Alternatif Perencanaan Pelimpah Bendungan Rajui di Kabupaten Pidie Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam

ALTERNATIF PERENCANAAN PELIMPAH

BENDUNGAN RAJUI

DI KABUPATEN PIDIE

PROPINSI NANGGROE ACEH DARUSSALAM

ARIEF SATRIA MARSUDI

JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Latar Belakang

Pelimpah merupakan bangunan pelengkap suatu

bendungan yang berfungsi untuk membuang

kelebihan air ke arah hilir.

Aspek teknis yang perlu mendapat perhatian

dalam perencanaan pelimpah yaitu: topografi,

geologi/geoteknik, hidrologi dan hidrolika serta

morfologi sungai,.

Identifikasi Masalah

• Debit banjir rancangan harus sesuai dengankriteria teknis yang disyaratkan oleh KomisiKeamanan Bendungan.

• Lintasan rencana jalur as pelimpah atau aligmentharus diupayakan melewati tanah asli bukan tanahtimbunan.

• Secara hidrolik perencanaan pelimpah harusdiupayakan memenuhi syarat – syarat teknis mulaidari saluran pengarah (approach channel) sampaidengan peredam energi dan pelepasan di hilirperedam energi.

Beberapa persyaratan teknis dalam perencanaan

pelimpah , yaitu:

Batasan Masalah

1. Membahas perencanaan teknis pelimpah.

2. Analisa hidrologi debit banjir rancangan (inflow).

3. Analisa penulusuran banjir melalui pelimpah(outflow).

4. Analisa hidrolika pada bangunan pelimpah.

5. Analisa stabilitas konstruksi dan gambar perencanaan pelimpah.

6. Tidak membahas analisa biaya konstruksi.

7. Tidak membahas detail desain konstruksi (penulangan/pembetonan).

Rumusan Masalah

• Berapa besarnya debit banjir rancangan (inflow)

dan outflow sebagai dasar untuk perencanaan

pelimpah?

• Berapa tinggi muka air maksimum di atas

ambang pelimpah pada debit outflow sesuai

dengan lebar pelimpah yang direncanakan ?

• Bagaimanakah alternatif perencanaan pelimpah

yang sesuai dengan kondisi di daerah studi

dengan pertimbangan topografi, hidrologi dan

hidrolika?

• Bagaimanakah stabilitas pelimpah yang aman

ditinjau dari geser, guling dan daya dukung

tanah pondasi ?

Maksud dan Tujuan

• Maksud dari perencanaan ini adalah untuk mencari

desain alternatif yang paling sesuai dan

memenuhui syarat secara teknis

• Tujuan dari perencanaan ini adalah untuk

memberikan sumbangan pemikiran dalam

perencanaan pelimpah sebagai salah satu

komponen penting dalam perencanaan bendungan.

Lokasi Proyek / Daerah Studi

Jarak dari Banda Aceh 95 km,

ke arah timur, terletak di :

• Sungai : Rajui

• Desa : Masjid Tanjung

• Kecamatan : Padang Tiji

• Kabupaten : Pidie

• Propinsi : NAD

Posisi lintang

• 95o 50’ 20” BT

• 05o 25’ 30” LU

LOKASI WADUK RAJUI

Data Teknis Rencana Bendungan Rajui

• Tipe Bendungan : Urugan Tanah

• Kapasitas tampungan efektif waduk : 2,208 x 106 m3

• Tinggi bendungan : 41,20 m

• Panjang bentang bendungan : 257,45 m

• Elev. dasar sungai pada as bendungan : + 31,00 m

• Elev. puncak bendungan : + 61,20 m

• Manfaat Irigasi : 800 - 1000 ha

• Manfaat Air Baku : 50 liter/detik

Foto Lokasi Rencana As Bendungan

Lokasi Rencana Tumpuan Kanan As Dam (dilihat dari downstream)

Foto Lokasi Rencana As Bendungan

Lokasi Rencana Tumpuan Kiri As Dam (dilihat dari tumpuan kanan)

Foto Lokasi Rencana Spillway

Terlihat singkapan batu pasir sangat padat berwarna abu-abu

kehijauan, dilihat dari atas ke arah bawah

Data Yang Dibutuhkan

1. Data hidrologi , antara lain :

– Data hujan harian

– Data koordinat lokasi stasiun hujan

– Peta lokasi stasiun hujan

– Peta Rupa Bumi - Peta Daerah Aliran Sungai (DAS)

2. Peta kontur rencana lokasi bendungan

3. Data geologi dan mekanika tanah

Tahapan Perencanaan :

• Pengolahan data curah hujan untuk Q banjir rancangan

• Analisis penelusuran banjir melalui pelimpah

• Analisis hidrolika pelimpah.

• Analisis stabilitas konstruksi pelimpah.

Beberapa tahapan untuk penyelesaian studi ini

adalah sebagai berikut:

FlowchartKonsepPerencanaan Pelimpah

Detail

MULAI

Peta RBI

Lokasi Studi

SELESAI

Peta Das Lokasi

StudiAnalisis Frekuensi Hujan Rancangan

(Log pearson Tipe III, Gumbel Tipe I)

Uji Kesesuaian Distribusi

(Chi-Square)

Pemilihan

Kesesuaian Distribusi

FrekuensiTidak

Ya

Morfometri

(Luas DAS,

Panjang Sungai

Utama)

Hidrograf Inflow Banjir

Rancangan

Curah Hujan

Efektif Jam-jaman

Curah Hujan

Rancangan

Hidrograf Satuan

Sintetik Nakayasu

Aliran Dasar

(Base Flow)

Hidrograf Banjir Limpasan

Langsung

Hujan Daerah

Harian Maksimum

Tahunan

Data Kurva

Elevasi-Kapasitas

Tampungan

Waduk

Tampungan Air

Banjir Di Atas

Ambang Pelimpah

Kurva Kapasitas

Pelimpah (Lengkung

Debit, H-Q) dan

Fungsi Tampungan

Data volume

tampungan

waduk

Penelusuran Banjir

HIdrograf Outflow,

Qmax dan Hmax

Input Lebar

Pelimpah

Perhitungan C iwasaki

Elevasi Ambang

Pelimpah

Penentuan dimensi dan Analisa

hidrolika bangunan pelimpah

Analisa hidrolika

bangunan pelimpah

Analisa stabilitas

Aman

Ya

Tidak

flowchart global 1.vsd

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20

Waktu (t)

De

bit

(m

3/d

eti

k) Q 1,01 Th

Q 2 Th

Q 25 Th

Q 50 Th

Q 100 Th

Q 1000

Q 0,5 PMF

Q PMF

Analisa Hidrologi Debit Banjir Rancangan(design flood)

Kala Ulang Q inflow

T maksimum

(tahun) (m3/detik)

100.98PMF

50.691000

Analisa Penelusuran Banjir (Flood Routing)

Analisa flood routing diperlukan untuk mengetahui debit

outflow dan tinggi air maksimum Qo 1000 th dan Qo PMF di

atas ambang pelimpah

Qo 1000 th Hd , untuk desain profil pelimpah

Qo PMF Hmaks , untuk desain tinggi saluran pelimpah

Lebar ambang pelimpah direncanakan B = 8 m

Analisa Penelusuran Banjir (Flood Routing)

Hidrograf Q1000Th dan QPMF Inflow-Outflow Pelimpah Bendungan Rajui

Hidrograf Q1000Th dan QPMF Inflow-Outflow Pelimpah Bendungan Rajui

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

Waktu t (jam)

Deb

it Q

(m

3/d

eti

k)

inflow Q1000th

outflow Q1000th

inflow QPMF

outflow QPMF

Q PMF, Inflow = 100,98 m3/det

Q PMF, outflow = 54,89 m3/det

Q 1000 th, Inflow = 50,69 m3/det

Q 1000 th, outflow = 26,35 m3/det

Rekapitulasi Hasil Analisa Penelusuran Banjir (Flood Routing)

Peta Kontur Situasi Rencana As Bendungan dan Spillway

Analisa HidrolikaAnalisa hidrolika dalam studi ini dilakukan mulai dari

ambang pelimpah, saluran transisi, saluran peluncur 1, peredam

energi 1, saluran terminal, saluran peluncur 2, peredam energi

2 dan saluran akhir.

Sketsa pelimpah tipe overflow dengan sistem peredaman energi ganda

Perencanaan Saluran Pengarah

Perencanaan Profil Ambang Pelimpah

Perencanaan Ambang Pelimpah

Profil muka air Qo 1000 diatas ambang pelimpah

Perencanaan Saluran Transisi

Perencanaan saluran transisi dan profil muka air pada Qo 1000

Perencanaan Saluran Peluncur Pertama

Perencanaan saluran peluncur pertama dan profil muka air pada Qo 1000

Perencanaan Peredam Energi Pertama

Perencanaan peredam energi dan profil muka air pada Qo 1000

Perencanaan Saluran Terminal

Perencanaan saluran terminal dan profil muka air pada Qo 1000

Perencanaan Saluran Peluncur Kedua

Perencanaan saluran peluncur kedua dan profil muka air pada Qo 1000

Perencanaan Peredam Energi Kedua

Perencanaan dimensi dan profil muka air peredam energi kedua Qo 1000

Perencanaan Saluran Akhir(Escape Channel)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120 140

Debit Q (m3/dt)

Ked

ala

man

ali

ran

H (

m)

•Koefisien kekasaran manning (n) = 0.025 dinding pasangan batu

•Slope dasar sungai (So) = 0.00377

•Bentuk saluran = persegi panjang

•Lebar saluran (B) = 5.00 m

Kedalaman aliran pada saluran akhir

(escape channel)

Rekapitulasi Kedalaman aliran pada saluran akhir (escape channel)

Kala ulang Debit Outflow Kedalaman Kecepatan Bilangan

Penelusuran Aliran Aliran Froude

Banjir

T QT Y3 VT F

( Tahun ) ( m3/det ) ( m ) ( m/dt )

1.01 5.41 0.66 1.55 0.61

2 9.78 1.00 1.96 0.63

25 16.96 1.46 2.32 0.61

50 18.74 1.56 2.39 0.61

100 20.51 1.66 2.45 0.61

200 22.27 1.77 2.50 0.60

1000 26.35 2.00 2.64 0.60

1/2 PMF 26.96 2.03 2.65 0.59

PMF 54.89 3.48 3.15 0.54

Sumber: Perhitungan

Layout Pelimpah

Detail Next

Ambang pelimpah

• Tipe ambang pelimpah : Overflow Type Ogee I

• Lebar total ambang pelimpah : 8,00 m

• Tinggi ambang pelimpah : 2,50 m

• Elevasi crest ambang pelimpah : + 57,50 m

Saluran Transisi

• Panjang saluran transisi : 20,00 m

• Lebar saluran transisi : Mengecil dari 8,00 m ke 5,00 m

• Tinggi ambang saluran transisi : 0,75 m

Saluran Peluncur Pertama

• Kemiringan saluran peluncur : 0,439

• Lebar saluran peluncur : 5,00 m

Peredam Energi Pertama

• Tipe : USBR Tipe III

• Elevasi dasar kolam olak : + 40,40 m

• Panjang kolam olak : 17,00 m

• Lebar kolam olak : 5,00 m

• Tinggi ambang hilir : 1,90 m

Next

Saluran Terminal

• Lebar hulu saluran terminal : 5,00 m

• Lebar hilir saluran terminal : 5,00 m

• Elevasi saluran terminal : + 42,30 m

Saluran Peluncur Kedua

• Kemiringan saluran peluncur : 0,212

• Lebar saluran peluncur : 5,00 m

Peredam Energi Kedua

• Tipe : USBR Tipe III

• Elevasi dasar kolam olak : + 28,00 m

• Panjang kolam olak : 20,00 m

• Lebar kolam olak : 5,00 m

• Tinggi ambang hilir : 2,00 m

Saluran Akhir (escape channel)

• Lebar saluran : 5,00 m

• Kemiringan dasar saluran : 0,0037

• Panjang saluran : 121,80 m

Back

Penampang Memanjang dan

Melintang Pelimpah

Analisa Stabilitas

Dalam perencanaan stabilitas konstruksi pelimpah ini

dilakukan perhitungan stabilitas konstruksi terhadap guling,

geser, eksentrisitas, daya dukung tanah dan uplift :

Dimana tinjauan stabilitas tersebut di atas, akan ditinjau

terhadap beberapa keadaan sebagai berikut :

• Tinjauan kondisi normal (tanpa gempa)

– Saluran dalam keadaan kosong

– Saluran dalam keadaan banjir Q 1000 th

– Saluran dalam keadaan banjir Q PMF

• Tinjauan kondisi gempa

– Saluran dalam keadaan kosong

– Saluran dalam keadaan banjir Q 1000 th

– Saluran dalam keadaan banjir Q PMF

Analisa Stabilitas Ambang Pelimpah

Dari hasil perhitungan hidrolika profil muka air pada pelimpah

diperoleh hasil bahwa, variabel kedalaman aliran dan rencana

penampang melintang konstruksinya adalah sebagai berikut :

Rekapitulasi Hasil Analisa Stabilitas Ambang Pelimpah

Dari hasil tinjauan perencanaan stabilitas pada beberapa

kondisi didapatkan nilai sebagai berikut:

Daya

dukung

tegangan tegangan ijin tanah

maksimum minimum pondasi

e smaks smin sijin

( ton/m2 ) ( ton/m

2 ) ( ton/m

2 )

A Tinjauan kondisi normal e < L/3

1 Saluran keadaan kosong 89.54 aman 17.34 aman 0.95 3.17 OK 16.77 4.21 111.22

2 Air di waduk pada NWL 2.80 aman 7.11 aman 1.42 3.17 OK 13.25 0.71 111.22

3 Saluran keadaan banjir Qo 1000 th 2.17 aman 3.31 aman 0.84 3.17 OK 10.61 3.28 111.22

4 Saluran keadaan banjir Qo PMF 1.89 aman 2.30 aman 0.35 3.17 OK 8.43 5.36 111.22

B Tinjauan kondisi gempa e < L/3


6 Air di waduk pada NWL 2.64 aman 3.22 aman 1.22 3.17 OK 12.36 1.59 111.22



( SF >= 1,1 ) ( SF >= 1,1 )

No. Tinjauan analisa stabilitas

SF Guling SF Geser

( SF >= 1,5 ) ( SF >= 1,5 )

di dasar pondasi

Tegangan yang timbul

Angka keamanan

terhadap guling

Angka keamanan

terhadap geserEksentrisitas L/3

Kontrol

Eksentrisitas

Analisa Stabilitas Dinding Penahan

Dari hasil perhitungan hidrolika profil muka air QPMF pada

pelimpah diperoleh tinggi maksimum dinding penahan berada pada

peredam energi pertama, analisa stabilitas dilakukan pada lokasi ini

dengan asumsi lokasi tersebut paling bahaya terhadap geser, guling

dan daya dukung tanah.

Rekapitulasi Hasil Analisa Stabilitas Dinding Penahan

Dari hasil tinjauan perencanaan stabilitas pada beberapa

kondisi didapatkan nilai sebagai berikut:

Daya

dukung

tegangan tegangan ijin tanah

maksimum minimum pondasi

e smaks smin sijin

( ton/m2 ) ( ton/m

2 ) ( ton/m

2 )

A Tinjauan kondisi normal e < L/3




B Tinjauan kondisi gempa e < L/3




( SF >= 1,1 ) ( SF >= 1,1 )

Tegangan yang timbul di

dasar pondasiAngka keamanan

terhadap guling

Angka keamanan

terhadap geser

SF Guling SF Geser

EksentrisitasKontrol

Eksentrisitas Tinjauan analisa stabilitasNo. L/3

( SF >= 1,5 ) ( SF >= 1,5 )

Analisa Ketebalan Lantai Saluran Pengarah Terhadap Uplift

Dari hasil perhitungan

hidrolika pada saluran

pengarah diperoleh variabel

kedalaman aliran dan

rencana penampang

memanjang konstruksinya

adalah sebagai berikut:

Analisa Ketebalan Lantai Peredam Energi Pertama Terhadap Uplift

Dari hasil perhitungan hidrolika pada peredam energi pertama

diperoleh variabel kedalaman aliran dan rencana penampang

memanjang konstruksinya adalah sebagai berikut:

Rekapitulasi Hasil Analisa Ketebalan Lantai

Dari hasil analisa ketebalan lantai di saluran pengarah dan

peredam energi, diperoleh nilai sebagai berikut:

Analisa stabilitas keamanan tebal lantai terhadap bahaya Up lift

Tinjauan Q 1000 th Q PMF

Lantai saluran pengarah SF = 1.23 1.20

Lantai saluran peredam energi SF = 1.69 1.52

U

VSF

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

Alternatif Perencanaan Pelimpah Bendungan Rajui di Kabupaten Pidie Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam

Documents

Transcript of Alternatif Perencanaan Pelimpah Bendungan Rajui di Kabupaten Pidie Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam