Bab 4 Metodologi - · PDF file5 = debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 5 tahunan,...

Bab IV Metodologi

Rancangan Teknis Rinci (DED) Bangunan Utama Bendung dan Jaringan Irigasi D.I. Sidey IV - 1

Pengumpulan Data:

Perencanaan

Jaringan UtamaBangunan Utama

1. Lebar Bendung2. Elevasi Puncak Mercu Bendung3. Tipe dan Dimensi Mercu4. Kolam Olak / Peredam Energi5. Rembesan dan Tekanan Air Tanah6. Back Water Curve7. Pintu Pengambilan

- Kriteria Perencanaan Saluran- Kriteria Perencanaan Bangunan Pelengkap di Jaringan utama

Pengolahan Data

Analisis Water Balance- Evapotranspirasi- Curah Hujan Effektif- Curah Hujan Rencana- Debit Andalan- Kebutuhan Air Irigasi- Debit Drainase- Debit Banjir Rencana

- Hidrologi- Hidroklimatologi- Topografi- Geoteknik (Mekanika Tanah)- dll

BAB IV

METODOLOGI

4.1 UMUM

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).

Bab IV Metodologi


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 :

Bab IV Metodologi


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 000 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

Bab IV Metodologi


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 = Jumlah data

2. 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)

= ( − ) /( − 1)

3. Distribusi Log Normal

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

Bab IV Metodologi


= 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

Bab IV Metodologi


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, metode-

metode 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

Bab IV Metodologi


Et = evapotranspirasi Penmann Modifikasi, mm

E = catchment area, km2

2. 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 = α x β x q x F

dimana :

Q = debit banjir rencana, m3/dt

α = run off coeficient yang didapat dengan rumus = , × ,

, × ,

β = coefficient reduced yang dihitung dengan rumus :

Bab IV Metodologi


= 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)

Bab IV Metodologi


= ×/

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 = kemiringan rata-rata dasar sungai

4. 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√ ×

C = √

Q = F x V

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)

Bab IV Metodologi


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 pangkal-

pangkalnya (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

Bab IV Metodologi


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 = A x V

A = (b +m.h).h

Bab IV Metodologi


= . .

=

= + 2.ℎ (1 + )

= ℎ

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

Bab 4 Metodologi - · PDF file5 = debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 5 tahunan,...

Documents

Transcript of Bab 4 Metodologi - · PDF file5 = debit andalan rata-rata bulanan periode ulang 5 tahunan,...