final bab 06 dd banjir

PERSERO PT. VIRAMA KARYAKONSULTAN TEKNIK & MANAJEMEN

BAB VIDETAIL DESAIN PENGENDALIAN BANJIR

6.1. Rencana Definitif

Berdasarkan studi alternatif pengendalian banjir pada Bab V dimana telah ditetapkan Alternatif-3 (Tanggul kurung pada bagian hilir, tanggul pada bagian tengah, normalisasi sungai pada bagian hulu dan Waduk Tunggu Nipa-Nipa) sebagai alternatif terpilih yang akan dilakukan pekerjaan detail desain. Namun dalam pelaksanaan pekerjaan konstruksi nantinya akan dilakukan secara bertahap sesuai dengan ketersediaan dana yang ada. Untuk pekerjaan konstruksi pembangunan waduk tunggu dan sebagian fasilitasnya serta penimbunan tanggul pada ruas sungai bagian hilir dan tengah akan diusulkan untuk pekerjaan yang dalam jangka pendek sampai menengah. Selanjutnya untuk jangka panjang adalah pekerjaan pelaksanaan konstruksi bangunan-bangunan outlet drainase dan fasilitas pelengkap lainnya.

Dimensi perencanaan yang diuraikan pada pembahasan alternatif pengendalian banjir adalah dimensi dalam rangka pra desain. Untuk selanjutnya akan dilakukan perencanaan dimensi detail berdasarkan data-data hasil pengukuran topografi maupun penyelidikan geologi teknik dan mekanika tanah, serta perhitungan-perhitungan hidrolis dan struktur.

6.2. Desain Tanggul Kurung dan Tanggul BTN Antara

6.2.1. Elevasi Desain Tanggul Kurung

Tanggul kurung pada sungai Tallo bagian hilir (muara sampai jembatan PLTU) dimaksudkan untuk memanfaatkan jalan yang sudah ada, yaitu jalan Urip Sumoharjo, jalan Toll Reformasi, serta rencana jalan Midle Ring Road sebagai alternatif tanggul keliling untuk menahan luapan air banjir pada wilayah ini. Gambar peta situasi daerah tanggul kurung dan elevasi muka air banjir seperti ditunjukkan pada Gambar B.6.1.

Elevasi muka air banjir di sungai pada ruas ini dan elevasi kebutuhan jalan Midle Ring Road agar bisa difungsikan juga sebagai tanggul adalah seperti ditunjukkan pada gambar potongan memanjang rencana tanggul pada Midle Ring Road (Gambar B.6.2.). Karena belum dilaksanakan pekerjaan detail desain rencana Midle Ring Road ini, maka elevasi rencana dari desain ini perlu dijadikan acuan untuk perencanaan selanjutnya. Sedangkan elevasi jalan yang ada, yaitu : Jalan Toll Reformasi, Jalan Urip Sumoharjo, dan Jalan Perintis Kemerdekaan pada lokasi rencana tanggul kurung ini sudah lebih tinggi dari elevasi muka air banjir yang direncanakan.

6.2.2. Desain Tanggul BTN Antara

Tanggul BTN Antara diperlukan guna mengamankan lokasi perumahan ini dari luapan banjir, karena lokasinya terletak di dalam tanggul kurung dan elevasi rata-rata tanah (+ 1.20 ) masih dibawah elevasi muka air banjir sungai Tallo di lokasi ini (+ 2.56 m). Posisi

6 - 1


tanggul BTN Antara berada pada jarak 10.7 – 13.0 km. dari muara Sungai Tallo. Elevasi muka air banjir dan elevasi rencana tanggul seperti ditunjukkan pada Tabel B.6.1.

6.3. Desain Tanggul

6.3.1. Debit Banjir Rancangan

Sebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa desain tanggul sungai Tallo bagian hilir dan tengah akan dikombinasikan dengan rencana pembangunan waduk regulasi. Untuk itu sebagai dasar untuk perencanaan tanggul adalah hidrograf debit banjir rancangan Periode Ulang 25 tahun yang telah dipotong puncaknya dengan adanya fasilitas waduk regulasi. Puncak banjir periode ulang 25 tahun pada lokasi rencana waduk regulasi sebelum dipotong puncaknya adalah sebesar 475 m3/dt. Sedangkan setelah dipotong puncak banjirnya oleh bangunan waduk regulasi, maksimum debit banjirnya adalah sebesar 245 m3/dt.

Debit banjir rancangan untuk perencanaan tanggul pada tiap-tiap lokasi dihitung dari hasil analisis hidrolika unsteady flow pada Sungai Tallo.

6.3.2. Rencana Alignment Tanggul

Trase tanggul utama adalah garis bahu depan tanggul yang direncanakan. Selanjutnya faktor – faktor penting perencanaan yang perlu ditinjau dan dianalisa meliputi :

a. Lokasi Trase Rencana

Peninjauan langsung diperlukan untuk memilih tempat kedudukan pondasi tanggul yang stabil serta kemungkinan diperlukan adanya penyesuaian trase sesuai lapangan. Untuk menjaga kelestarian vegetasi nipah yang ada pada sungai Tallo, maka trase tanggul ditempatkan pada daerah luar rumpun nipah yang ada. Posisi yang tepat untuk trase ini ditentukan berdasarkan data foto udara serta hasil pengukuran topografi potongan melintang sungai.

b. Arah Trase Tanggul

Dasar penentuan arah trase tanggul adalah :- Memilih penampang basah sungai yang paling efektif dengan kapasitas

pengaliran maksimum.- Searah arus sungai dengan menghindari belokan yang tajam.- Tanggul kiri-kanan rencana diusahakan separalel mungkin dengan arah alur

sungai yang direncanakan.- Menghindari adanya perubahan lebar sungai yang mendadak yang dapat

menyebabkan pola aliran tidak stabil.- Diusahakan agar bantaran cukup lebar dan sesuai dengan profil aliran yang

direncanakan.

6 - 2


- Pada sungai dengan arus yang tidak deras agar diusahakan kurva alirannya menjadi stabil.

c. Jarak Antara Trase Tanggul

Jarak antara tanggul (kiri-kanan) sungai ditetapkan bersamaan dengan analisis hidrolika sungai sebagai input geometri sungai untuk levee (tanggul). Lokasi as tanggul ditetapkan berdasarkan posisi pada penampang melintang sungai hasil pengukuran.

d. Lebar Sungai, Kedalaman Air Banjir, dan Kecepatan aliran

Kedalaman air banjir dan kecepatan aliran sungai juga diperoleh berdasarkan analisis hidrolika unsteady flow.

Perhitungan elevasi memanjang rencana tanggul sungai Tallo seperti disajikan pada Tabel B.6.1. dan gambar potongan memanjang rencana tanggul seperti ditunjukkan pada Gambar B.6.2.

6.3.3. Penampang Melintang

Bentuk penampang melintang tanggul direncanakan dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain tinggi dan lamanya muka air banjir, elevasi tanah / lokasi yang akan dilindungi, pondasi, material timbunan yang tersedia serta nilai ekonomis tanah dan harta benda yang dilindungi.

Bagian – bagian utama tanggul yang direncanakan meliputi :

a. Tinggi Jagaan

Tanggul dengan konstruksi urugan tanah sangat rawan longsor akibat limpasan air pada mercunya. Tinggi jagaan diperlukan untuk menangani pengaruh – pengaruh gelombang air serta loncatan hidrolis ketika banjir. Tinggi jagaan tanggul diambil 0.60 m.

b. Lebar Mercu Tanggul

Direncanakan berdasarkan kestabilan dan peruntukannya sebagai jalan inspeksi. Untuk tanggul dengan ketinggian 1.50 m lebar mercu minimum dibuat 1.50 m , tanggul dengan tinggi lebih besar dari 1.50 m lebar mercu minimum diambil 3.00 m. Lebar tanggul S. Tallo direncanakan selebar 3.00 m.

6 - 3


c. Kemiringan Lereng Tanggul

Secara teoritis kemiringan lereng ditinjau berdasarkan karakteristik mekanika tanah bahan tanggul sehubungan dengan infiltrasi air yang mungkin terjadi dan membahayakan stabilitas tanggul tersebut.

Kemiringan lereng tanggul diambil sebesar 1.50 untuk bagian dalam dan luar. Kestabilan lereng tanggul akan diperiksa dengan menggunakan data tanah hasil penyelidikan geologi teknik.

d. Pelindung Tanggul

Berdasarkan analisa dan kondisi lokasi maka dapat dipilih antara lain : Pelindung lereng tanggul hulu dan hilir dengan gebalan rumput. Pelindung kaki tanggul dengan drainase tumit atau dengan perkuatan kaki tanggul

dengan pasangan. Kebocoran pada tanggul mungkin terjadi melalui tubuh tanggul atau pondasi

tanggul sehingga diperlukan drainase lereng tanggul, pelindung lereng depan tanggul atau perlu dibangun pemballast untuk memperbesar penampang tanggul.

Kemungkinan terjadinya kebocoran melalui pondasi dapat diantisipasi dengan konstruksi dinding sekat ( Cut-Off Wall), memperlebar dasar tanggul atau dengan treatment menggunakan alas kedap air (blangket)

6.3.4. Bahan Tanah Tanggul

Pemilihan material sangat menentukan kualitas tanggul namun sedapat mungkin menggunakan material terdekat untuk menekan biaya konstruksi baik berupa hasil galian rencana bangunan maupun dari hasil normalisasi sungai. Kondisi semacam ini memungkinkan membuat tanggul dengan karakteristik material tanah beragam pada lapisan zona tanggul yang berbeda.

Material tanggul S. Tallo direncanakan diambil dari hasil galian waduk regulasi dan material galian setempat yang bisa digunakan.

Karakteristik tanah yang baik sebagai bahan tanggul adalah yang memiliki sifat – sifat kekedapan tinggi, kohesi tinggi, sudut geser dalam tetap tinggi pada kondisi jenuh air serta memiliki kepekatan dengan angka pori yang rendah.

6.3.5. Stabilitas Tanggul

a. Stabilitas Lereng Tanggul

Tanggul yang direncanakan akan diperiksa stabilitasnya dengan metode bidang gelincir. Perhitungan selengkapnya dilakukan dengan Software GeoSlope.

6 - 4


- Kontrol Stabilitas Lereng dengan “ Slice Method “

Fs =

Fs =

Dimana : Fs = Faktor Keamanan = Tegangan oleh gaya berat irisan vertikal persatuan lebar (t/m)L = Panjang busur lingkaran gelincir irisan vertikal (m) = Sudut antara setiap garis tengah irisan dengan bidang gelincir (

derajat )u = Tekanan air pori persatuan luas bidang gelincir (t/m²)S = Kekuatan geser persatuan luas (t/m²)S = C + tan C = Kohesi ( t/m²) = Sudut geser dalam (derajat)

b. Garis Rembesan

Untuk mencegah garis rembesan memotong lereng belakang tanggul maka penampang lintang tanggul harus direncanakan dengan persyaratan sebagai berikut :

Syarat : m . H < ( b + n . H )

Dimana 1 : m = Gradien Hidrolis1 : n = Kemiringan lereng belakang tanggulH = Tinggi Air (m)

Persamaan kontinuitas (Mononobe – Darcy) untuk formasi garis rembesan :

L =

Y = Ho

Dimana :t = Lama bertahannya permukaan air pada elevasi tertentuHo = Kedalaman air rata – rata dalam jangka waktu t.

6 - 5


L = Jangkauan terjauh garis rembesan untuk Ho dari waktu t.r = Prosentase poriC = Koefisien (bervariasi tergantung pada jenis, ukuran butiran dan prosentase

pori bahan tanah) Untuk tanah biasa C = 0.6 – 1.0 Untuk pasir C = 2.4 – 3.2 Untuk kerikil C = 3.2 – 5.5

Faktor yang mempengaruhi garis rembesan adalah tinggi muka air didepan maupun dibelakang tanggul, jangka waktu muka air tertinggi bertahan, permeabilitas tanggul, koefisien filtrasi Darcy serta kedalaman lapisan kedap pondasi tanggul.

Pencegahan rembesan diusahakan dengan memperpanjang jalur rembesan, penggunaan filter untuk mencegah erosi bawah tanah.

6.4. Desain Normalisasi Sungai

6.4.1. Ruas Sungai

Sebagaimana yang telah diuraikan dalam kajian alternatif pengendalian banjir, bahwa untuk Alternatif-3 direncanakan dilakukan pekerjaan normalisasi sungai dengan memperlebar dan memperdalam penampang sungai yang ada untuk meningkatkan kapasitas aliran. Ruas sungai yang dilakukan pekerjaan normalisasi sungai adalah antara km. 20.0 sampai km. 29.0, atau dengan panjang total 9.0 km.

6.4.2. Alignment Rencana Normalisasi Sungai

Rencana alignment sungai yang dinormalisasi didasarkan dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Alignment sungai rencana pada umumnya diusahakan mengikuti kondisi eksisting dari sungai yang ada, dengan pertimbangan untuk mengurangi pembebasan lahan.

2. Rencana alignment diusahakan dengan belokan yang tidak tajam.

6.4.3. Debit Rencana

Debit rencana untuk perencanaan dimensi normalisasi sungai berdasarkan debit puncak banjir periode 25 tahun pada ruas sungai yang bersangkutan. Akan tetapi untuk ruas sungai di hilir rencana lokasi waduk tunggu Nipa-Nipa digunakan debit puncak banjir yang sudah direduksi oleh adanya waduk tunggu tersebut. Perhitungan dimensi awal penampang sungai normalisasi seperti tercantum pada Tabel A.5.8. pada kajian alternatif pengendalian banjir.

6.4.4. Muka Air Rencana

6 - 6


Elevasi muka air rencana setelah dilakukan pekerjaan normalisasi sungai dihitung kembali berdasarkan analisis unsteady flow dengan model matematik. Elevasi muka air pada posisi paling hilir dari rencana normalisasi yaitu pada km. 20.0 yang menentukan elevasi muka air banjir ke hulunya akibat adanya pengaruh aliran balik. Elevasi muka air banjir rencana normalisasi sungai dapat dilihat pada Tabel B.6.1. untuk ruas sungai yang bersangkutan (km. 20.0 – 29.0).

6.4.5. Koefisien Kekasaran

Koefisien kekasaran Manning untuk ruas sungai yang dinormalisasi digunakan 0.025 dengan kondisi penampang sungai dari tanah dengan bentuk teratur dan relatif lurus.

6.4.6. Tinggi Jagaan

Tinggi jagaan pada ruas sungai yang dinormalisasi diambil sama dengan ruas sungai di hilirnya untuk perencanaan tanggul yaitu sebesar 0.60 m. Sedangkan untuk rencana persilangan dengan jembatan digunakan standar tinggi jagaan sebesar 1.00 m.

6.4.7. Lebar Tanggul

Lebar atas tanggul direncanakan sebesar 3.00 m, sehingga bisa digunakan juga untuk jalan inspeksi. Perkerasan jalan inspeksi dibuat dengan lebar 2.50 m dengan menggunakan perkerasan sirtu.

6.4.8. Kemiringan Talud

Kemiringan talud dalam dan luar direncanakan diambil 1 : 1.50, kemiringan ini akan ditinjau kestabilannya berdasarkan perhitungan stabilitas lereng.

Penampang sungai standar yang digunakan untuk rencana normalisasi seperti ditunjukkan pada Gambar B.6.3.

6.5. Desain Sistem Drainase

6.5.1. Tata Letak Rencana

Terdapat beberapa anak sungai dan saluran pembuang alam yang masuk ke sungai Tallo pada ruas yang direncanakan tanggul. Pada lokasi-lokasi tersebut perlu dibuatkan bangunan pengeluaran (outlet drainase). Bangunan ini berfungsi untuk membuang air drainase ke sungai atau mencegah masuknya air banjir dari sungai (yang telah ditanggul) ke daerah daratan. Untuk itu bangunan ini perlu dilengkapi dengan pintu pengatur yang pada saat terjadi banjir pintu ini ditutup. Pengaturan otomatis juga dapat dilakukan dengan menggunakan pintu klep otomatis. Tata letak bangunan-bangunan outlet drainase

6 - 7


serta pembagian batas-batas catchment area dari masing-masing bangunan seperti dapat dilihat pada Gambar B.6.4.

6.5.2. Bangunan Drainase Outlet

Debit rencana pada bangunan outlet drainase dihitung dengan rumus Rational, dengan menggunakan curah hujan rancangan periode ulang 5 tahun. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

Q = . f. I.A

Dimana : Q = Debit rencana (m³/dtk)f = Koefisien debit (ditetapkan = 0.60)I = Intensitas hujan rata – rata selama waktu

konsentrasi banjir (mm/jam)A = Luas daerah pengaliran (km²)

Perencanaan bangunan outlet drainase yang diusulkan pada Sungai Tallo adalah seperti disajikan pada Tabel B.6.2. Tipikal dari bangunan outlet drainase yang diusulkan sebagaimana disajikan pada Gambar B.6.5.

6.6. Desain Waduk Tunggu Nipa-Nipa

6.6.1. Rencana Tata Letak

Tata letak rencana waduk regulasi direncanakan berdasarkan berbagai alternatif kajian serta keterbatasan kondisi di lapangan, seperti keterbatasan luas lahan yang bukan perkampungan, sehingga biaya pembebasan lahan tidak terlalu tinggi. Gambar tata letak umum rencana waduk tunggu Nipa-Nipa yang diusulkan seperti disajikan pada Gambar B.6.6.

Waduk tunggu Nipa-Nipa yang direncanakan terletak disisi sebelah kanan Sungai Tallo pada ruas sungai setelah percabangan sungai Tallo dengan Sungai Mangalarang (km. 23.7). Pada ruas setelah percabangan ini terjadi akumulasi debit banjir yang besar, sehingga daerah ini dan sekitarnya selalu menjadi daerah genangan banjir.

6.6.2. Karakteristik Waduk Tunggu

Waduk tunggu dibangun dengan melakukan penggalian pada area rencana tampungan dan membuat tanggul keliling. Tanggul keliling ini dibuat dengan kemiringan talud 1 (V) : 2 (H) dengan lebar puncak 3.0 m dan lebar berm 3.0 m untuk meningkatkan kestabilan talud.

6 - 8


Galian dasar waduk tunggu direncanakan sampai + 0.00. Dasar galian waduk tunggu dibuat dengan kemiringan dasar miring menuju ke tengah, dimana direncanakan berbentuk saluran pembuangan. Karakteristik utama waduk tunggu yang direncanakan adalah sebagai berikut.

Luas areal : 85 ha (dibatasi dengan saluran pembuang, disisi luar tanggul keliling)

Luas dasar galian : 83.7 ha (di sisi dalam dari batas kemiringan talud tanggul keliling).

Elevasi spillway : + 3.36 m (dari analisis hidrolika)Kapasitas normal : 2.81 juta meter kubik (sampai muka air normal = + 3.36 m)Kapasitas maks : 3.58 juta meter kubik (sampai muka air banjir = + 4.28 m)Elevasi Puncak tanggul : + 4.28 + 0.80 = + 5.08 m, dengan lebar atas 3.00 m.

Dasar waduk : Elevasi memanjang bervariasi dari hulu + 1.0 m (dekat dengan bagian pemasukan/spillway) dan pada bagian hilir - 1.0 m (dekat bangunan pintu). Elevasi rencana galian waduk ini akan dikoreksi dari hasil penyedikan mekanika tanah pada lokasi ini). Didalam area rencana tampungan waduk direncanakan saluran drainase pengumpul dibagian dasar dengan kedalaman 1.0 m dan lebar dasar 1.0 m, kemiringan talud saluran diambil 1:3. elevasi melintangnya bervariasi dimana dibuat kemiringan dasar 1:1000 dari ujung talud tanggul keliling ke arah saluran drainase pengumpul.

Kolam Pengarah : Di depan bagian pemasukan pintu pengatur dibuat kolam pengarah dengan elevasi dasar lebih rendah 1.0 m dari dasar waduk di hulunya, Kolam pengarah direncanakan berukuran 150 x 150 m dengan kedalaman sekitar 1.0 m atau dengan elevasi - 1.0 m. Kolam ini dimaksudkan untuk mempermudah operasi bangunan pintu pengatur dan menampung aliran sedimen.

Saluran Pembuang : Saluran pembuang sisi (side drain) dibuat di sisi luar tanggul keliling dengan maksud untuk menampung buangan air disekitar lokasi waduk dan daerah perkampungan kemudian membuangnya ke sungai. Saluran ini juga akan menjaga agar buangan air limbah dari perkampungan disekitarnya tidak langsung masuk ke waduk untuk menjaga tampungan waduk tetap bersih. Dimensi saluran pembuang yang direncanakan adalah : kedalaman 1.0 m, dan lebar dasar = 1.0 m.

6.6.3. Pelimpah

Secara umum, panjang pelimpah direncanakan sepanjang mungkin, jika secara topografi dan secara ekonomi memungkinkan. Karena semakin panjang pelimpah dan semakin

6 - 9


tinggi crest spillway maka volume tampungan waduk tunggu akan semakin besar. Panjang pelimpah dalam hal ini ditentukan oleh rencana kapasitas tampungan waduk dan besarnya pemotongan debit puncak banjir rencana.

Pelimpah diharapkan mampu menyadap debit banjir yang melebihi kapasitas maksimum sungai untuk ditampung dalam waduk regulasi dan sebaliknya melimpahkan air kembali ke sungai pada saat muka air sungai telah surut. Kondisi ini didasarkan pada skala, Frekuensi dan bentuk hidrograf banjir sungai yang dipilih. Jenis aliran di upstream pelimpah (over flow spillway) adalah aliran tidak tetap berubah berangsur (Gradually Varied Flow). Pelimpah direncanakan dengan ambang bebas.

Dari luas rencana waduk tunggu sebesar 83.7 ha, dan kedalaman tampungan waduk rata-rata = 4.28 m, maka volume tampungan waduk adalah 3.58 juta m3. Besarnya pemotongan debit puncak banjir dari hidrograf banjir rencana adalah sebesar 230 m3/det, debit ini sebagai debit rencana bangunan pelimpah.

Direncanakan panjang pelimpah B = 170 m, maka kedalaman limpasan diatas mercu pelimpah dapat dihitung dengan rumus berikut :

Q = C x B x H (2 g x H) 0.5

Dimana : Q = Debit rencana ( 230 m3/det).C = Koefisien debit (0.35)B = Panjang pelimpah (170 m)g = Percepatan gravitasi (9.81 m/det).

Sehingga tinggi air diatas pelimpah H = 0.92 m. Dari analisis hidrolika, elevasi muka air banjir di sungai pada lokasi pelimpah (P.198) adalah + 4.28 m sehingga elevasi crest spillway = + 4.28 - 0.92

= + 3.36 m

Karakteristik pelimpah yang direncanakan adalah sebagai berikut:

Type : konstruksi beton bertulang dengan penampang melintang berbentuk trapesium

Crest : El. + 3.36 m dengan lebar atas 3.0 mPanjang : 170 mKemiringan : 1 : 1.5 untuk bagian hulu (sisi sungai), dan

1 : 3.0 untuk bagian hilir (sisi waduk tunggu)

Pada saat terjadi banjir maka sebagian air sungai akan masuk melimpah kedalam waduk tunggu melewati crest pelimpah, jika ketinggian muka air banjir di sungai melebihi elevasi crest pelimpah yang direncanakan (+ 3.36 m).

6 - 10


Konstruksi bangunan pelimpah terdiri dari bagian sayap di kedua sisinya dari beton bertulang, dan tanggul pelimpah yang dibuat dari beton bertulang dengan lapisan dasar batu kosong. Pipa pembuangan air dan pipa udara dipasang dibagian lapisan batu kosong tersebut, dengan maksud untuk membuang air dan udara dibawah lapisan beton. Sehingga konstruksi akan terhindar dari pengkikisan air dari dalam. Konstruksi pelimpah dibangun pada lapisan clay yang relatif stabil. Pada lapisan tanah yang kurang stabil perlu diganti lapisannya dan dibentuk serta dipadatkan. Untuk konstruksi dinding penahan dan sayap sisi pelimpah dibuat bertumpu pada lapisan tanah keras. Tipe bangunan pelimpah yang direncanakan seperti pada gambar B.6.7.

6.6.4. Perencanaan Kapasitas Bangunan Pengeluaran

Air banjir ditampung dalam waduk regulasi sampai pada saat air yang tertampung tersebut bisa dikeluarkan melalui bangunan pintu pengatur, yaitu dimana pada saat sudah terdapat beda tinggi air di waduk dengan di sungai. Operasi pengeluaran air ini harus segera dilakukan setelah muka air banjir di sungai mulai surut dan elevasinya lebih rendah dari muka air waduk. Pada awal musim kemarau, air yang sudah tinggal di dalam waduk tidak perlu dikeluarkan, karena bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

Penentuan kapasitas bangunan pintu yang digunakan ditentukan oleh waktu maksimum dimana air yang tertampung harus dapat dikeluarkan, dalam hal ini ditentukan oleh rata-rata selang waktu kejadian puncak banjir. Untuk itu diperlukan pencatatan debit jam-jaman pada lokasi waduk tunggu, atau dengan simulasi debit dari data hujan jam-jaman. Dalam perencanaan ini diambil rata-rata kejadian puncak banjir berselang 48 jam, yaitu berdasarkan simulasi debit banjir pada kejadian banjir besar.

Operasi pada waktu setelah kejadian banjir adalah sebagai berikut :

1. Pada saat setelah air banjir tidak melimpas masuk lagi ke dalam waduk tunggu, maka air sementara akan tertampung. Setelah muka air banjir di sungai berangsur-angsur turun, maka air yang tertampung dalam waduk tunggu akan mengalir keluar secara gravitasi melawati crest spillway sampai pada saat ketinggian muka air mencapai elevasi sama dengan crest spillway.

2. Selanjutnya pintu pengatur dapat dibuka sehingga air yang tertampung dalam waduk akan keluar melewati pintu secara gravitasi.

Berdasarkan rencana operasi tersebut, selanjutnya dibuat analisis simulasi tampungan waduk tunggu. Analisis ini dibuat dengan dasar hasil dari analisis hidrolika profil muka air banjir di sungai (unsteady flow analysis).

Dimensi bangunan pintu direncanakan berdasarkan debit maksimum rencana 100 m3/dt (dari analisis simulasi tampungan waduk tunggu), dengan kecepatan aliran diambil maksimum 1.50 m/dt., dan bukaan pintu diambil maksimum = 4.28 m., sehingga dimensi pintu adalah sebagai berikut :

6 - 11


100 m3/dt------------------------------ = 15.5 m (lebar) dipakai 5 m (lebar) x 3 buah pintu = 15 1.5 m/dt x 4.28 m (tinggi)

Dengan dimensi pintu tersebut berdasarkan analisis simulasi tampungan waduk, dengan waktu pengurasan selama 30 jam, maka kedalaman air di waduk yang tersisa sebesar 0.40 m. atau dengan volume tampungan waduk sebesar 0.32 juta m3. Selanjutnya dilakukan pengurasan dengan pompa drainase dengan kapasitas 2 x 2.0 m3/dt = 4.0 m3/dt selama 18 jam.

6.6.5. Perencanaan Bangunan Pintu Pengatur

Untuk mengatur pembuangan maupun penyadapan air pada volume tertentu diperlukan pintu pengatur. Pintu air dapat berupa pintu saluran terbuka (gate) atau pintu tipe saluran tertutup / pintu air gorong-gorong (Sluice). Dalam hal ini direncanakan pintu pengatur tipe Sluiceway.

Detail gambar pintu pengatur disajikan pada bagian lampiran gambar.

a. Tata Letak

Bangunan pintu pengatur ditempatkan pada bagian hilir (bagian pengeluaran) waduk tunggu. Pada lokasi ini juga rencananya ditempatkan bangunan/fasilitas lain dari waduk tunggu, yaitu; stasiun pompa, dan bangunan/ gedung operasi/ kantor. Direncanakan jalan masuk ke lokasi ini dari jalan inspeksi PAM yang ada.

b. Kondisi Tanah

Dari hasil penyelidikan tanah dengan bor inti, diketahui bahwa kedalaman lapisan/batuan keras pada lokasi bangunan pintu berada pada kedalaman sekitar 7.0 m dibawah permukaan tanah asli.

c. Daun Pintu

Daun Pintu air direncanakan dari rangka baja dengan plat baja. Detail daun pintu yang direncanakan akan disajikan pada gambar desain.

d. Penggerak Pintu

Pintu air direncanakan digerakkan dengan motor listrik yang dioperasikan langsung di gedung operasi. Dalam keadaan khusus darurat pintu juga bisa dioperasikan secara manual dengan menyediakan suatu fasilitas lifting device. Detail penggerak pintu akan disajikan pada gambar desain.

6 - 12


e. Debit Pengaliran

Pintu pengatur ini berfungsi mengalirkan tampungan air dari waduk kembali ke sungai pada kondisi muka air waduk setinggi Crest Spillway (= + 3.36 m) dan tidak dapat lagi melimpaskan air ke sungai sehingga pintu harus dibuka.

Perhitungan penampang pintu berdasarkan bentuk aliran dalam terowongan yaitu :

Q =

Dimana :Q = Debit rencana (= 100 m³/dtk)b = Lebar pintu (m), direncanakand = Tinggi pintu (= 4.28 m) = Beda tinggi muka air hulu – hilir (= 0.20 m)a = Tinggi tekanan kecepatan masuk =

Va = Kecepatan masuk (= 0.0 m/dtk) atau kecepatan rata – rata dihulu pintu. = Koefisien kekasaran dinding

untuk permukaan beton halus = 0.85 - 0.95untuk permukaan beton kasar = 0.60 – 0.85

= 4.79 . bb = 100/7.20

= 13.9 m digunakan 3 buah pintu ukuran lebar 5.00 m

Perbandingan lebar dan tinggi pintu ( b : d ) diambil berdasarkan ukuran yang ekonomis yaitu 1 : 1 atau 1 : 1.2 dimana diusahakan perbandingan tersebut menghasilkan kecepatan sekitar 2 m/dtk.

f. Karakteristik Rencana Pintu

Debit Rencana = 100 m3/dtDimensi bukaan yang dibutuhkan = 64 m²Muka air rencana maksimum (HWL)- Muka air di waduk tunggu = + 4.28 m- Muka air di sungai = + 4.08 m

Muka air rencana rendah (LWL)

6 - 13


- Muka air di waduk tunggu = + 0.50 m- Muka air di sungai = - 0.80 m

Elevasi rencana ambang pintu = + 0.00 mElevasi rencana puncak pintu = + 5.08 m (sama dengan elevasi rencana tanggul waduk tunggu)

6.6.6. Desain Stasiun Pompa

A. Debit Rencana dan Muka Air Rencana

Pompa air drainase direncanakan beroperasi pada saat pintu air sudah tidak mampu lagi beroperasi untuk mengosongkan waduk, atau muka air di waduk mencapai + 0.40 m. Sedangkan elevasi dasar waduk direncanakan + 0.00 m. Sehingga besarnya volume air waduk yang harus dikeluarkan oleh pompa air drainase adalah :

Vp = (0.40 - 0.00) x 837000= 0.40 x 837000 = 334800 m3

Dengan volume air tersebut bila direncanakan volume air di waduk bisa dikosongkan dalam waktu 18 jam, maka kapasitas pompa air yang dibutuhkan adalah :

Qp = 334800 / (18 x 3600)= 5.16 m3/dt.

Jika digunakan pompa dengan kapasitas 2 x 2.0 m3/dt, maka waktu pemompaan akan berjalan selama :

= 334800 / 4 = 83700 detik = 23.2 jam.

Untuk selanjutnya ditetapkan kapasitas pompa (debit rencana) yang digunakan pada waduk tunggu Nipa-Nipa adalah = 2 x 2 m3/dt atau = 2 x 120 m3/menit

Elevasi muka air desain untuk stasiun pompa adalah sebagai berikut :

Muka air bagian penghisapan (sisi waduk tunggu)HWL = El. + 3.36 m (setinggi crest spillway)LWL = El. + 0.00 mLLWL = El. – 0.10 m

Muka air bagian keluar (sisi sungai)

6 - 14


HWL = El. + 3.36 m (setinggi crest spillway)LWL = El. – 0.80 m (pasang surut rendah rata-rata (MLWL))

B. Pemilihan Tipe Pompa

Total head pompa pada saat operasi tergantung pada ketinggian muka air di waduk tunggu dan ketinggian muka air di sungai, serta jumlah dari beberapa kehilangan tinggi. Total head pompa yang direncanakan diestimasi sebesar 3.8 m. Dengan debit rencana 2 m3/dt.

Salah satu tipe pompa yang sesuai untuk kondisi tersebut adalah tipe pompa propeler sumbu vertikal (vertical shaft propeller pumps) atau tipe pompa tenggelam (submersible motor propeller pump). Penggunaan tipe submersible memiliki banyak keuntungan seperti lebih mudah dalam pengoperasian dan sistem pemasangan. Direncanakan tipe pompa submersible digunakan untuk stasiun pompa pada waduk tunggu Nipa-Nipa.

C. Perhitungan Tinggi Tekanan Pompa

Tinggi tekanan pompa dihitung dengan cara sebagai berikut :

a. Tinggi tekan aktual maksimum pompa ( H am)

H am = H1 – H2

Dimana :H1 = Muka air maksimum pada bagian penghantar (= + 3.36 m)H2 = Muka air minimum pada bagian pengisap (= + 0.00 m)

H am = 3.36 – 0.00 = 3.36 m

b. Perencanaan Tinggi Tekan Aktual ( Ha)

Ha = H am x C

Dimana :C = Faktor koreksi = 0.7 – 0.8

Ha = 3.36 x 0.75 = 2.52 m

c. Kehilangan Tekan (Head Loss) :

i. Kehilangan pada box culvert

h1 = K1 x V1²

6 - 15


2g

dimana : K1 = Koefisien gesekan = 0.5V1 = Kecepatan aliran ( = 0.50 m/dtk)

h1 = 0.50 x 0.50²/19.62 = 0.018 m

h2 = n x V1² . LR 4/3

dimana : n = Koefisien kekasaran = 0.015R = Jari-jari hidrolis rata-rata (= 1.03 m)V1 = Kecepatan aliran (= 0.50 m/dtk)L = Panjang gorong-gorong (= 6.00 m)

h2 = ((0.015 x 0.502)/1.034/3) x 6.0 = 0.022 m

h3 = K3 x V1² , 2g

Dimana :K3 = Koefisien gesekan = 1.0 V1 = Kecepatan Aliran (= 0.50 m/dtk)

H3 = 1.0 x 0.502/19.62 = 0.013 m

ii. Kehilangan pada kisi pemasukan (h4) = 0.30 m

iii. Kehilangan pada pipa hisap ( Auction Pipe )

h5 = K5 x L1 x V2² ( akibat gesekan ) 2g

Dimana : K5 = Koefisien gesekan = 0.03L1 = Panjang pipa (= 4.00 m)D1 = Diameter pipa (= 1.00 m)h5 = 0.039 m

V2²H6 = K6 x -------- ( akibat lengkungan pipa )

2g

Dimana :K6 = Koefisien gesekan = 0.97V2 = Kecepatan aliran di pipa (= 2.55 m/dtk)

6 - 16


H6 = 0.320 m

iv. Kehilangan pada pipa penghantar ( h7)

L2 V2²h7 = K7 x -------- x -------

D2 2g

Dimana :K7 = Koefisien gesekan = 0.03L2 = Panjang pipa (= 5.00 m)D2 = Diameter pipa (= 1.00 m)V2 = Kecepatan aliran (= 2.55 m/dtk)h7 = 0.050 m

v. Kehilangan pada klep ( h8 )

V2²h8 = K8 x ------ ,

2gDimana : K8 = Koefisien gesekan = 0.20h8 = 0.066

vi. Kehilangan pada pipa kerucut (h9)

(V2 – V3 ) ²h9 = K9 --------------

2g

Dimana :K9 = Koefisien gesekan = 0.25 – 0.45V2 = Kecepatan aliran pada pipa pemasukan ( = 2.55 m/dtk )V3 = Kecepatan aliran pada pipa pengeluaran (= 2.00 m/dtk)h9 = 0.005 m

vii. Kehilangan pada klep penutup ( 10 )

V3²h10 = K10 x ------,

2g

Dimana : K10 = Koefisien gesekan = 0.5h10 = 0.102 m

6 - 17


viii. Kehilangan Tinggi Tekanan ( 11 )

V3²h11 = K11 x ------- , dimana K11 = 1.0

2g= 0.204 m

ix. Kehilangan total ( head loss )

hL = h1 + h2 + ……. + h11= 1.139 m

d. Total Tinggi Tekanan ( Total Head )

HT = Ha + hL + hs= 2.52 + 1.14 + 0.15 = 3.81 m

Dimana :hL = Total head Loss ( m )hs = Faktor penurunan pada tanah, tempat dudukan struktur (= 0.15 m)

D. Desain Saluran Masuk dan Kolam Hisap

Ukuran dari saluran masuk dan kolam hisap direncanakan sebagai berikut :

(1). Lebar saluran masuk harus sama atau lebih lebar dari 3 x Diameter pipa hisap dari pompa (D). Untuk pompa dengan kapasitas 2 m3/dt atau 120 m3/menit dengan head total 3.8 m diameter pompa yang dipakai adalah 1.00 m (tergantung tipe dan merk pompa yang akan dipakai).

B = 3 x 1.00 m = 3.00 m

(2). Kedalaman saluran masuk harus sama atau lebih dalam dari harga yang dihitung berikut :

Kapasitas pompa = 2 m3/dtKecepatan aliran masuk ke kolam = kurang dari 0.50 m/dt.Kehilangan di trashrack = 0.10 mKedalaman saluran masuk S =

S > debit/kecepatan/lebar + kehilangan di trashrack= 2 /0.50/3.0 + 0.10= 1.43 m ≈ 1.50 m

Sehingga elevasi dasar saluran masuk =LLWL – S = - 0.10 – 1.50

= - 1.60 m

6 - 18


(3). Saluran masuk harus lebih panjang untuk dapat memasang stoplog dan trashrack

(4). Kolam hisap dimana pompa submersible dipasang harus dihitung berdasarkan aspek hidrolika yang diperlukan :

(a) Untuk mencegah timbulnya pusaran aliran, maka kecepatan aliran masuk harus lebih kecil dari 0.50 m/dt.

(b) Jarak antara mulut pipa hisap dengan dasar kolam hisap harus sama atau lebih besar dari 0.5 x diameter pipa hisap

= 0.50 x 1.00 m = 0.50 m(c) Jarak dari ketinggian LLWL (El. – 0.10 m) sampai mulut pipa hisap

harus sama atau lebih besar dari 1.5 x diameter pipa hisap.= 1.5 x 1.00 m = 1.50 m

(d) Sehingga elevasi dasar kolam hisap dapat dihitung sebagai berikut :El. – 0.10 – 1.50 – 0.50 = El. – 2.10 m

(5). Jarak antara dinding dengan as pipa hisap : B1 < 1.5 D = 1.5 x 1.0 = 1.50 m

6 - 19


E. Kecepatan Pemompaan

Np = Ns x HT ¾ Q1/2

Dimana : Ns = Kecepatan spesifikasi ( 1.5 - 2.0 )Q = Debit ( = 120 m³/menit )HT = Total head pompa (= 3.80 m)

Np = 2.0 x 3.80 ¾ = 1201/2

F. Tenaga Elektrik

SG x Q1 x HTKw = 0.163. ---------------------

n

Dimana : SG = Specific Gravity (1.0 kg / ltr )Q1 = Kapasitas pompa ( = 120 m³/menit )HT = Total head pompa (= 3.80 m)n = Efesiensi pompa ( = 70 % )

G. Head Pompa Hisap

N Q 4/3

hsv = ----------- ……………….. (1 ) S

Dimana : N = Kecepatan pemompaan ( rpm )Q = Kapasitas pompa ( m³/menit )S = 1200

hsv = Da + hs - Ba - hls - b

Dimana : Da = Tekanan atmosfir = 10.3 mhs = Daya hisap / angkat (m)Ba = Tekanan uap air 0.4 m pada 30 °Chls = Kehilangan pada pipa hisapB = Head yang diizinkan = 0.5 m

H. Perencanaan Electrical

1. Trafo Utama

6 - 20


PT = ---------------- a x b

Pf x nm

Dimana : T = Ukuran tenaga dalam KVAP = Total beban (KW )Pf = Power factor = 0.85nm = Efisiensi = 0.90a = Angka kebutuhan = 1.0b = Angka keamanan = 1.1

2. Tenaga Bantu Emergency ( Diesel Generator )

2.1. Generator ( PG )

a. Kategori PG.1 bertenaga lebih besar atau sama dengan tenaga yang dibutuhkan.

b. Kategori PG.2 adalah tenaga bantu pada saat start loading saja.

1 _PG = Ps ------- - 1 x d

Vd

Dimana :PG.2 = Kebutuhan generator dalam KVAPS = Start loading dalam KVAVd = Rasio voltase = 0.2Xd = Faktor reaksi generator = 0.30

c. Kategori PG.3 adalah gabungan dari kategori PG.1 dan PG.2

PG.3 = (PB + Pms )2 + (QB + Qms ) 2 ½

______________________________ KG

Dimana :PG.3 = Kekuatan generator dalam KVAPB = Tenaga aktif pada beban dasar (KW)QB = Reaksi beban dasar (KV ar )Pms = PS x Pfs, Tenaga untuk start loading (KW)Ps = Beban start loading ( KVA )Pfs = Faktor tenaga untk start = 0.20Qms = Reaksi tenaga awal (KV ar )KG = Toleransi generator = 1.5PB = ( Pi - Pim ) PFPim = Input tenaga pada beban berat maksimum (KVA)PF = Faktor tenaga/daya = 0.80

6 - 21


QB = ( Pi - Pim ). [ 1 – (PF) 2 ] ½ dalam (KV ar)Qms = Ps x [ 1 - (Pfs)2 ] ½ dalam (KW)Pms = Ps x Pfs dalam (KW)

2.2. Mesin Diesel (PE) : Type / Kategori PE.1, PE2,PE3

a. Kategori PE.1 :

PG.1 x PftPE.1 = ------------------

0.736 x G

Dimana : PE.1 = Rasio Mesin dalam (PS)Pft = Faktor tenaga total = 0.80G = Efiesiensi genarator

b. Kategori PE.2 :

PmsPE.2 = ---------------------------

0.736 x G x K1

Dimana :PE.2 = Rasio Mesin dalam (PS)G = Efesiensi generatorK1 = Rasio daya beban :

Untuk kombinasi dengan generator berkekuatan lebih besar atau sama dengan 300 KVA = 0.5

Untuk kombinasi dengan generator berkekuatan 100 – 300 KVA = 0.7

Pms = Tenaga untuk start loading maksimum dalam (KW)Ps = Beban / loading start maksimum dalam (KVA)Pfs = Faktor tenaga start = 0.20

c. Kategori PE.3 :

PB + Pms---------------------------- 0.736 x G x K2

Dimana :PE.3 = Rasio mesin dalam (Ps0Pms = Tenaga aktif pada beban dasar dalam (KW)

= ( Pi - Pim ) Pf

6 - 22


Pi = Total beban dalam (KVA)Pim = Input tenaga pada beban berat maksimum dalan (KVA)PF = Faktor daya / tenaga = 0.08Pms = Ps x Pfs = Tenaga /daya untuk start loading maksimum

dalam (KW)Ps = Beban / loading start maksimum dalam KVAPfs = faktor tenaga start = 0.20G = Efesiensi generatorK2 = Rating overload ( short time ) = 1.1

I. Kapasitas Tangki bahan Bakar

BE. PE. T . NQ = ----------------------------.

1000. wf

Dimana :Q = Kapasitas tangki bahan bakar (Kl )BE = Kebutuhan bahan bakar (Kg/Ps/jam)PE = Out put mesin (PS)t = Rencana jam operasi (jam)Wf = Berat spesifik bahan bakar ( Kg/liter)N = Mesin ke n ( jumlah mesin ) = Angka batas

6 - 23

final bab 06 dd banjir

Documents