TUGAS AKHIR EVALUASI HIDROLIS BENDUNG PEMBANGKIT … · Perencanaan Bendung PLTM sungai Cidurian,...

TUGAS AKHIR

EVALUASI HIDROLIS BENDUNG

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINIHIDRO (PLTM)

CIDURIAN, KABUPATEN BOGOR, PROVINSI JAWA BARAT

Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S-1)

Disusun oleh :

Hendra Saputra

41111120030

UNIVERSITAS MERCU BUANA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

2016

http://digilib.mercubuana.ac.id/

iv

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir (TA) ini

dengan baik dan tepat pada waktunya.

Laporan ini merupakan hasil dari pelaksanaan Tugas Akhir, yang dimulai pada tanggal

Januari – Juni 2016, membahas Evaluasi Hidrologi, Analisais Hidrolis pada

Perencanaan Bendung PLTM sungai Cidurian, Bogor, Jawa Barat.

Laporan ini disusun sedemikian rupa sehingga dapat melengkapi Tugas Akhir dan

selanjutnya akan dipergunakan sebagai syarat untuk menyelesaikan studi dan

memperoleh gelar kesarjanaan pada Program Studi S-1 Teknik Sipil Fakultas Teknik

Mercu Buana Jakarta.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini tidak mungkin selesai tanpa bantuan

yang telah diberikan oleh berbagai pihak. Jadi dalam kesempatan ini, penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil.

2. Ibu Ika Sari Damayanthi Sebayang ST, MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah

membantu dari awal sampai akhir pengerjaan Tugas Akhir ini, baik dari segi ilmu,

materi, dan ketersediaan waktu beliau dalam bimbingan.


v

3. Bapak Acep Hidayat, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir sekaligus penguji

dalam sidang Tugas Akhir.

4. Bapak Ir. Hadi Susilo, MM, selaku penguji dalam sidang Tugas Akhir, yang juga

memberikan masukan dalam kekurangan penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Kadi, selaku staf Tata Usaha yang selalu mendorong untuk segera

menyelesaikan Tugas Akhir ini

6. Joko Subakir ST, selaku senior angkatan di Universitas Mercu Buana yang

memberikan arahan dan masukan dalam pemilihan judul dan penyelesaian Tugas

Akhir ini.

7. Abdul Chariz, Sudomo, Sunjiami yang bersama-sama dengan saya mengambil

Tugas Akhir pada Semester ini dan saling memberikan support dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

8. Imam Budi Pranoto yang selalu saya mintakan saran untuk setiap kesulitan dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Rekan-rekan Mahasiswa Angkatan ke XX Program Studi Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Mercu Buana, yang selalu bersama dalam suka duka menjalani

kebersamaan perkuliahan.

10. Rekan-rekan PT. ACSET Indonusa,Tbk Project LOT 13 yang telah membantu

dalam hal materi maupun semangat.

11. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.


vi

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini, masih banyak terdapat kekurangan. Oleh

karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan demi

kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini.

Dengan selalu mengucap syukur kepada Allah SWT, penulis sangat berharap semoga

Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa/i Teknik Sipil serta

bagi semua pihak yang berkepentingan. Amin.

Jakarta, Juni 2016

Hendra Saputra


vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, yang memiliki seluruh jiwa dan

karena rahmat serta karunia-Nyalah karya sederhana ini dapat terselesaikan, saya

susun tugas akhir ini dan saya persembahkan kepada :

1. Gusti Allah SWT beserta Rosul Muhammad SAW, Malaikat dan Wali-walinya yang

telah memberi saya barokah dan hidayah hingga dapat saya selesaikan tugas akhir

ini.

2. Ibu dan Bapak tercinta dengan segala hormat dan sujud baktiku terima kasih atas

kasih sayang, do’a, dorongan semangat dan nasehat, serta bimbinganmu yang selalu

menyejukkan hati dikala suka dan duka

3. .Adik – Adik ku tercinta Aditia Saputra, Andika Hafiz Saputra terima kasih atas

kasih sayang, do’a, dorongan semangat.


viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. i LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... vii DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii BAB I : LATAR BELAKANG

1.1.Latar Belakang ............................................................................................ I-1 1.2.Rumusan Masalah ....................................................................................... I-2 1.3.Batasan Masalah ......................................................................................... I-3 1.3.Maksud dan Tujuan .................................................................................... I-3 1.4.Peta Lokasi .................................................................................................. I-5 1.5.Manfaat Penelitian ...................................................................................... I-6 1.6.Sistematika Penulisan ................................................................................. I-6

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Bendung ..................................................................................................... II-1 2.1.1.Jenis – Jenis Bendung ......................................................................... II-1 2.1.2.Hidrolik Bangunan Bendung Tetap .................................................... II-2

2.2.Analisis Hidrologi .................................................................................... II-18 2.2.1.Curah Hujan Rencana ....................................................................... II-18 2.2.2.Debit Banjir Rencana ........................................................................ II-30

2.3.Desain Hidrolis Bagian Hilir Bendung .................................................... II-36 2.3.1.Tinjauan Terhadap Gerusan .............................................................. II-36 2.3.2.Panjang Terjunan (Lw) ..................................................................... II-37 2.3.3.Panjang Loncatan Air (Lj) ................................................................ II-38 2.3.4.Menentukan Ukuran Isian Batu ........................................................ II-38 2.3.5.Kedalaman Gerusan Lokal Setelah Diisi Batu (m) ........................... II-39

2.4.Analisis Kebutuhan Stabilitas .................................................................. II-40 2.4.1.Ketahanan Terhadap Geser ............................................................... II-40 2.4.2.Stabilitas Terhadap Guling ............................................................... II-41 2.4.3.Stabilitas Terhadap Erosi Bawah Tanah (Piping) .......................... II-41 2.4.4.Stabilitas Terhadap Eksentrisitas ...................................................... II-42 2.4.5.Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah ......................................... II-43

2.5.Analisis Stabilitas Pada Tubuh Bendung ................................................ II-43 2.5.1.Berat bangunan ................................................................................. II-43 2.5.2.Stabilitas Terhadap Tekanan Lumpur ............................................... II-44 2.5.3.Stabilitas Terhadap Gaya Gempa ..................................................... II-44


ix

2.5.4.Stabilitas Tekanan Hidrostatis Kondisi Normal ............................... II-45 2.5.5.Stabilitas Tekanan Hidrostatis Kondisi Banjir .................................. II-45 2.5.6.Tekanan Air (Uplift) ......................................................................... II-46

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Lokasi Penelitian ....................................................................................... III-1 3.2.Pengumpulan Data .................................................................................... III-1 3.3.Kriteria Perencanaan ................................................................................. III-2

3.3.1.Analisis Hidrologi .............................................................................. III-3 3.3.2.Analisis Hidrolis ................................................................................ III-5

3.4.Bagan Aliran Tugas Akhir ........................................................................ III-8 BAB IV : ANALISIS HIDROLOGI

4.1.Uraian Umum .......................................................................................... IV-1 4.2.Daerah Aliran Sungai (DAS) ................................................................... IV-1 4.3.Analisis Hujan .......................................................................................... IV-2

4.3.1.Metode Rata – rata Aljabar ............................................................... IV-3 4.3.2.Metode Thiessen ............................................................................... IV-4

4.4.Analisis Frekwensi Curah Hujan ............................................................. IV-5 4.5.Uji Dispersi .............................................................................................. IV-6

4.5.1.Distribusi Normal ............................................................................. IV-9 4.6.Analisis FORTRAN ............................................................................... IV-10 4.7.Uji Keselarasan Distribusi ..................................................................... IV-11

4.7.1.Metode Chi-Kuadrat ....................................................................... IV-11 4.8.Perhitungan Intensitas Curah Hujan ...................................................... IV-14

4.8.1.Metode Dr. Mononobe .................................................................... IV-15 4.9.Analisis Debit Banjir Rencana ............................................................... IV-16

4.9.1.Metode Hidrograf Satuan Sintetik Gama 1 ..................................... IV-16 4.9.2.Metode Empiris Haspers ................................................................. IV-23

BAB V : ANALISIS HIDROLIS

5.1.Perencanaan Hidrolis Bendung .................................................................. V-1 5.1.1.Menentukan Elevasi Mercu Bendung ................................................. V-1 5.1.2.Menentukan Lebar Efektif Bendung ................................................... V-1 5.1.3.Menentukan Muka Air Banjir (MAB) di Hilir Rencana Bendung ..... V-3 5.1.4.Menentuka Muka Air Banjir (MAB) di Hulu Rencana Bendung ....... V-5 5.1.5.Menentukan Dimensi Mercu/ Profil Puncak Pelimpah ...................... V-7 5.1.6.Perhitungan Lengkungan Aliran Balik (Black Water Curve) ........... V-10 5.1.7.Desain Kolam Olak (Peredam Energi) ............................................. V-11 5.1.8.Perhitungan Tebal Lantai Lindung untuk Kolam Olak .................... V-16 5.1.9.Perhitungan Panjang Lantai Muka .................................................... V-17

5.2.Gaya – Gaya Vertikal yang Berkerja Pada Tubuh Bendung ................... V-19 5.2.1.Gaya akibat Berat Sendiri Bendung .................................................. V-19 5.2.2.Gaya Akibat Uplift Preasure ............................................................ V-21

5.3.Gaya – Gaya Horizontal yang Berkerja Pada Tubuh Bendung ............... V-27


x

5.3.1.Gaya Akibat Tekanan Hidrolis ......................................................... V-27 5.3.2.Gaya Akibat Tekanan Lumpur ......................................................... V-30 5.3.3.Gaya Akibat Gempa .......................................................................... V-32 5.3.4. Gaya Akibat Tekanan Tanah Aktif .................................................. V-35

5.4.Perhitungan Daya Dukung Tanah ............................................................ V-37 5.5.Stabilitas Bendung ................................................................................... V-39

5.5.1.Stabilitas Terhadap Geser ................................................................. V-42 5.5.2.Stabilitas Terhadap Guling ............................................................... V-43 5.5.3.Stabilitas Terhadap Eksentrisitas ...................................................... V-44 5.5.4.Stabilitas Terhadap Daya Dukung Tanah ......................................... V-46 5.5.5.Stabilitas Terhadap Erosi Bawah Tanah ........................................... V-48

BAB VI : PENUTUP

6.1. Simpulan ............................................................................................. VI-1

6.2. Saran .................................................................................................... VI-3

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... xv LAMPIRAN


xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi Bendung .............................................................................. I-5 Gambar 1.2 Lokasi Sungai .................................................................................. I-5 Gambar 2.1 Tipe Mercu Bulat ............................................................................ II-2 Gambar 2.2 Tipe Mercu Ogee ............................................................................ II-4 Gambar 2.3 Harga-Harga Koefisien C0 untuk Bendung Ambang Bulat sebagai Fungsi Perbandingan H1/r .................................................................................. II-5 Gambar 2.4 Koefisien C1 sebagai Fungsi Perbandingan P/H1 .......................... II-6 Gambar 2.5 Harga-Harga Koefisien C2 untuk Bendung Mercu Tipe Ogee dengan Muka Hulu Melengkung (menurut USBR, 1960) ................................... II-6 Gambar 2.6 Lebar Efektif Mercu ....................................................................... II-7 Gambar 2.7 Pangkal Bendung ............................................................................ II-8 Gambar 2.8 Kondisi Aliran di Atas Mercu Bendung ......................................... II-9 Gambar 2.9 Hubungan Kedalaman Air Hulu dan Hilir ...................................... II-9 Gambar 2.10 Kolam Olak Tipe USBR I ......................................................... II-12 Gambar 2.11 Kolam Olak Tipe USBR II ......................................................... II-13 Gambar 2.12 Kolam Olak Tipe USBR III........................................................ II-13 Gambar 2.13 Kolam Olak Tipe USBR IV ....................................................... II-14 Gambar 2.14 Kolam Olak Tipe Vlugter ........................................................... II-14 Gambar 2.15 Kolam Olak Tipe Bak tenggelam ............................................... II-15 Gambar 2.16 Hubungan Percobaan Antara Fru, y2/yu dan n/yu Untuk Ambang Ujung Pendek ..................................................................................................... II-16 Gambar 2.17 Bangunan Pengambilan / Intake pada Bendung ......................... II-17 Gambar 2.18 Sketsa Stasiun Curah Hujan Cara Rata - rata Hitung ................. II-19 Gambar 2.19 Pembagian Daerah dengan Cara Poligon Thiessen .................... II-20 Gambar 2.20 Bagian–bagian HSS Gama 1 ...................................................... II-32 Gambar 2.21 Lebar DAS Dari Outlate ............................................................. II-33 Gambar 2.22 Luas Daerah Hulu (AU) dan Luas Total DAS (A) ..................... II-33 Gambar 2.23 Jenis-Jenis Penampang ............................................................... II-36 Gambar 2.24 Tebal lantai kolam olak .............................................................. II-41 Gambar 2.25 Bidang Gaya Tekanan Hidrostatis Kondisi Normal ................... II-45 Gambar 2.26 Bidang Gaya Tekanan Hidrostatis Kondisi Banjir ..................... II-45 Gambar 2.27 Gaya angkat pada pondasi bendung ........................................... II-46 Gambar 3.1 :Bagan Alir Tugas Akhir ............................................................. III-10 Gambar 4.1 DAS Cidurian ............................................................................... IV-2 Gambar 4.2 Ploting Metode Thiessen .............................................................. IV-4 Gambar 4.3 Hasil Hujan Rencana Metode Normal FORTRAN .................... IV-11 Gambar 4.4 Grafik HSS Gama 1 .................................................................... IV-22 Gambar 5.1 Penampang sungai .......................................................................... V-1 Gambar 5.2 Dimensi dan Jari – Jari Mercu Bendung ...................................... V-10 Gambar 5.3 Slotted Roller Bucket .................................................................... V-12


xii

Gambar 5.4 Kriteria Ambang (Batas) Kolam Olakan Slotted Bucket .............. V-14 Gambar 5.5 Kolam Olakan Slotted Bucket ....................................................... V-16 Gambar 5.6 Panjang Creep Line ...................................................................... V-18 Gambar 5.7 Bidang Gaya Akibat Berat Sendiri Bendung ............................... V-20 Gambar 5.8 Titik Gaya Uplift Preasure Kondisi Air Normal.......................... V-22 Gambar 5.9 Bidang Gaya Uplift Preasure Kondisi Air Normal ...................... V-23 Gambar 5.10 Titik Gaya Uplift Preasure Kondisi Air Banjir .......................... V-25 Gambar 5.11 Bidang Gaya Uplift Preasure Kondisi Air Banjir ...................... V-26 Gambar 5.12 Bidang Gaya Tekanan Hidrostatis Kondisi Air Normal ............ V-28 Gambar 5.13 Bidang Gaya Tekanan Hidrostatis Kondisi Air Banjir ............... V-29 Gambar 5.14 Bidang Gaya Tekan Lumpur ...................................................... V-31 Gambar 5.15 Peta Zona Gempa Daerah Indonesia Bagian Barat Pembebanan Akibat Gempa .................................................................................................... V-32 Gambar 5.16 Bidang Gaya Gempa .................................................................. V-34 Gambar 5.17 Bidang Gaya Tekan Tanah Aktif ................................................ V-36


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Lokasi Bendung .................................................................................... I-4 Tabel 2.1 Harga-harga k dan n ............................................................................ II-4 Tabel 2.2 Harga-harga Koefisien Ka dan Kp ..................................................... II-7 Tabel 2.3 Persyaratan Parameter Statistik suatu distribusi ............................... II-20 Tabel 2.4 Nilai Parameter Chi Kuadrat Kritis, 𝜒²Cr (Uji Satu Sisi) .................. II-22 Tabel 2.5 Nilai Delta Kritis Untuk Uji Keselarasan Smirnov Kolmogorof ....... II-24 Tabel 2.6 Reduced Mean (Yn) .......................................................................... II-25 Tabel 2.7 Reduced Standard Deviation (Sn) ..................................................... II-26 Tabel 2.8 Reduced Variate (Yt) ........................................................................ II-26 Tabel 2.9 Nilai Variabel Reduksi Gauss ........................................................... II-27 Tabel 2.10 Faktor Frekuensi KT Untuk Distribusi Log Pearson III (Cs Atau G Positif) .............................................................................................. II-28 Tabel 2.11 Faktor Frekuensi KT Untuk Distribusi Log Pearson III (Cs Atau G Negatif) ............................................................................................ II-29 Tabel 2.12 Kedalaman Gerusan Lokal .............................................................. II-39 Tabel 2.13 Harga Perkiraan Koefisien Gesekan ............................................ II-40 Tabel 2.14 Harga - Harga Minimum Angka Rembesan Lane ( CL) ................. II-42 Tabel 3.1 Kombinasi Pembebanan untuk Kontrol Stabilitas Bendung .............. III-8 Tabel 4.1 Data Curah Hujan .............................................................................. IV-2 Tabel 4.2 Curah Hujan Metode Rata – rata Aljabar .......................................... IV-3 Tabel 4.3 Curah Hujan Metode Thiessen .......................................................... IV-4 Tabel 4.4 Analisis Frekwensi Metode Rata-rata Aljabar .................................. IV-5 Tabel 4.5 Analisis Frekwensi Metode Thiessen ............................................... IV-6 Tabel 4.6 Dispersi Metode Rata-rata Aljabar ................................................... IV-7 Tabel 4.7 Dispersi Metode Thiessen ................................................................. IV-8 Tabel 4.8 Uji Dispersi Metode Rata-rata Aljabar ............................................. IV-8 Tabel 4.9 Uji Dispersi Metode Thiessen ........................................................... IV-9 Tabel 4.10 Distribusi Normal ............................................................................ IV-9 Tabel 4.11 Hasil Hujan Rencana Normal ....................................................... IV-10 Tabel 4.12 Ranking Hujan Harian Maksimum ............................................... IV-12 Tabel 4.13 Perhitungan Chi-Kuadrat Distribusi Normal ................................ IV-13 Tabel 4.14 Hasil Uji Keselarasan Analisis Frekuensi Curah Hujan Rencana . IV-14 Tabel 4.15 Intensitas Curah Hujan Metode Dr. Mononobe ............................ IV-16 Tabel 4.16 Ordinat Qt ..................................................................................... IV-18 Tabel 4.17 HSS Gama 1 .................................................................................. IV-19 Tabel 4.18 Koreksi HSS Gama 1 .................................................................... IV-21 Tabel 4.19 Faktor Koreksi............................................................................... IV-21 Tabel 4.20 Hasil perhitungan HSS Gama 1 .................................................... IV-22 Tabel 4.21 Hasil perhitungan Haspers ............................................................ IV-24 Tabel 4.22 Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana ...................................... IV-24


xiv

Tabel 5.1 Nilai K dan n Terhadap Kemiringan Upstream .................................. V-8 Tabel 5.2 Panjang Creep Line ........................................................................... V-17 Tabel 5.3 Hasil Perhitungan Gaya Berat Sendiri Bendung ............................... V-21 Tabel 5.4 Jalur Rembesan dan Tekanan Air pada Kondisi Air Normal ............ V-23 Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Gaya Uplift Pressure Kondisi Air Normal .......... V-24 Tabel 5.6 Jalur Rembesan dan Tekanan Air pada Kondisi Air Normal ............ V-26 Tabel 5.7 Hasil Perhitungan Gaya Uplift Pressure Kondisi Air Normal .......... V-27 Tabel 5.8 Hasil Perhitungan Gaya Tekanan Hidrostatis Normal ...................... V-29 Tabel 5.9 Hasil Perhitungan Gaya Tekanan Hidrostatis Banjir ........................ V-30 Tabel 5.10 Hasil Perhitungan Gaya Tekanan Lumpur ...................................... V-31 Tabel 5.11 Koefisien Jenis Tanah ..................................................................... V-32 Tabel 5.12 Priode Ulang dan Percepatan Dasar Gempa (AC) .......................... V-32 Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Gaya Gempa ...................................................... V-35 Tabel 5.14 Hasil Gaya Tekan Tanah Aktif ....................................................... V-37 Tabel 5.15 Parameter Tanah 1 .......................................................................... V-38 Tabel 5.16 Parameter Tanah 2 .......................................................................... V-38 Tabel 5.17 Hasil Seluruh Gaya Pada Bendung ................................................. V-39 Tabel 5.18 Kombinasi Pembebanan Bendung 1 ............................................... V-40 Tabel 5.19 Kombinasi Pembebanan Bendung 2 ............................................... V-40 Tabel 5.20 Kombinasi Pembebanan Bendung 3 ............................................... V-40 Tabel 5.21 Kombinasi Pembebanan Bendung 4 ............................................... V-41 Tabel 5.22 Kombinasi Pembebanan Bendung 5 ............................................... V-41 Tabel 5.23 Kombinasi Pembebanan Bendung 6 ............................................... V-41 Tabel 5.24 Hasil Kontrol Stabilitas Bendung ................................................... V-48


TUGAS AKHIR EVALUASI HIDROLIS BENDUNG PEMBANGKIT … · Perencanaan Bendung PLTM sungai Cidurian,...

Documents

Transcript of TUGAS AKHIR EVALUASI HIDROLIS BENDUNG PEMBANGKIT … · Perencanaan Bendung PLTM sungai Cidurian,...