Bendungan Dan Waduk

BENDUNGAN DAN WADUK

TEKNIK SIPIL UNIKAL

1

BENDUNGAN SAGULING

Situasi Bendungan Saguling Lokasi : Desa/Kecamatan Kabupaten Propinsi Vol. waduk pada Vol. Efektif Tinggi di atas dasar sungai Tinggi di atas galian terdalam Panjang puncak Lebar puncak

: Batujajar : Bandung : Jawa Barat : 611 juta m3 : 97,50 m : 99,50 m Tata : 301,4 m : 10,00 m

Letak Bendungan Saguling 2

BENDUNGAN CIRATA

Situasi Bendungan Cirata Lokasi : Desa/Kecamatan Kabupaten Propinsi Vol. waduk pada Vol. Efektif Tinggi di atas dasar sungai Tinggi di atas galian terdalam Panjang puncak Lebar puncak

: Cirata : Purwakarta : Jawa Barat : 796 juta m3 : tad : 125 m : 453 m : 15,00 m

Tata Letak Bendungan Cirata 3

BENDUNGAN JUANDA (JATILUHUR)

Situasi Bendungan Jatiluhur Lokasi : Desa/Kecamatan Kabupaten Propinsi Vol. waduk pada Vol. Efektif Tinggi di atas dasar sungai Tinggi di atas galian terdalam Panjang puncak Lebar puncak

: Jatiluhur : Purwakarta : Jawa Barat : 1.790 juta m3 : 96,00 m : 105,00 m : 1220 m Tata : 10,00 m

Letak Bendungan Jatiluhur 4

BENDUNGAN MRICA

Situasi Bendungan Mrica Lokasi : Desa/Kecamatan : tad Kabupaten : Banjarnegara Propinsi : Jawa Tengah Vol. waduk pada Vol. Efektif : 47,00 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 95,00 m Tinggi di atas galian terdalam: 110,00 m Panjang puncak : 832,00 m Lebar puncak : 6,00 m

Tata Letak Bendungan Mrica 5

BENDUNGAN KEDUNGOMBO

Situasi Bendungan Kedungombo Lokasi : Desa/Kecamatan : Kedungombo Kabupaten : Boyolali, Purwodadi Propinsi : Jawa Tengah Vol. waduk pada Vol. Efektif : 634,6 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 61,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 62,00 m Panjang puncak : 1600 m Lebar puncak : 12,00 m

Tata Letak Bend. Kedungombo 6

BENDUNGAN GUNUNG ROWO

Situasi Bendungan Gunung Rowo Lokasi : Desa/Kecamatan : Siti Luhur/Gembong Kabupaten : Pati Propinsi : Jawa Tengah Vol. waduk pada Vol. Efektif : 5,00 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 19,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 20,50 m Panjang puncak : 185,00 m Lebar puncak : 5,00 m

Tata Letak Bend. Gunung Rowo 7

BENDUNGAN KETRO

Situasi Bendungan Ketro Lokasi : Desa/Kecamatan Kabupaten Propinsi Vol. waduk pada Vol. Efektif Tinggi di atas dasar sungai Tinggi di atas galian terdalam Panjang puncak Lebar puncak

: Ketro/Tanon : Sragen : Jawa Tengah : 2,70 juta m3 : 11,00 m : 15,00 m : 1200 m : 3,00 m

Tata Letak Bendungan Ketro 8

BENDUNGAN KARANGKATES

Situasi Bendungan Karangkates Lokasi : - Desa/Kec. : Karangkates/Sumber Pucung - Kabupaten : Malang - Propinsi : Jawa Timur Vol. waduk pada Vol. Efektif : 253,00 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : 96,00 m Tinggi di atas galian terdalam : 97,50 m Panjang puncak : 820 m Lebar puncak : 13,70 m

Tata Letak Bend. Karangkates 9

BENDUNGAN SIRUAR

Situasi Bendungan Siruar Lokasi : Desa/Kecamatan : Sigura-gura Kabupaten : Tapanuli Utara Propinsi : Sumatera Utara Vol. waduk pada Vol. Efektif : 2860 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : tad Tinggi di atas galian terdalam : 39,00 m Panjang puncak : 71,00 m Lebar puncak : 4,00 m

Tata Letak Bendungan Siruar 10

BENDUNGAN TANGGA

Situasi Bendungan Tangga Lokasi : Desa/Kecamatan : Sigura-gura Kabupaten : Tapanuli Utara Propinsi : Sumatera Utara Vol. waduk pada Vol. Efektif : 0,579 juta m3 Tinggi di atas dasar sungai : tad Tinggi di atas galian terdalam : 82,00 m Panjang puncak : 125 m Lebar puncak : tad

Tata Letak Bendungan Tangga 11

PENGANTAR

“Storage Dam”atau Bendungan/Waduk dari Kementrian PU (Komite Keamanan Bendungan) adalah : a. High Dam (117 buah s/d Tahun 2000) H> 15 meter dan storage >100.000 m3 b. Low Dam ( 135 buah s/d Tahun 2000) H< 15 meter dan storage > 500.000 m3 12

PENGANTAR

Lebih Jauh, High Dam dikelompokkan menjadi 3 klasifikasi yaitu : 1. Bendungan Besar; H>50 meter 2. Bendungan sedang; 25
13

PENGANTAR

Beberapa Tahapan Studi Perencanaan :

1. Tahap Survey Invetarisasi Pendahuluan a.

Aspek Teknis (spt : data geologi, topografi, dan hidrologi)

b.

Aspek Sosial (spt : SAS = data rumah penduduk, penyebaran lokasi, respon terhadap rencana pembangunan, dsb)

14

PENGANTAR

2. Tahap Studi Kelayakan a.

Aspek Teknis ( spt : perhitungan debit andalan, lengkung kapasitas, prakiraan operasional, dimensi dan biaya)

b.

Aspek Sosial ( spt : PCM = konsultasi langsung dg masyarakat terkait rencana pembangunan bendungan ttg taksiran ganti rugi, rencana relokasi, persetujuan social lainnya )

15

PENGANTAR

3. Tahap desain a. pra desain b. detail desain Dibarengi dengan langkah peyelesaian tahap sosialnya spt pembentukan team pembebasan lahan dan ganti rugi dsb.

16

PENGANTAR

Tahapan Teknis Perencanaan al :

1. Data dan Analisa a. Analisa data hidrologi untuk Penentuan Flood Design kala ulang tertentu. b. Analisa data topografi untuk penentuan lengkung kapasitas dan luas genangan c. Analisa erosi lahan untuk penentuan tampungan mati d. Analisa data geologi pondasi dan timbunan

17

PENGANTAR

2. Perencanaan Teknis Bendungan a. Saluran Pengelak b. Cover Dam/Bendungan Pengelak c. Pelimpah d. Tubuh Bendungan e. Analisa Stabilitas Bendungan terhadap : - rembesan - geser dan guling - lereng tubuh bendungan

18

PENGERTIAN UMUM 1. Sungai adalah tempat-tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air sampai muara dengan dibatasi kanan dan kirinya sepanjang pengalirannya oleh Garis Sempadan (GS) 2.

Daerah Pengaliran Sungai (DPS) adalah suatu kesatuan wilayah tata air yang terbentuk secara alamiah dimana air meresap dan/atau mengalir melalui sungai dan anak-anak sungai ybs. DPS sering disamakan dengan Daerah Aliran Sungai (DAS)/Catchment Area/River basin

3. Wilayah Sungai adalah kesatuan wilayah tata pengairan sebagai hasil pengembangan satu atau lebih DPS

19

ANALISA DATA

A. Data HIDROLOGI : • Data Karakteristik DAS, seperti : - Luas daerah pengaruh stasiun hujan (km2) - Luas total DAS (km2) - Panjang alur sungai utama (km) - Koefisien pengaliran • Data klimatologi Curah hujan harian maksimum tahunan pada masing-masing stasiun hujan 20

ANALISA DATA

B. Data TOPOGRAFI : Peta situasi, cross dan long section

C. Data GEOLOGI PONDASI dan TIMBUNAN: Spesifik Grafity (Gs) Void Ratio (e ; %) Water content (w ; %) Kohesi (C ; t/m2) Koefisien Permeabilitas (k ; m/dt) Sudut geser dalam (m ; o) 21

ANALISA DATA

ANALISA HIDROLOGI Tujuan analisa hidrologi

Hidrograf banjir rancangan

Analisanya ada 2 tahapan pokok :

1. Analisa curah hujan rancangan 2. Analisa hidrograf banjir rancangan 22

ANALISA DATA

Analisa curah hujan rancangan * Perhitungan curah hujan harian maksimum rerata daerah (mempertimbangkan factor luas pengaruh stasiun hujan) * Uji abnormalitas data hujan (Iwai Kadoya ) * Perhitungan curah hujan Rancangan, dengan Log Pearson III : - Penyajian data dalam bentuk Log - Pengeplotan - Penentuan persamaan garis - Uji statistika (smirnov) - Perhitungan PMP (probable maximum precipitation) 23

ANALISA DATA

Analisa hidrograf banjir rancangan - Pola distribusi hujan jam-jaman (model mononobe) - Nisbah Hujan jam-jaman - Sebaran Curah hujan rancangan netto jam-jaman - Hidrograf satuan sintetik (nakayasu) - Hidrograf banjir rancangan

24

ANALISA DATA

ANALISA GEOLOGI Data geologi digunakan kekuatan pondasi/timbunan Antara lain untuk : - penentuan kemiringan tubuh bendungan dan cover dam - penentuan garis rembesan - penentuan kapasitas rembesan - analisa stabilitas - perbaikan pondasi 25 - perlakuan teknis pada timbunan,dsb

ANALISA DATA

ANALISA TOPOGRAFI Data topografi digunakan

penentuan lengkung kapasitas serta elevasi bendungan

Data topografi sangat penting untuk hal tersebut diatas, disamping untuk analisis situasi seperti : - perhitungan dimensi dan volume - perhitungan biaya - analisis penelusuran banjir - analisis perhitungan PLTA, dsb 26

PERENCANAAN TUBUH BENDUNGAN

A. UMUM

Tubuh bendungan adalah :

merupakan bangunan utama yang dibuat melintang menutupi alur sungai yang akan dibendung dengan perhitungan kekuatan tertentu untuk mendapatkan daerah tampungan berupa waduk. 27

PERENCANAAN TUBUH

B. PERENCANAAN TUBUH BENDUNGAN URUGAN Data yang diperlukan antara lain : - Elevasi HWL dari perhitungan penelusuran banjir di pelimpah - Elevasi mercu pelimpah (berdasar analisis Kapasitas Tampungan Mati dan Efektif Waduk) - Persamaan lengkung kapasitas waduk - Data geologi rencana tanah timbunan (Gs, e, w, ø) - Asumsi koefisien gempa (umumnya k = 0,15)

28

PERENCANAAN TUBUH Perencanaan Tinggi jagaan : Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan air maksimum rencana didalam waduk (berdasarkan Q kala ulang tertentu) dan elevasi mercu bendungan. Penentuan tinggi jagaan dipengaruhi : - Tinggi kenaikan permukaan air akibat banjir abnormal - Tinggi jangkauan ombak akibat angin/gempa - Jenis type bendungan dan tinggi bendungan

29

PERENCANAAN TUBUH

Standar jagaan untuk bendungan urugan : H ≤ 50 m 50 ≤ H ≤ 100 m H ≥ 100 m

; tinggi jagaan Hf ≥ 2,0 m ; tinggi jagaan Hf ≥ 3,0 m ; tinggi jagaan Hf ≥ 3,5 m

30

PERENCANAAN TUBUH

Perencanaan Lebar bendungan : Perhitungan lebar atas mercu Rumus : B = 3,6 H 1/3 – 3 dimana : B = lebar puncak bendungan H = tinggi bendungan total (termasuk jagaan)

31

PERENCANAAN TUBUH Perencanaan Lereng Tubuh Bendungan : Rumus untuk kemiringan lereng hulu : Fs = 1,1 = [(m – k ’ )/(1 + k m ’ )] . tan ø Rumus untuk kemiringan lereng hilir :

Fs = 1,1 = [(n – k)/(1 + k n)] . tan ø) dimana : m dan n adalah kemiringan lereng hulu dan hilir untuk arah horizontal ’ =  Sat/( Sat - 1)  Sat =  w . Gs (1 + w)/(1 + e) 32

PERENCANAAN TUBUH Sketsa : B

m

n

H

L = B + (m.H + n.H)

33

PERENCANAAN TUBUH Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Bendungan Mulai

Data Topografi

Erosi Lahan

Debit Historis Outflow Rencana Kehilangan Air

El Dasar Waduk Lengkung Kap.

Debit Sedimen

Simulasi Kapasitas Tamp. Efektif

Usia Guna Waduk Analisa Tamp. Mati

a

b

c 34

PERENCANAAN TUBUH Lanjutan Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Bendungan

a

b

c

Elevasi Intake Elevasi Mercu Pelimpah Analisa Kap. Pelimpah &Penelusuran Banjir Perhitungan T.

Jagaan

Elevasi Mercu Bendungan Selesai 35

ANALISA STABILITAS Umum Stabilitas bendungan, meliputi : - stabilitas terhadap filtrasi - stabilitas lereng hulu/hilir bendungan (Mektan) - stabilitas terhadap geser - stabilitas terhadap guling

Stabilitas terhadap filtrasi Tubuh bendungan dan pondasi harus mampu mempertahankan diri dari gaya-gaya yang mengalir melalui celah-celah material tanah tubuh bendungan dan pondasinya. 36

ANALISA STABILITAS

Daya tahan ditentukan oleh analisa : - Formasi garis rembesan - Kapasitas air filtrasi - Analisa piping akibat filtrasi

Penentuan Garis Rembesan : Formasi garis rembesan dengan metode Casagrande (bila tanah isotropis dan non isotropis) (terlampir) 37

ANALISA STABILITAS KAPASITAS ALIRAN FILTRASI - Yaitu kapasitas rembesan yang mengalir ke hilir melalui tubuh bendungan - Kapasitas yang besar dapat menyebabkan kehilangan air waduk yang besar, menimbulkan bahaya piping. - Perkiraan kapasitas dihitung menggunakan jaringjaring trayektori aliran filtrasi, dengan rumus : Qf dimana : Qf Nf Nd K L

= (Nf/Nd) x K x H x L

= kapasitas aliran filtrasi = Angka pembagi garis trayektori = angka pembagi garis equipotensial = Koef permeabilitas tanah = Panjang aliran air pada tubuh bendungan 38

ANALISA STABILITAS STABILITAS TERHADAP PIPING/FILTRASI - Agar filtrasi tidak menimbulkan gejala sufosi/ sembulan maka kecepatan aliran harus kecil. - Parameter agar V kecil adalah kemiringan energi aliran filtrasi harus kecil juga atau tidak boleh melebihi i kritis (ic ). - Rumus : V =Kxi = K x Δh/L dimana : V K Δh L ic

= kecepatan aliran = Koef permeabilitas tanah = beda tinggi air hulu dan hilir = panjang rerata aliran filtrasi = (Gs – 1)/(1 + e) 39

PERENCANAAN PELIMPAH

A. UMUM Bangunan Pelimpah termasuk Bangunan Pelengkap

Artinya bangunan beserta instalasinya yang memungkinkan beroperasinya bendungan dengan baik, bila bangunan ini tidak berfungsi/tidak ada maka akan dapat membahayakan konstruksi bendungan.

40

PERENCANAAN PELIMPAH

Pengertian Bangunan Pelimpah : Adalah bangunan beserta instalasinya untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam waduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan Type bangunan pelimpah berdasarkan fungsi : - Pelimpah Utama (1,2 Q100 ; 1,2 Q200; Q1000 ) - Pelimpah pembantu (beroperasi bila terjadi banjir yang luar biasa melebihi Q rencana pelimpah utama) - Pelimpah darurat (beroperasi bila ada kerusakan pada pelimpah utama/ terjadi banjir yang melebihi kapasitas pelimpah utama dan pelimpah pambantu. 41

PERENCANAAN PELIMPAH Contoh :

Q 1.000 th Q 10.000 th

= 8.500 m3/dt dan = 10.000 m3/dt,

maka : Kapasitas pelimpah utama (4 pintu) = 8.500 m3/dt Kapasitas pelimpah pembantu

= 10.000 – 8.500 = 1.500 m3/dt

Kapasitas pelimpah darurat

= 0,25 x 8.500 m3/dt = 2.125 m3/dt 42

PERENCANAAN PELIMPAH BAGIAN-BAGIAN BANGUNAN PELIMPAH

 Saluran Pengarah dan pengatur aliran (controle structures) - digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatannya kecil tetapi debitnya besar. - tipe/jenisnya antara lain : ambang bebas (untuk debit kecil), ambang berbentuk bendung pelimpah (debit besar), bendung pelimpah menggantung (pada bendungan beton)

43

PERENCANAAN PELIMPAH  Saluran Peluncur - digunakan untuk membuat agar kecepatan air yang meluncur ke hilir dibawah kecepatan kritis yang diijinkan. V = k. R 2/3 . S 0,5 Fr = V/(g. L) 0,5 ≥ 1 (ktritis dan super kritis) Fr diusahakan ≤ 1 supaya terjadi aliran sub kritis sehingga terhindar adanya kavitasi yaitu gaya tarik pada dasar saluran sehingga merusak saluran peluncur.

44

PERENCANAAN PELIMPAH

 Peredam Energi - digunakan untuk mengjilangkan atau mengurangi energi air agar tidak merusak tebing, atau bangunan lain dihilir bangunan pelimpah dengan loncatan energi/kolam olakan, dsb.

45

PERENCANAAN PELIMPAH

B. PERENCANAAN PELIMPAH Dasar Perencanaan : belum ada cara perhitungan yang benar-benar mantap, kebanyakan masih mendasarkan pada asumsi-asumsi yang kebenarannya belum teruji, oleh karena itu maka pengujian dengan model test sangat dianjurkan.

46

PERENCANAAN PELIMPAH

Data yang diperlukan antara lain : - Koefisien limpahan (literature/empiris berdasarkan tipe = (1,5 sampai - 2,2) - Elevasi pelimpah (hasil analisa tampungan efektif waduk) - Persamaan lengkung kapasitas waduk

47

PERENCANAAN PELIMPAH

Langkah Perencanaan Pelimpah : 1) Perhitungan kapasitas pengaliran Rumus yang dipakai : Q = C. L . H 3/2 dimana : Q = debit (m3/dt) C = Koefisien limpasan (m0,5) L = lebar efektif pelimpah (m) H = total tinggi air diatas mercu pelimpah (m) 48

PERENCANAAN PELIMPAH

2)

Perhitungan lebar efektif pelimpah

Rumus yang dipakai : L = L’ – 2 (N.Kp + Ka)H dimana : L = lebar efektif pelimpah (m) L’ = Lebar sebenarnya (m) N = jumlah pilar di atas mercu (buah) Kp = Koefisien kontraksi pada pilar Ka = Koefisien Kontraksi pada dinding samping H = Tinggi air di atas mercu 49

PERENCANAAN PELIMPAH

Penelusuran banjir melalui pelimpah Adalah merupakan peramalan hidrograf disuatu titik pada suatu aliran berdasarkan atas pengamatan hidrograf di titik yang lain. Tujuan untuk mengetahui besarnya perubahan banjir yang melewati waduk menyangkut bangunan pelimpahnya.

50

PERENCANAAN PELIMPAH

Rumus yang dipakai : Hukum kontinuitas : I–O = ds/dt atau dapat dikembangkan menjadi : (I1 + I2)/2 + ψ = φ dimana : I = debit inflow (m3/dt ) Ψ = tampungan awal (m3/dt ) Φ = tampungan akhir (m3/dt )

51

PERENCANAAN PELIMPAH Tabulasi Perhitungan Penelusuran Banjir Tabel 1 El. MAW (m)

S (Jt m3)

(1)

(2)

S/t Q pelimp. (m3/dt) (m3/dt) (3)

(4)

Q/2   (m3/dt) (m3/dt) (m3/dt) (5)

(6) =(3)-(5)

(7) =(4)+(6)

Elevasi rencana pelimpah

A B

(A+B)/ 2

52

PERENCANAAN PELIMPAH Tabel 2 T (jam)

Inflow I rerata   Q kala (I1+I2)/2 (m3/dt) (m3/dt) ulang (m3/dt) tertentu (m3/dt)

(1)

(2)

(3)

A

(4)

Q pelimp. (m3/dt)

El. MAW (m)

(6)

(7)

(5) =(3)+(4)

A

B

(A+B)/2

C

(B+C)/2

X

53

PERENCANAAN PELIMPAH Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Pelimpah Mulai

Data Topografi

Erosi Lahan

Debit Historis Outflow Rencana Kehilangan Air

El Dasar Waduk Lengkung Kap.

Debit Sedimen

Simulasi Kapasitas Tamp. Efektif

Usia Guna Waduk Analisa Tamp. Mati

a

b

c 54

PERENCANAAN PELIMPAH Lanjutan Diagram Alir Penentuan Elevasi Mercu Pelimpah

a

b

c

Elevasi Intake Elevasi Mercu Pelimpah Selesai

55

TUGAS TERSTRUKTUR 1. Mencari dan memberikan tanggapan singkat tulisan/makalah/jurnal tentang Bendungan dan Waduk dengan sub tema : a. Perencanaan Bendungan b. Pelaksanaan Konstruksi Bendungan/ Perbaikan Pondasi c. Operasi dan Pemeliharaan Bendungan d. Tinjauan Keamanan Bendungan Pilih salah satu (Bersifat Perorangan)

56

TUGAS TERSTRUKTUR 2. Membuat Peta Pikiran/Diagram Alir dari Garis besar Proses Perencanaan : a. Waduk -Tampungan Mati -Tampungan Efektif -Tampungan Banjir b. Bendungan - Dimensi Tubuh Bendungan Catatan : Proses diawali dari data-data yang diperlukan. (Bersifat Kelompok)

57

Referensi : - Anonymous (1977), Design of Small Dams - Sosrodarsono Suyono (1989), Bendungan Type Urugan - Sudibyo R (1993), Teknik Bendungan - Novak (1990), Hydraulic Structure - Varshney R (1978), Concrete dams - Shuichi Sato (2000), Dams In Indonesia - Balitbang PU (1995), Bendungan Besar di Indonesia - Dep PU (1997), Peraturan Men PU No. 72/PRT/1997, Keamanan Bendungan

58

SELESAI

59