'dokumen.tips_desain-waduk(1).doc

8/16/2019 'dokumen.tips_desain-waduk(1).doc

1/37


2/37


3/37


4/37


5/37

II. *E+AIN TAMPUNGAN 6A*U1

5.3 &engkung 1a!asitas 6aduk

Waduk merupakan tempat penampungan air buatan yang

terbentuk akibat pembendungan sungai. Fungsi utama dari waduk

adalah untuk memantapkan aliran air baik dengan cara pengaturan

persediaan air yang berubah-ubah pada suatu sungai alamiah

maupun untuk memenuhi tuntutan kebutuhan yang berubah-ubah

dari para konsumennya. Berhubung fungsi utama dari waduk adalah

menyediakan tampungan air, maka ciri fisiknya yang terpenting

adalah kapasitas tampungan. Kapasitas waduk yang bentuknya

beraturan dapat dihitung dengan penerapan rumus-rumus untuk

menghitung benda padat, sedangkan kapasitas tampungan waduk

pada kedudukan alamiah biasanya ditetapkan berdasarkan


6/37

pengukuran topografi. Karakteristik tampungan suatu waduk dapat

dipresentasikan dalam bentuk graik ubungan elevasi - v2lume

tam!ungan- luas genangan# yang biasa disebut lengkung

tampungan atau lengkung kapasitas waduk . (Linsley, 1985:164).

Contoh : Map Image Waduk Selorejo

Contoh : Perspektif Dasar Waduk Selorejo

S. Konto

S. Kwayangan

Tubuh Bendungan

S. Konto

S. Kwayangan

Tubuh Bendungan


7/37

;NT;0 3 :

*ata 1arakteristik Tam!ungan 6aduk +el2re$2

Elevasi olume

!uas

"enangan#meter$ #% &'( m)$ #Km*$

+' '.'' '.''

(&' &+.'' &.('

(&+ *+.'' ).''

(*' ).'' ).'

(*+ (+.'' .''


8/37

/ari dua grafik diatas terlihat bahwa lengkung kapasitas Waduk

0elore1o dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut 2

+ < #7= > E&7 - 9#?=@ > E&5 8=5#, > E& =3@7,5

A < #37 > E&5 3#8@7 > E& 83?#?,

dimana,

0 3 olume tampungan waduk # % &'( m)$

4 3 !uas genangan waduk #Km*$

E! 3 Elevasi muka air waduk #m$

!engkung dan persamaan tersebut tentu sa1a hanya berlaku spesifik

untuk Waduk 0elore1o, dan tidak berlaku pada waduk yang lain.

&ATI0AN 3 :

/ata topografi suatu waduk disa1ikan pada gambar berikut 2

+ 92,00 m

+ 102,00 m+ 122,00 m

+ 132,00 m


9/37


10/37

Gambar 2. Pembagian daerah !"one# tampungan pada $aduk !%insle&' ()* :+,#

8ermukaan genangan normal (normal water level) adalah

elevasi maksimum yang dicapai oleh kenaikan permukaan

waduk pada kondisi operasi biasa. 8ada kebanyakan waduk

genangan normal ditentukan oleh elevasi mercu pelimpah atau

puncak pintu-pintu pelimpah.

8ermukaan genangan minimum (low water level) adalah

elevasi terendah yang diperoleh bila genangan dilepaskan

pada kondisi normal. 8ermukaan ini dapat ditentukan oleh

elevasi dari bangunan pelepasan (intae) terendah di dalam

bendungan atau pada elevasi minimum yang disyaratkan untuk

operasi turbine-turbinenya #pada waduk yang dioperasikanuntuk pembangkit listrik$.

6ampungan pada daerah yang terletak antara permukaan

genangan minimum dan normal disebut tampungan efektif

(effective storage) dan daerah di bawah genangan minimum

tampungan mati

(dead storage)

tampungan efektif

(effective storage)

tampungan banjir

(flood storage)

muka air banjir (HWL)

muka air normal (NWL)

muka air renda (LWL)

tubu

bendungan

Saluran pembawa

!a"ar "ungai


11/37

disebut tampungan mati (dead storage). 6ampungan mati

merupakan tampungan yang dicadangkan untuk menangkap

sedimen, dan bila volume sedimen yang tertangkap lebih besar

dari kapasitas yang dicadangkan berarti usia guna waduk

tersebut telah berakhir.

2.3 Tampungan Mati (Dead Storage)

6ampungan mati merupakan bagian dari waduk yang disediakan

untuk menampung sedimen. Kapasitas tampungan mati ini akan

sangat ditentukan oleh kadar sedimen dalam aliran sungai dan

usia guna waduk yang ditetapkan. 0uatu waduk dikatakan telah

habis usia gunanya bila sedimen yang tertangkap sudah melebihi

kapasitas tampungan mati yang telah ditetapkan. /alam struktur

waduk tampungan mati terletak pada bagian paling bawah dan

dibatasi oleh dasar waduk dengan muka air rendah dalam waduk

(low water level), dimana pada elevasi tersebut merupakan

kedudukan dari dasar intake. /alam perancangan suatu

bendungan usia guna biasa ditetapkan sebesar +' tahun,

sedangkan kadar sedimen dalam aliran sungai diperoleh melalui

pengukuran langsung di lapangan atau dari analisis berdasarkan

metode empirik yang relevan, misalnya 9etode :0!E. olume

tampungan mati setidak-tidaknya sebesar +; dari total

tampungan waduk.

/alam perencanaan bendungan, parameter yang dicari adalah

tinggi tampungan mati #hds$.


12/37

metode :0!E diperoleh &.+ mm=tahun.

- !uas /40 3 *'' Km*

9aka 7

- olume tanah tererosi #>s$3 &.+ % &'-) % *'' % &'( m)=tahun

3 ) % &'+ m)=tahun

- 8erkiraan olume sedimen yang tertangkap di waduk #s$ 2

s 3 >s % t % 6E

3 ) % &'+ % +' % '.?

3 &'.+ % &'( m)

6E 2 6rap efisiensi waduk, yaitu perbandingan antara volumesedimen yang tertangkap di waduk dengan total volume

sedimen yang melewatinya. :ntuk keperluan desain, nilai 6E

dapat ditentukan dengan menggunakan grafik di buku 60/4

@ilid A.

!engan mengg"naan leng"ng a#asitas wad" dari $asil

#er$it"ngan %&'& 1, maa tent"an ed"d"an L*L

#ada +l - m, dan tinggi tam#"ngan mati adala$ (L*L . +l

dasar wad") ata" meter

*/*/0/'

Mekanisme t ransportasi s edimentasi di sungai ;

- Setiap sungai membawa sejumlah sedimen terapung

(suspended sediment) serta menggerakkan bahan-bahan

padat di sepanjang dasar sungai sebagai muatan dasar

(bad load).


13/37

- Gerakan dari partikel muatan dasar adalah dengan cara

menggelinding, menggeser dan melompat, sedangkan

pada muatan terapung dipengaruhi oleh turbulensi pada

bidang aliran. Bila didasarkan pada asal dari bahan yang

terangkut maka angkutan material sedimen dibedakan

menjadi angkutan dasar (bed material transport) dan

angkutan material tercuci (wash load).

- Angkutan material dasar berasal dari dasar sungai, berarti

bahwa angkutan tersebut ditentukan oleh keadaan dasar

dan karakteristik aliran. Angkutan material dasar bisaterdiri dari muatan dasar dan muatan tersuspensi.

Material sedimen dari angkutan material tercuci tidak

berhubungan dengan keadaan setempat, tetapi berasal

dari sumber luar akibat erosi lahan. Angkutan material

tercuci biasanya terangkut sebagai muatan tersuspensi

dan umumnya berupa bahan yang sangat halus. Adanya

muatan ini dapat berpengaruh pada turbulensi dan

viskositas karena itu mempunyai pengaruh terhadap

karakteristik aliran yang terjadi. ash load tidak penting

terhadap perubahan dasar sungai, tetapi untuk kasus

sedimentasi di waduk menjadi penting oleh karena

jumlahnya yang cukup besar. Mekanisme angkutan dasar

secara skematis ditunjukkan pada Gambar berikut

(Jansen dkk, 1979 : 90).


14/37

Pola umum sebaran sedimen di waduk

!leh karena berat jenis dari material sedimen

rata-rata sebesar ",#$ maka partikel-partikel dari

sedimen terapung cenderung untuk mengendap

ke dasar alur, tetapi akibat turbulensi dapat

menghalangi pengendapan secara gravitasi

tersebut. Bila air yang mengandung sedimen

mencapai suatu waduk, maka kecepatan aliran

dan turbulensinya akan sangat jauh berkurang.

%artikel-partikel terapung agak besar yang

kebanyakan berupa muatan dasar akan

mengendap sebagai suatu delta di hulu waduk.

%artikel-partikel yang lebih kecil akan tetap

terapung lebih lama dan sebagian akan

mengendap lebih jauh di bagian hilir waduk.

#ekani"me

#uatan da"ar(bed load)

#uatan ter"u"pen"i

(suspended load)

$ngkutan material da"ar

(bed material transport)

$ngkutan material

ter%u%i (wash load)

&ondi"i a"li(original)

Gambar : Mekanisme transportasi sedimen (Jansendkk, 1979: 90)


15/37

%artikel-partikel yang sangat kecil akan tetap

terapung lebih lama lagi dan sebagian darinya

mungkin akan keluar waduk bersama air yang

mengalir melalui outlet waduk baik melalui intake

maupun pelimpah banjir. &paya untuk menahan

sedimen dari muatan dasar ke dalam waduk dapat

dilakukan lebih e'ekti' dengan cara

menghadangnya langsung oleh karena gerakan

dari jenis partikel ini adalah menggelinding,

menggeser atau melompat. (amun tidak demikian

dengan muatan tersuspensi, oleh sebab itu beban

sedimentasi di waduk lebih didominasi oleh jenis

sedimen dari muatan tersuspensi.

Pergerakan sedimen di dalam waduk

4liran air keruh

/elta

0edimen alus

4ir yang relatif 1ernih

/asar waduk

!utlet pelimpah

0ampah mengambang

Gambar : Pola umum sebaran sedimen di $aduk !%insle&' ()* :-*#

'nflo

Bottom outlet

)ntake


16/37

*ua 'aktor yang mempengaruhi pola sebaran sedimen di

waduk adalah 'aktor hidrolis dan 'aktor karakteristik

sedimen. *ari hasil penelitian terdahulu berjudul

+)dentikasi Besaran %arameter Model Aliran *inamis dan

ransportasi Sedimen aduk Selorejo dengan SMS ./0

yang telah dilakukan oleh peneliti pada ahun "//1,

menunjukkan bahwa akibat pembendungan sungai

menjadikan kecepatan aliran di dalam waduk sangat

kecil. %ola sebaran sedimen aduk Selorejo secara rinci

sangat dipengaruhi oleh 'aktor kedalaman alirannya.Bagian palung waduk terdalam cenderung memiliki

endapan yang lebih tebal dibanding palung yang lebih

dangkal. *ari hasil simulasi model juga menunjukkan

bahwa ketebalan rata-rata sedimen di aduk Selorejo

pada rentang waktu # 2enam3 tahun 2ahun 4555 6 ahun

"//73 adalah /,5"1 meter dengan nilai rata-rata /,7/5

meter per dua tahun. Gambar 47 sampai Gambar 4#

menunjukkan proses akumulasi ketebalan sedimen di

waduk. Gambar-gambar tersebut menunjukkan bahwa

proses awal sedimentasi terjadi pada 8one waduk

terdalam, yaitu pada daerah di sekitar tubuh bendungan.

(amun pada suatu kesetimbangan tertentu dimana

konsentrasi sedimen di 8one tersebut telah melampaui

nilai konsentrasi sedimen pada aliran, maka sedimen

akan menyebar pada 8one lain yang memiliki konsentrasi

sedimen lebih rendah. 9enomena tersebut menunjukkan


17/37

bahwa sebenarnya secara alamiah proses penimbunan

sedimen dimulai pada bagian tertentu, yaitu bagian

palung waduk yang dalam. Bila pada bagian tersebut

dapat dikendalikan dengan cara mempertahankan

konsentrasi sedimen agar tetap rendah 2nilainya lebih

kecil dari bagian lain di sekitarnya3 maka potensi

penyebaran sedimen bisa ditekan. Secara teknis upaya

tersebut dapat dilakukan dengan segera

mengeluarkannya melalui pipa langsung menuju bottom

outlet.

Gambar 1 : !kumulasi ketebalan sedimen "a#un1999$"a#un %00

Gambar 1& : "opogra' dasar aduk elore*o "a#un1999

Gambar 1+ : "opogra' dasar aduk elore*o "a#un%001

Gambar 1 : "opogra' dasar aduk elore*o "a#un%00


18/37


19/37

maksimum yang digunakan sebagai batas untuk menentukan tingkat

kebutuhan air yang dapat dipenuhi dari waduk.

&elebian air

&ekurangan air

*andalan

*kebutuan

t (periode)

$kumula"i

olume

(m3)

&emiringan

kebutuan

α

α = kebutuhan (m3 /periode)

olume

ampungan efektif

A

0

B

0-$ -. / #a"a pengi"ian

.--! / #a"a pengo"ongan

C

D

Kura !a""a #anda $D%agram &I'((E)

$kumula"i olume

!ebit 'nflo


20/37

;NT;0 5 :

!ieta$"i :

/ebit 4ndalan ' ; #inflow$ waduk diuraikan sebagai berikut 2

Bulan 8eriode @ Anflow#m)=det$

@an & &+ *.&+?

* &( *'.'?'

8eb & &+ &.'+*

* & &.*'(

9ar & &+ &.'?

* &( &.(* 4pr & &+ &?.+

* &+ &+.+'

9ei & &+ &*.(

* &( &'.+'

@un & &+ .'

* &+ ?.)

@ul & &+ ?.)

* &( (.+*

4gt & &+ (.?)

* &( +.(

0ep & &+ +.'& * &+ ?.?'&

Gkt & &+ .+?

* &( &&.*&

Dop & &+ &.&)'

* &+ &?.+)

/es & &+ &.+()

* &( &.*+

ent"an :

olume tampungan efektif yang diperlukan, bila kebutuhan air

ditetapkan sebesar 7 &' m)=detik sepan1ang waktu #konstan$ 5


21/37


22/37

&ATI0AN 5 :&. /engan menggunakan data debit andalan yang sama dengan

;NT;0 5# hitung volume tampungan efektif yang diperlukan

untuk memenuhi kebutuhan air konstan sebesar &* m)=detik 5

*. Bila volume tampungan efektif yang tersedia di lapangan

#berdasarkan lengkung kapasitas waduk$ sebesar &*' % &'( m),

hitung kebutuhan air maksimum yang dapat dipenuhi #anggap

kebutuhan air merata sepan1ang waktu$ 5

olume ampungan fektif /

+ 0 104 m3


23/37

5.8.5 1eseimbangan Air di 6aduk

8ersamaan dasar keseimbangan air di waduk untuk simulasi ini

diuraikan sebagai berikut 2

0t 3 0t-& H At - Et - out - spiiloutt

dengan 7

0t 3 6ampungan waduk pada periode t

0t-& 3 6ampungan waduk pada periode t-&

Et 3 Kehilangan air akibat evaporasi di waduk pada periode t

outt 3 0uplai untuk air untuk memenuhi kebutuhan periode t

spilloutt 3 Gutflow melalui pelimpah ban1ir periode t

t 3 8eriode operasi waduk

tubu

bendungan

Saluran pembawa

!a"ar "ungai

inflo

outflo

Qo_pelimpah#$W (t)

#$W (t+1)

5t 5t61

∆t

Evaporasi (Et)

hujan di waduk (t)


24/37

;NT;0 7 :

/iketahui 2

!engkung kapasitas waduk 2

Elevasi olume !uas "enangan#meter$ #% &'( m)$ #Km*$

+' '.'' '.''

(&' &+.'' &.('

(&+ *+.'' ).''

(*' ).'' ).'

(*+ (+.'' .''

/ebit Anflow ke waduk ditun1ukkan pada &ATI0AN 5.

Kebutuhan air menerus sepan1ang waktu sebesar &* m)=detik

olume tampungan 9ati 3 &' % &'( m)

olume tampungan efektif 3 ++ % &'( m)

Pertanyaan :

Buat pola keseimbangan air di waduk 5, dan bagaimana

keandalan waduk dalam upaya memenuhi kebutuhan yang

ditetapkan I

Bila debit tersebut digunakan untuk membangkitkan 8!64, berapa

daya maksimum dan energi tahunan yang dapat dihasilkan dalam

setiap tahunI

eterangan :

8 3 .ε. ,&..eff.ε

dimana 2

8 3 /aya #kWatt$

ε 3 efisiensi #',?'$

3 /ebit pembangkit #m)=det$

eff 3 6inggi tekan efektif #m$ 4nggap nilainya 3 '.+ bruto

6W! 3 H ++,'' m


25/37

(+va#orasi dan fator $"2an dia3aian)

!en"elesaian #

&. 9encari hubungan olume 6ampungan 0 Elevasi muka air

waduk seperti ditun1ukkan grafik di bawah ini. /engan

menggunakan persamaan regresi yang sesuai diperoleh 2

E! #m$ 3 ',''') % vol) -',')+ % vol* H &,?(* % vol H +',&*

ol dalam satuan &'( m).

*. /ibuat tabel perhitungan sebagai berikut 2

Tabel : Peritungan 1eseimbangan Air di 6aduk

6ampungan Waduk 2

- 6amp. 9ati 3 &' % &'( m) !W! 3 ('.(

- 6amp. Efektif 3 ++ % &'( m) DW! 3 ()+.*

Cumla 9, > 39 m7

Bulan 8eriode @ Anflow out in-out 0eff 0bruto E!. 94W 0pill

#m)=det$ #%&'( m)$ #m)=det$ #%&'( m)$ #%&'( m)$ #%&'( m)$ #%&'( m)$ #%&'( m)$ #%&'(m)$ #m)=det

D3 D5 D7 D8 D, D9 D? D= D@ D3 D33 D35 D37

++.'' (+.'' ()+.*

@an & &+ *.&+? )&.)'? &*.'' &+.++* &+.?++ ++.'' (+.'' ()+.* &+.?( &*.&(

* &( *'.'? *?.?+ &*.'' &(.+ &&.&+( ++.'' (+.'' ()+.* &&.&( .'?

8eb & &+ &.'+* *.(& &*.'' &+.++* .&) ++.'' (+.'' ()+.* .& ?.'+

* & &.*'( **.'** &*.'' &.+&+ ?.+'? ++.'' (+.'' ()+.* ?.+& (.*&


26/37

9ar & &+ &.'? *.?*( &*.'' &+.++* .&? ++.'' (+.'' ()+.* .&? ?.'

* &( &.(* *(.*&) &*.'' &(.+ .(* ++.'' (+.'' ()+.* .(* (.(

4pr & &+ &?.+ **.((& &*.'' &+.++* ?.&' ++.'' (+.'' ()+.* ?.&& +.

* &+ &+.+ *'.&* &*.'' &+.++* .(' ++.'' (+.'' ()+.* .( ).+

9ei & &+ &*.( &(.+? &*.'' &+.++* '.'+ ++.'' (+.'' ()+.* '.' '.?'

* &( &'.+ &.+?' &*.'' &(.+ -*.'& +*. (*. ()).( '.'' '.''

@un & &+ .' &'.' &*.'' &+.++* -+.'(* ?.* +?.* ()'.' '.'' '.''

* &+ ?.) &'.)+ &*.'' &+.++* -+.&) *.?) +*.?) (*?.* '.'' '.''

@ul & &+ ?.) .( &*.'' &+.++* -+.+ )(.? (.? (*.?? '.'' '.''

* &( (.+* .& &*.'' &(.+ -?.(?' *.*' ).*' (**.&) '.'' '.''

4gt & &+ (.?) .' &*.'' &+.++* -(.? **.+ )*.+ (&.? '.'' '.''

* &( +.( ?.+ &*.'' &(.+ -.& &).( *).( (&+.+ '.'' '.''

0ep & &+ +.'& (.+'+ &*.'' &+.++* -.'? .* &.* ('.? '.'' '.''

* &+ ?.?'& .' &*.'' &+.++* -+.+?* '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

Gkt & &+ .+? &*.' &*.'' &+.++* -).& '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

* &( &&.*& &+.(' &*.'' &(.+ -'.' '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

Dop & &+ &.&) &.)&* &*.'' &+.++* *.?(' *.?( &*.?( ('?.) '.'' '.''

* &+ &?.+) **.? &*.'' &+.++* ?.*)( &'.'' *'.'' (&).* '.'' '.''

/es & &+ &.+() *.'+ &*.'' &+.++* .+'( &.+' *.+' (&.&+ '.'' '.''

* &( &.*+ *+.*** &*.'' &(.+ .()) *?.&) )?.&) (*&. '.'' '.''

@an & &+ *.&+? )&.)'? &*.'' &+.++* &+.?++ *. +*. (*?.)* '.'' '.''

* &( *'.'? *?.?+ &*.'' &(.+ &&.&+( +.'+ (.'+ ().+ '.'' '.''

8eb & &+ &.'+* *.(& &*.'' &+.++* .&) ++.'' (+.'' ()+.* .& (.)*

* & &.*'( **.'** &*.'' &.+&+ ?.+'? ++.'' (+.'' ()+.* ?.+& (.*&

9ar & &+ &.'? *.?*( &*.'' &+.++* .&? ++.'' (+.'' ()+.* .&? ?.'

* &( &.(* *(.*&) &*.'' &(.+ .(* ++.'' (+.'' ()+.* .(* (.(

4pr & &+ &?.+ **.((& &*.'' &+.++* ?.&' ++.'' (+.'' ()+.* ?.&& +.

* &+ &+.+ *'.&* &*.'' &+.++* .(' ++.'' (+.'' ()+.* .( ).+

9ei & &+ &*.( &(.+? &*.'' &+.++* '.'+ ++.'' (+.'' ()+.* '.' '.?'

* &( &'.+ &.+?' &*.'' &(.+ -*.'& +*. (*. ()).( '.'' '.''

@un & &+ .' &'.' &*.'' &+.++* -+.'(* ?.* +?.* ()'.' '.'' '.''

* &+ ?.) &'.)+ &*.'' &+.++* -+.&) *.?) +*.?) (*?.* '.'' '.''

@ul & &+ ?.) .( &*.'' &+.++* -+.+ )(.? (.? (*.?? '.'' '.''

* &( (.+* .& &*.'' &(.+ -?.(?' *.*' ).*' (**.&) '.'' '.''

4gt & &+ (.?) .' &*.'' &+.++* -(.? **.+ )*.+ (&.? '.'' '.''

* &( +.( ?.+ &*.'' &(.+ -.& &).( *).( (&+.+ '.'' '.''

0ep & &+ +.'& (.+'+ &*.'' &+.++* -.'? .* &.* ('.? '.'' '.''

* &+ ?.?'& .' &*.'' &+.++* -+.+?* '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

Gkt & &+ .+? &*.' &*.'' &+.++* -).& '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

* &( &&.*& &+.(' &*.'' &(.+ -'.' '.'' &'.'' ('.( '.'' '.''

Dop & &+ &.&) &.)&* &*.'' &+.++* *.?(' *.?( &*.?( ('?.) '.'' '.''

* &+ &?.+) **.? &*.'' &+.++* ?.*)( &'.'' *'.'' (&).* '.'' '.''

/es & &+ &.+() *.'+ &*.'' &+.++* .+'( &.+' *.+' (&.&+ '.'' '.''

* &( &.*+ *+.*** &*.'' &(.+ .()) *?.&) )?.&) (*&. '.'' '.''

). /ari tabel #butir *$, maka dapat dibuat grafik hubungan sebagai

berikut 2


27/37

. /ari tabel #butir *$, maka dapat dikembangkan untuk menghitung

daya dan energi sebagai berikut 2

Tabel : Peritungan *a"a dan Energi &istrik Terbangkitkan

NW(

(W(

*+%n

*o+relea"e

*+"p%llout


28/37

Bulan 8eriode @ release E!. 94W bruto netto /aya Energi

#hari$ #m)=detik$ #m$ #m$ #m$ #kW$ #%&'( kWh$

J& J* J) J J+ J( J? J J

@an & &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

* &( &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,&.*

8eb & &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

* & &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,*?&.(

9ar & &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

* &( &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,&.*

4pr & &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

* &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

9ei & &+ &*.'' ()+.* +'.* *.+( ),+)&. ,+?(.'

* &( &*.'' ()).( .( &.)& ),&'.?+ ,?&+.'*

@un & &+ &*.'' ()'.' +.' ).)*& ),&+?.) ,'*.++

* &+ &*.'' (*?.* *.* )+.'+ *,+.?( ),).++

@ul & &+ &*.'' (*.?? ).?? )).'( *,?+.? ),(&'.)?

* &( &*.'' (**.&) )?.&) )&.+(* *,(''.( ),++.)

4gt & &+ &*.'' (&.? ).? *.+(' *,)+.) ),&+(.

* &( &*.'' (&+.+ )'.+ *(.''( *,&*.( *,(*.)

0ep & &+ &*.'' ('.? *).? *'.)?( &,(?.' *,&?(.'

* &+ '.'' ('.( &.( &(.+' - -

Gkt & &+ '.'' ('.( &.( &(.+' - -

* &( '.'' ('.( &.( &(.+' - -

Dop & &+ &*.'' ('?.) **.) &.') &,+(.+' *,')*.??

* &+ &*.'' (&).* *.* *.&+) &,'.)' *,+?.)

/es & &+ &*.'' (&.&+ )).&+ *.&?( *,)*&.* ),''.'

* &( &*.'' (*&. )(. )'.?+ *,++*.+' ),+*.+?

Cumla =#[email protected]=

Min - -

Ma> 7#,73.8= 8#==3.@5

Rerata 5#,,?.=, 7#799.57

eterangan :

T6& < ,=, m


29/37


30/37

2.4.3. Tampungan $an%ir (&lood Storage)

6ampungan ban1ir merupakan bagian dari waduk yang dapat

berfungsi untuk mereduksi debit ban1ir yang ter1adi. /alam struktur

waduk tampungan ban1ir ini terletak paling atas dan dibatasi oleh

muka air normal (normal water level) dengan muka air tinggi ($ig$

water level). /alam perancangan suatu bendungan, besarnya

tampungan ban1ir ini akan sangat dipengaruhi oleh dimensi pelimpah

ban1ir (s#ill way) dari waduk untuk pembuangan kelebihan airnya

saat musim ban1ir, sehingga secara teknis ketinggiannya harus

ditentukan secara bersama-sama dengan penentuan dimensi

pelimpah ban1ir.

8enentuan besarnya tampungan ban1ir ini #menyangkut

volume dan tingginya$ biasa dikaitkan dengan aspek ekonomi,

disamping keamanan konstruksi. 0ecara teknis penetapannya

dilakukan melalui teknik optimasi dengan fungsi sasaran biaya

konstruksi pelimpah dan tubuh bendungan yang minimum.

Bangunan pelimpah yang sesuai untuk waduk yang berfungsi

sebagai penyedia air adalah berupa ambang overflow=freeflow atau

pelimpah bebas. Kelebihan mendasar dari tipe pelimpah tersebut

adalah murahnya biaya konstruksi, mudahnya biaya operasional

serta ringannya biaya pemeliharaan karena tidak dilengkapi sarana

mekanis.

A. &ebar Pelim!a ;!timum

Konsep optimasi untuk penentuan lebar pelimpah dan tinggi

tampungan ban1ir optimum ditun1ukkan pada gambar berikut 2


31/37

/engan mengikuti konsep tersebut, maka alur analisis untuk

menentukan dimensi pelimpah dan tinggi tampungan ban1ir

optimum dapat diuraikan sebagai berikut.

&. 6entukan dimensi lebar pelimpah tertentu #mulai dari B&$

&. !akukan analisis penelusuran ban1ir (flood ro"ting) pada

waduk melalui pelimpah tersebut dengan data inflow berupa

debit ban1ir rancangan kala ulang &''' 6ahun (ses"ai riteria

#erencanaan 3end"ngan). /ari analisis ini akan diperoleh

tinggi tampungan ban1ir #htb$

&. itung tinggi bendungan yang diperlukan sesuai dimensi

pelimpah tersebut,

3 htm H hte H htb H w

dimana w adalah tinggi 1agaan (free 3oard), dalam tahap ini

nilainya dapat diperkirakan terlebih dahulu.

*. 8erkirakan biaya konstruksi pelimpah berdasarkan lebar yang

diasumsikan

%ebar Pelimpah !m#

uta /p

0 .1 .2 .3 . 88 0opt

Cost min

Co"t Tubuh Bendungan

Co"t Bang. 'el%mpah

Co"t Bang. 'el%mpah ,

Co"t Tubuh Bendungan


32/37

&. 8erkirakan biaya konstruksi tubuh bendungan

&. 8erkirakan biaya totalnya

&. 8lot hasil perhitungan tersebut pada grafik hubungan antara

lebar pelimpah dan biaya konstruksi, seperti gambar di atas.

. :langi butir & dengan masukan data lebar pelimpah yang lain

#B*$

. entikan perhitungan bila data sudah dianggap

cukup

10 /engan cara grafis maka dapat ditentukan lebar pelimpah

optimum

4nalisis dengan pertimbangan ekonomis bukan satu-satunya

cara untuk menetapkan lebar pelimpah dalam suatu

perencanaan bendungan, pertimbangan lain menyangkut

keamanan konstruksi dan pertimbangan resiko akibat kerusakan

yang mungkin ter1adi seringkali men1adi pertimbangan utama.

!ebar pelimpah yang ideal biasanya berkisar pada lebar efektif

palung sungai dimana site bendungan ditetapkan.

B. Penelusuran Ban$ir Melalui 6aduk

8ada prinsipnya penelusuran ban1ir pada waduk didasarkan

pada persamaan kontinuitas sebagai berikut 2

d0=dt 3 A - G

Bila dinyatakan dalam finite interval waktu 2

t !!t " " # # t t t t t t ∆

−−∆

+=− −+− 9

29

2

11

1

atau,

+∆

=

−∆

+

+ +++

222

111 t t t t t t !

t

# !

t

# " "


33/37

@ika,

1

11

2ψ =−

∆Q

t

# dan,

1

22

2ϕ =+

∆Q

t

#

9aka persamaan tersebut dapat diubah men1adi 7

21

21

2ϕ ψ =+

+ " "

dengan,

At 3 4liran masuk waduk pada permulaan waktu ∆t

AtH& 3 4liran masuk waduk pada akhir waktu ∆t

Gt 3 4liran keluar dari waduk pada permulaan waktu ∆t

GtH& 3 4liran keluar dari waduk pada akhir waktu ∆t

0tH& 3 6ampungan waduk pada akhir waktu ∆t

8ersamaan di atas dikembangkan oleh &.G. Puls dari U+

Arm" 2r!s 2 Engineers.

8ersamaan Gutflow melalui pelimpah bebas, dirumuskan

sebagai beri-kut 2

3 < L B L )=*

dengan,

< 3 Koefisien limpahan #&,? M *,* m&=*=det$

B 3 !ebar efektif pelimpah

3 !N - *L#nLKp H Ka$L

!N 3 !ebar kotor mercu pelimpah

n 3 @umlah pilar

Kp 3 Koefisien kontraksi pada pilar

Ka 3 Koefisien kontraksi pada dinding samping

3 6inggi energi di atas ambang pelimpah

3 h Hαv*=*g


34/37

h 3 6inggi air di atas pelimpah #m$

α 3 koefisien pembagian kecepatan aliran

v 3 Kecepatan aliran rerata di muka ambang pelimpah

#m=det$

g 3 8ercepatan grafitasi 3 ,& m=det*

;NT;0 8 :

/iketahui data rencana dari analisis sebelumnya sebagai

berikut 2

Bangunan pelimpah tipe bebas (over flow) tidak berpilar

!ebar rencana pelimpah #B$ 3 )* m

DW! 3 *?*,?' m

< dianggap tetap 3 * m&=*=detik

!engkung kapasitas waduk memiliki persamaan 7

0 3 *.&'?. E! - ?((.+) 7 dimana,0 3 tampungan waduk #% &'( m)$E! 3 Elevasi muka air waduk #m$

/ebit inflow &'''6h diuraikan sebagai berikut 2

t t t

#1am$ #m)=det$ #1am$ #m)=det$ #1am$ #m)=det$

'.'' (.'' (.'' )&).'' &*.'' +&.''

'.+' ?.'' (.+' *(&.'' &*.+' .''

&.'' &&.'' ?.'' *&+.'' &).'' ).''

&.+' *+.'' ?.+' &&.'' &).+' )).''

*.'' ??.'' .'' &++.'' &.'' *.''

*.+' &*.'' .+' &)*.'' &.+' *.''

).'' *.'' .'' &&.'' &+.'' *'.''

).+' *'.'' .+' .'' &+.+' &(.''

.'' &.'' &'.'' ?.'' &(.'' &).''

.+' )*.'' &'.+' ?(.'' &(.+' &'.''

+.'' '*.'' &&.'' (.'' &?.'' ?.''

+.+' )(*.'' &&.+' +.''

Tentukan #

'*&

Se+erapa +esar waduk dapat mereduksi +an%ir ,

Pen"elesaian :


35/37

PENELUSURAN BANJIR DI WADUK MELALUI PELIMPAH BEBAS (OVER FLOW)

Data teknis pelipa! "

#ipe $O%e&' (ali&an*e*as)

Le*a& $+, ete& (tanpapila&)

As-si "

. Ke/sien 0e*it (1) pelipa! 0ian22ap knstan

. Pa0a saat pe&-laan *an3i& (t$4) ele%asi ai& a0-k setin22i

a*an2 *an2-nan pelipa!

Tabel : 0ubungan elevasi - tam!ungan - debit '0 - + - F)

Elevasi 0 0=∆t ϕ ψ

Jm Jm J&'( m) J m)=det J m)=det J m)=det J m)=det

-/ -2/ -3/ -4/ -0/ -1/ -/

*?*.?' '.'' '.'' '.'' '.'' '.'' '.''

*?*.' '.*' '.+*(* **.)) +.?* *+.*' *.?

*?).&' '.' &.'(() +*.) &(.& (''. +.*

*?).)' '.(' &.(*') ''.&? *.? &+.' +.*

*?).+' '.' *.&?) &*'?. +.? &*)'. &&+.'+

*?).?' &.'' *.?*) &+&+.?* (.'' &+?.?* &).?*

*?).' &.*' ).**) &*).+' .&) &(+.+? &?&.)

*?.&' &.' ).)? *&)+.) &'(.'* *&.' *'*.)

*?.)' &.(' .&*+ *+&.) &*.+) *+&(.&+ *)(.()

*?.+' &.' .&) *?(?.) &+.+( *.(? *('.&&

*?.?' *.'' +.++'& )').) &&.'* )&?).' **.

*?.' *.*' (.&& )).) *'. )+').& )*.?

*?+.&' *.' (.?') )?*(.) *)?.( )+.& )('?.(

*?+.)' *.(' ?.)&) '(+.?* *(.)& &. ))&.+?

Keterangan #

5.$.' 3*2

2 6 32 6 ' 3*2 14.77 6 ' 3*2

t 7.0 %am 8977 detik

Tabel : Penelusuran ban$ir le(at (aduk dengan bangunan !elim!a

' t < ., $am)

t A #A& H A*$=* ψ & ϕ * E!. 94W

J1am J m)=det J m)=det J m)=det J m)=det Jm J m)=det Jm

J& J* J) J J+ J( J? J

'.' (.' '.*'( (.'' *?*.'(

'.+ ?.' (.+' **.+ *.' '.*' (.&' *?*.'

&.' &&.' .'' *+.) )'.) '.*&* (.*+ *?*.&*

&.+ *+.' &.'' )'&.*? )&.*? '.**& (.( *?*.*&

*.' ??.' +&.'' )&.*+ )(+.*+ '.* ?.* *?*.

*.+ &*.' &*.+' )++. +.) '.)*' &&.(& *?).'*'

).' *.' *'.+' (.() ?'+.&) '.+* &.? *?).&+*

).+ *'.' )+.+' (().+( &'*).'( '.() )).'' *?).))

E&. 5?5.? m


36/37

.' 883. )'.+' +&.) &)&. '.+ +'. *?).++

.+ )*.' )(.+' &*?(.*& &?&*.?& &.'+? (.+) *?).?+?

+.' '*.' &?.'' &+?+.?' &*.?' &.**+ (.?+ *?).*+

+.+ )(*.' )*.'' &*.&? **&&.&? &.)+( &'&.'+ *?.'+(

(.' )&).' ))?.+' *'*(.+ *)(.+ &. &&&.+' *?.&

(.+ *(&.' *?.'' *&(+.?& *+*.?& &.+'& &&?.(? *?.*'&

?.' *&+.' *).'' **+.(* *).(* &.+& &&.( *?.*&

?.+ &&.' &.'' **?).+ *?&.+ &.+&* &&.'& *?.*&*

.' &++.' &(.'' **(*.?' *)'.?' &. &&(.&* *?.&

.+ &)*.' &).+' ***+.( *)(.& &.+& &&&.) *?.&+&

.' &&.' &*).'' *&?'.'' **).'' &.'+ &'(.+ *?.&'+

.+ .' &'(.+' *&'&.') **'?.+) &.)+ &''.' *?.'+

&'.' ?.' ).'' *'*).(+ *&&(.(+ &.* .?? *?).

&'.+ ?(.' &.+' &&.) *'**. &.*) .( *?).)

&&.' (.' ?*.'' &+(.+' &*.+' &.&( *.( *?).(

&&.+ +.' ().+' &??&.'( &).+( &.&)' ?(.? *?).)'

&*.' +&.' ++.'' &((.'& &?&.'& &.'? ?&.*& *?).??

&*.+ .' ?.+' &('&.)* &(.* &.'& (+.? *?).?&

&).' ).' &.'' &+&?.? &++.? '.(+ ('.(* *?).((+

&).+ )).' )+.+' &)(.) &?&.) '.&* ++.?? *?).(&*

&.' *.' )'.+' &)+?.?) &).*) '.(* +&.*) *?).+(*

&.+ *.' *(.'' &*&.( &)'?.( '.& ?.'' *?).+&

&+.' *'.' **.'' &*'.* &*)&.* '.?( ).'? *?).(

&+.+ &(.' &.'' &&). &&+?. '.?* ).* *?).*

&(.' &).' &.+' &'?).) &'?.) '.(* )(.' *?).)*

&(.+ &'.' &&.+' &'&'.&& &'*&.(& '.(* )*.) *?).)*

&?.' ?.' .+' +'.'( +.+( '.(' )'.'? *?).)'

9aksimum 883. 3.,3@ 33@.=9 5?8.55

@adi 7

W! waduk diperoleh pada H *?,** meter

/ebit ban1ir tereduksi sebesar )',&' m)=detik


37/37

B III. *IMEN+I TUBU0 BEN*UNGAN TIPE URUGAN

!ebit banjir tereduk"i

olume ban-%r

teredu"%

!ebit 'nflo

!ebit :utflo

'dokumen.tips_desain-waduk(1).doc

Documents

Transcript of 'dokumen.tips_desain-waduk(1).doc