DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

7
JURNAL TUGAS AKHIR STUDI PENGENDALIAN ALIRAN SEDIMEN SUNGAI HERA MENGGUNAKAN SAND POCKET NUR EFENDI D111 07 082 JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2014

description

Merupakan desain perencaaan sand pocket yang digunakan untuk menahan sedimen ynag terjadi pada sungai Hera, Timor Leste.Penelitian ini dilakukan di Sungai Hera, yang terletak di Distrik Hera, Timor Leste. Sungai ini memiliki luas DAS 61,68 km2 , dengan panjang 12,10 km dan lebar sungai 137,97 m. Sungai ini memiliki potensi sedimen yang cukup besar, sehingga berpotensi menyebabkan terjadinya pendangkalan di muara sungai dan akan mengancam kelangsungan fungsi dermaga Angkatan Laut yang ada di tempat itu. Hal inilah yang kemudian mendasari perlu diadakannya bangunan penahan sedimen di sungai ini. Adapun pemilihan bangunan berupa Sand Pocket, hal ini dikarenakan bangunan yang akan dibuat terletak di bagian lebih hilir dibandingkan dengan bangunan penahan sedimen lainnya. Adapun jenis sedimen yang akan ditampung berupa sedimen yang lebih halus, sebab sedimen dengan ukuran besar telah tertampung pada bangunan Sabo Dam yang terletak pada bagian lebih mendekat dari hulu sungai tersebut. Adapun metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan survey langsung di lokasi, serta mengumpulkan data-data sekunder dari instansi terkait. Adapun data yang dibutuhkan dalam perhitungan berupa data curah hujan, data kontur sungai, sedimen yang terjadi, serta data-data lain ynag berkaitan dengan morfologi sungai. Dari data-data tersebut kemudian diperoleh nilai curah hujan rancangan, debit banjir rancangan, dimensi desain hidrolis bangunan, serta analisis efektifitas Sand Pocket dalam meredam laju sedimen yang terjadi.Berdasarkan hasil penelitian, diketahui debit maksimum yang terjadi pada sungai tersebut sebesar 325,544 m3/s. Maka dapat diketahui bahwa Sand Pocket yang direncanakan akan memiliki lebar pelimpah dengan dimensi 73 m, dan akan mampu meredam laju sedimen dengan cukup baik. Dimana Sand Pocket tersebut akan memiliki efektivias untuk meredam sedimen akibat erosi hingga 20,35 %, dan mampu meredam aliran sedimen dasar hingga 66,65 %. Dengan kemampuan tersebut yang dapat mengurangi laju sedimen hingga lebih dari setengahnya, maka dapat dikatakan bahwa banguan tersebut cukup efektif untuk meredam laju dari sedimen yang terjadi pada Sungai Hera

Transcript of DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

Page 1: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

JURNAL TUGAS AKHIR

STUDI PENGENDALIAN ALIRAN SEDIMEN SUNGAI HERA MENGGUNAKAN SAND POCKET

NUR EFENDID111 07 082

JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2014

Page 2: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

STUDI PENGENDALIAN ALIRAN SEDIMEN SUNGAI HERA MENGGUNAKAN SAND POCKET

M. A. Thaha1, H. F. Maricar 2 , N. Efendi3

ABSTRAK

Penelitian ini dilakukan di Sungai Hera, yang terletak di Distrik Hera, Timor Leste. Sungai ini memiliki luas DAS 61,68 km2 , dengan panjang 12,10 km dan lebar sungai 137,97 m. Sungai ini memiliki potensi sedimen yang cukup besar, sehingga berpotensi menyebabkan terjadinya pendangkalan di muara sungai dan akan mengancam kelangsungan fungsi dermaga Angkatan Laut yang ada di tempat itu. Hal inilah yang kemudian mendasari perlu diadakannya bangunan penahan sedimen di sungai ini. Adapun pemilihan bangunan berupa Sand Pocket, hal ini dikarenakan bangunan yang akan dibuat terletak di bagian lebih hilir dibandingkan dengan bangunan penahan sedimen lainnya. Adapun jenis sedimen yang akan ditampung berupa sedimen yang lebih halus, sebab sedimen dengan ukuran besar telah tertampung pada bangunan Sabo Dam yang terletak pada bagian lebih mendekat dari hulu sungai tersebut.

Adapun metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan survey langsung di lokasi, serta mengumpulkan data-data sekunder dari instansi terkait. Adapun data yang dibutuhkan dalam perhitungan berupa data curah hujan, data kontur sungai, sedimen yang terjadi, serta data-data lain ynag berkaitan dengan morfologi sungai. Dari data-data tersebut kemudian diperoleh nilai curah hujan rancangan, debit banjir rancangan, dimensi desain hidrolis bangunan, serta analisis efektifitas Sand Pocket dalam meredam laju sedimen yang terjadi.

Berdasarkan hasil penelitian, diketahui debit maksimum yang terjadi pada sungai tersebut sebesar 325,544 m3/s. Maka dapat diketahui bahwa Sand Pocket yang direncanakan akan memiliki lebar pelimpah dengan dimensi 73 m, dan akan mampu meredam laju sedimen dengan cukup baik. Dimana Sand Pocket tersebut akan memiliki efektivias untuk meredam sedimen akibat erosi hingga 20,35 %, dan mampu meredam aliran sedimen dasar hingga 66,65 %. Dengan kemampuan tersebut yang dapat mengurangi laju sedimen hingga lebih dari setengahnya, maka dapat dikatakan bahwa banguan tersebut cukup efektif untuk meredam laju dari sedimen yang terjadi pada Sungai Hera

Kata Kunci : Sedimen, Sand Pocket, Sungai Hera

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Daerah Aliran Sungai (DAS) (catchment, basin, watershed) berfungsi sebagai daerah penampung air hujan, daerah resapan, daerah penyimpanan air, penangkap air hujan dan pengaliran air. Wilayahnya meliputi bagian hulu,bagian hilir, bagian pesisir dan berupa wilayah lindung, wilayah budidaya, atau wilayah pemukiman.

Pertumbuhan jumlah penduduk, tekanan sosial ekonomi, dan tekanan pembangunan di daerah sekitar aliran sungai Hera, menyebabkan penurunan kondisi sumberdaya alam, terutama sumberdaya tanah, dan air termasuk kondisi DAS. Hal ini dikarenakan timbulnya kerusakan vegetasi penutup tanah yang merupakan faktor terpenting dalam

memelihara ketahanan tanah terhadap erosi, dan kemampuan tanah dalam meresap air.

Akibat adanya kerusakan vegetasi, baik kerusakan hutan maupun vegetasi penutup lainnya, maka luas hutan dan vegetasi menjadi semakin berkurang, sehingga fungsi sebagai subsistem perlindungan dalam sistem DAS secara keseluruhan menjadi berkurang. Akibatnya daya dukung lahan terhadap pertumbuhan diatasnya menurun. Hal inilah penyebab utama terjadinya erosi yang akan mengurangi kualitas lahan, baik kesuburan tanah karena terkikisnya lapisan tanah bagian atas yang banyak mengandung zat hara yang sangat dibutuhkan oleh tanaman, maupun kestabilan tanahnya, sehingga rawan terhadap bahaya longsor. Selain itu erosi juga telah mengakibatkan terjadinya pendangkalan sungai, karena terjadinya pengendapan material yang sering disebut sedimentasi.

1 Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar 90245, INDONESIA2 Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar 90245, INDONESIA3 Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Hasanuddin, Makassar 90245, INDONESIA

2

Page 3: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

Dampak yang sangat merugikan dari sedimentasi di Sungai Hera yaitu, pada pantai di sekitar muara sungai terjadi pendangkalan dermaga Angkatan Laut Timor Leste akibat sedimentasi dan tertutupnya alur sungai oleh sedimen pada saat adanya banjir aliran debris sedimen yang besar dengan intensitas yang tinggi pada musim hujan. Hal ini mengakibatkan pada kondisi tersebut harus dilakukan pengerukan dalam upaya normalisai alur sungai dan dermaga Angkatan Laut Timor Leste yang membutuhkan estimasi biaya yang tidak sedikit.

Dari uraian diatas, penulis tertarik untuk mengangkat sebuah tugas akhir dengan judul : “Studi Pengendalian Aliran Sedimen Sungai Hera Menggunakan Sand Pocket”.

TINJAUAN UMUM DAN DATA PERENCANAAN

Sand Pocket adalah bangunan pengendali sedimen yang dibuat karena adanya aliran air dengan konsentrasi sedimen yang cukup besar, di mana sedimen tersebut berasal dari erosi tanah pada bagian hulu sungai. (Sumber : JICA, 1998).

Sand Pocket dibangun di di posisi paling hilir dari semua jenis bangunan pengendali sedimen yang ada pada suatu sungai yang pada umumnya berupa tanggul yang dibangun melintang di aliran sungai serta menutupi bagian sisi kanan dan kiri sungai di sekitar Sand Pocket, serta dilengkapi pelimpah sederhana untuk melewatkan air.

Dengan ditahannya massa sedimen yang mengalir oleh beberapa Sand Pocket begitu pula kecepatan banjir juga berkurang karena sungai menjadi lebih landai maka energinya pun akan berkurang. Kalau Sand Pocket sudah penuh dan kemudian terjadi banjir lahar maka Sand Pocket akan menahan sementara sebagian material yang mengalir dan pada waktu tidak banjir maka sedimen yang tertahan akan dilepas turun sedikit demi sedikit bersama aliran air.

Bentuk Sand Pocket sangat bervariasi tergantung kondisi dan situasi setempat, antara lain konfigurasi palung sungai (sempit, lebar, dalam atau dangkal), jenis material sedimen (pasir,kerikil,batu atau tanah) serta fungsi

sampingan dari bangunan Sand Pocket tersebut.

Ditinjau dari mekanisme pengendalian aliran debris sedimen/lahar, Sand Pocket diklasifikasikan menjadi 2 tipe, yaitu Sand Pocket tipe tertutup dan Sand Pocket tipe terbuka.

Bentuk tipikal konstruksi Sand Pocket yang umum digunakan biasanya terdiri dari main dam, sub dam, apron atau lantai dan side wall atau dinding samping yang keduanya terletak diantara main dam dan subdam seperti yag tampak pada Gambar 1.1. Pada badan main dam biasanya diberi lubang yang biasa disebut drain hole yang berfungsi untuk mengurangi tekanan air serta sangat berguna pada saat pemeliharaan bangunan.

( Sumber : Joko Cahyono ,2000)

Erosi dan SedimentasiErosi dan sedimentasi merupakan dua buah

masalah yang saling berkaitan. Erosi tanah yang meliputi proses pelepasan butir-butir tanah dan proses pemindahan tanah akan menyebabkan timbulnya bahan endapan atau sedimentasi di tempat lain (Sumber : Suripin, 2000).

Pada saat permulaan turun hujan, pukulan jatuhnya air hujan merupakan penghasil utama butir-butir yang terlepas dalam proses erosi

3

Gambar 1.1 Tampak atas serta potongan bangunan

Page 4: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

tanah. Bersama dengan aliran air, butir-butir tanah yang lepas akibat proses erosi akan diangkut masuk ke dalam aliran sungai dan kemudian akan diendapkan pada tempat-tempat tertentu (pada muara sungai) berupa pengendapan atau sedimentasi. Endapan sedimen tersebut apabila semakin lama semakin terakumulasi jumlahnya, maka akan menimbulkan pendangkalan pada muara sungai yang selanjutnya akan berakibat terhadap berkurangnya daya tampung sungai. Banyaknya angkutan bahan endapan tergantung dari besarnya erosi tanah yang terjadi. Semakin banyak jumlah bahan sedimen yang terangkut menunjukkan makin besar tingkat erosi tanah yang terjadi dalam daerah aliran sungai yang bersangkutan.

Sedangkan sedimentasi adalah proses mengendapnya material fragmental oleh air sebagai akibat dari adanya erosi. (Sumber : Soemarto,1995)

Proses sedimentasi yaitu proses terkumpulnya butir-butir tanah yang terjadi karena kecepatan aliran air yang mengangkut bahan sedimen mencapai kecepatan pengendapan (settling velocity). Proses

sedimentasi dapat terjadi pada lahan-lahan pertanian maupun di sepanjang dasar sungai, dasar waduk, muara, dan sebagainya.

Analisis Hidrologi

Sebelum merencanakan Sand Pocket, langkah pertama yang dilakukan adalah merencanakan debit banjir rancangan yang akan digunakan. Data-data hidrologi yang diperoleh dianalisis untuk memperoleh besarnya debit banjir rancangan dengan periode ulang tertentu yang dapat dialirkan tanpa membahayakan lingkungan sekitar dan stabilitas bangunan sungai (Sumber : Deparemen Pekerjaan Umum,1983)

Data Curah Hujan

Data hujan yang diperlukan adalah data hujan harian maksimum tahunan yang tercatat pada stasiun hujan terdekat yang berpengaruh terhadap aliran air pada DAS Hera yaitu dari stasiun hujan Dili.

Tabel 1.1 Data Curah HujanTahun Curah Hujan (mm)

2003 145,5282004 129,2002005 77,4832006 122,2422007 94,4922008 114,2672009 78,8422010 105,0582011 141,583

( Sumber : Stasiun hujan Dili)

METODOLOGI

Langkah awal studi perencanaan Sand Pocket ini adalah dimulai dengan melakukan survey lapangan terlebih dahulu untuk mengetahui kondisi serta aspek - aspek penting yang melatarbelakangi timbulnya gagasan perencanaan Sand Pocket. Kemudian dilanjutkan dengan kegiatan pengumpulan data primer dan data-data sekunder yang menunjang pencapaian tujuan studi yang dilakukan. Setelah semua data-data terkumpul

4

Page 5: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

dilanjutkan dengan menganalisis data-data tersebut.

Data - data hidrologi yang telah diperoleh selanjutnya dianalisis untuk mencari debit banjir yang akan digunakan untuk perencanaan Sand Pocket dimana dalam perhitungan curah hujan rancangan menggunakan metode Distribusi Normal, uji sebaran menggunakan Chi square test dan perhitungan debit banjir rancangan periode ulang 50 tahun dengan menggunakan metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.

Hasil dari analisis hidrologi selanjutnya digunakan dalam perhitungan desain untuk menentukan detail konstruksi Sand Pocket dan dimensinya (Sumber : JICA, 1983).

Tahapan berikutnya yaitu analisis tampungan sedimen Sand Pocket yang bertujuan untuk mengetahui efektifitas Sand Pocket dalam mereduksi sedimen. Efektifitas Sand Pocket untuk mereduksi sedimen diperoleh dengan cara membandingkan besaran sedimen terangkut yang terjadi sebelum dibangunnya Sand Pocket dan sesudah dibangunnya Sand Pocket.

Dari hasil analisis data, perhitungan perencanaan dan analisis tampungan sedimen akan dapat ditarik suatu kesimpulan studi.

PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN

Hasil Analisis Hidrologi

1. Disribusi Curah Hujan RancanganBerdasarkan data pada interval

pengulangan atau kemungkinan prosentase yang terpilih dengan metode distribusi Normal.

R=X+k x S…….(1)

R=163,5864mm

2. Perhitungan Debit Banjir Rancangan periode ulang 50 tahun dengan metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.

Q50=U1 Ri+U 2R i+1+…+U nRn….(2)

Q50=284,674m3 /dtk

Hasil Perhitungan Perencanaan Sand Pocket

1. Perencanaan Main Dama. Tinggi efektif main dam

Tinggi main dam harus berada di bawah tinggi tebing sungai, oleh karena itu tinggi main dam direncanakan 7 m.

b. Peluap Lebar PeluapB1=a x Qd

0.5…….(3)

B1=86m Tinggi limpasan air

Q= 215x C√2g (3 B1+2B2 )hw

3 /2 ..(4)

hw=1,8m

Tinggi jagaanUntuk Q50=284,674m

3/dtk tinggi jagaan = 0,8 m Lebar Mercu

Berdasarkan jenis material yang dinominasi oleh kerikil ukuran 8 cm dan jenis aliran yang melalui pelimpah yaitu aliran debris maka ditetapkan lebar mercu = 3 m

c. Kedalaman Pondasid1=

13sd14 (H+hw )…….(5)

d1=2,5m

d. Kemiringan tubuh Kemiringan hilir = 0,2 Kemiringan hulu = 0,4

e. Konstruksi sayap Kemiringan sayap ditetapkan 2 : 1 Lebar mercu sayap diambil sama

dengan lebar mercu peluap = 3 m Penetrasi masuk kedalam tebing

minimal = 2,0 m

2. Perencanaan Sub Dama. Lebar Peluap

Lebar peluap sub dam direncanakan sesuai dengan perhitungan lebar peluap main dam yaitu = 73 m

5

Page 6: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

b. Tebal peluap sub dam direncanakan sesuai dengan perhitungan tebal peluap main dam yaitu = 3 m.

c. Tinggi Sub Dam

H 2=13sd14(hm+hp)…….(6)

H 2=2,7md. Kedalaman Pondasi Sub Dam

Penentuan kedalaman pondasi sub dam sama dengan kedalaman pondasi main dam, yaitu = 2,50 m

e. Kemiringan tubuhPenentuan kemiringan tubuh sub dam sama dengan kemiringan tubuh pada main dam, yaitu :

Kemiringan hilir = 0,2 Kemiringan hulu = 0,7

f. Konstruksi sayap Kemiringan sayap ditetapkan 2 : 1 Lebar mercu sayap diambil sama

dengan lebar mercu peluap = 3 m Penetrasi masuk kedalam tebing

minimal = 2,0 m

3. Perencanaan Apron ( Lantai Terjun)a. Tebal apron

t=0,2 x (0,6H 1+3hw−1 )….(7) t=1,8m

b. Panjang apron

L=(1,5 sd 2,0)hm+hp…. (8 )

L=18,00m 4. Perencanaan Drain Hole (Lubang Drainase)

a. Luas lubang drainaseQ=C x A x¿A=30,888m2

b. Jumlah lubang drainaseA=n xb x d…. (10 )n=86buah

Stabilitas Main Dam1. Stabilitas terhadap guling

Sf 1=M t

M g>1.5…. (11)

2. Stabilitas terhadap Geser

Sf 2=f ΣVΣH

>1.5…. (12 )

Hasil perhitungan stabilitas:

a. Pada kondisi banjirSf 1=7,02Sf 2=2,201

b. Pada kondisi normalSf 1=6,39Sf 2=2,447

c. Pada kondisi gempaSf 1=7,91Sf 2=3,476

Hasil Analisis Tampungan Sedimen 1. Perhitungan Erosi Lahan

A=R .K . LS .C .P…. (13 )A=14,1ton /ha/ tahun

a. Sediment Delivery RatioSDR=0,41 A−0,3…. (14 )SDR=0,0435

b. Kapasitas tampungan sedimen Sand Pocket

V s=12Bhm

2

I o−I s…. (15 )

V s=202,727 x103m3

c. Pengaruh Sand Pocket terhadap erosi yang terjadi

Besar angkutan sedimen sebelum dibangunnya check dam = 0,614 ton/ha/tahun

Besar angkutan sedimen setelah dibangunnya Sand Pocket = 0,498 ton/ha/tahun

2. Perhitungan Erosi Alur Pengaruh Sand Pocket terhadap Angkutan Sedimen Dasar ( Bed Load )

Debit angkutan dasar sebelum dibangunnya check dam qb = 50,414 (m3/det)/m

Debit angkutan dasar sebelum dibangunnya check dam qb = 30,251 (m3/det)/m

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

6

Page 7: DESAIN SAND POCKET SUNGAI HERA

Kesimpulan yang dapat diambil dari laporan tugas akhir adalah : 1. Debit banjir rancangan untuk periode ulang

50 tahun sebesar 284,674 m3/dtk2. Untuk menanggulangi erosi dan

sedimentasi di DAS Hera, direncanakan Sand Pocket dengan kapasitas tampungan sebesar 16.641,933 ton.

3. Terjadi pengurangan sedimentasi yang cukup signifikan setelah dilakukannya pembangunan Sand Pocket di Sungai Hera, Timor Leste.

SARAN

Saran-saran yang bisa disampaikan untuk melestarikan DAS Hera : 1. Ketersedian stasiun curah hujan di sekitar

DAS Sungai Hera yang hanya satu buah stasiun dan terletak cukup jauh dari DAS Sungai Hera. Maka untuk kedepannya diharapkan kepada pihak-pihak yang terkait agar bisa melakukan penambahan jumlah stasiun curah hujan.

2. Selain dibuat bangunan pengendali sedimen, perlu juga diperhatikan konservasi lahan yang ada disekitar DAS Sungai Hera. Sebab kondisi lahan disekitar DAS sangat mempengaruhi jumlah angkutan sedimen yang terjadi.

3. Agak kedepannya perencanaan sand pocket dibuatkan referensi baku yang telah dibukukan agar memudahkan dalam perencanaan.

DAFTAR PUSTAKA

--------1983. Design Of Sabo Facilities, JICA

--------1983. Cara Menghitung Design Flood, Departemen Pekerjaan Umum

--------1998. Sabo Untuk Penanggulangan Bencana Aliran Sedimen, JICA

Cahyono, Joko,2000. Pengantar Teknologi Sabo, Yayasan Sabo Indonesia, Jakarta.

Suripin, Ir, M. Eng, Dr. 2002. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air, Andi

Offset, Yogyakarta.

Soemarto, CD. 1995. Hidrologi Teknik. (Edisi Ke-2). Jakarta: Penerbit Erlangga.

7