Evaluasi Kinerja Bangunan Talang Pada Daerah Irigasi Namu Sira – Sira Kab. Langkat

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Bendung
Bendung adalah salah satu bangunan air yang berfungsi meninggikan
muka air. Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 01, Bendung
(weir) dipakai untuk meninggikan muka air di sungai sampai pada ketinggian
yang diperlukan agar air dapat dialirkan ke saluran irigasi dan petak tersier.
Ketinggian itu akan menentukan luas daerah yang diairi (command area)
Bendung gerak adalah bangunan yang dilengkapi dengan pintu yang dapat
dibuka untuk mengalirkan air pada waktu terjadi banjir besar dan ditutup
apabila aliran kecil.
Di Indonesia, bendung adalah bangunan yang paling umum dipakai untuk
membelokkan air sungai untukmemenuhi air pada bidang pertanian dengan
menggunakan teknik rekayasa irigasi.
Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP–02, Bendung terdiri
dari 4 jenis, yaitu :
a)

Bendung Tetap, Bangunan air ini dengan kelengkapannya dibangun
melintang sungai atau sudetan, dan sengaja dibuat untuk meninggikan muka
air dengan ambang tetap sehingga air sungai dapat disadap dan dialirkan

secara gravitasi ke jaringan irigasi. Kelebihan airnya dilimpahkan ke hilir
dengan terjunan yang dilengkapi dengan kolam olak dengan maksud untuk
meredam energi.
Ada 2 tipe bendung tetap, yaitu bendung ambang tetap lurus dari tepi ke tepi
kanan sungai yang saling menghubungkan dua titik tepi sungai, kemudian
satu lagi bendung ambang tetap berbelok – belok yang memiliki fungsi untuk
sungai yang memiliki lebar yang kecil tetapi memiliki debit airnya besar.

b)

Bendung Gerak Vertikal, bangunan ini terdiri dari tubuh bendung dengan
ambang tetap yang rendah dilengkapi dengan pintu – pintu yang dapat
digerakkan vertikal maupun radial. Bendung ini memiliki fungsi ganda, yaitu
mengatur tinggi muka air di hulu bendung kaitannya dengan muka air banjir
5

Universitas Sumatera Utara

dan meninggikan muka air sungai kaitannya dengan penyadapan air untuk
berbagai keperluan.

c)

Bendung Karet (Bendung Gerak Horisontal), bangunan ini berfungsi
meninggikan muka air dengan cara mengembungkan tubuh bendung dan
menurunkan muka air dengan cara mengempiskannya. Tubuh bendung yang
terbuat dari tabung karet dapat diisi dengan udara atau air.

d)

Bendung Saringan Bawah, bangunan ini Bendung ini berupa bendung
pelimpah yang dilengkapi dengan saluran penangkap dan saringan. Bendung
ini meloloskan air lewat saringan dengan membuat bak penampung air
berupa saluran penangkap melintang sungai dan mengalirkan airnya ke tepi
sungai untuk dibawa ke jaringan irigasi.
Menentukan tipe – tipe bendung yang akan digunakan nantinya, perlu
untuk menentukan factor – factor yang harus diperkirakan untuk kelayakan
lokasi bangunan bendung yang paling cocok dipengaruhi oleh :
- Tipe, bentuk dan morfologi sungai
- Kondisi hidrolis anatara lain elevasi yang diperlukan untuk irigasi
- Topografi pada lokasi yang direncanakan,

- Kondisi geologi teknik pada lokasi,
- Metode pelaksanaan
- Aksesibilitas dan tingkat pelayanan.

2.2.Pengertian Irigasi
Didalam rekayasa irigasi banyak sekali bangunan – bangunan yang harus
diciptakan dan dibuat sehingga air dapat sampai ke hilir dan persawahan
sesuai dengan perencanaan. Bangunan – bangunan itu terdiri dari bangunan
utama, jaringan dan saluran irigasi, bangunan bagi dan sadap, bangunan –
bangunan pengukur dan pengatur, bangunan pengatur muka air, bangunan
pembawa, bangunan pelindung, jalan dan jembatan serta bangunan
pelengkap. Dalam pencapaian pembuatan irigasi dalam pertanian keseluruhan
bangunan

yang

dijelaskan

diatas,

adalah

keseluruhan

yang

harus

dipertimbangkan dalam pencapaian hasil maksimal dalam pengaliran air
kepersawahan.
6

Universitas Sumatera Utara

Irigasi adalah suatu rekayasa yang dilakukan untuk menyediakan air yang
dibutuhkan oleh tanaman. Dalam melaksanakan rekayasa irigasi diperlukan
adanya data sumber air, sarana distribusi (penyaluran), jenis tanaman yang
ingin diberikan air, jenis tanaman tempat tumbuhan berlangsung.
Dewasa ini teknik irigasi ada 2 bagian, yaitu :
1. Irigasi Permukaan (Surface Irrigation),

2. Irigasi Bertekanan / pipe (Pressurized Irrigation).
Umumnya lebih dari 80% didunia menggunakan sistem Irigasi
Permukaan (Surface Irrigation).
Irigasi Permukaan (Surface Irrigation) adalah salah satu metode irigasi
dimana pemberian air pada tanaman dilakukan dengan cara menggenangi
permukaan tanah dengan ketebalan tertentu dan membiarkannya beberapa
waktu untuk mengisi rongga tanah pada root zone melalaui proses infiltrasi
(Makmur;2014).
Ada beberapa macam irigasi permukaan (Surface Irrigation), seperti :
1. Sistem Basin, yaitu melakukan pengairan dengan cara penggenang air secara
permanen dan ditanggul kecil sekelilingnya, diutamakan untuk jenis tanah
lempung.
2. Sistem border, yaitu melakukan pengairan dengan cara sama dengan sistem
basin hanya saja perbedaannya permukaan tanah memiliki kemiringan
berlawanan dengan letak saluran irigasi, agar terjadi kecepatan aliran dan
umumnya untuk pemakaian tanah yang lebih kasar.
3. Sistem furrow, yaitu melakukan pengairan dengan cara air dialirkan melalui
saluran secara terus menerus dengan membuat tanggul pada tanaman dan
diujung aliran terdapat drainase untuk menyatukan dan meneruskan air
kesaluran lain. Air pada sistem ini masuk pada daerah akar (root zone) dari

sisi – sisi tanggul furrow.
Faktor yang mempengaruhi pemilihan sistem jaringan ini yang utamana
ialah tanaman, jenis tanah, sumber daya manusia (petani) serta peralatan yang
ada.

7

Universitas Sumatera Utara

2.3.Sistem Jaringan dan Saluran Irigasi
Didalam jaringan irigasi terdapat 2 pembagian jenis saluran, yaitu :
a. Saluran Irigasi dan
b. Saluran Pembuang.

2.3.1. Saluran Irigasi.
Saluran irigasi adalah saluran yang terdiri dari jaringan saluran utama dan
jaringan irigasi tersier.
Jaringan saluran utama ialah terdiri dari saluran primer sebagai saluran
utama, Saluran primer membawa air dari bendung ke saluran sekunder dan ke
petak-petak tersier yang akan diairi pertanian nantinya. Saluran sekunder

membawa air dari saluran primer ke petak-petak tersier yang dilayani oleh
saluran sekunder tersebut. Batas ujung saluran ini adalah pada bangunan
sadap terakhir.Saluran pembawa membawa air irigasi dari sumber air lain
(bukan sumber yang memberi air pada bangunan utama proyek) ke jaringan
irigasi primer.Saluran muka tersier membawa air dari bangunan sadap tersier
ke petak tersier yang terletak di seberang petak tersier lainnya. Saluran ini
termasuk dalam wewenang dinas irigasi dan oleh sebab itu pemeliharaannya
menjadi tanggung jawabnya (Perencanaan Standar Irigasi KP–01).
Sedangkan, jaringan irigasi tersier ialah jaringan yang membawa air dari
bangunan sadap tersier di jaringan utama ke dalam petak tersier lalu ke
saluran kuarter. Batas ujung saluran ini adalah boks bagi kuarter yang
terakhir. Saluran kuarter membawa air dari boks bagi kuarter melalui
bangunan sadap tersier atau parit sawah ke sawah-sawah, perlu dilengkapi
jalan petani ditingkat jaringan tersier dan kuarter sepanjang itu memang
diperlukan oleh petani setempat dan dengan persetujuan petani setempat pula,
karena banyak ditemukan di lapangan jalan petani yang rusak sehingga akses
petani dari dan ke sawah menjadi terhambat, terutama untuk petak sawah
yang paling ujung (Perencanaan Standar Irigasi KP–01).

8

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Saluran Primer dan Sekunder
(Sumber : Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 01)
2.3.2. Saluran Pembuang.
Saluran pembuang adalah saluran yang terdiri dari jaringan saluran
pembuang tersier dan jaringan pembuang utama.
Jaringan saluran pembuang tersier dimana Saluran pembuang kuarter
terletak di dalam satu petak tersier, menampung air langsung dari sawah dan
membuang air tersebut ke dalam saluran pembuang tersier. Saluran pembuang
tersier terletak di dan antara petak-petak tersier yang termasuk dalam unit
irigasi sekunder yang sama dan menampung air, baik dari pembuang kuarter
maupun dari sawah – sawah. Air tersebut dibuang ke dalam jaringan
pembuang sekunder (Perencanaan Standar Irigasi KP–01).
Sedangkan Jaringan saluran pembuang utama dimana saluran pembuang
sekunder menampung air dari jaringan pembuang tersier dan membuang air
tersebut ke pembuang primer atau langsung ke jaringan pembuang alamiah
dan ke luar daerah irigasi. Saluran pembuang primer mengalirkan air lebih
dari saluran pembuang sekunder ke luar daerah irigasi. Pembuang primer

sering berupa saluran pembuang alamiah yang mengalirkan kelebihan air
tersebut ke sungai, anak sungai atau ke laut (Perencanaan Irigasi KP-01).

2.4.Bangunan Pembawa
Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP–01, bangunan yang
membawa air dari ruas hulu ke ruas hilir saluran, bangunan ini memiliki
aliran bisa superkritis atau subkritis.
9

Universitas Sumatera Utara

Bangunan pembawa dengan aliran superkritis umumnya memiliki tempat
lebih curam daripada kemiringan maksimal saluran, seperti bangunan terjun
dan got miring. Bangunan pembawa aliran superkritis ini jika ditempatkan
dengan kemiringan medan yang lebih curam maka akan menimbulkan
kerusakan pada saluran, untuk itu diperlukan adanya bangunan peredam.
Bangunan pembawa dengan aliran subkritis (bangunan silang), seperti gorong
– gorong, talang, sipon, jembatan sipon, flum, saluran tertutup dan
terowongan.
Di Indonesia, umumnya saluran berpenampang trapesium tanpa pasangan

lebih sering digunakan karena bangunan berpenampang trapesium adalah
bangunan

pembawa

yang

ekonomis.

Perencanaan

saluran

harus

diperhitungkan biaya pelaksanaan dan pemeliharaan yang paling rendah dan
memperkirakan erosi dan sedimentasi harus kecil bahkan diperkirakan tidak
ada.
Didalam kriteria perencanaan bagian saluran KP-03, Sedimentasi
(pengendapan) di dalam saluran dapat terjadi apabila kapasitas angkut

sedimennya berkurang. Dengan menurunnya kapasitas debit di bagian hilir
dari jaringan saluran, adalah penting untuk menjaga agar kapasitas angkutan
sedimen per satuan debit (kapasitas angakutan sedimen relatif) tetap sama
atau sedikit lebih besar. Sedimen yang masuk pada bagian saluran umunya
hanya mengandung partikel lempung dan lanau melayang saja (d < 0,06 –
0,07 mm), jika memiliki partikel yang lebih besar dari lempung dan lanau
melayang, partikel tersebut akan masuk kebagian kantong lumpur dibangunan
utama saluran irigasi. Kantong lumpur harus dibangun agar dapat
mensterilkan aliran saluran dan jika sedimen yang masuk kedalam jaringan
saluran dalam setahun partikel yang lebih bedar dari d 0,06 – 0,07 mm lebih
dari 5% dari kedalaman air diseluruh jaringan saluran. Untuk itu perlunya
kantong lumpur agar dapat dilakukan proses pembuangan partikel kembali ke
sungai melalui pintu pembuangan.
Menetukan gaya erosi dapat diukur dengan gaya geser yang ditimbulkan
oleh air didasar dan lereng saluran. Gaya geser harus tetap dibuat lebih kecil
dibawah batas kritis agar mencegah terjadinya erosi pada potongan
10

Universitas Sumatera Utara

melintang. Untuk perencanaan hidrolis sebuah saluran, ada dua oarameter
pokok yang harus ditentukan apabila kapasitas rencana yang diperlukan telah
diketahui, yaitu :
1. Perbandingan kedalaman air dan lebar dasar, dan
2. Kemiringan memanjang saluran.
Rumus aliran hidrolis, cara menentukan hubungan antara potongan
melintang dan kemiringan memanjang, perencanaan juga tidak boleh lari dari
kriteria angkutan sedimen dan erosi. Persyaratan angkutan sedimen dan air
inilah yang membatasi kebebasan untuk memilih parameter – paramter yang
ada nantinya. Ruas pada saluran yang berada dibagian dekat dengan
bangunan utama akan menentukan persyaratan pengakutan sedimen ruas –
ruas saluran lebih jauh kehilir pada jaringan itu.
Perencanaan saluran ada tiga keadaan penting yang harus dibedakan
dengan adanya sedimen yang berada didalam air irigasi dan bahan tanggul,
yaitu :
1. Aliran irigasi tanpa sedimen disaluran tanah,
2. Air irigasi bersedimen disaluran pasangan, dan
3. Aliran irigasi bersedimen didaluran tanah
Mencegah adanya sedimentasi, ruas saluran hilir harus direncanakan
dengan kapasitas angkut sedimen, lebih baik atau paling tidak ruas saluran
hilir sama dengan ruas hulu. Hal lainnya yang harus ditentukan gaya erosi
harus tetap dibawah batas kritis untuk semua ruas saluran tersebut.
Menurut

kriteria

perencanaan

bagian

saluran

KP-03,

Kecepatan

maksimum yang diizinkan adalah kecepatan aliran (rata-rata) maksimum
yang tidak akan menyebabkan erosi dipermukaan saluran. Konsep itu
didasrakn pada hasil riset yang diadakan US Soil Conservation Service
(USDA – SCS, Design of Open Channels,1977) dan hanya memerlukan sekit
saja data lapangan seperti klarifikasi tanag (Unified System), indeks
plastisitas dan angka pori.
Kecepatan maksimum yang diizinkan ditentukan dalam dua langkah, yaitu
:

11

Universitas Sumatera Utara

1. Penetapan kecepatan dasar (vb) untuk saluran lurus dengan ketinggian
air 1 m, vb adlah 0,6 m/dtk untuk harga – harga PI yang lebih rendah
dari 10.
2. Penetuan faktor koreksi pada vb untuk lengkung saluran, berbagai
ketinggian air dan angka pori.

2.5. Bangunan Talang
Bangunan talang adalah salah satu bangunan pembawa yang masuk
dalam bagian aliran bangunan pembawa subkritis, dipakai untuk mengalirkan
air irigasi lewat di atas saluran lainnya atau adanya lembah serta hambatan
yang

mengharuskan

untuk

membuat

suatu

saluran

talang

ini

melintas/menyebrangi, aliran di dalam talang adalah aliran bebas.
Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP-04, Talang

adalah

saluran buatan yang dibuat dari pasangan beton bertulang , kayu atau baja
maupun beton ferrocement , didalamnya air mengalir dengan permukaan
bebas, dibuat melintas lembah dengan panjang tertentu (umumnya dibawah
100 m ) , saluran pembuang, sungai, jalan atau rel kereta api,dan sebagainya.
Dan saluran talang minimum ditopang oleh 2 (dua ) pilar atau lebih dari
konstruksi pasangan batu untuk tinggi kurang 3 meter ( beton bertulang
pertimbangan biaya ) dan konstruksi pilar dengan beton bertulang untuk
tinggi lebih 3 meter.

Gambar 2.2 Sketsa Talang

Pada bangunan talang air mengalir karena adanya perbadaan beda tinggi
pada bagian hulu ke bagian hilir, pada bagian hulu bangunan talang tersebut
memiliki kolam peralihan pintu dimana kolam peralihan itu sebagai
pengumpulan air agar mendapatkan debit yang cukup besar agar masuk
kedalam aliran bangunan talang nantinya.
12

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Bangunan Talang
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
13

Universitas Sumatera Utara

Potongan melintang bangunan talang umunya ditentukan oleh nilai
banding b/h, dimana b adalah lebar bangunan dan h adalah kedalaman air.
Nilai-nilai banding berkisar antara 1 sampai 3 yang menghasilkan potongan
melintang hidrolis yang lebih ekonomis.Kecepatan pada bangunan talang ini,
lebih tinggi daripada kecepatan dipotongan saluran biasa. Tetapi, kemiringan
dan kecepatan dipilih sedemikian rupa sehingga tidak akan terjadi kecepatan
superkritis atau mendekati kritis tetap tidak dibenarkan untuk terjadinya
aliran superkritis pada bangunan pembawa ini, karena aliran cenderung
sangat tidak stabil kemiringan maksimum I = 0,002.
Bahan

yang

digunakan

untuk

bangunan

talang,

kecil

dengan

menggunakan pipa-pipa baja, karena mudah dipasang dan sangat kuat. Untuk
debit kecil, pipa-pipa ini lebih ekonomis daripada tipe-tipe bangunan atau
bahan lainnya. Tetapi baja memiliki satu ciri khas yang harus mendapat
perhatian khusus baja mengembang (ekspansi) jika kena panas. Ekspansi baja
lebih besar dari bahan-bahan lainnya. Oleh sebab itu harus dibuat sambungan
ekspansi. Sambungan ekspansi hanya dapat dibuat di satu sisi saja atau di
tengah pipa, bergantung kepada bentang dan jumlah titik dukung (bearing
point). Pipa-pipa terpendam tidak begitu memerlukan sarana-sarana semacam
ini karena variasi temperatur lebih kecil dibanding untuk pipa-pipa di udara
terbuka.
Sedangkan untuk debit-debit yang besar, lebih disukai terbuat dari beton.
Kedua tipe bangunan tersebut dapat berfungsi ganda jika dipakai sebagai
jembatan orang (baja) atau kendaraan (beton).
Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04, Untuk talang yang
melintas sungai atau pembuang, harus dipakai harga-harga ruang bebas
berikut :
- pembuang intern Q5 + 0,50 m
- pembuang ekstern Q25 + 1,00 m
- sungai: Q25 + ruang bebas bergantung kepada keputusan perencana, tapi tidak
kurang dari 1,50 m. Perencana akan mendasarkan pilihannya pada

14

Universitas Sumatera Utara

karakteristik sungai yang akan dilintasi, seperti kemiringan, benda – benda
hanyut, agradasi atau degradasi.
Pembebanan pada bangunan talang (aquaduct) irigasi selain beban air
irigasi diperhitungkan juga beban lalu lalang sesuai fungsi jembatan sebagai
jembatan inspeksi. Pembebanan akibat berat air sesuai volume air yang
melalui talang, pembebanan talang besarnya nilai debit dikali dengan panjang
bentang talang.
Pada daerah irigasi Namu Sira - Sira sebelah kanan, hanya menggunakan
talang bawah, artinya talang yang lantainya terletak diatas tumpuan
(abutment) di kedua sisi saluran. Tumpuan ini meneruskan berat beban ke
pondasi. Untuk talang dengan jembatan yang bentangnya besar diperlukan
satu atau lebih pilar di sungai atau saluran pembuang alam guna mendukung
bangunan atas agar mengurangi beban yang ditumpu.
Biasanya pondasi berupa “telapak sebar” (spread footing). Bila beban
tanah dibawah pondasi tidak cukup kuat, maka dipakai tiang pancang. Tiang
pancang ini dapat dibuat dari beton, baja atau kayu.
Kedalaman pondasi tumpu harus berada dibawah garis kemiringan 1
sampai 4 dari dasar sungai atau saluran pembuangatau dibawah garis paralel
dengan kemiringan samping pada jarak 1,5 m untuk tebing sungai bertalud
pasangan dan 2,5 m untuk talud tanah, seperti terlihat pada gambar dibawah
ini.

Gambar 2.4 Kedalaman Pondasi untuk Tumpuan Talang dan Jembatan Irigasi
(Sumber : Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
15

Universitas Sumatera Utara

Tiang pancang talang/jembatan disungai atau saluran alam sekurangkurangnya 1,0 m dibawah elevasi dasar. Untuk pasangan pondasi disekitar
tiang pancang diusahakan diberi perlindungan terhadap gerusan erosi akibat
arus sungai. Tinggi jagaan atau ruang bebas talang yang dimanfaatkan
sebagai jembatan yang melintasi sungai atau saluran pembuang alam harus
lebih 1,50 m dari muka air pada debit rencana. Sedangkan debit rencana
sungai yang sering digunakan pada adalah debit dengan periode ulang 20
tahun atau Q20.
Pada saluran pembawa bangunan talang ini akan, penulis akan mencoba
mencari jumlah debit dari persamaan bernoulli dan persamaan momentum
karena adanya perbedaan beda tinggi pada saluran yang bekerja dengan
kecepatan air dan kehilangan energi.
Menurut Bambang (1996), menjelaskanPersamaan Bernoulli, yang
berlaku hanya untuk titik – titik pada suatu garis arus.
…………………………………………….... (1)
Dimana :
C

=

Tinggi Energi Total

Z

=

Elevasi (Tinggi Tempat)

=

Tinggi Tekanan

=

Tinggi Kecepatan

Didalam Robert (2002), menjelaskan faktor koreksi persamaan energi dan
persamaan momentum, kecepatan aliran arah vertical pada saluran terbuka
sepanjang kedalaman kita anggap seragam dan sisebut kecepatan rata – rata
(v). sesungguhnya kondisi yang ada dilapangan kondisinya tidak demikian.
Distribusi kecepatan aliran adan bermacam – macam menyesuaikan bentuk
penampang melintang saluran yang berbeda – beda. Dalam penjabaran
hukum – hukum kekekalan kita tidak memakai kecepatan aliran disuatu titik
tetapi kita memakai kecepatan rata – rata yang diasumsikan seragam sesuai
ketinggian aliran. Oleh karena itu perlu ada koreksi kecepatan baik untuk
persamaan energi dan persamaan momentumnya.
16

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.5 Distribusi Kecepatan Aliran
(Sumber : Hidrolika Terapan aliran pada saluran terbuka dan pipa, 2002).
Koreksi untuk persamaan energi α adalah sama dengan energi kinetis yang
sesungguhnya dibagi dengan energy kinetic yang dihitung berdasarkan kacepatan
rata – rata dan dapat ditulis
………………………………………….…… (2)
Koreksi untuk persamaan momentum β adalah sama dengan momentum
flux yang sesungguhnya dibagi dengan momentum flux yang dihitung
berdasarkan kecepatan rata – rata dan dapat ditulis.
………………………………………….…… (3)
Dimana :
=

Kecepatan aliran kea rah x disuatu titik

=

Kecepatan Rata - Rata

Namun karena α merupakan fungsi kecepatan pangkat 3 dan β merupakan
fungsi kecepatan pangkat 2, maka α lebih besar daripada β.
Maka persamaan (1) harus ditulis :
…………………………………………….…… (4)
Menurut Henderson (1966) dan Hicks (1990) didalam Robert (2002),
Besarnya α dan β umumnya pada saluran terbuka mendekati satu namun
tidak pernah lebih kecil dari satu. Lebih lanjut Henderson mengatakan bahwa
keduanya mempunya nilai sama dengan satu bilamana aliran yang melalui
potongan melintang saluran adalah seragam. Semakin aliran tidak seragam
17

Universitas Sumatera Utara

maka nilai koefisien – koefisien tersebut menjadi lebih besar. Didalam
percobaan laboraturium untuk saluran lurus prismatik besarnya koefisien –
koefisien tersebut adalah
1.03 ≤ α ≤ 1.36

1.01 ≤ β ≤ 1.12

Nilai – nilai α dan β mendekati satu bila saluran mempunyai kedalaman
dan lebar yang besar. Semakin kecil saluran nilai – nilai tersebut cenderung
membesar. Untuk saluran gabungan (compound channel) nilai – nilai α dan β
tidak lagi sama dengan 1. Gambar dibawah ini (Gambar 1.5) menunjukkan
besarnya nilai α dan β untuk jenis saluran yang berbeda – beda. Pada
bangunan air (misalnya bendung, spillway), bangunan penghalang lainnya
dan bentuk – bentuk saluran yang tidak beraturan maka nilainya kan lebih
bedsar dari satu.Untuk aliran pada saluran terbuka yang dipakai adalah
kedalam air (y) dapat dilihat pada (Gambar 1.6).

Gambar 2.6 Contoh besarnya α dan β pada 2 jenis saluran (Henderson, 1966;
Hicks, 1990)
(Sumber : Hidrolika Terapan aliran pada saluran terbuka dan pipa, 2002).

18

Universitas Sumatera Utara

Dimana :
EL

=Garis Energi

HGL=Hydraulic Grade Line
Y=Kedalaman Air
G=Gravitasi
V=Kecepatan Rata – Rata Aliran
P =Tekanan Air pada Suatu Titik
Z =Ketinggian Dasar Saluran.

Gambar 2.7 Potongan Melintang aliran pada saluran terbuka (kodoatie, 1996)
(Sumber : Hidrolika Terapan aliran pada saluran terbuka dan pipa, 2002).

Untuk merencanakan hidrolis pada aliran saluran tertutup, dipakai rumus
strickler :
V = Kst . R2/3 . I1/2 ………………………………………….…… (5)
Dimana :
V

= kecepatan aliran yang dipercepat didalam terowongan atau
saluran terututup, m/dt

K

= koefisien kekasaran strickler, m1/2/dt

R

= jari – jari hidrolis, m

I

= garis kemiringan energi (kemiringan hidrolis)

Gambar 2.8 Parameter Potongan Melintang
(Sumber : Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
19

Universitas Sumatera Utara

Dalam menentukan nilai R (jari-jari hidrolis), dimana :

....………........………………………...………….…… (6)

R=
Keterangan:
A

= Luas Basah, m2

P

= Keliling Basah, m

Nilai, A

= (b + m . h) h

....………........……………..…….…… (7)
....………........…………….…… (8)

P

= b + 2h (

Q

= V.A

....………........………………….…...… (9)

b

=n.h

....………........………..……...….…… (10)

Dimana :
Q = debit saluran, m3/dt
v = kecepatan aliran, m/dt
A = potongan melintang aliran, m2
R = jari – jari hidrolis, m
P = keliling basah, m
b = lebar dasar, m
h = tinggi air, m
I = kemiringan energi (kemiringan saluran)
k = koefisien kekasaran Stickler, m1/3/dt
m = kemiringan talut (1 vertikal : m horizontal)
Harga – harga koefisien strickler (Kst) dan kecepatan maksimum akan
ditunjukkan pada tabel berikut ini, dimana harga koefisien tersebut telah
cukup lama digunakan konservatif, untuk pembangunan konstruksi –
konstruksi dengan skala yang besar harga koefisien tersebut boleh diambil
dengan nilai yang lebih tinggi dari harga yang telah ada, tergantung pada
metode pelaksanaan dalam konstruksi tersebut.

20

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Harga Kecepatan Maksimum dan Kst(Strickler)
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
Pada perhitungan dan rumus diatas rumus strickler juga disebut sebagai
rumus manning. Dimana koefisien kekasaran Manning “n” mempunyai harga
bilangan 1 dibagi dengan k.
Didalam kriteria perencanaan bagian saluran KP-03, Faktor – faktor yang
mempengaruhi koefisien kekasaran, ialah:
1. Kekasana permukaan saluran
2. Ketidakteraturan permukaan saluran
3. Trase
4. Vegetasi (tetumbuhan) dan
5. Sedimen
Pada saluran tanah bentuk dari besar atau kecilnya partikel pada saluran
merupakan bagian kecil dari kekasaran total, hal itu tidak berlaku untuk
saluran lainnya karena hal tersebut akan merupakan ukuran kekasaran
nantinya. Menurut kriteria perencanaan bagian saluran KP-03, Pada saluran
irigasi, ketidak teraturan permukaan yang menyebabkan perubahan dalam
keliling basah dan potongan melintang mempunyai pengaruh yang lebih
penting pada koefisien kekasaran saluran daripada kekasaran permukaan.
Hal yang dapat membuat memperbesarnya nilai koefisien kekasaran ialah
dengan adanya suatu perubahan – perubahan yang terjadi secara mendadak
pada permukaan saluran. Perubahan itu terjadi karena pengerjaan konstruksi
saluran itu tidak baik maupun dalam keadaan jelek atau karena terjadinya
erosi pada talut saluran. Terjadinya riak-riak di dasar saluran akibat interaksi
aliran di perbatasannya juga berpengaruh terhadap kekasaran saluran.
21

Universitas Sumatera Utara

Pengaruh vegetasi terhadap resistensi sudah jelas panjang dan kerapatan
vegetasi adalah faktor-faktor yang menentukan. Akan tetapi tinggi air dan
kecepatan aliran sangat membatasi pertumbuhan vegetasi. Vegetasi
diandaikan minimal untuk harga- harga k yang dipilih dan dipakai dalam
perencanaan saluran.
Didalam kriteria perencanaan bagian saluran KP-03 telah dijelaskan
bahwa Pengaruh trase saluran terhadap koefisien kekasaran dapat diabaikan,
karena dalam perencanaan saluran tanpa pasangan akan dipakai tikungan
berjari-jari besar. Pengaruh faktor-faktor di atas terhadap koefisien kekasaran
saluran akan bervariasi menurut ukuran saluran. Ketidak teraturan pada
permukaan akan menyebabkan perubahan kecil di daerah potongan melintang
di saluran yang besar daripada di saluran kecil.
Koefisien-koefisien kekasaran untuk perencanaan saluran irigasi
disajikan pada Tabel berikut ini.

Tabel 2.2 Harga Kekasaran Koefisien Strickler (Kst) untuk Saluran irigasi Tanah
(Sumber : Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 03)
Apakah harga-harga itu akan merupakan harga harga fisik yang
sebenarnya selama kegiatan operasi, hal ini sangat tergantung pada kondisi
pemeliharaan saluran. Penghalusan permukaan saluran dan menjaga agar
saluran bebas dari vegetasi lewat pemeliharaan rutin akan sangat berpengaruh pada koefisien kekasaran dan kapasitas debit saluran.

22

Universitas Sumatera Utara

Suatu kecepatan minimun yang diizinkan sebagai suatu syarat kecepatan
terendah, yang diperhitungkan tidak akan menyebapkan pengendapan partikel
dengan ditentukannya diameter maksimum yang diizinkan (0,06 – 0,07 mm),
akan tetapi secara kuantitas baru sedikit yang diketahui mengenai hubungan
antara karakterisktik aliran dan sedimen yang ada. Untuk itu dalam
perencanaan saluran irigasi yang alirannya diperhitungkan mengangkut
sedimen – sedimen dalm perencanaan yang baik dimana per satuan debit ruas
saluran tersebut tetap dalam aliran yang konstan.

2.6.Bangunan Siphon
Bangunan siphon juga termasuk bangunan pembawa sama seperti
bangunan talang, siphon juga bagian aliran bangunan pembawa subkritis.
Menurut Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP-04, Bangunan Siphon
adalah bangunan yang membawa air melewati bawah saluran lain (biasanya
pembuang) atau jalan. Pada siphon air mengalir karena tekanan, perencanaan
hidrolis siphon harus mempertimbangkan kecepatan aliran, kehilangan pada
peralihan masuk, kehilangan pada peralihan masuk, kehilangan akibat
gesekan, kehilangan pada bagian siku siphon serta kehilangan pada peralihan
keluar.
Siphon yang melebihi panjang dari 100 m harus dipasang dengan lubang
periksa (manhole) dan pintu pembuangan, jika situasi memungkinkan
khususnya untuk jembatan siphon dan diameter minimum siphon adalah 0,60
m untuk memungkinkan pembersihan dan inspeksi.
Bangunan siphon ini termasuk bangunan yang hanya memiliki
fleksibiltas yang sedikit dalam mengangkut air yang lebih banyak dari yang
direncanakan. Bangunan siphon ini juga tidak dapat direkomendasi sebagai
bangunan pembuang walaupun debit tidak diatur tetapi bangunan pembuang
akan lebih banyak nantinya membawa benda benda hanyut pada saat proses
pengaliran terjadi.
Untuk itu biasanya siphon mencegah adanya benda – benda asing
masuk, baik makhluk hidup lainnya pada mulut atau lubang masuk aliran
akan ditambah kisi – kisi penyaring (trashtrack) dan dikombinasikan dengan
23

Universitas Sumatera Utara

pelimpah tepat di bagian atas, agar dapat mencegah air meluap dr atas
tanggul saluran dihulu nantinya.
Pada kebutuhan saluran yang besar, siphon akan dibuat menjadi pipa
rangkap (double barrels), hal itu dilakukan agar meminimalisir kehilangan
energi yang besar dan lebih menguntungkan dari segi pemeliharaan dan
perawatan biaya perawatan dan pelaksanaan nantinya, untuk pemasangan
sipon (yang panjangnya lebih dari 100 m) memerlukan seorang ahli mekanik
dan hidrolik.
Adanya memperhitungkan kecepatan pada aliran pada bangunan siphon
ini, berfungsi untuk mencegah terjadinya sedimentasi untuk itu kecepatan
aliran pada bangunan siphon harus tinggi. Akan tetapi, kecepatan yang
memiliki nilai yang tinggi akan menghasilkan nilai kehilangan energi yang
tinggi, untuk itu keseimbangan antara antara kecepatan dan kehilang energi
yang terjadi harus tetap dijaga sesuai dengan yang diizinkan.
Kecepatan aliran yang terjadi pada bangunan siphon harus dua kali lebih
tinggi dari kecepatan normal aliran yang terjadi pada saluran tersebut, dan
tidak boleh kurang dari 1 m/dtk, alangkah lebih baik atau lebih disukai jika
nilai nya tidak kurang dari 1,5 m/dtk dan kecepatan maksimum yang akan
terjadi tidak lebih dari 3 m/dtk.
Adanya titik tertinggi atas pada bagian bangunan siphon akan berada
dibawah nantinya dari permukaan air normal, itu akan mengakibatkan
masuknya udara kedalam bagian bangunan siphon dan mengurangi
kemungkinan kapasitas air yang akan masuk pada bangunan siphon, tinggi
air yang bergantung dengan adanya hal yang terjadi pada kemiringan dan
ukuran siphon umumnya 1,1 Δhv < air dibagian atas < 1,5 Δhv (sekitar 0,45
m, minimum 0,15 m) di mana:

Δhv = beda tinggi kecepatan pada

pemasukan.
Pada bangunan siphon akan terjadi kehilangan – kehilangan energi,
kehilangan energi yang terjadi seperti :
1) Kehilangan Energi Akibat Gesekan
Pada kejadian kehilangan energi akibat gesekan yang terjadi didinding –
dinding saluran, hal ini cukup memiliki pertimbangan dalam menentukan
24

Universitas Sumatera Utara

kebutuhan debit air nantinya, untuk itu perhitungan kehilangan energi
akibat gesekan ini dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Δ Hf =

x

Dimana :

Δ Hf

....………........………………………….…… (11)
= kehilangan energi akibat gesekan,m
= kecepatan dalam bangunan, m/dtk

L

= panjang bangunan, m

R

= jari – jari hidrolis, m (A/P)

A

= luas basah, m²

P

= keliling basah, m

C

= koefisien Chezy (=k R1/6)

k

= koefisien kekasaran Strickler, m1/3/dtk (Beton=70)

g

= percepatan gravitasi. m/dtk2 (9,8)

Dengan nilai k dapat ditentukan dari :

Tabel 2.3 Harga Koefisien Strickler
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
2) Kehilangan Energi Akibat Peralihan
Pada kejadian kehilang akibat peralihan ini, ada dua bentuk kejadian
yaitu pada pintu masuk dan pintu keluar, untuk kejadian peralihan dalam
saluran terbuka bilang froude yang dilakukan percepatan pada aliran
tidak boleh melebihi 0,5. Kehilangan energi yang terjadi pada peralihan
dipintu masuk (Δhmasuk) dan dipintu keluar (Δhkeluar) dinyatakan
dalam rumusan borda, yaitu :
25

Universitas Sumatera Utara

Untuk peralihan dalam saluran terbuka di mana bilangan Froude aliran
yang dipercepat tidak melebihi 0,5, kehilangan energi pada peralihan
masuk dan peralihan keluar ΔHmasuk atau ΔHkeluar dinyatakan
mamakai rumusan Borda :
Δ Hmasuk

= ξ masuk

....……….......…………….…… (12)

Δ Hkeluar

= ξ keluar

....………........….……….…… (13)

dimana :
ξmasuk’ keluar

: faktor kehilangan energi yang bergantung kepada
bentuk hidrolis peralihan dan apakah kehilangan itu
pada peralihan masuk atau keluar

va : kecepatan rata – yang dipercepat dalam bangunan pembawa, m/dt
v1’ v2 : kecepatan rata – rata di saluran hulu (v1) atau hilir (v2), m/dt
Dalam menetukan tipe peralihan yang akan digunakan nantinya,
sebaiknya dianjurkan atas didasarin pada kekuatan peralihan, jika
bangunan perlaihan terbuat dari pasangan batu atau beton bertulang,
maka akan lebih leluasa dalam memilih tipe yanag akan dikehendaki
nantinya, dan pertimbangan – peertimbangan hidrolik yang akan terjadi
juga mungkin memainkan peranan penting didalam menentukan
nantinya.
Jika sebuah gorong – gorong memiliki air yang mengalir dengan penuh
akibat tingginya permukaan air di sebelah hulu pada bangunan gorong –
gorong tersebut maka bangunan gorong – gorong itu bisa dikatakan
dengan siphon. Hal ini terjadi karena bangunan dengan aliran – aliran
yang sedemikian itu yang mengalir penuh diperoleh karena bangunan
lebih condong kebawah dibelakang peralihan masuk dan lebih condong
keatas lagi menjelang sampai aliran tersebut menuju peralihan keluar.
Nilai – nilai faktor kehilangan energi pada peralihan ini yang disebut
dalam simbol ξ masuk dan ξ keluar, tidak hanya berlaku untuk siphon
akan tetapi berlaku juga untuk bangunan talang dan saluran flum
pembawa lainnya dan dapat ditentukan dari gambar sebagai berikut :
26

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 koefisien kehilangan tinggi energi untuk peralihan
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
27

Universitas Sumatera Utara

Kehilang energi yang terjadi pada peralihan masuk dan peralihan keluar
untuk bangunan siphon atau saluran pia dan pembawa, pada umumnya
termasuk dalam aliran bebas.

3) Kehilangan Energi Pada Siku dan Tikungan
Pada kejadian kehilangan energi terjadi akibat adanya perubahan aliran,
proses yang terjadi adanya peningkatan tekanan pada sisi bagian siku dan
tikungan dan penurunan tekanan pada bagian dalam aliran. Penurunan
yang terjadi sedemikian itu dapat membuat aliran terpisah dar dinding
padat (solid boundary), dengan demikian

menyebabkan proses

bertambahnya kehilangan energi akibat turbulensi/olakan yang terjadi.

Gambar 2.10 Peralihan aliran pada bagian siku
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
Pada proses kehilangan energi siku dan tikungan ini dapat dinyatakan
sebagai fungsi tinggi kecepatan didalam aliran, yang jumlah nilai ΔHb
lebih besar dari kehilangan akibat gesekan, seperti :
Δ Hb = kb

....……........................…........….……….…… (14)

Dimana untuk menentukan nilai dari kb (koefisien kehilangan energi),
dijelaskan pada tabel berikut ini, dimana harga – harga kb untuk profil
persegi nilainya harus lebih tinggi daripada untuk profil bulat. Hal ini
disebabkan karena pembagian kecepatan yang kurang baik yang terjadi
28

Universitas Sumatera Utara

pada proses nantinya dan turbulensi yang terjadi didalam potongan segi
empat seperti yang dijelaskan pada gambar sebelumnya.

Tabel 2.4 Harga – Harga kb untuk siku
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)
4) Kehilangan Energi pada Kisi – Kisi Penyaringan
Pada kejadian kehilang energi yang terjadi dikisi – kisi penyaringan ini
karena adanya hambatan pada air yang akan masuk kedalam bagian
aliran siphon tersebut. Kisi – kisi penyaingan ini diadakan pada lubang
masuk bangunan siphon berfungsi agar menghambat masuknya benda –
benda asing, baik benda mati seperti kayu dan kotoran sampah lainnya
maupun benda hidup seperti hewan – hewan mati yang melintas pada
aliran disebelah hulu dari bangunan siphon nantinya.

Gambar 2.11 Kisi – Kisi Penyaringan
(Sumber :Kriteria Perencanaan Standar Irigasi KP – 04)

29

Universitas Sumatera Utara

Jikalau suatu bangunan siphon tidak memiliki kisi – kisi penyaringan ini,
benda – benda asing tersebut akan menyumbat dan menghambat aliran
air yang terjadi didalam bangunan siphon tersebut dan menimbulkan
masalah – masalah yang serius nantinya pada bangunan siphon tersebut.
Kisi – kisi jeruji dibuat dari jeruji – jeruji baja yang ditegakkan pada
aliran air yang akan masuk guna mempermudah proses pembersihan
dengan penggaruk (rake) nantinya.
Kehilangan energi pada kisi – kisi penyaringan ini dapat dihitung
dengan:
Δ Hf = C

dimana C

....……........................…........….……….…… (15)
=β

4/3

sin δ

....……..........................……… (16)

Keterangan :
Δ Hf = kehilangan tinggi energi, m
v = kecepatan melalui kisi – kisi, m/dt
g = percepatan gravitasi, m/dt² (≈ 9,8)
c = koefisien berdasarkan :
β = fakor bentuk (2,4 untuk segi empat, dan 1.8 untuk jeruji bulat)
s = tebal jeruji, m
b = jarak bersih antar jeruji, m
δ = sudut kemiringan dari bidang horisontal
Kemiringan hidrolis Biaya pembuatan terowongan agak mahal dan oleh
karena itu, perlu berhemat dalam membuat diameternya. Kemiringan hidrolis
(kemiringan terowongan dibuat curam jika tinggi energi yang tersedia cukup.
Kecepatan rencana yang dihasilkan tidak boleh melampaui kecepatan
maksimum dan tidak boleh di bawah kecepatan kritis dengan 0,75 kali
kecepatan

kritis

sebagai

harga

praktis.

Konstruksi

galian

terbuka

memperkecil potongan melintang saluran tertutup karena tanah harus
dipindahkan. Bagaimanapun juga luas potongan melintang yang kecil tetap
30

Universitas Sumatera Utara

lebih murah daripada yang besar. Tinggi jagaan Ditinjau dari segi hidrolika
sebuah terowongan 0,2 D dengan ukuran minimum sekitar 0,5 m umumnya
dapat diterima secara internasional. Ini akan memberikan sekitar 10 %
kapasitas cadangan yang dinilai terlalu rendah untuk ketidakpastian
perencanaan di Indonesia pada umumnya. Oleh karena itu dipakai tinggi
jagaan 0,25 D yang berarti menambah kapasitas cadangan sampai kurang
lebih 15 persen dari debit rencana untuk terowongan bentuk tapal kuda.
Untuk saluran terhadap segi empat, tinggi jagaan akan diambil pada 0,2 H.
Dimana nilai H adalah tinggi bagian dalam saluran.
Agar benda-benda terapung dapat melewati terowongan dan saluran
tertutup, maka tinggi minimum jagaannya diambil sama dengan tinggi jagaan
saluran terbuka. Untuk menghitung masukkan materi manning dan strickler.
Jika menguasai

pers. Bernouli, tambahkan lagi dan ralat penambahan

materinya.

31

Universitas Sumatera Utara