garis Rembesan :Formasi garis rembesan dengan metode Casagrande (bila tanah isotropis dan non isotropis) (terlampir)

*ANALISA STABILITASKAPASITAS ALIRAN FILTRASI- Yaitu kapasitas rembesan yang mengalir ke hilir melalui tubuh bendungan- Kapasitas yang besar dapat menyebabkan kehilangan air waduk yang besar, menimbulkan bahaya piping.- Perkiraan kapasitas dihitung menggunakan jaring-jaring trayektori aliran filtrasi, dengan rumus :

Qf = (Nf/Nd) x K x H x Ldimana :Qf= kapasitas aliran filtrasiNf= Angka pembagi garis trayektoriNd= angka pembagi garis equipotensialK= Koef permeabilitas tanahL= Panjang aliran air pada tubuh bendungan

*ANALISA STABILITASSTABILITAS TERHADAP PIPING/FILTRASI - Agar filtrasi tidak menimbulkan gejala sufosi/ sembulan maka kecepatan aliran harus kecil.- Parameter agar V kecil adalah kemiringan energi aliran filtrasi harus kecil juga atau tidak boleh melebihi i kritis (ic ).- Rumus :V= K x i= K x h/Ldimana :V= kecepatan aliranK= Koef permeabilitas tanahh= beda tinggi air hulu dan hilirL= panjang rerata aliran filtrasiic= (Gs 1)/(1 + e)

*PERENCANAAN PELIMPAHA. UMUM

Bangunan Pelimpah termasuk Bangunan Pelengkap

Artinya bangunan beserta instalasinya yang memungkinkan beroperasinya bendungan dengan baik, bila bangunan ini tidak berfungsi/tidak ada maka akan dapat membahayakan konstruksi bendungan.

*Pengertian Bangunan Pelimpah :Adalah bangunan beserta instalasinya untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam waduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan

Type bangunan pelimpah berdasarkan fungsi : - Pelimpah Utama (1,2 Q100 ; 1,2 Q200; Q1000 ) - Pelimpah pembantu (beroperasi bila terjadi banjir yang luar biasa melebihi Q rencana pelimpah utama) - Pelimpah darurat (beroperasi bila ada kerusakan pada pelimpah utama/ terjadi banjir yang melebihi kapasitas pelimpah utama dan pelimpah pambantu.

*Contoh : Q 1.000 th = 8.500 m3/dt dan Q 10.000 th = 10.000 m3/dt,

maka : Kapasitas pelimpah utama (4 pintu) = 8.500 m3/dt

Kapasitas pelimpah pembantu = 10.000 8.500 = 1.500 m3/dt

Kapasitas pelimpah darurat = 0,25 x 8.500 m3/dt = 2.125 m3/dt

*BAGIAN-BAGIAN BANGUNAN PELIMPAH

Saluran Pengarah dan pengatur aliran (controle structures) - digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatannya kecil tetapi debitnya besar.- tipe/jenisnya antara lain : ambang bebas (untuk debit kecil), ambang berbentuk bendung pelimpah (debit besar), bendung pelimpah menggantung (pada bendungan beton)

*Saluran Peluncur- digunakan untuk membuat agar kecepatan air yang meluncur ke hilir dibawah kecepatan kritis yang diijinkan.V = k. R 2/3 . S 0,5 Fr = V/(g. L) 0,5 1 (ktritis dan super kritis)

Fr diusahakan 1 supaya terjadi aliran subkritis sehingga terhindar adanya kavitasi yaitugaya tarik pada dasar saluran sehinggamerusak saluran peluncur.

*

Peredam Energi - digunakan untuk mengjilangkan atau mengurangi energi air agar tidak merusak tebing, atau bangunan lain dihilir bangunan pelimpah dengan loncatan energi/kolam olakan, dsb.

*B. PERENCANAAN PELIMPAH

Dasar Perencanaan :

belum ada cara perhitungan yang benar-benar mantap, kebanyakan masih mendasarkan pada asumsi-asumsi yang kebenarannya belum teruji, oleh karena itu maka pengujian dengan model test sangat dianjurkan.

*Data yang diperlukan antara lain :

- Koefisien limpahan (literature/empiris berdasarkan tipe = (1,5 sampai - 2,2)- Elevasi pelimpah (hasil analisa tampungan efektif waduk)- Persamaan lengkung kapasitas waduk

*Langkah Perencanaan Pelimpah :

1)Perhitungan kapasitas pengaliran Rumus yang dipakai :Q = C. L . H 3/2 dimana :Q = debit (m3/dt)C = Koefisien limpasan (m0,5)L = lebar efektif pelimpah (m)H = total tinggi air diatas mercu pelimpah (m)

*2)Perhitungan lebar efektif pelimpah

Rumus yang dipakai :L = L 2 (N.Kp + Ka)Hdimana :L = lebar efektif pelimpah (m)L = Lebar sebenarnya (m)N = jumlah pilar di atas mercu (buah)Kp = Koefisien kontraksi pada pilarKa = Koefisien Kontraksi pada dinding sampingH = Tinggi air di atas mercu

*Penelusuran banjir melalui pelimpah

Adalah merupakan peramalan hidrograf disuatu titik pada suatu aliran berdasarkan atas pengamatan hidrograf di titik yang lain. Tujuan untuk mengetahui besarnya perubahan banjir yang melewati waduk menyangkut bangunan pelimpahnya.

*Rumus yang dipakai :

Hukum kontinuitas : I O = ds/dtatau dapat dikembangkan menjadi :(I1 + I2)/2 + = dimana :I = debit inflow (m3/dt )= tampungan awal (m3/dt )= tampungan akhir (m3/dt )

*Tabulasi Perhitungan Penelusuran BanjirTabel 1

El. MAW(m)S (Jt m3)S/t(m3/dt)Q pelimp.(m3/dt)Q/2(m3/dt)(m3/dt)(m3/dt)(1)(2)(3)(4)(5)(6)=(3)-(5)(7)=(4)+(6)Elevasi rencana pelimpahAB(A+B)/2

*Tabel 2

T(jam)Inflow Q kala ulang tertentu(m3/dt)I rerata(I1+I2)/2(m3/dt)(m3/dt)(m3/dt)Q pelimp.(m3/dt)El. MAW(m)(1)(2)(3)(4)(5)=(3)+(4)(6)(7)AAB(A+B)/2C(B+C)/2X

*PERENCANAAN PELIMPAHDiagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Pelimpah Mulai

Data TopografiErosi LahanDebit HistorisOutflow RencanaKehilangan Air El Dasar WadukDebit SedimenSimulasi KapasitasLengkung Kap. Tamp. Efektif Usia Guna Waduk Analisa Tamp. Mati abc

*PERENCANAAN PELIMPAHLanjutan Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Pelimpah abcElevasi Intake Elevasi Mercu Pelimpah Selesai

*TUGAS TERSTRUKTURMencari dan memberikan tanggapan singkat tulisan/makalah/jurnal tentang Bendungan dan Waduk dengan sub tema :a. Perencanaan Bendunganb. Pelaksanaan Konstruksi Bendungan/ Perbaikan Pondasic. Operasi dan Pemeliharaan Bendungand. Tinjauan Keamanan BendunganPilih salah satu (Bersifat Perorangan)

*S E L E S A I