Analisis Perubahan Kapasitas Spillway terhadap Bentuk Puncak Mercu Tipe Modifikasi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan sumber daya alam karunia Tuhan Yang Maha Esa yang tidak akan
pernah habis dan selalu terbarukan. Hal ini disebabkan karena air mengikuti siklus hidrologi.
Siklus hidrologi merupakan proses yang dilalui air dari atmosfer ke muka bumi dan kembali
lagi ke atmosfer. Evaporasi dari tanah, laut, atau air permukaan terkondensasi membentuk
awan yang selanjutnya menjadi hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Siklus hidrologi sangat
dipengaruhi oleh iklim, dan secara tidak langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Oleh
karena itu, keberadaan air di bumi dalam skala jumlah, agihan, dan waktu berbeda.
Dalam beberapa tahun terakhir terjadi fenomena alam berupa climate change
(perubahan iklim). Climate change ditandai dengan adanya perubahan temperatur dan curah
hujan. Perubahan temperatur ini akan menyebabkan perubahan variabel atmosfer lainnya, yang
pada akhirnya akan menyebabkan perubahan pola hujan dalam skala ruang, waktu, dan besaran
Besarnya intensitas hujan di Indonesia berbeda-beda di tiap daerah. Perbedaan
besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam perencanaan
berbagai macam bangunan air.
Penentuan besarnya intensitas hujan didasarkan pada besarnya jumlah curah hujan per
satuan waktu atau intensitas curah hujan. Pada umumnya hujan yang lama intensitasnya kecil.
Sedang hujan yang deras umumnya terjadi dalam waktu yang relatif pendek.
14
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan besaran hujan dalam berbagai waktu di daerah tertentu, diperlukan
analisis yang meliputi waktu, luas areal, dan ketinggian curah hujan
Waduk merupakan salah satu tampungan aliran air, air yang masuk ke waduk berbedabeda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas tersebut, menyebabkan
aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan meningkat menyebabkan aras (level)
muka air waduk naik secara cepat. Keadaan ini harus dihindari karena dapat membahayakan
konstruksi bendungan.
Untuk
menghindari
kerusakan
konstruksi
bendungan
diperlukan
kapasitas
pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Pelimpah yang dibangun biasanya direncanakan
berdasarkan
debit rencana pada besaran tertentu. Namun dengan adanya peningkatan
intensitas hujan sangat dimungkinkan kapasitas spillway yang ada kurang memenuhi, sehingga
kenaikan aras muka air lebih cepat dari yang diperkirakan. Kenaikan aras muka air secara
cepat ini belum diantisipasi sehingga aras muka air dapat mencapai puncak tubuh bendungan
secara cepat dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan total. Untuk mengantisipasi
kenaikan yang begitu cepat diperlukan peningkatan kapasitas spillway yang ada.
Dalam penelitian kapasitas spillway tersebut dicoba dengan labyrinth crest bentuk
modifikasi. Secara teoritis, crest ini dapat memiliki kapasitas debit yang besar karena
memiliki lebar lintasan air yang besar. Percobaan ini dilakukan di laboratorium dengan
menggunakan flume dengan spillway jenis mercu modifikasi, yaitu (tipe deret trapesium, tipe
deret vertical).
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai
berikut:
15
Universitas Sumatera Utara
1) Bagaimana karakter peningkatan muka air yang terjadi pada spillway normal
Bagaimana model spillway tipe modifikasi yang dapat mengalirkan air optimum dari
2)
spillway normal
1.3.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini antara lain:
1.
Menghitung karakter peningkatan muka air yang terjadi dengan spillway normal.
2.
Merencanakan model modifikasi spillway untuk
peningkatan debit yang
melimpah.
1.4.
Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Aliran pada saluran air dianggap seragam dan tetap (steady uniform flow).
2) Dasar saluran air dianggap kedap air dan pengaruh rembesan air diabaikan.
3) Tidak ada perubahan kemiringan flume.
4) Penelitian dilakukan dengan menggunakan Flume yang menjadi model saluran air
dengan panjang 8 m, tinggi 0,3 m dan lebar 0,076 m.
5) Spillway dibuat 3 bentuk yaitu bentuk mercu normal, bentuk mercu deret trapesium, dan
bentuk deret vertikal yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm dan 30 cm.
6) Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh stop watch.
1.5.
Manfaat Penelitian
16
Universitas Sumatera Utara
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
1.
Bagi penulis; sebagai pembelajaran dan tambahan ilmu mahasiswa tentang mata kuliah
yang berkaitan serta pengaplikasiannya dilapangan.
2.
Bagi akademik; sebagai tambahan ilmu dan ide yang dapat dikembangkan dikemudian
hari.
3.
Bagi pengambil kebijakan; sebagai masukan yang dapat digunakan untuk memberi
informasi kenaikan muka air yang dapat membahayakan tubuh bendungan.
1.6.
Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas tahapan yang dilakukan dalam studi ini, penulisan tugas akhir ini
dikelompokkan ke dalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi tinjauan umum, latar
belakang, perumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, ruang lingkup
penelitian dan sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Merupakan kajian sebagai literatur serta hasil studi yang relevan dengan pembahasan ini. Dalam
bab ini akan diuraikan mengenai menganalisis perubahan kapasitas spillway dengan bentuk
puncak tipe modifikasi. Dan menjelaskan tentang berbagai macam bentuk aliran, beberapa
macam bentuk tipe spillway.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang metode yang dipakai dalam penelitian ini, termasuk langkah penelitian,
serta analisa data.
17
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA
Berisikan pembahasan mengenai hasil laboratorium yang telah diperoleh, lalu dianalisa, sehingga
dapat diperoleh hasil dari penelitian kesimpulan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan penutup yang berisikan tentang kesimpulan yang telah diperoleh dari pembahasan
pada bab sebelumnya, dan saran mengenai hasil penelitian yang dapat dijadikan masukan.
18
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan sumber daya alam karunia Tuhan Yang Maha Esa yang tidak akan
pernah habis dan selalu terbarukan. Hal ini disebabkan karena air mengikuti siklus hidrologi.
Siklus hidrologi merupakan proses yang dilalui air dari atmosfer ke muka bumi dan kembali
lagi ke atmosfer. Evaporasi dari tanah, laut, atau air permukaan terkondensasi membentuk
awan yang selanjutnya menjadi hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Siklus hidrologi sangat
dipengaruhi oleh iklim, dan secara tidak langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Oleh
karena itu, keberadaan air di bumi dalam skala jumlah, agihan, dan waktu berbeda.
Dalam beberapa tahun terakhir terjadi fenomena alam berupa climate change
(perubahan iklim). Climate change ditandai dengan adanya perubahan temperatur dan curah
hujan. Perubahan temperatur ini akan menyebabkan perubahan variabel atmosfer lainnya, yang
pada akhirnya akan menyebabkan perubahan pola hujan dalam skala ruang, waktu, dan besaran
Besarnya intensitas hujan di Indonesia berbeda-beda di tiap daerah. Perbedaan
besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam perencanaan
berbagai macam bangunan air.
Penentuan besarnya intensitas hujan didasarkan pada besarnya jumlah curah hujan per
satuan waktu atau intensitas curah hujan. Pada umumnya hujan yang lama intensitasnya kecil.
Sedang hujan yang deras umumnya terjadi dalam waktu yang relatif pendek.
14
Universitas Sumatera Utara
Untuk menentukan besaran hujan dalam berbagai waktu di daerah tertentu, diperlukan
analisis yang meliputi waktu, luas areal, dan ketinggian curah hujan
Waduk merupakan salah satu tampungan aliran air, air yang masuk ke waduk berbedabeda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas tersebut, menyebabkan
aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan meningkat menyebabkan aras (level)
muka air waduk naik secara cepat. Keadaan ini harus dihindari karena dapat membahayakan
konstruksi bendungan.
Untuk
menghindari
kerusakan
konstruksi
bendungan
diperlukan
kapasitas
pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Pelimpah yang dibangun biasanya direncanakan
berdasarkan
debit rencana pada besaran tertentu. Namun dengan adanya peningkatan
intensitas hujan sangat dimungkinkan kapasitas spillway yang ada kurang memenuhi, sehingga
kenaikan aras muka air lebih cepat dari yang diperkirakan. Kenaikan aras muka air secara
cepat ini belum diantisipasi sehingga aras muka air dapat mencapai puncak tubuh bendungan
secara cepat dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan total. Untuk mengantisipasi
kenaikan yang begitu cepat diperlukan peningkatan kapasitas spillway yang ada.
Dalam penelitian kapasitas spillway tersebut dicoba dengan labyrinth crest bentuk
modifikasi. Secara teoritis, crest ini dapat memiliki kapasitas debit yang besar karena
memiliki lebar lintasan air yang besar. Percobaan ini dilakukan di laboratorium dengan
menggunakan flume dengan spillway jenis mercu modifikasi, yaitu (tipe deret trapesium, tipe
deret vertical).
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai
berikut:
15
Universitas Sumatera Utara
1) Bagaimana karakter peningkatan muka air yang terjadi pada spillway normal
Bagaimana model spillway tipe modifikasi yang dapat mengalirkan air optimum dari
2)
spillway normal
1.3.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini antara lain:
1.
Menghitung karakter peningkatan muka air yang terjadi dengan spillway normal.
2.
Merencanakan model modifikasi spillway untuk
peningkatan debit yang
melimpah.
1.4.
Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Aliran pada saluran air dianggap seragam dan tetap (steady uniform flow).
2) Dasar saluran air dianggap kedap air dan pengaruh rembesan air diabaikan.
3) Tidak ada perubahan kemiringan flume.
4) Penelitian dilakukan dengan menggunakan Flume yang menjadi model saluran air
dengan panjang 8 m, tinggi 0,3 m dan lebar 0,076 m.
5) Spillway dibuat 3 bentuk yaitu bentuk mercu normal, bentuk mercu deret trapesium, dan
bentuk deret vertikal yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm dan 30 cm.
6) Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh stop watch.
1.5.
Manfaat Penelitian
16
Universitas Sumatera Utara
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
1.
Bagi penulis; sebagai pembelajaran dan tambahan ilmu mahasiswa tentang mata kuliah
yang berkaitan serta pengaplikasiannya dilapangan.
2.
Bagi akademik; sebagai tambahan ilmu dan ide yang dapat dikembangkan dikemudian
hari.
3.
Bagi pengambil kebijakan; sebagai masukan yang dapat digunakan untuk memberi
informasi kenaikan muka air yang dapat membahayakan tubuh bendungan.
1.6.
Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas tahapan yang dilakukan dalam studi ini, penulisan tugas akhir ini
dikelompokkan ke dalam 5 (lima) bab dengan sistematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi tinjauan umum, latar
belakang, perumusan masalah penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, ruang lingkup
penelitian dan sistematika penelitian.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Merupakan kajian sebagai literatur serta hasil studi yang relevan dengan pembahasan ini. Dalam
bab ini akan diuraikan mengenai menganalisis perubahan kapasitas spillway dengan bentuk
puncak tipe modifikasi. Dan menjelaskan tentang berbagai macam bentuk aliran, beberapa
macam bentuk tipe spillway.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisikan tentang metode yang dipakai dalam penelitian ini, termasuk langkah penelitian,
serta analisa data.
17
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA
Berisikan pembahasan mengenai hasil laboratorium yang telah diperoleh, lalu dianalisa, sehingga
dapat diperoleh hasil dari penelitian kesimpulan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan penutup yang berisikan tentang kesimpulan yang telah diperoleh dari pembahasan
pada bab sebelumnya, dan saran mengenai hasil penelitian yang dapat dijadikan masukan.
18
Universitas Sumatera Utara