Studi Perencanaan Hidraulik Peredam Energi Tipe Vlughter Dengan Model Fisik Dua Dimensi.

Universitas Kristen Maranatha

STUDI PERENCANAAN HIDRAULIK PEREDAM ENERGI

TIPE VLUGHTER DENGAN MODEL FISIK DUA DIMENSI

Jendrik Sitanggang NRP : 0021092

Pembimbing :

ENDANG ARIANI., Ir., Dipl. HE

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

ABSTRAK

Peredam energi merupakan salah satu kelengkapan atau bagian dari bendung yang berfungsi untuk meredam energi yang ditimbulkan oleh aliran air dengan energi dan kecepatan tinggi akibat peninggian muka air udik akibat pembendungan, sehingga penggerusan lokal di hilir bendung dapat dikurangi atau minimal tidak membahayakan konstruksi bendung.

Model untuk penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika dan Mekanika Fluida Jurusan Teknik Sipil Universitas Kristen Maranatha. Faktor utama terjadinya penggerusan yang dalam di hilir bendung adalah peredam energi yang belum berfungsi secara optimal.

Untuk mengetahui penggerusan yang terjadi di hilir bendung dilakukan dua kali perubahan model. Hasil penelitian dengan peredam energi tipe Vlughter menunjukkan bahwa peredam energi tipe Vlughter perlu dimodifikasi untuk mengurangi terjadinya penggerusan di hilir bendung.

Pada kondisi model awal dengan debit 100 % (QThomson = 0,03768900

m3/detik) penggerusan yang terjadi adalah sedalam 9 cm. Pada model perubahan I dengan debit 100 % (QThomson = 0,0336900 m3/detik) penggerusan yang terjadi

adalah sedalam 6 cm. Pada model perubahan II dengan debit 100 % (QThomson =

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR... i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR... ii

ABSTRAK... iii

PRAKATA... iv

DAFTAR ISI...vi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN...viii

DAFTAR GAMBAR...ix

DAFTAR TABEL... xi

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah...1

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 2

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan... 2

1.4 Sistematika Pembahasan... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Bendung... 5

2.1.1 Klasifikasi Bendung... 6

2.1.2 Komponen Utama Bendung...7

2.2 Pengertian Peredam Energi... 9

2.2.1 Macam-macam Peredam Energi... 9

2.2.2 Prinsip Pemecahan Energi...12

2.3 Desain Hidraulik Peredam Energi Tipe Vlughter... 13

Universitas Kristen Maranatha 2.4 Rumus-rumus Perhitungan Desain Hidraulik Peredam Energi

Tipe Vlughter... 14

BAB 3 PENYAJIAN DATA KASUS 3.1 Deskripsi Model Peredam Energi Tipe Vlughter………... 17

3.2 Data Desain Model Peredam Energi Tipe Vlughter………...19

3.3 Prosedur Kerja………...23

BAB 4 ANALISIS DATA 4.1 Analisis Percobaan Lengkung Debit…………...…... 27

4.2 Analisis Penggerusan di Hilir Bendung………... 31

4.2.1 Penggerusan Pada Model Desain Awal... 31

4.2.2 Penggerusan Pada Model Perubahan I... 39

4.2.3 Penggerusan Pada Model Perubahan II...46

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 54

5.2 Saran...56

DAFTAR PUSTAKA...57

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Data bacaan Thomson………... 19 Tabel 4.1 Perhitungan hThompson dan Qthompson………...30

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 2.1 Komponen utama bendung...8

2. Gambar 2.2 Peredam energi tipe Vlughter……...……… 10

3. Gambar 2.3 Peredam energi tipe cekung...……… 10

4. Gambar 2.4 Peredam energi tipe Schoklitsch...11

5. Gambar 2.5 Peredam energi tipe USBR... 12

6. Gambar 2.6 Peredam energi tipe MDO...12

7. Gambar 2.7 Ukuran hidraulik peredam energi tipe Vlughter...14

8. Gambar 3.1 Saluran terbuka...18

9. Gambar 3.2 Model peredam energi tipe Vlughter...19

10. Gambar 3.3 Desain peredam energi tipe Vlughter... 23

11. Gambar 3.4 Bagan alir prosedur kerja... 26

12. Gambar 4.1 Grafik hubungan QThomson dan ΔhThomson... 31

13. Gambar 4.2 Kondisi model awal...32

14. Gambar 4.3 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,01159467 m3/detik... 34

10. Gambar 4.4 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,02021386 m3/detik... 36

11. Gambar 4.5 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson = 0,03768900 m3/detik... 38

12. Gambar 4.6 Kondisi model setelah dilakukan perubahan I... 39 13. Gambar 4.7 Profil aliran dan penggerusan dengan

Universitas Kristen Maranatha QThomson = 0,01159467 m3/detik...41

14. Gambar 4.8 Profil aliran dan penggerusan dengan

QThomson = 0,02015900 m3/detik... 43

15. Gambar 4.9 Profil aliran dan penggerusan dengan

QThomson = 0,0336900 m3/detik... 45

16. Gambar 4.10 Kondisi model setelah dilakukan perubahan II... 46 17. Gambar 4.11 Profil aliran dan penggerusan dengan

QThomson = 0,01063600 m3/detik... 49

18. Gambar 4.12 Profil aliran dan penggerusan dengan

QThomson = 0,01956100 m3/detik... 51

19. Gambar 4.13 Profil aliran dan penggerusan dengan

QThomson = 0,032350049 m3/detik... 53

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

a = tinggi ambang hilir (m) 2a = lebar ambang hilir (m) B = lebar saluran (m) c = koefisien debit (1.39)

D = Tinggi mercu terhadap lantai kolam olak (m) g = percepatan gravitasi (m/detik2) = 9,81 m/detik2 h = tinggi mercu terhadap muka air udik (m) hc = tinggi muka air kritis terhadap mercu (m)

∆h = bacaan awal - bacaan akhir (m)

hThomson = bacaan Thomson akhir – bacaan Thomson awal (m)

L = Panjang lantai kolam olak (m) Q = debit aliran (m3/detik)

q = debit per satuan lebar (m3/detik/m’)

Qthomson = 1.39 x 

2 1

tg x (hThomson)5/2 (m3/detik)

R = Jari-jari transisi kaki bendung dan lantai kolam olak (m) t = tinggi muka air hilir terhadap kolam olak (m)

z = elevasi muka air udik bendung – elevasi muka air hilir bendung (m)

Universitas Kristen Maranatha

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sejak Permulaan abad ke 19 di Indonesia dibangun beratus-ratus bangunan air utama atau bendung dan berpuluh-puluh bendungan, terutama di Pulau Jawa.

Bendung merupakan prasarana keairan yang mengalirkan air dari sungai ke jaringan pengairan untuk kebutuhan irigasi, pembangkit tenaga listrik, air minum, pengontrol angkutan sedimen dan penahan masuknya air asin ke udik

Universitas Kristen Maranatha

2

sungai; sedangkan bendungan merupakan prasarana untuk menampung air terutama untuk kebutuhan irigasi dan pembangkit tenaga listrik.

Dalam perencanaan bangunan air utama atau bendung, umumnya hanya ditinjau dari keamanan terhadap faktor alam yang terjadi di sekitarnya saja, kurang memperhatikan keamanan akibat pengaruh bangunan terhadap perubahan morfologi sungai jauh di udik dan di hilir bangunan serta pengaruh perubahan lingkungan.

Sebagai contoh bendung gerak Walahar di sungai Citarum-Jawa Barat selesai dibangun pada tahun 1928, tetapi satu tahun kemudian telah terjadi gerusan lokal dan degradasi dasar sungai di hilir bendung yang cukup serius sehingga bangunan hilir bendung harus mulai diamankan. Proses degradasi dan gerusan lokal ini terus berlanjut sehingga bangunan tersebut harus direhabilitasi atau diamankan secara besar-besaran dan bertahap.

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian

Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui desain peredam energi tipe Vlughter yang paling optimal sedangkan tujuannya agar diperoleh penggerusan lokal di hilir bendung sedangkal mungkin.

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan

Uji model fisik dilakukan di saluran terbuka Laboratorium Hidraulika dan Mekanika Fluida Jurusan Teknik Sipil Universitas Kristen Maranatha dengan model peredam energi tipe Vlughter, dimana data perencanaan ukuran hidraulik

Universitas Kristen Maranatha

3

peredam energi diperoleh dari hasil perhitungan desain peredam energi tipe Vlughter.

Dalam penelitian ini, uji model fisik dibatasi oleh:

1. Ukuran saluran terbuka, panjang 8 m, tinggi saluran 0.64 m, lebar 1 m.

2. Ukuran hidraulik bendung yang terdiri dari, tinggi mercu bendung 16 cm, jari-jari mercu 5 cm, tinggi mercu terhadap lantai kolam olak (D); jari-jari kolam olak (R); panjang lantai kolam olak (L); tinggi ambang (a); lebar ambang (2a); kemiringan bidang hilir 1:1; dan kolam olak tipe Vlughter.

3. Pasir yang digunakan pada saluran hilir adalah pasir pasang yang berasal dari sungai Cimalaka dan ukuran pasir tidak ditentukan. 4. Rip-rap batu yang digunakan berukuran Ø≤ 3cm.

5. Pengukuran debit menggunakan alat ukur Thomson dengan debit 25%, 50%, 100%.

6. Tinggi pasir di hilir bendung adalah 33 cm.

1.4 Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 Pendahuluan

Membahas mengenai latar belakang masalah, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup pembahasan, serta sistematika pembahasan.

Universitas Kristen Maranatha

4

BAB 2 Tinjauan Pustaka

Merupakan tinjauan pustaka mengenai bendung, peredam energi, macam-macam peredam energi, prinsip pemecahan energi, desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter, rumus-rumus perhitungan desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter.

BAB 3 Penyajian Data Kasus

Berisi deskripsi model peredam energi tipe Vlughter, data desain model peredam energi tipe Vlughter, dan prosedur kerja.

BAB 4 Analisis Data

Berisi analisis percobaan lengkung debit dan analisis penggerusan di hilir bendung.

BAB 5 Kesimpulan dan Saran

Universitas Kristen Maranatha

54

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan percobaan dan analisis, didapat kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada kondisi model awal :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm

Universitas Kristen Maranatha

55

b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02021386 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,03768900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 9 cm

2. Pada model perubahan I :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02015900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,0336900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 6 cm

3. Pada model perubahan II :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01063600 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 1 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,01956100 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 2 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,032350049 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm

Dari model perubahan II dengan debit QThomson = 0,032350049

m3/detik, diperoleh penggerusan di hilir bendung lebih dangkal yaitu sedalam 3 cm.

Universitas Kristen Maranatha

56

5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan antara lain :

1. Diperlukan alat ukur meteran taraf digital untuk pembacaan dengan ketelitian yang lebih tinggi.

2. Untuk menghasilkan penggerusan yang lebih dangkal disarankan untuk mengadakan penelitian lebih lanjut dengan memodifikasi peredam energi.

Universitas Kristen Maranatha 57

DAFTAR PUSTAKA

1. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-02), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

2. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-04), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

3. Moch. Memed. Ir. Dipl. HE, dan Erman Mawardi, Drs, Dipl. AIT. 2002,

Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis, Penerbit

Alfabeta, Bandung.

4. Sudibyo. 2003, Teknik Bendungan, Penerbit PT Pradnya Paramita, Jakarta.

Universitas Kristen Maranatha peredam energi diperoleh dari hasil perhitungan desain peredam energi tipe

Vlughter.

Dalam penelitian ini, uji model fisik dibatasi oleh:

1. Ukuran saluran terbuka, panjang 8 m, tinggi saluran 0.64 m, lebar 1 m.

2. Ukuran hidraulik bendung yang terdiri dari, tinggi mercu bendung 16 cm, jari-jari mercu 5 cm, tinggi mercu terhadap lantai kolam olak (D); jari-jari kolam olak (R); panjang lantai kolam olak (L); tinggi ambang (a); lebar ambang (2a); kemiringan bidang hilir 1:1; dan kolam olak tipe Vlughter.

3. Pasir yang digunakan pada saluran hilir adalah pasir pasang yang berasal dari sungai Cimalaka dan ukuran pasir tidak ditentukan. 4. Rip-rap batu yang digunakan berukuran Ø≤ 3cm.

5. Pengukuran debit menggunakan alat ukur Thomson dengan debit 25%, 50%, 100%.

6. Tinggi pasir di hilir bendung adalah 33 cm.

1.4 Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan yang digunakan pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 Pendahuluan

Membahas mengenai latar belakang masalah, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup pembahasan, serta sistematika pembahasan.

BAB 2 Tinjauan Pustaka

Merupakan tinjauan pustaka mengenai bendung, peredam energi, macam-macam peredam energi, prinsip pemecahan energi, desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter, rumus-rumus perhitungan desain hidraulik peredam energi tipe Vlughter.

BAB 3 Penyajian Data Kasus

Berisi deskripsi model peredam energi tipe Vlughter, data desain model peredam energi tipe Vlughter, dan prosedur kerja.

BAB 4 Analisis Data

Berisi analisis percobaan lengkung debit dan analisis penggerusan di hilir bendung.

BAB 5 Kesimpulan dan Saran

Universitas Kristen Maranatha

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan percobaan dan analisis, didapat kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada kondisi model awal :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm

b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02021386 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,03768900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 9 cm

2. Pada model perubahan I :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01159467 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,02015900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 5 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,0336900 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 6 cm

3. Pada model perubahan II :

a. Dengan debit 25 % (QThomson = 0,01063600 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 1 cm b. Dengan debit 50 % (QThomson = 0,01956100 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 2 cm c. Dengan debit 100 % (QThomson = 0,032350049 m3/detik)

diketahui penggerusan yang terjadi adalah sedalam 3 cm

Dari model perubahan II dengan debit QThomson = 0,032350049

m3/detik, diperoleh penggerusan di hilir bendung lebih dangkal yaitu sedalam 3 cm.

Universitas Kristen Maranatha 5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan antara lain :

1. Diperlukan alat ukur meteran taraf digital untuk pembacaan dengan ketelitian yang lebih tinggi.

2. Untuk menghasilkan penggerusan yang lebih dangkal disarankan untuk mengadakan penelitian lebih lanjut dengan memodifikasi peredam energi.

1. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-02), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

2. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. 1986,

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-04), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

3. Moch. Memed. Ir. Dipl. HE, dan Erman Mawardi, Drs, Dipl. AIT. 2002,

Desain Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi Teknis, Penerbit

Alfabeta, Bandung.

4. Sudibyo. 2003, Teknik Bendungan, Penerbit PT Pradnya Paramita, Jakarta.