Bab dan 4 dan Metodologi
Bab I V M etodologi
BAB IV
METODOLOGI
4.1 UMUM
Pengumpulan Data:
Pengolahan Data
- Hidrologi
- Hidroklimatologi
- Topografi
- Geoteknik (Mekanika Tanah)
- dll
Analisis Water Balance
- Evapotranspirasi
- Curah Hujan Effektif
- Curah Hujan Rencana
- Debit Andalan
- Kebutuhan Air Irigasi
- Debit Drainase
- Debit Banjir Rencana
Perencanaan
Bangunan Utama
Jaringan Utama
1. Lebar Bendung
2. Elevasi Puncak Mercu Bendung
3. Tipe dan Dimensi Mercu
4. Kolam Olak / Peredam Energi
5. Rembesan dan Tekanan Air Tanah
6. Back Water Curve
7. Pintu Pengambilan
- Kriteria Perencanaan Saluran
- Kriteria Perencanaan Bangunan
Pelengkap di Jaringan utama
Gambar 4.1 Metodologi
4.2
PENGUMPULAN DATA
Pengumpulan data meliputi proses pengumpulan data yang terkait dengan data
penelitian yaitu data hidrologi, hidroklimatologi, topografi, serta geoteknik (mekanika tanah).
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 1
Bab I V M etodologi
Data dikumpulkan dari instansi yang terkait (dalam hal ini adalah kantor konsultan yang
meneliti) dengan jumlah data minimal 10 tahun terakhir.
Dalam analisis dan perhitungan hidroklimatologi Daerah Irigasi Sidey, di Kabupaten
Manokwari dipakai stasiun hujan Rendani yang terletak pada koordinat 000 66’ Ls dan 1340
03’ BT pada elevasi +3,00 meter di atas permukaan air laut, karena datanya lebih akurat dan
lengkap.
4.3 PENGOLAHAN DATA
Dari data-data yang telah dikumpulkan maka dapat diperoleh besaran-besaran
perencanaan yang meliputi :
1.
Curah hujan efektif untuk padi dan palawija
2.
Curah hujan rencana
3.
Debit andalan Sungai yang akan dimanfaatkan airnya
4.
Kebutuhan air irigasi
5.
Debit drainase
6.
Debit banjir rencana
4.3.1 Perhitungan Curah Hujan Efektif
Curah hujan efektif diperlukan untuk analisa neraca air bulanan, yang dihitung
berdasarkan tetapan 70% dari curah hujan tengah bulanan yang terlampaui. Perhitungan curah
hujan efektif dilakukan dengan 2 (dua) kondisi yang berbeda, yaitu :
1.
Untuk padi
Re = 70% x R80
2.
Untuk palawija
Re = Koefisien tanaman x R50
Adapun penetapan harga curah hujan R80 dan R50 dilakukan dengan menggunakan
metoda Harza dan rata-rata, sebagai berikut :
1.
Penetapan R80
Dengan metoda Harza yang menetapkan urah hujan efektif (R80) berdasarkan ranking
pada urutan ke-n dari harga terkecil, dengan menggunakan rumus dasar :
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 2
Bab I V M etodologi
n = (N/5) + 1
dimana :
n = nomor urut yang terpilih (bilangan bulat)
N = jumlah data
2.
Digunakan metoda rata-rata dari rangkaian data curah hujan yang ada, atau berdasarkan
ranking data pada urutan ke-n = N/2
Selanjutnya hasil perhitungan curah hujan efektif akan digunkan dalam analisa
kebutuhan air irigasi. Data hasil perhitungan curah hujan efektif untuk padi akan digunkan
langsung dalam analisa tersebut, sedangkan untuk palawija akan dikoreksi lebih lanjut dengan
data rata-rata bulanan evapotranspirasi tanaman dan curah hujan bulanan.
4.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana
Data curah hujan yang dipakai dalam analisis frekuensi curah hujan rencana
diperoleh dari stasiun terdekat yang relevan digunakan, dan mewakili kondisi curah hujan di
areal lokasi studi irigasi D.I Sidey Kabupaten Manokwari-Papua. Stasiun yang dipakai adalah
stasiun Rendani karena selain terdekat, juga memiliki data yang akurat dan terlengkap yaitu
data curah hujan selama 24 tahun. Stasiun Rendani terletak pada koordinat 00 0 66’ LS dan
1340 03 BT pada elevasi + 3.00 meter diatas permukaan laut.
Analisis frekuensi dilakukan terhadap data curah hujan harian maksimum dan
bertujuan untuk memperoleh besaran curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu.
Metode yang digunakan dalam analisis frekuensi ini adalah
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 3
Bab I V M etodologi
1.
Metode Gumbell
Metode Gumbel merupakan metoda analisa distribusi data atau analisa frekuensi, yang
sering digunakan karena tingkat akurasinya. Persamaan umum yang digunakan dalam
analisa frekuensi dengan Metode Gumbel adalah :
=
+
dimana :
RT
−
×
= Curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun, mm
= Curah hujan harian rata-rata, mm
S
= Standar deviasi
Sn
= Reduced standar deviation
Yt
= Reduced variate
Yn
= Reduced mean
Untuk standar deviasi (S) dipakai pesamaan :
=
− )
−1
(
R
= Data curah hujan harian maksimum, mm
= Curah hujan harian rata-rata, mm
n
2.
= Jumlah data
Metode Log Pearson Type III
Persamaan umum yang digunakan dalam analisa frekuensi dengan metode Log Pearson
Type III adalah sebagai berikut :
=
+
(
)
dimana :
Log Rt
= Harga logaritma curah hujan rencana dengan kala ulang T tahun (mm)
Log R
= Harga rata-rata curah hujan maksimum (mm)
=
3.
(
Distribusi Log Normal
−
) / ( − 1)
Pada peramalan nilai dengan menggunakan distribusi log normal, setiap rangkaian data
dikonversikan menjadi bentuk logaritma : y = log x, sehingga parameter satistik yang
digunakan akan menjadi sebagai berikut:
Besaran rata-rata
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 4
Bab I V M etodologi
= log
=
1
log
Standar deviasi logaritma
=
=
∑( log
− log )
−1
Koefisien asimetri (Skewness Coeficients)
=
=
∑( log − log )
( − 1) ( − 2) (
)
Dengan demikian untuk distribusi log normal persamaan peramalan harga ekstrim dapat
dituliskan sebagai berikut:
= log +
4.
Metode Haspers
Metoda Haspers dikembangkan oleh ilmuan Belanda. Metode ini dikembangkan
berdasarkan distribusi yang telah dinormalisir dan banyak dipakai di Indonesia.
XT =
+
Dimana:
S = Standar deviasi =
XT = Curah hujan rencana yang terjadi 1 kali dalam periode T
= Nilai rata-rata dari curah hujan
4.3.3 Kebutuhan Air Untuk Irigasi
Kebutuhan air irigasi ditetapkan dengan mempertimbangkan beberapa aspek terkait
dalam budidaya padi dan palawija. Sesuai dengan pola tanam yang akan diterapkan di
wilayah pekerjaan maka kebutuhan air irigasi dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
1.
Untuk Padi (WRD)
NFR
= Ect + P – Re + WLR
dimana :
NFR
= Kebutuhan air irigasi di sawah, mm/hari
Etc
= Penggunaan konsumtif, mm/hari
P
= Kehilangan air akibat perkolasi, mm/hari
Re
= Curah hujan efektif, mm/hari
WLR
= Penggantian lapisan air, mm/hari
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 5
Bab I V M etodologi
2.
Untuk Palawija (WRP)
Kebutuhan air irigasi untuk palawija (WRP) ditetapkan dengan persamaan :
WRP (IR) palawija = (Etc – Re)/e
dimana :
e = efisiensi irigasi secara keseluruhan
4.3.4
Perhitungan Ketersediaan Air
Untuk kebutuhan perhitungan debit andalan pada suatu daerah pengembangan daerah
irigasi, diperlukan analisa ketersediaan air (water availability) suatu aliran sungai. Dalam
perhitungan ini digunakan beberapa metoda untuk mengetahui ketersediaan air, metodemetode tersebut yaitu:
1.
Metode Neraca Air (Water Balance)
Perhitungan ketersediaan air (dependable flow) dengan metode neraca air dikembangkan
oleh Dr. F. J. Mock. Data yang dibutuhkan dalam perhitungan metode neraca air F. J.
Mock antara lain :
a.
Hujan bulanan rata-rata, mm
b.
Jumlah hari hujan bulanan rata-rata, hari
c.
Evapotranspirasi potensial bulanan, mm
d.
Limpasan permukaan (run off), m3/dt/km2
e.
Tampungan air tanah (ground water storage), mm
f.
Aliran dasar (base flow), m3/dt/km2
Neraca air metode F.J. Mock dirumuskan sebagai berikut :
Q
= (Dro + Bf)F
Dro = Ws – 1
Bf = 1 – Vn
Ws = R – Et
dimana :
Q
= debit andalan, m3/dt
Dro = direct run off, m3/dt/km2
Bf = base flow, m3/dt/km2
Ws = water surplus, mm
I
= infiltrasi, mm
Vn = storage volume, mm
R
= curah hujan, mm
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 6
Bab I V M etodologi
Et = evapotranspirasi Penmann Modifikasi, mm
E
2.
= catchment area, km2
Metode SMEC
Perhitungan ketersediaan air metode SMEC dikembangkan berdasarkan hasil analisa.
Hasil analisa dibagi menjadi dua tipe berdasarkan pada jenis tanah di daerah tangkapan
hujan (catchment area).
Tipe 1
= untuk jenis tanah yang tidak porous
Q2
= A (0,210 MMR – 8,5)x10-3, untuk MMR < 250 mm
Q2
= A (0,366 MMR – 47,5)x10-3, untuk MMR < 300 mm
Tipe 2
= untuk jenis tanah yang porous
Q2
= 0,20 x A x PI x 10-3, untuk PI < 300 mm
Q2
= A (0,32 x PI -36,50) x 10-3, untuk PI > 300 mm
Q5
= 0,75 Q2
dimana :
Q2
= debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 2 tahunan, m3/dt
Q5
= debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 5 tahunan, m3/dt
A
= daerah aliran sungai, km2
MMR = hujan bulanan rata-rata, mm
PI
= indeks presipitasi = 1/3 MMR + 1/3 previous MMR
Karena daerah aliran sungai (DAS) dari sungai tersebut mempunyai jenis tanah yang
tidak porous, maka dalam perhitungan tersebut digunakan metode SMEC dengan tipe I.
Namun metode ini tidak dipergunakan untuk melakukan perhitungan, hanya sebagai teori
pembanding saja.
4.3.5
Analisa Debit Banjir Rencana
Dalam menentukan debit banjir rencana digunakan eberapa metode sbb :
1.
Metode Haspers
Perhitungan design flood dengan cara Haspers ini menggunakan rumus :
Q
= αxβxqxF
dimana :
Q
= debit banjir rencana, m3/dt
α
= run off coeficient yang didapat dengan rumus =
β
= coefficient reduced yang dihitung dengan rumus :
,
×
,
,
×
,
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 7
Bab I V M etodologi
= 1+
,
,
, ×
×
,
t
= waktu perambatan air, jam = 0,1 x L0,8 x I-0,3
L
= panjang sungai
I
= kemiringan dasar sungai rata-rata dimana harga t mempunyai 3 kemugkinan
1) t < 2 jam, maka r =
×
,
2) 2 jam < t < 19 jam, maka r =
(
)(
)
×
3) 19 jam < t < 30 hari, maka r = 0,707 x Rt x ( + 1)
q = hujan maximum, m3/dt/km2
=
=
(t dalam jam)
, ×
(t dalam hari)
, ×
dimana :
r = waktu perambatan banjir.
2.
Metode Melchior
Perhitungan debit banjir dengan metode Melchior (catchment > 100 km2), ini
menggunakan rumus sebagai berkut :
Q0 = α x βq x A
dimana :
Qt = besarnya debit banjir rencana dengan periode ulang t tahun (m3/dt)
= Q0 x Rt/200
A
= luas catchment area (km2) = 197 km2
α
= Koefisien Run Off = 0,7
Rt = besarnya curah hujan dalam return periode 1 tahun (mm)
3.
Metode Rational
Perhitungan design flood dengan cara Rational ini menggunakan rumus :
Q
=
× ×
,
dimana :
Q
= debit maximum (m3/det)
α
= run off coeficient
f
= luas daerah pengaliran (km2)
r
= itensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 8
Bab I V M etodologi
/
=
×
dimana :
R
= hujan sehari (mm)
t
= time of cocentration (jam)
= L/V
dimana :
L
= panjang sungai (km)
V
= kecepatan perambatan banjir (km/jam)
= 72(I)0,6
dimana :
I
4.
= kemiringan rata-rata dasar sungai
Metode Bankfull Capacity
Untuk memperoleh kemiringan rata-rata Sungai Waramoi di sekitar site bendung
dilakukan dengan melakukan kajian Regresi Linear
berdasarkan data pengukuran
memanjang dan melinta sungai. Perhitungan debit banjir rencana dihitung dengan rumus
Chezy :
V
C
Q
= C√ ×
=
√
= FxV
dimana :
V
= Kecepatan pengaliran (m/dt)
C
= Koefisien chezy
R
= Jari-jari hidrolis penampang
I
= Rata-rata kemiringan sungai
α
= Koefisien pengaliran = 1,75
F
= Luas penampang basah (m)
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 9
Bab I V M etodologi
4.4 PERENCANAAN
4.4.1 Bangunan Utama
4.4.1.1 Sumber air, lebar bendung (B) dan luas rencana areal irigasi
Bendung direncanakan untuk mengairi areal seluas 1327 ha. Dan sumber air yaitu
berasal dari Sungai Waramoi. lebar bendung (B) yaitu jarak antara pangkalpangkalnya (abutment) yang akan direncanakan adalah 40 meter yang disesuaikan
dengan lebar rata-rata Sungai Waramoi pada bagian yang stabil.
4.4.1.2 Tipe bendung
Tipe bendung yang akan direncanakan adalah struktur bendung tetap. Karena Sungai
Waramoi terletak di sekitar daerah pegunungan yang umumnya mempunyai
kemiringan dasar yang cukup terjal dan beraliran deras (torrential rivers) dengan
mengangkut material dasar sungai berupa kerikil, batu-batuan berbagai ukuran
(boulders) dan batang kayu.
4.4.1.3 Tipe mercu
Bendung Sidey direncanakan dari pasangan batu kali, dengan type bulat dan
kemiringan di udik dan di hilir sebesar 1:1.
4.4.1.4 Kolam olakan (peredam energi)
Karena jika kemungkinan banjir Sungai Waramoi akan mengangkut batu-batu besar,
maka peredam energy direncanakan dengan Type Bucket (bak tenggelam).
4.4.1.5 Rembesan dan tekanan air tanah
Untuk mencegah bahaya piping pada ujung hilir bendung akibat rembesan air dari
bawah bendung, maka dinuka dasar bendung dibuat lapisan pudle di bawah lapisan.
Dimana panjang muka lantai ini tergantung dari jenis tanah di bawah bendung dan
perbedaan tinggi muka air di udik dan hilir bendung. Panjang lantai muka dihitung
dengan Metode Bligh.
4.4.1.6 Back water curve
Dimaksudkan untuk mengetahui sampai dimana pengaruh kenaikan muka air setelah
adanya pengempangan oleh bendung.
Perkiraan kurva pengempangan agar akurat dan aman:
Untuk h/a≥1 maka L=2h/I
Untuk h/a≤1 maka L=a+h/I
4.4.1.7 Pintu pengambilan
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 10
Bab I V M etodologi
Tergantung pada kebutuhan debit air untuk mengairi areal irigasi yang telah
direncanakan, Q rencana dan Q intake.
4.4.1.8 Kantong lumpur (sandtrap)
Kantong lumpur direncanakan pada saluran induk Sidey, yang dilengkapi dengan
bangunan ukur ambang lebar.
4.4.2 Jaringan Utama
4.4.2.1 Kriteria perencanaan saluran
Kajian dilakukan terhadap dimensi saluran dan bangunan, yang pelaksanaan
perhitungannya dilakukan dengan menggunakan Pedoman Kriteria Perencanaan,
yang dikeluarkan oleh Direktorat Irigasi, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen
Pekerjaan Umum.
Untuk keperluan pengaliran air irigasi dipergunakan saluran berpenampang
trapesium, karena paling umum dipakai dan ekonomis. Perencanaan saluran irigasi
ini perlu mempertimbangkan masalah erosi dan sedimentasi, dimana perubahan
bentuk penampang saluran minimal harus berimbang sepanjang tahun. Selain itu
perlu diperhatikan juga biaya pelaksanaan dan pemeliharaannya, diusahakan agar
biaya-biaya tersebut cukup ekonomis, efektif dan efisien.
Berdasarkan kajian yang dilakukan terhadap kondisi mekanika tanah di D.I
Sidey, diperoleh masukan bahwa tingkat permeabilitas tanah relatif besar. Dalam
perencanaan ini, digunakan beberapa ketetapan sesuai dengan standar dan kondisi
daya dukung areal yang ada, yaitu:
m =
Kemiringan talud saluran
k
Koefisien kekasaran
=
Perhitungan dilakukan menggunakan kriteria kecepatan aliran yang
diijinkan. Harga dimensi saluran ditetapkan berdasarkan kemiringan saluran (I) yang
direncanakan, serta hasil iterasi terhadap harga lebar saluran (b). Sehingga diperoleh
hasil akhir perhitungan dimensi saluran untuk tiap-tiap ruas saluran.
Perencanaan yang kami lakukan pada tugas akhir ini adalah perencanaan
saluran pembawa yang dimulai dari Bendung Tyroller hingga sampai pada bangunan
pelengkap berupa bangunan bagi sadap pada jaringan utama.
Untuk perencanaan saluran pembawa digunakan persamaan Stickler :
Q=AxV
A = (b +m.h).h
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 11
Bab I V M etodologi
=
.
.
=
=
=
ℎ
+ 2. ℎ ( 1 +
)
dimana:
Q = debit rencana, (m3/dt)
V = kecepatan aliran, (m/dt)
K = koefisien kekasaran Stickler
R = jari-jari hidrolis (m)
A = luas penampang basah, (m3)
P = keliling basah, (m)
b = lebar dasar saluran, (m)
m = kemiringan talud
n = nilai pembanding antara b dan h
Langkah-langkah perhitungan saluran :
1.
Menentukan luas areal yang akan diairi
2.
Menghitung debit rencana
3.
Menentukan kemiringan energi saluran dengan mempertimbangkan :
a.
Kemiringan maksimum yang diijinkan
b.
Kecepatan maksimum yang diijinkan
c.
Stabilitas saluran
4.4.2.2 Kriteria perencanaan bangunan pelengkap di jaringan utama
Secara garis besar, bangunan pelengkap yang akan direncanakan adalah berupa:
1.
Bangunan Terjun
2.
Got Miring
3.
Bangunan Bagi Sadap
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 12
BAB IV
METODOLOGI
4.1 UMUM
Pengumpulan Data:
Pengolahan Data
- Hidrologi
- Hidroklimatologi
- Topografi
- Geoteknik (Mekanika Tanah)
- dll
Analisis Water Balance
- Evapotranspirasi
- Curah Hujan Effektif
- Curah Hujan Rencana
- Debit Andalan
- Kebutuhan Air Irigasi
- Debit Drainase
- Debit Banjir Rencana
Perencanaan
Bangunan Utama
Jaringan Utama
1. Lebar Bendung
2. Elevasi Puncak Mercu Bendung
3. Tipe dan Dimensi Mercu
4. Kolam Olak / Peredam Energi
5. Rembesan dan Tekanan Air Tanah
6. Back Water Curve
7. Pintu Pengambilan
- Kriteria Perencanaan Saluran
- Kriteria Perencanaan Bangunan
Pelengkap di Jaringan utama
Gambar 4.1 Metodologi
4.2
PENGUMPULAN DATA
Pengumpulan data meliputi proses pengumpulan data yang terkait dengan data
penelitian yaitu data hidrologi, hidroklimatologi, topografi, serta geoteknik (mekanika tanah).
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 1
Bab I V M etodologi
Data dikumpulkan dari instansi yang terkait (dalam hal ini adalah kantor konsultan yang
meneliti) dengan jumlah data minimal 10 tahun terakhir.
Dalam analisis dan perhitungan hidroklimatologi Daerah Irigasi Sidey, di Kabupaten
Manokwari dipakai stasiun hujan Rendani yang terletak pada koordinat 000 66’ Ls dan 1340
03’ BT pada elevasi +3,00 meter di atas permukaan air laut, karena datanya lebih akurat dan
lengkap.
4.3 PENGOLAHAN DATA
Dari data-data yang telah dikumpulkan maka dapat diperoleh besaran-besaran
perencanaan yang meliputi :
1.
Curah hujan efektif untuk padi dan palawija
2.
Curah hujan rencana
3.
Debit andalan Sungai yang akan dimanfaatkan airnya
4.
Kebutuhan air irigasi
5.
Debit drainase
6.
Debit banjir rencana
4.3.1 Perhitungan Curah Hujan Efektif
Curah hujan efektif diperlukan untuk analisa neraca air bulanan, yang dihitung
berdasarkan tetapan 70% dari curah hujan tengah bulanan yang terlampaui. Perhitungan curah
hujan efektif dilakukan dengan 2 (dua) kondisi yang berbeda, yaitu :
1.
Untuk padi
Re = 70% x R80
2.
Untuk palawija
Re = Koefisien tanaman x R50
Adapun penetapan harga curah hujan R80 dan R50 dilakukan dengan menggunakan
metoda Harza dan rata-rata, sebagai berikut :
1.
Penetapan R80
Dengan metoda Harza yang menetapkan urah hujan efektif (R80) berdasarkan ranking
pada urutan ke-n dari harga terkecil, dengan menggunakan rumus dasar :
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 2
Bab I V M etodologi
n = (N/5) + 1
dimana :
n = nomor urut yang terpilih (bilangan bulat)
N = jumlah data
2.
Digunakan metoda rata-rata dari rangkaian data curah hujan yang ada, atau berdasarkan
ranking data pada urutan ke-n = N/2
Selanjutnya hasil perhitungan curah hujan efektif akan digunkan dalam analisa
kebutuhan air irigasi. Data hasil perhitungan curah hujan efektif untuk padi akan digunkan
langsung dalam analisa tersebut, sedangkan untuk palawija akan dikoreksi lebih lanjut dengan
data rata-rata bulanan evapotranspirasi tanaman dan curah hujan bulanan.
4.3.2 Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana
Data curah hujan yang dipakai dalam analisis frekuensi curah hujan rencana
diperoleh dari stasiun terdekat yang relevan digunakan, dan mewakili kondisi curah hujan di
areal lokasi studi irigasi D.I Sidey Kabupaten Manokwari-Papua. Stasiun yang dipakai adalah
stasiun Rendani karena selain terdekat, juga memiliki data yang akurat dan terlengkap yaitu
data curah hujan selama 24 tahun. Stasiun Rendani terletak pada koordinat 00 0 66’ LS dan
1340 03 BT pada elevasi + 3.00 meter diatas permukaan laut.
Analisis frekuensi dilakukan terhadap data curah hujan harian maksimum dan
bertujuan untuk memperoleh besaran curah hujan rencana dengan periode ulang tertentu.
Metode yang digunakan dalam analisis frekuensi ini adalah
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 3
Bab I V M etodologi
1.
Metode Gumbell
Metode Gumbel merupakan metoda analisa distribusi data atau analisa frekuensi, yang
sering digunakan karena tingkat akurasinya. Persamaan umum yang digunakan dalam
analisa frekuensi dengan Metode Gumbel adalah :
=
+
dimana :
RT
−
×
= Curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun, mm
= Curah hujan harian rata-rata, mm
S
= Standar deviasi
Sn
= Reduced standar deviation
Yt
= Reduced variate
Yn
= Reduced mean
Untuk standar deviasi (S) dipakai pesamaan :
=
− )
−1
(
R
= Data curah hujan harian maksimum, mm
= Curah hujan harian rata-rata, mm
n
2.
= Jumlah data
Metode Log Pearson Type III
Persamaan umum yang digunakan dalam analisa frekuensi dengan metode Log Pearson
Type III adalah sebagai berikut :
=
+
(
)
dimana :
Log Rt
= Harga logaritma curah hujan rencana dengan kala ulang T tahun (mm)
Log R
= Harga rata-rata curah hujan maksimum (mm)
=
3.
(
Distribusi Log Normal
−
) / ( − 1)
Pada peramalan nilai dengan menggunakan distribusi log normal, setiap rangkaian data
dikonversikan menjadi bentuk logaritma : y = log x, sehingga parameter satistik yang
digunakan akan menjadi sebagai berikut:
Besaran rata-rata
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 4
Bab I V M etodologi
= log
=
1
log
Standar deviasi logaritma
=
=
∑( log
− log )
−1
Koefisien asimetri (Skewness Coeficients)
=
=
∑( log − log )
( − 1) ( − 2) (
)
Dengan demikian untuk distribusi log normal persamaan peramalan harga ekstrim dapat
dituliskan sebagai berikut:
= log +
4.
Metode Haspers
Metoda Haspers dikembangkan oleh ilmuan Belanda. Metode ini dikembangkan
berdasarkan distribusi yang telah dinormalisir dan banyak dipakai di Indonesia.
XT =
+
Dimana:
S = Standar deviasi =
XT = Curah hujan rencana yang terjadi 1 kali dalam periode T
= Nilai rata-rata dari curah hujan
4.3.3 Kebutuhan Air Untuk Irigasi
Kebutuhan air irigasi ditetapkan dengan mempertimbangkan beberapa aspek terkait
dalam budidaya padi dan palawija. Sesuai dengan pola tanam yang akan diterapkan di
wilayah pekerjaan maka kebutuhan air irigasi dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
1.
Untuk Padi (WRD)
NFR
= Ect + P – Re + WLR
dimana :
NFR
= Kebutuhan air irigasi di sawah, mm/hari
Etc
= Penggunaan konsumtif, mm/hari
P
= Kehilangan air akibat perkolasi, mm/hari
Re
= Curah hujan efektif, mm/hari
WLR
= Penggantian lapisan air, mm/hari
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 5
Bab I V M etodologi
2.
Untuk Palawija (WRP)
Kebutuhan air irigasi untuk palawija (WRP) ditetapkan dengan persamaan :
WRP (IR) palawija = (Etc – Re)/e
dimana :
e = efisiensi irigasi secara keseluruhan
4.3.4
Perhitungan Ketersediaan Air
Untuk kebutuhan perhitungan debit andalan pada suatu daerah pengembangan daerah
irigasi, diperlukan analisa ketersediaan air (water availability) suatu aliran sungai. Dalam
perhitungan ini digunakan beberapa metoda untuk mengetahui ketersediaan air, metodemetode tersebut yaitu:
1.
Metode Neraca Air (Water Balance)
Perhitungan ketersediaan air (dependable flow) dengan metode neraca air dikembangkan
oleh Dr. F. J. Mock. Data yang dibutuhkan dalam perhitungan metode neraca air F. J.
Mock antara lain :
a.
Hujan bulanan rata-rata, mm
b.
Jumlah hari hujan bulanan rata-rata, hari
c.
Evapotranspirasi potensial bulanan, mm
d.
Limpasan permukaan (run off), m3/dt/km2
e.
Tampungan air tanah (ground water storage), mm
f.
Aliran dasar (base flow), m3/dt/km2
Neraca air metode F.J. Mock dirumuskan sebagai berikut :
Q
= (Dro + Bf)F
Dro = Ws – 1
Bf = 1 – Vn
Ws = R – Et
dimana :
Q
= debit andalan, m3/dt
Dro = direct run off, m3/dt/km2
Bf = base flow, m3/dt/km2
Ws = water surplus, mm
I
= infiltrasi, mm
Vn = storage volume, mm
R
= curah hujan, mm
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 6
Bab I V M etodologi
Et = evapotranspirasi Penmann Modifikasi, mm
E
2.
= catchment area, km2
Metode SMEC
Perhitungan ketersediaan air metode SMEC dikembangkan berdasarkan hasil analisa.
Hasil analisa dibagi menjadi dua tipe berdasarkan pada jenis tanah di daerah tangkapan
hujan (catchment area).
Tipe 1
= untuk jenis tanah yang tidak porous
Q2
= A (0,210 MMR – 8,5)x10-3, untuk MMR < 250 mm
Q2
= A (0,366 MMR – 47,5)x10-3, untuk MMR < 300 mm
Tipe 2
= untuk jenis tanah yang porous
Q2
= 0,20 x A x PI x 10-3, untuk PI < 300 mm
Q2
= A (0,32 x PI -36,50) x 10-3, untuk PI > 300 mm
Q5
= 0,75 Q2
dimana :
Q2
= debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 2 tahunan, m3/dt
Q5
= debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 5 tahunan, m3/dt
A
= daerah aliran sungai, km2
MMR = hujan bulanan rata-rata, mm
PI
= indeks presipitasi = 1/3 MMR + 1/3 previous MMR
Karena daerah aliran sungai (DAS) dari sungai tersebut mempunyai jenis tanah yang
tidak porous, maka dalam perhitungan tersebut digunakan metode SMEC dengan tipe I.
Namun metode ini tidak dipergunakan untuk melakukan perhitungan, hanya sebagai teori
pembanding saja.
4.3.5
Analisa Debit Banjir Rencana
Dalam menentukan debit banjir rencana digunakan eberapa metode sbb :
1.
Metode Haspers
Perhitungan design flood dengan cara Haspers ini menggunakan rumus :
Q
= αxβxqxF
dimana :
Q
= debit banjir rencana, m3/dt
α
= run off coeficient yang didapat dengan rumus =
β
= coefficient reduced yang dihitung dengan rumus :
,
×
,
,
×
,
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 7
Bab I V M etodologi
= 1+
,
,
, ×
×
,
t
= waktu perambatan air, jam = 0,1 x L0,8 x I-0,3
L
= panjang sungai
I
= kemiringan dasar sungai rata-rata dimana harga t mempunyai 3 kemugkinan
1) t < 2 jam, maka r =
×
,
2) 2 jam < t < 19 jam, maka r =
(
)(
)
×
3) 19 jam < t < 30 hari, maka r = 0,707 x Rt x ( + 1)
q = hujan maximum, m3/dt/km2
=
=
(t dalam jam)
, ×
(t dalam hari)
, ×
dimana :
r = waktu perambatan banjir.
2.
Metode Melchior
Perhitungan debit banjir dengan metode Melchior (catchment > 100 km2), ini
menggunakan rumus sebagai berkut :
Q0 = α x βq x A
dimana :
Qt = besarnya debit banjir rencana dengan periode ulang t tahun (m3/dt)
= Q0 x Rt/200
A
= luas catchment area (km2) = 197 km2
α
= Koefisien Run Off = 0,7
Rt = besarnya curah hujan dalam return periode 1 tahun (mm)
3.
Metode Rational
Perhitungan design flood dengan cara Rational ini menggunakan rumus :
Q
=
× ×
,
dimana :
Q
= debit maximum (m3/det)
α
= run off coeficient
f
= luas daerah pengaliran (km2)
r
= itensitas hujan selama time of concentration (mm/jam)
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 8
Bab I V M etodologi
/
=
×
dimana :
R
= hujan sehari (mm)
t
= time of cocentration (jam)
= L/V
dimana :
L
= panjang sungai (km)
V
= kecepatan perambatan banjir (km/jam)
= 72(I)0,6
dimana :
I
4.
= kemiringan rata-rata dasar sungai
Metode Bankfull Capacity
Untuk memperoleh kemiringan rata-rata Sungai Waramoi di sekitar site bendung
dilakukan dengan melakukan kajian Regresi Linear
berdasarkan data pengukuran
memanjang dan melinta sungai. Perhitungan debit banjir rencana dihitung dengan rumus
Chezy :
V
C
Q
= C√ ×
=
√
= FxV
dimana :
V
= Kecepatan pengaliran (m/dt)
C
= Koefisien chezy
R
= Jari-jari hidrolis penampang
I
= Rata-rata kemiringan sungai
α
= Koefisien pengaliran = 1,75
F
= Luas penampang basah (m)
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
IV - 9
Bab I V M etodologi
4.4 PERENCANAAN
4.4.1 Bangunan Utama
4.4.1.1 Sumber air, lebar bendung (B) dan luas rencana areal irigasi
Bendung direncanakan untuk mengairi areal seluas 1327 ha. Dan sumber air yaitu
berasal dari Sungai Waramoi. lebar bendung (B) yaitu jarak antara pangkalpangkalnya (abutment) yang akan direncanakan adalah 40 meter yang disesuaikan
dengan lebar rata-rata Sungai Waramoi pada bagian yang stabil.
4.4.1.2 Tipe bendung
Tipe bendung yang akan direncanakan adalah struktur bendung tetap. Karena Sungai
Waramoi terletak di sekitar daerah pegunungan yang umumnya mempunyai
kemiringan dasar yang cukup terjal dan beraliran deras (torrential rivers) dengan
mengangkut material dasar sungai berupa kerikil, batu-batuan berbagai ukuran
(boulders) dan batang kayu.
4.4.1.3 Tipe mercu
Bendung Sidey direncanakan dari pasangan batu kali, dengan type bulat dan
kemiringan di udik dan di hilir sebesar 1:1.
4.4.1.4 Kolam olakan (peredam energi)
Karena jika kemungkinan banjir Sungai Waramoi akan mengangkut batu-batu besar,
maka peredam energy direncanakan dengan Type Bucket (bak tenggelam).
4.4.1.5 Rembesan dan tekanan air tanah
Untuk mencegah bahaya piping pada ujung hilir bendung akibat rembesan air dari
bawah bendung, maka dinuka dasar bendung dibuat lapisan pudle di bawah lapisan.
Dimana panjang muka lantai ini tergantung dari jenis tanah di bawah bendung dan
perbedaan tinggi muka air di udik dan hilir bendung. Panjang lantai muka dihitung
dengan Metode Bligh.
4.4.1.6 Back water curve
Dimaksudkan untuk mengetahui sampai dimana pengaruh kenaikan muka air setelah
adanya pengempangan oleh bendung.
Perkiraan kurva pengempangan agar akurat dan aman:
Untuk h/a≥1 maka L=2h/I
Untuk h/a≤1 maka L=a+h/I
4.4.1.7 Pintu pengambilan
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 10
Bab I V M etodologi
Tergantung pada kebutuhan debit air untuk mengairi areal irigasi yang telah
direncanakan, Q rencana dan Q intake.
4.4.1.8 Kantong lumpur (sandtrap)
Kantong lumpur direncanakan pada saluran induk Sidey, yang dilengkapi dengan
bangunan ukur ambang lebar.
4.4.2 Jaringan Utama
4.4.2.1 Kriteria perencanaan saluran
Kajian dilakukan terhadap dimensi saluran dan bangunan, yang pelaksanaan
perhitungannya dilakukan dengan menggunakan Pedoman Kriteria Perencanaan,
yang dikeluarkan oleh Direktorat Irigasi, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen
Pekerjaan Umum.
Untuk keperluan pengaliran air irigasi dipergunakan saluran berpenampang
trapesium, karena paling umum dipakai dan ekonomis. Perencanaan saluran irigasi
ini perlu mempertimbangkan masalah erosi dan sedimentasi, dimana perubahan
bentuk penampang saluran minimal harus berimbang sepanjang tahun. Selain itu
perlu diperhatikan juga biaya pelaksanaan dan pemeliharaannya, diusahakan agar
biaya-biaya tersebut cukup ekonomis, efektif dan efisien.
Berdasarkan kajian yang dilakukan terhadap kondisi mekanika tanah di D.I
Sidey, diperoleh masukan bahwa tingkat permeabilitas tanah relatif besar. Dalam
perencanaan ini, digunakan beberapa ketetapan sesuai dengan standar dan kondisi
daya dukung areal yang ada, yaitu:
m =
Kemiringan talud saluran
k
Koefisien kekasaran
=
Perhitungan dilakukan menggunakan kriteria kecepatan aliran yang
diijinkan. Harga dimensi saluran ditetapkan berdasarkan kemiringan saluran (I) yang
direncanakan, serta hasil iterasi terhadap harga lebar saluran (b). Sehingga diperoleh
hasil akhir perhitungan dimensi saluran untuk tiap-tiap ruas saluran.
Perencanaan yang kami lakukan pada tugas akhir ini adalah perencanaan
saluran pembawa yang dimulai dari Bendung Tyroller hingga sampai pada bangunan
pelengkap berupa bangunan bagi sadap pada jaringan utama.
Untuk perencanaan saluran pembawa digunakan persamaan Stickler :
Q=AxV
A = (b +m.h).h
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 11
Bab I V M etodologi
=
.
.
=
=
=
ℎ
+ 2. ℎ ( 1 +
)
dimana:
Q = debit rencana, (m3/dt)
V = kecepatan aliran, (m/dt)
K = koefisien kekasaran Stickler
R = jari-jari hidrolis (m)
A = luas penampang basah, (m3)
P = keliling basah, (m)
b = lebar dasar saluran, (m)
m = kemiringan talud
n = nilai pembanding antara b dan h
Langkah-langkah perhitungan saluran :
1.
Menentukan luas areal yang akan diairi
2.
Menghitung debit rencana
3.
Menentukan kemiringan energi saluran dengan mempertimbangkan :
a.
Kemiringan maksimum yang diijinkan
b.
Kecepatan maksimum yang diijinkan
c.
Stabilitas saluran
4.4.2.2 Kriteria perencanaan bangunan pelengkap di jaringan utama
Secara garis besar, bangunan pelengkap yang akan direncanakan adalah berupa:
1.
Bangunan Terjun
2.
Got Miring
3.
Bangunan Bagi Sadap
Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan U tama Bendung dan Jaringan I rigasi D.I . Sidey
I V - 12