SISTEM PELIMPAH, SPILLWAY

TOMY PRADANA1, JANUAR FITRI2, LORA MONA TAMBUNAN3Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Riau29 November 2014

1. PendahuluanBanyak Bangunan Air dan Alat Peralatan Keairan yang memerlukan Spillway sebagai Kelengkapan Utamnya atara lain: Bendungan, Bangunan Utama Bendung (Bendung), Checkdam, Kantong Lahar, Saluran Irigasi, Tanggul Banjir, Bangunan Pembagi Air, Reservoir atau Bak Air dan sebagainya. Bangunan Spillway juga diperlukan antara lain untuk mengalirkan air ke lebihan dari Danau, Kaldera gunung berapi (seperti G. Kelud dan G. Galunggung) dan dari Sungai. Selanjutnya Spillway, yang akan lebih banyak disinggung di dalam tulisan ini adalah Spillway Bendung, Bendungan dan Checkdam dan yang sejenisnya. Spillway atau Pelimpah berfungsi untuk mengalirkan debit yang berkelebihan dan untuk menurunkan muka air di udik dan di hulu Spillway tersebut. Spillway pada Bendungan, merupakan pengaman Tubuh Bendungan dari bahaya overtopping, sedangkan pada Bendung dan Chekdam, Spillway merupakan pengaman Tanggul Penutup, Tanggul Banjir dan Komponen Bangunan yang lain.Dengan adanya Spillway, elevasi muka air di udik Bangunan Air tersebut (EL. Hu) didesain tidak akan melampaui batas maksimum berkaitan dengan debit banjir rencana yang ditentukan atau dipilih (Qdf = Flood Design Disccharge).

2. Fungsi SpillwayBerikut ini beberapa fungsi dari spillway, antara lain :a. Sebagai batas tampunganb. Sebagai bangunan yang melepaskan kelebihan air yang tidak dapat di tampung dalam waduk dan pada bangunan pengelak yaitu membuang kelebihan air ke sistem pengelak.3. Faktor Pemilihan SpillwayBerikut ini beberapa faktor penentuan dalam pemilihan jenis spillway, antara lain :a. Keruntuhan dari bendungan akan membahayakan kehidupan manusia, maka pelimpah harus mempunyai kapasitas yang sesuai untuk mengatasi periode terjadinya banjir maksimumb. Tindak lanjut dari sistem organisasi pengelola yang akan mempertahankan kontinuitas dari pelimpahc. Pengembalian investasi4. Komponen-komponen Spillwaya. Bangunan Pengontrol Netflow dari waduk, bisa berupa sill (ambang), bendung, tabung atau pipab. Debit saluran. Dimensinya terutama dipengaruhi oleh kebutuhan hidraulik, tetapi profil, cross section, bentuk tampang, lebar, panjang dan sebagainya dipengaruhi oleh kondisi geologi dan topografi.c. Struktur Terminal. Tinggi jatuh dari air berpengaruh terhadap gerusan yang terjadi pada kaki bendingd. Entrances dan outlet Channel.Gambar 1 : bagian-bagian spillway

5. Tipe-tipe Spillway Overflow Spillway (Ogee)Pelimpah dimana air jatuh secara bebas dari ketinggian. Tipe ini sesuai dengan Arch Dam atau Deck Overflow atau Crest yang mempunyai tampang hulu vertikal. Pelimpah berada pada tubuh bendung atau pada daerah dimana posisi pelimpah berada di daerah yang curam. Tipe ini efektif untuk bendungan urugan tanah yang rendah (kalau tinggi akan menimbulkan gerusan pada kaki pondasi).Mempunyai bendung kontrol berbentuk ogee/S. Air yang melewati puncak agar menempel pd permukaan profil utk menghindari adanya udara disisi bawah. Puncak Ogee dan pinggir terdiri dari pelimpah yang ada seperti overflow dari suatu bendungan grafity beton, atau puncak ogee hanya sebagai struktur kontrol untuk beberapa tipe pelimpah lainnya. Karena tingginya efisiensi pengaliran, bentuk punggung pada ogee ini digunakan pada sebagian besar puncak kontrol pelimpah.WES (U.S. Army Engineers Waterways Experiment Station), persamaannya adalah:

Kemiringan muka bagian huluNilai KNilai n

Tegak Lurus3 : 13 : 23 : 32,0001,9361,9391,8731,8501,8361,8101,776

Side Channel SpillwayBangunan ini sebagai saluran peluncur yang mempunyai posisi menyamping terhadap saluran pengatur aliran dihilir. Selain itu juga merupakan suatu bendung kontrol yang terletak sepanjang sisi atau sejajar dengan bagian tertinggi pelimpah saluran pengaliran. Aliran melalui puncak jatuh ke suatu celah sempit, memutar mendekati sudut kanan, dan dilanjutkan kesaluran utama. Aliran dari sisi saluran dapat mengalir langsung ke saluran terbuka atau ke saluran tetutup ataupun terowongan. Gambar 2 : side channel spillway Chute Spillway (Open channel or through)Tipe ini mengalirkan air dari waduk ke sungai melalui saluran terbuka yang terletak disepanjang abutmen bendungan atau melalui suatu tempat yang disebut dengan Chute (luncuran). Sering dipergunakan untuk bendungan tipe urugan. Faktor yang mempengaruhi pemilihan pelimpah tipe ini adalah kesederhanaan perancangan dan konstruksi, kemampuan untuk menyesuaikan hampir semua jenis kondisi pondasi, dan secara ekonomi membutuhkan dana yang cukup besar karena besarnya pekerjaan timbunan. Biasanya terdiri dari suatu saluran masuk, bangunan kontrol, saluran pengaliran, terminal struktur, dan saluran pembuang. Profil pelimpah biasanya dipengaruhi oleh posisi topografi dan kondisi sub permukaan pondasi. Bangunan kontrol umumnya diletakkan pada centerline bendungan. Kecepatan kritis terjadi saat air melewati bangunan kontrol. Jenis aliran superkritis, mempunyai percepatan yang tinggi sampai ke terminal struktur tercapai.Gambar 3 : Chute spillway Conduit and Tunnel SpillwaySaluran tertutup yang terletak pada bawah bendungan yang dipergunakan untuk melewatkan air. Saluran tertutup mengambil bentuk tampang vertikal atau terowongan yang mendaki, terowongan horisontal, atau saluran tertutup yang dibangun dengan potongan terbuka dan ditutup kembali dengan material tanah. Bentuk-bentuk dari bangunan kontrol meliputi puncak overflow, vertikal ataupun mulut lubang inlet yang mendaki, drop inlet entrances, Dan puncak saluran sisi, dapat dipergunakan dengan saluran tertutup dan pelimpah terowongan. Pelimpah terowongan mempunyai keuntungan untuk dam sites dengan lembah yang sempit dengan step abutment atau pada daerah dimana sangat berbahaya untuk saluran terbuka dari salju ataupun runtuhan batu. Tipe ini sangat tepat pada dam sites pada lembah yang lebar, dimana abutment menanjak sacara perlahan.Contoh: Selorejo Propinsi Ja-Tim terowongan 5,50 m dengan pintu tipe bendung tanah homogin

Drop Inlet (Shaft or Morning Glory) SpillwayBisa juga dengan nama lain Drop Inlet (Shaft atau Morning Glory Spillway).Air masuk melewati bibir horisontal, jatuh secara vertikal, dan mengalir menuju hilir sungai atau mendekati horisontal pd saluran tertutup/terowongan. Tipe ini terdiri dari 3 bagian pokok, yaitu: Overflow Control Weir, Transisi vertikal dan saluran pembuang. Dapat digunakan bila lokasi bendung pd daerah lembah yang sempit dimana abutment naik secara bertangga atau dimana terowongan pengelak/conduit digunakan sebagai hilir saluran. Keuntungan lain yaitu kapasitas maksimum dicapai relatif pada tinggi head yang rendah.

Gambar 4 : Shaft Spillway

Baffle Apron Drop SpillwaysDigunakan dalam aliran dimana air lebih rendah satu level dari lainnya dan dimana diinginkan utuk menghindari stilling basin. Keuntungan dari tipe ini meliputi keuntungan ekonomi, kecepatan aliran pada terminal rendah, degradasi pada hilir tidak mempengaruhi pengoperasian pelimpah.

Gambar 5 : Baffle Apron Drop Spillways Culvert SpillwayMerupakan suatu penyesuaian dari saluran tertutup atau tunnel yang dipengaruhi oleh slope, ukuran tampang, panjang, dan tingkat kekasaran saluran dan geometrik inlet dan outlet. Pengoperasian tipe ini dengan inlet unsubmerged akan sama dengan pelimpah dengan saluran terbuka.

Gambar 6 : Culvert Spillway Shipon Spillway Sistem saluran tetutup yang berbentuk U terbalik sedemikian rupa sehingga puncak dari siphon berada di atas permukaan air normal. Air yang mengalir secara menenerus menyebabkan gaya tarik grafitasi air terjadi pada siphon leg. Tipe ini disusun dari 5 komponen dasar yaitu: Inlet, upper leg, bagian pengontrol, lower leg, dan outlet. Diperlukan ventilasi udara agar gaya siphonik pada pelimpah tidak mengganggu pengoperasian siphon. Tipe yang sederhana, Untuk dam urugan yg kecil. Keuntungan dari tipe ini adalah kemampuan untuk melewatkan kapasitas maksimum debit dengan kenaikan batas headwater yang kecil .

Gambar 4 : Shipon