PEMODELAN AWAL PERENCANAAN BENDUNG …pengairan.ub.ac.id/s1/wp-content/uploads/2014/02/...PEMODELAN...
Transcript of PEMODELAN AWAL PERENCANAAN BENDUNG …pengairan.ub.ac.id/s1/wp-content/uploads/2014/02/...PEMODELAN...
PEMODELAN AWAL PERENCANAAN BENDUNG GERAK
KARANGTALUN DENGAN HEC-RAS
Burhannudin Apriliansyah1, Heri Suprijanto
2, Mohammad Taufiq
3,
1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Sungai Progo yang berhulu pada Gunung Merapi memiliki tingkat sedimentasi yang
sangat tinggi maka dalam pengelolaannya perlu penerapan inovasi berupa Bangunan
Longstorage kombinasi dengan sistem Bendung Gerak/Barrage yang berfungsi mengatur
tinggi muka air sekaligus untuk menggelontor sedimen.
Kajian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi hidrolik sungai setelah dibangun
bendung gerak (barrage), mencari alternatif bukaan pintu untuk pemeliharaan, pengendalian
banjir dan pemanfaatan untuk memenuhi kebutuhan serta mengetahui sedimentasi yang akan
terjadi pada lokasi bendung gerak.
Berdasarkan hasil akhir simulasi, dengan bantuan program HEC-RAS 4.1.0, dapat
dilihat bahwa kapasitas sungai masih mampu menampung debit Q100. Dan pengoperasian
saat banjir di buka penuh sehingga kapasitas pintu mampu melewatkan debit secara penuh
dengan elevasi yang dihasilkan sebesar +164,51. Target muka air normal adalah +162,5.
Sedangkan muka air rendah +159,21. Tampungan Bendung Gerak Karangtalun sendiri tidak
dapat memenuhi kebutuhan di hilir sepenuhnya. Sehingga pada bulan tertentu disarankan
untuk DI Mataram agar melakukan sistem rotasi dalam pembagian air. Degradasi terjadi di
titik penampang melintang di hulu dan hilir Bendung Gerak. Kecenderungan pengendapan
terjadi pada meander sungai di hulu Bendung Gerak. Sehingga disarankan melakukan
flushing setiap 6 (enam) bulan sekali.
Kata kunci: bendung gerak, hidrolika, sungai, operasi bendung gerak, sedimen, simulasi program, HEC-RAS.
ABSTRACT
Progo rivers that disgorge at Merapi volcano has a very high rate of sedimentation,
then the application of innovation management needs to be building Longstorage
combination with barrage which controls the water level at the same time to flush the
sediment.
This study aims to determine the hydraulic conditions of the river after the dam was
built barrage, looking for an alternative opening doors for maintenance, flood control and
utilization to meet the needs and determine sedimentation will occur at the location of the
barrage.
Based on the final results of the simulation, with the help of the program HEC-RAS
4.1.0, it can be seen that the capacity of the river is still able to accommodate discharge Q100.
And when the flood operation at full open so that the discharge capacity capable of passing
the door fully with the resulting elevation of +164.51. Target for the normal water level
elevation is +162.5. While the low water level +159.21. Some time, Karangtalun Barrage
can not ensure water supply at downstream. So that in a given month are advised to DI
Mataram to do rotations in water distribution systems. Degradation occurs at the point of the
cross section in the upstream and downstream barrage. The tendency of aggradation occurs
in the meanders of the river at the upstream barrage. So it is advisable to do flushing every
six months.
Keywords: barrage, hydraulics, river, operation barrage, sediment, simulation programs, HEC-RAS.
1. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Wilayah Sungai Progo Opak Serang
(WS POS) merupakan kawasan dengan
sumber air yang sangat potensial bagi upaya
pengelolaan sumber daya air (PSDA) untuk
memenuhi berbagai keperluan. Sejalan
dengan pertambahan penduduk dan me-
ningkatnya kualitas hidup masyarakat. Dapat
diprediksi bahwa selisih antara demand dan
supply akan cenderung semakin membesar
dari tahun ke tahun. Selain selisih tersebut, di
beberapa lokasi, bahaya banjir dan bahaya
kekeringan pun semakin membesar dan
tajam akibat menurunnya kualitas daerah
tangkapan air.
Dengan memperhatikan lokasi studi
dimana Sungai Progo yang berhulu pada
Gunung Merapi memiliki tingkat se-
dimentasi yang sangat tinggi maka perlu
penerapan inovasi pada jenis Bendungan
misalnya berupa Bangunan Longstorage
kombinasi dengan sistem Bendung Gerak/
Barrage yang berfungsi mengatur tinggi mu-
ka air sekaligus untuk menggelontor sedimen
yang mengendap.
Identifikasi Masalah
Sebagai bagian dari rangkaian upaya
pemenuhan kebutuhan air baku dan irigasi di
wilayah sungai Progo Opak Serang serta
untuk mengantisipasi akan terjadinya ke-
langkaan air di musim kemarau untuk jangka
panjang, maka salah satu strategi yang
dilakukan adalah dengan menyimpan aliran
permukaan atau air hujan melalui pem-
bangunan Bendungan atau bangunan pe-
nampung air lainnya sebagai penampung air
dan juga berfungsi untuk me-recharge air
tanah dalam rangka upaya konservasi sumber
daya air maupun pendayagunaan sumber
daya air. Maka dari itu perlu dilakukan
pemodelan untuk mengetahui kemampuan
suatu bangunan.
Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan dan manfaat dari
pelaksanaan studi ini adalah untuk:
1. Mengetahui kondisi hidrolik sungai se-
telah dibangun bendung gerak (barrage).
2. Untuk mencari alternatif bukaan pintu
untuk pemeliharaan, pengendalian ban-
jir, dan pemanfaatan (untuk keperluan
irigasi) dari bendung secara optimal.
3. Mengetahui titik-titik pada lokasi ben-
dung gerak yang mengalami erosi dan
sedimentasi serta volume sedimen yang
masuk ke bendung gerak Karangtalun.
2. KAJIAN PUSTAKA
Bendung Gerak
Bendung gerak terdiri dari lantai pilar
bendung, pilar pintu, daur pintu, makanisme
pengaturan pintu, panel pengaturan pintu,
ruang operasi pintu dan jembatan inspeksi.
Lantai, pilar bendung dan pilar pintu
bendung gerak umumnya terbuat dari beton
bertulang dan harus aman terhadap guling
dan gelincir.
Penentuan Kala Ulang Banjir
Pemilihan suatu teknik analisa
penentuan banjir rancangan tergantung dari
data-data yang tersedia dan macam dari
bangunan air tersebut. Kriteria pemilian ban-
jir dengan hanya meninjau kemungkinan
terjadinya banjir yang lebih besar atau sama
dengan banjir rencana, sekali atau lebih
selama bangunan air tersebut berdiri.
Lebar Bendung
Dalam menentukan lebar efektif perlu
diketahui mengenai eksploitasi bendung, di-
mana pada saat air banjir datang pintu
penguras dan pintu pengambilan harus di-
tutup. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah
masuknya benda yang terangkut oleh banjir
yang dapat menyumbat pintu penguras bila
pintu terbuka dan air banjir masuk ke saluran
induk.
Rumus : Be = B – 2(n.Kp + Ka)H1
dengan :
Be = lebar efektif bendung (m) →
(Be1+Be2+Be3)
B = lebar mercu sebenarnya (m)→
(B1+B2+B3)
Kp = koefisien kontraksi pilar
Ka = koefisien kontraksi pangkal
bendung
n = jumlah pilar
H1 = tinggi energi (m)
Peredam Energi
Faktor pemilihan tipe peredam
energi:
• Tinggi bendung
• Keadaan geoteknik tanah dasar misalnya
jenis batuan, lapisan, kekerasan tekan,
diameter butir dsb.
• Jenis angkutan sedimen yang terbawa
aliran sungai.
• Keadaan aliran yang terjadi di bangunan
peredam energi seperti aliran tidak
sempurna/tenggelam, loncatan air lebih
rendah atau lebih tinggi.
Pemodelan Hidrolik dengan HEC-RAS
Permodelan Hidrolika Bendung
Gerak Karangtalun akan menggunakan
perangkat lunak (software) HEC-RAS
(Hydrologi Engineering Center- River
Analysis System) versi 4.1.0 sebagai paket
program analisa dan pemodelan struktur
hidrolik (bendung gerak) pada sungai yaitu
pola aliran di hulu Bendung Gerak dan pola
aliran di hilir Bendung Gerak.
Paket model HEC-RAS adalah salah
satu model yang dikeluarkan oleh U.S. Army
Corps of Engineers River Analysis System
(HEC-RAS) yang di susun oleh Hydrologic
Engineering Center. Software ini memiliki
keampuan penggunaan : perhitungan jenis
aliran steady flow dan unsteady flow satu
dimensi, dan sediment transport.
Analisa Profil Muka Air
Prosedur perhitungan didasarkan
pada penyelesaian persamaan aliran satu
dimensi melalui saluran terbuka. Aliran satu
dimensi ditandai dengan besarnya kecepatan
yang sama pada seluruh penampang atau
digunakan kecepatan rata-rata.
Persamaan Dasar Perhitungan
Profil muka air dihitung dari suatu
penampang dengan Persamaan Energi
melalui prosedur iterative yang disebut
dengan Standard Step Method. Persamaan
Energi yang dimaksud adalah (Ven Te
Chow, 1997 : 243) :
ef hhg
vZY
g
vZY
2.
2.
2
2222
2
1111
dengan:
Y1 = kedalaman air penampang 1 (m)
Y2 = kedalaman air penampang 2 (m)
v = kecepatan rata-rata aliran (m/dt)
α = koefisien energi
S0 = kemiringan dasar saluran
Sf = kemiringan garis energi
g = percepatan gravitasi (m/dt2)
hf = kehilangan tekanan akibat gesekan
(m)
he = kehilangan tekanan akibat pusaran (m)
Perhitungan Debit Penampang Sungai
Besarnya debit dihitung perbagian
penampang sungai dengan mengacu pada
persamaan Manning’s berikut :
Dimana :
K = conveyance for subdivision
n = koefisien kekasaran Manning’s
A = luas penampang
R = jari-jari hidrolis
Nilai n Manning Untuk Saluran Utama
Aliran dalam saluran tidak dibagi
perbagian, kecuali jika nilai kekasaran
berubah didalam saluran. Program HEC-
RAS dapat digunakan untuk berbagai nilai
kekasaran, jika tidak maka program akan
menghitung sebagai satu nilai kekasaran.
Evaluasi Energi Kinetik
Karena HEC-RAS adalah program
untuk menghitung profil muka air satu
dimensi, maka hanya satu energi kinetik
yang dihitung pada masing-masing pe-
nampang saluran. Untuk memberikan
gambaran elevasi profil muka air, rata-rata
energi dihitung dengan membagi tiga bagian
dari penampang melintang saluran (yaitu
saluran kiri, utama dan kanan).
Evaluasi Kehilangan Akibat Gesekan
(Friction Loss)
Friction loss dievaluasi dalam program
HEC-RAS sebagai hasil dari kemiringan
garis energi Sf dan panjang L, dimana Sf
adalah representatif dari friction slope untuk
sungai dan panjang L yang didefinisikan
pada persamaan diatas. Friction slope (slope
of the energy gradeline) pada tiap-tiap
penampang melintang dihitung dari per-
samaan Manning’s sebagai berikut :
(
)
Evaluasi Kehilangan Akibat Kontraksi
dan Pelebaran
Kehilangan akibat kontraksi dan
pelebaran dalam program HEC-RAS
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
|
|
Dimana :
C = koefisien kontraksi dan pelebaran
Penentuan Kedalaman Kritis
Program HEC-RAS mempunyai dua
metode untuk menghitung kedalaman kritis,
yaitu : a) Parabolic Method dan, b) Secant
Method. Parabolic method adalah merupakan
perhitungan cepat, tetapi ini hanya dapat
digunakan untuk satu minimum energi.
Untuk kondisi penampang yang banyak tidak
hanya mempunyai satu kurva energi
minimum, oleh karena itu parabolic method
adalah merupakan metode yang ditentukan/
dipilih oleh program, jika penyelesaian pa-
rabolic method tidak convergen, maka
program akan secara otomatis mencoba
dengan secant method.
Applikasi Persamaan Momentum
Bila profil muka air melalui kedalaman
kritis, persamaan energi tidak dapat diguna-
kan. Persamaan energi hanya dapat di-
gunakan dalam kondisi aliran berubah
lambat laun (gradually varied flow), dan
kondisi aliran transisi dari sub kritis ke super
kritis atau super kritis ke sub kritis dimana
dalam hal ini kondisi aliran dalam kondisi
perubahan secara cepat (rapidly varying flow
situation).
Analisa Pada Bendung Gerak
Koefisien yang diperlukan untuk
menghitung kehilangan energi akibat
kontraksi dan ekspansi dibagian hulu dan
hilir dari bendung (inline) dan struktur
spillway. Kerugian ini dihitung dengan
mengalikan ekspansi atau kontraksi koefisien
oleh perbedaan mutlak di antara dua
penampang
Gambar 1. Layout Untuk Pintu Air,
Spilways, dan Bendung
Sumber: Anonim (2010:210)
Untuk menentuan aliran overflow pada
bendung, maka perlu adanya penyesuain
dengan koefisien yang akan diinputkan pada
HEC-RAS. Koefisien aliran menggunakan
persamaan bendung standart yaitu persamaan
Rehbock, atau Kindsvater dan Carter.
Penentuan koefisien ini ditentukan ber-
dasarkan tipe mercu yang digunakan oleh
bendung.
Pintu Sorong (Sluice Gate)
Fungsi pintu air adalah mengatur air
untuk pembuang, penyadap dan pengatur
lalu lintas air (Suyono, 1986).
Gambar 2. Contoh Aliran Air Pada Pintu
Dengan Ambang Lebar
Sumber: Anonim (2010:201)
Persamaan aliran melalui pintu sorong:
√
dengan :
Q = debit
C = koefisien pelepasan, (0,5 to 0,7)
W = Lebar pintu (m)
B = tinggi bukaan pintu (m)
H = tinggi muka air hulu (Zu – Zsp) (m)
Ketika taliwater hilir naik pada titik dimana
alairan tidak dapat mengalir dengan bebas,
maka Persamaan menjadi:
√
dengan:
H = ZU - ZD
Transport Sedimen
Aliran air akan membawa hanyut
bahan-bahan sedimen, yang menurut
mekanisme pengangkutannya dapat
dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu:
a. Muatan dasar (Bed load)
b. Muatan melayang (suspended load)
Prinsip dasar angkutan sedimen adalah untuk
mengetahui apakah terjadi seimbang
(equilibrium), erosi (degradasi), atau
pengendapan (agradasi) dan juga untuk
meramalkan kualitas yang terangkut dalam
proses tersebut.
Kapasitas Pengangkutan
Perhitungan besarnya angkutan
sedimen rata-rata dilakukan untuk setiap
kondisi hidrolik dan parameter sedimen
dengan gradasi butiran tertentu. Kapasitas
pengangkutan ditentukan untuk setiap
ukuran butir mewakili ukuran butiran ter-
tentu yang membentuk 100% dari material
dasar. Kapasitas pengangkutan untuk
kelompok ukuran tertentu tersebut kemudian
dikalikan dengan pecahan dari total sedimen
yang mewakili ukuran tertentu tersebut.
Kapasitas pengangkutan untuk ukuran
butir tertentu tersebut kemudian dijumlahkan
dengan ukuran butiran lain untuk menjadi
kapasitas pengangkutan sedimen total.
Fungsi Transportasi Sedimen Toffaleti
Metode Toffaleti adalah modifikasi Einstein
dengan fungsi total beban yang melanggar
distribusi beban ditangguhkan ke zona
vertikal , mereplikasi gerakan sedimen dua
dimensi.
Persamaan umum untuk fungsi Toffaleti
adalah :
dengan :
gssL = Suspended transportasi sedimen di
zona yang lebih rendah (ton / hari /
ft)
gssM = Suspended transportasi sedimen di
zona tengah , (ton / hari / ft)
gssU = transportasi Suspended sedimen di
zona atas , (ton / hari / ft)
gsb = transportasi Bed beban sedimen
(ton / hari / ft)
gs = Total angkutan sedimen (ton / hari
/ ft)
Kecepatan Jatuh (Fall Velocity) Toffaleti
Toffaleti menyajikan tabel jatuh
velocwith faktor bentuk 0,9 dan berat jenis
2,65. Kecepatan jatuh yang berbeda
diberikan untuk berbagai suhu dan ukuran
butir, dipecah menjadi American Geo-
physical Union standard grain size classes
dari Very Fine Sand (VFS) ke Medium
Gravel (MG) .
Peta Distribusi (RAS MAPPER)
Didalam program HEC-RAS 4.1
sudah difasilitasi oleh RAS-MAPPER. Fa-
silitas ini digunakan untuk mendistribusikan
hasil perhitungan HEC-RAS satu dimensi
kedalam kontur.
3. METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai
metode penelitian untuk mengkaji hidrolik
lokasi bendung gerak pada daerah kajian.
Untuk mengkaji hidrolik tersebut diperlukan
suatu tahapan penelitian yaitu dengan cara
mengumpulkan data-data teknis dan pen-
dukungnya.
Adapun data-data yang diperlukan dalam
kajiannya antara lain sebagai berkut:
Data hidrologi
Data pengukuran melintang sungai tahun
2013
Data pengukuran sedimen
Data kebutuhan air
Data yang terkumpul selanjutnya digunakan
untuk melakukan analisa hidrolik pada lokasi
bendung gerak karangtalun.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan dan Analisa Banjir
Pemodelan dan analisa banjir ini
dimaksudkan untuk pengontrolan terhadap
kemampuan kapasitas aliran sungai Progo
eksisting yaitu pemodelan pola aliran sungai
dengan debit banjir rancangan berbagai
periode kala ulang.
Berdasarkan pada hasil analisis hidrologi
Bendung Gerak Karangtalun yang telah
dilakukan, debit banjir rancangan Bendung
Gerak Karangtalun yang akan dijadikan debit
pemodelan hidrolika adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Debit Banjir Rancangan
Langkah-langkah dalam membuat
model hidrolok dengan menggunakan soft-
ware HEC-RAS adalah memulai project
baru, memasukkan data geometri, me-
masukkan data aliran dan syarat batas,
melakukan perhitungan hidrolik (running
model), dan melehat hasil analisa (output).
Hasil Analisa Kondisi Eksisting
Berikut adalah hasil pemodelan dan
analisa banjir sungai Progo eksisting dengan
Q100.
Gambar 3. Profil Memanjang Aliran (Q100)
Gambar 4. Profil Melintang Hulu Section
1471.212 (Q100)
No. Kala Ulang Debit Banjir Rancangan
(Tahun) (m3/dt)
1 1.05 319.81
2 5 982.30
3 10 1173.33
4 25 1425.05
5 50 1560.01
6 100 1713.10
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150
155
160
165
170
175
180
EKSIST ING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Main Channel Distance (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Crit Q100
Ground
LOB
ROB
0 50 100 150 200164
166
168
170
172
174
176
178
180
River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 1471.212 EKSISTING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Station (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Ground
Bank Sta
Gambar 5. Profil Melintang Section 610.384
(Q100)
Gambar 6. Profil Melintang Hilir Section
229.426 (Q100)
Gambar 7. Peta Banjir Kondisi Eksisting
(Q100)
Pemodelan Struktur Hidrolik Bendung
Gerak
Berdasarkan pada pemodelan banjir
sungai Progo diketahui kapasitas aliran
sungai Progo dengan debit banjir rancangan
Q1,05th, Q5th, Q10th, Q25th, Q50th dan Q100th
masih mampu menampung aliran debit,
sehingga tidak terjadi limpasan pada
penampang sungai atau aman terhadap
overtopping.
Desain umum perencanaan.
a. Pintu Air
Tipe Pintu : Sluice Gate
Lebar Pintu : 10 m
Tinggi Pintu : 6 m
Lebar Pilar : 2 m
Jumlah Pintu : 6 unit
b. Bangunan
Elevasi dasar : +157 m
Elevasi Sill : +157,5 m
Elevasi tanggul : +166 m (tinggi tanggul intake kali bawang
antara 166-170 m)
Berikut adalah hasil pemodelan ben-
dung gerak pada sungai progo dengan Q100.
Gambar 8. Profil Memanjang Aliran (Q100)
Gambar 9. Potongan Melintang Hulu
Bendung Gerak (Q100)
Gambar 10. Perspektif Tampilan 3D (Q100)
0 50 100 150 200155
160
165
170
175
180
River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 610.364 EKSISTING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Station (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Ground
Bank Sta
0 50 100 150 200 250150
155
160
165
170
175
180
River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 229.425 EKSISTING RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Station (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Ground
Bank Sta
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150
155
160
165
170
175
180
RENCANA BENDUNG GERAK KARANGT ALUN
Main Channel Distance (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Crit Q100
Ground
LOB
ROB
0 50 100 150 200155
160
165
170
175
180
River = S.Progo Reach = reach_1 RS = 610 IS RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Station (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG Q100
WS Q100
Ground
Levee
Ineff
Bank Sta
1522.2981492.5771471.2121424.7501377.449
1279.3061233.7391203.443
1141.4801126.071
1084.4581052.893
907.073 583.729
565.932
540.410
519.735
477.481
446.036
404.064
344.220
308.587
264.649
229.425 187.612
157.514 141.303 124.957
101.371
76.025 30.655
RENCANA BENDUNG GERAK KARANGT ALUN
Legend
WS Q100
Ground
Bank Sta
Levee
Ineff
Gambar 11. Peta Banjir Kondisi Ada
Bendung Gerak (Q100)
Penyusunan Operasi Bendung Gerak
Karangtalun
Berdasarkan pada skema sistem ren-
cana Bendung Gerak Karangtalun, untuk
menyiapkan kondisi yang diperlukan untuk
kebutuhan air di hulu (intake Kalibawang).
Kondisi debit pengeluaran yang diperlukan
untuk kebutuhan air minum kota Jogjakarta
dan kebutuhan air irigasi DI Mataram (Intake
Selokan Mataram), dan juga untuk kebutuh-
an debit hilir (pemeliharaan sungai dan DI
Sapon). Skema kebutuhan debit rencana
bendung gerak Karantalun dapat dilihat pada
gambar dibawah ini:
Gambar 12. Skema Sistem Rencana
Bendung Gerak Karangtalun
Penentuan Bukaan Pintu Bendung Gerak
Berdasarkan Debit Banjir
Untuk pengoperasian pintu bendung
gerak, banjir dari sungai Progo akan menjadi
satu komponen kritis terpenting sebab aliran
dari sungai Progo akan masuk langsung ke
bendung gerak secara cepat. Dari sisi operasi
pintu bendung gerak, besarnya debit untuk
kondisi peringatan banjir adalah 982,30
m3/dt atau lebih. Dan pada kondisi ini pintu
intake kalibawang ditutup.
Tabel 2. Bukaan Pintu Untuk Debit Banjir
Penentuan Bukaan Pintu Bendung Gerak
dan Intake Kalibawang Berdasarkan
Debit Andalan
Untuk memenuhi kebutuhan dan per-
syaratan yang ditentukan oleh bendung gerak
karangtalun maka didapat kan operasi pintu
sebagai berikut.
Tabel 3. Buakaan Pintu Untuk Debit
Andalan
1
2
Keterangan :
1. Intake Kali Bawang
2. Bendung Karangtalun
3. Intake Selokan Mataram
4. Rencana Bendung Gerak Karangtalun
Skema Sistem
Rencana Bendung Gerak Karangtalun
4
Kali
Pro
go
3
Kebutuhan
Debit Hilir DI Sapon
Minimum 1,0 m /s3
Kebutuhan
DI Kalibawang
1,3 m /s3
3
Kebutuhan
DI Kalibawang
Maximum 12,5 m /s
Minimum 4,5 m /s3
Kebutuhan
DI Kalibawang
Maximum 6,5 m /s
Minimum 3,0 m /s
3
3
Debit Banjir Rancangan Jumlah Pintu
Dibuka
Tinggi Bukaan
Pintu Elev. MA
Kala Ulang (Th) (m3/s) Unit (m) (m)
1,05 319,81 6 0,8 162,14
5 982,30 6 5,5 162,69
10 1173,33 6 6,0 163,15
25 1425,05 6 6,0 163,67
50 1560,01 6 6,0 163,97
100 1713,10 6 6,0 164,51
Jumlah
Pintu
yang
Dibuka
Tinggi
Bukaan
Jumlah
Pintu
yang
Dibuka
Tinggi
Bukaan
(m3/s) Unit m Unit m ribu (m
3)
Januari 45.296 162.5 5.5 4 0.2 2 0.3 153.7
Februari 78.012 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7
Maret 80.662 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7
April 78.958 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7
Mei 46.498 162.5 6.5 4 0.3 2 0.3 153.7
Juni 35.743 162.5 3 4 0.1 2 0.2 153.7
Juli 22.522 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7
Agustus 18.544 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7
September 15.468 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7
Oktober 15.42 159.21 5.5 4 0.9 2 0.1 72.662
November 37.077 162.5 5.5 4 0.2 2 0.2 153.7
Desember 38.959 162.5 5.5 4 0.2 2 0.2 153.7
Januari 95.274 162.5 5.5 4 0.2 2 0.7 153.7
Februari 95.869 162.5 6.5 4 0.3 2 0.6 153.7
Maret 105.859 162.5 6.5 4 0.3 2 0.7 153.7
April 95.687 162.5 6.5 4 0.3 2 0.6 153.7
Mei 74.314 162.5 6.5 4 0.3 2 0.5 153.7
Juni 49.08 162.5 3 4 0.1 2 0.3 153.7
Juli 34.193 162.5 3 4 0.1 2 0.2 153.7
Agustus 21.444 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7
September 17.487 162.5 3 4 0.1 2 0.1 153.7
Oktober 30.717 159.21 5.5 4 0.1 2 0.3 153.7
November 52.061 162.5 5.5 4 0.2 2 0.3 153.7
Desember 65.155 162.5 5.5 4 0.2 2 0.4 153.7
Januari 147.581 162.5 5.5 4 0.2 4 0.5 153.7
Februari 120.152 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7
Maret 114.077 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7
April 118.098 162.5 6.5 4 0.3 4 0.4 153.7
Mei 91.949 162.5 6.5 4 0.3 4 0.3 153.7
Juni 55.3009 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7
Juli 50.4457 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7
Agustus 53.412 162.5 3 4 0.1 4 0.2 153.7
September 74.3397 162.5 3 4 0.1 4 0.3 153.7
Oktober 74.5821 159.21 5.5 4 0.1 4 0.4 153.7
November 86.6098 162.5 5.5 4 0.2 4 0.3 153.7
Desember 119.008 162.5 5.5 4 0.2 4 0.4 153.7
Volume
Bendung
Gerak
Deb
it A
nd
alan
80
%D
ebit
An
dal
an 5
0 %
Deb
it A
nd
alan
20
%
BulanDebit
Andalan
Kondisi Setelah Ada Bendung Gerak Karangtalun
Elev. MA.
Intake
Kalibawang
Setelah Ada
Bendung
Gerak
Debit
Intake
Kalibaw
ang
Bukaan Pintu
Intake
Kalibawang
Bukaan Pintu
Utama Bendung
Gerak
Tabel 4. Pemenuhan Kebutuhan Air (Debit
80%)
Tabel 5. Pemenuhan Kebutuhan Air (Debit
50%)
Tabel 6. Pemenuhan Kebutuhan Air (Debit
20%)
Pemodelan Sedimen Bendung Gerak
Karangtalun
Untuk mengatasi masalah pen-
dangkalan yang terjadi di Bendung Gerak
Karangtalun akibat sedimentasi, diperlukan
suatu kajian untuk menganalisa kondisi
sedimentasi yang terjadi. Dengan meng-
analisa sedimentasi yang terjadi dapat di-
ketahui pola sedimentasi yang terjadi beserta
dengan aktivitas pemeliharaan yang di-
perlukan untuk menjaga kapasitas Sungai
Progo tetap pada kondisi aslinya.
Sampel Sedimen Dasar
Butiran sedimen dasar pada sampel
sedimen merupakan butiran yang lolos
saringan 0,0625 mm dan saringan 1 mm.
Tabel 7. Muatan Sedimen Hasil Pengukuran
Dari hasil analisa diameter butiran
sedimen terlihat bahwa ukuran butiran
sedimen di lokasi Bendung Gerak berkisar
antara 0,0625–1 mm. Menurut American
Geophysical Union sedimen di lokasi Ben-
dung Gerak termasuk butiran Medium Sand.
Simulasi Angkutan Sedimen
Dalam analisa angkutan sedimen,
pemilihan transport function sangat
menentukan kualitas dari hasil perhitungan.
Hal ini dikarenakan setiap rumus umumnya
dibuat berdasarkan kondisi-kondisi yang
spesifik yang umumnya meliputi besaran
debit yang ditinjau, ukuran butiran sedimen
yang ada dan juga kemiringan dan kondisi
geometrik salurannya. Sehingga dari sekian
banyak transport function maka transport
function Toffaleti yang dipilih karena ke-
sesuaian karakteristik sampel sedimen dan
kondisi geometrik Sungai Progo.
Bulan
Pemenuhan Kebutuhan
DI Kali
Bawang
Air Minum
Kota Jogja DI Mataram
Debit hilir (DI
Sapon)
(m3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) %
Januari 5,50 100 1,3 100 12 100 26,496 100
Februari 6,50 100 1,3 100 12,5 100 57,712 100
Maret 6,50 100 1,3 100 12,5 100 60,362 100
April 6,50 100 1,3 100 12,5 100 58,658 100
Mei 6,50 100 1,3 100 12,5 100 26,198 100
Juni 3,00 100 1,3 100 4,5 100 26,943 100
Juli 3,00 100 1,3 100 4,5 100 13,722 100
Agustus 3,00 100 1,3 100 4,5 100 9,744 100
September 3,00 100 1,3 100 4,5 100 6,668 100
Oktober 5,50 100 1,3 100 5,68 47,31 3,00 100
November 5,50 100 1,3 100 12 100 18,277 100
Desember 5,50 100 1,3 100 12 100 20,159 100
Bulan
Pemenuhan Kebutuhan
DI Kali
Bawang
Air Minum
Kota Jogja DI Mataram
Debit hilir (DI
Sapon)
(m3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) %
Januari 5,5 100 1,3 100 12 100 76,474 100
Februari 6,5 100 1,3 100 12,5 100 75,569 100
Maret 6,5 100 1,3 100 12,5 100 85,559 100
April 6,5 100 1,3 100 12,5 100 75,387 100
Mei 6,5 100 1,3 100 12,5 100 54,014 100
Juni 3 100 1,3 100 4,5 100 40,280 100
Juli 3 100 1,3 100 4,5 100 25,393 100
Agustus 3 100 1,3 100 4,5 100 12,644 100
September 3 100 1,3 100 4,5 100 8,687 100
Oktober 5,5 100 1,3 100 12 100 11,974 100
November 5,5 100 1,3 100 12 100 33,261 100
Desember 5,5 100 1,3 100 12 100 46,355 100
Bulan
Pemenuhan Kebutuhan
DI Kali
Bawang
Air Minum
Kota Jogja DI Mataram
Debit hilir (DI
Sapon)
(m3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) % (m
3/s) %
Januari 5,5 100 1,3 100 12 100 128,781 100
Februari 6,5 100 1,3 100 12,5 100 99,852 100
Maret 6,5 100 1,3 100 12,5 100 93,777 100
April 6,5 100 1,3 100 12,5 100 97,798 100
Mei 6,5 100 1,3 100 12,5 100 71,649 100
Juni 3 100 1,3 100 4,5 100 46,501 100
Juli 3 100 1,3 100 4,5 100 41,646 100
Agustus 3 100 1,3 100 4,5 100 44,612 100
September 3 100 1,3 100 4,5 100 65,540 100
Oktober 5,5 100 1,3 100 12 100 55,839 100
November 5,5 100 1,3 100 12 100 67,810 100
Desember 5,5 100 1,3 100 12 100 100,208 100
Diameter
(mm) %Finer Kelas
0.0125 6,25 Coarse Silt
0.25 30,38 Very Fine Sand
0.5 58,5 Fine Sand
1 98,36 Medium Sand
2 100 Coarse Sand
Dari hasil analisa, Perbandingan hasil
debit angkutan sedimen perhitungan dengan
pengukuran debit angkutan sedimen dapat
dilihat pada perhitungan dibawah ini.
Rerata debit sedimen perhitungan 3635,03
ton/hari.
Rerata debit pengukuran 3914,449 ton/hari.
Kesalahan = (3914,449-3635,03)/3635,03 =
0,0713 = 7,13 %
Terlihat bahwa terjadi perbadaan data se-
besar 7,13%. Dengan perbedaan tersebut,
metode toffaleti sudah bisa mewakili kondisi
yang ada pada lapangan.
Dari hasil output analisis debit
angkutan sedimen maka didapat debit se-
dimen dengan metode toffaleti sebagai
berikut.
Gambar 13. Potensi Sedimentasi Kondisi
Eksisting
Gambar 14. Perubahan Dasar Sungai Dengan
Adanya Sedimentasi Kondisi Eksisting
Setelah adanya bendung gerak
karangtalun maka sedimentasi hasil
pemodelan akan berubah seperti pada
gambar dibawah ini.
Gambar 15. Potensi Sedimentasi Dengan
Adanya Bendung Gerak Bulan Keenam
Gambar 16. Perubahan Dasar Sungai Bulan
Keenam
Gambar 17. Tinggi Sedimentasi Sungai
Bulan Keenam
Dari analisa quasi-unsteady sungai
Progo dengan adanya Bendung Gerak
menunjukkan kecenderungan yang sama
yakni adanya pengendapan atau agradasi di
sepanjang Sungai Progo. Degradasi terjadi di
titik penampang melintang di hulu Bendung
Gerak yakni dari STA 1264.581 sampai STA
1522.298 dan hilir Bendung Gerak dari STA
594.425 sampai STA 254.649. Kecenderung-
an pengendapan terjadi pada meander sungai
di hulu Bendung Gerak (STA 1233.739)
sampai titik lokasi Bendung Gerak (STA
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600150
155
160
165
170
175
180
RENCANA BENDUNG GERAK KARANGTALUN
Main Channel Distance (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG 01Apr2014 0000
WS 01Apr2014 0000
Crit 01Apr2014 0000
Ground
LOB
ROB
45.9
91
76.0
25
101
.37
...1
24
.95
...
157
.51
...
187
.61
...
229
.42
...
264
.64
9
296
.85
8
331
.40
73
56
.39
8
383
.46
3
424
.46
4
464
.86
9
502
.58
4
540
.41
05
65
.93
2
594
.42
5
640
.90
2
682
.73
1
749
.79
5
816
.86
2
849
.89
3
882
.25
09
07
.07
3
935
.07
9
971
.35
3
100
7.7
31
105
2.8
93
108
4.4
58
112
6.0
71
116
7.1
14
120
3.4
43
123
3.7
39
126
4.5
81
130
7.7
62
134
6.6
01
137
7.4
49
140
1.1
99
142
4.7
50
145
0.4
69
149
2.5
77
152
2.2
98
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600152
154
156
158
160
162
164
166
e:\Kuliah\SKRIPSI KU\1. Laporan\2. NASKAH SKRIPSI\02. HEC-RAS\simulasi.sed23
Main Channel Distance (m)
Ch
Inve
rt E
l (m
)
Legend
01JAN2014 00:00:00-Ch Invert El (m)
01APR2014 00:00:00-Ch Invert El (m)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
150
155
160
165
170
175
180
RENCANA BENDUNG GERAK KARANGT ALUN
Main Channel Distance (m)
Ele
vation
(m
)
Legend
EG 01Jun2014 0000
WS 01Jun2014 0000
Crit 01Jun2014 0000
Ground
LOB
ROB
30.6
55
45.9
91
61.5
80
101
.37
1
124
.95
71
41
.30
31
57
.51
41
72
.31
51
87
.61
2
209
.47
2
229
.42
5
250
.61
0
283
.34
7
308
.58
7
331
.40
7
356
.39
83
72
.48
63
89
.17
94
04
.06
4
424
.46
4
446
.03
6
464
.86
9
502
.58
45
19
.73
5
540
.41
05
55
.47
05
72
.03
05
86
.82
6
610
640
.90
2
682
.73
1
749
.79
5
816
.86
2
849
.89
3
882
.25
0
907
.07
3
935
.07
9
971
.35
3
990
.53
51
00
7.7
31
105
2.8
93
108
4.4
58
112
6.0
71
114
1.4
80
116
7.1
14
120
3.4
43
123
3.7
39
126
4.5
81
127
9.3
06
130
7.7
62
132
4.6
26
134
6.6
01
136
5.2
66
140
1.1
99
142
4.7
50
145
0.4
69
147
1.2
12
149
2.5
77
152
2.2
98
Intake Kalibawang (+158,33)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600152
154
156
158
160
162
164
166
e:\Kuliah\SKRIPSI KU\1. Laporan\2. NASKAH SKRIPSI\02. HEC-RAS\simulasi.sed26
Main Channel Distance (m)C
h In
vert E
l (m
)
Legend
01JAN2014 00:00:00-Ch Invert El (m)
02JUN2014 12:00:00-Ch Invert El (m)
610) dan pada hilir sungai (STA 250.610
sampai STA 14.839).
Tabel 8. Hasil Volume Bed Change
Kumulatif Masuk Ke Bendung Gerak
Perubahan dasar saluran dalam
bentuk degradasi nilainya -1,91 sampai -2,55
untuk tiap waktu simulasi. Parameter peng-
endapan dan volume total bed change
kumulatif masuk ke bendung gerak yang
terjadi, pada bulan keempat volume total bed
change yang terjadi mencapai 915.473,754
ton, pada bulan keenam volume total bed
change yang terjadi mencapai 1.460.747,665
ton, pada bulan kedelapan volume total bed
change yang terjadi mencapai 1.540.278,585
ton, pada akhir tahun volume total bed
change yang terjadi mencapai 1.822.374,700
ton.
Sehingga untuk perencanaan pe-
meliharaan Bendung Gerak Karangtalun
supaya tidak menggangu pola operasi tiap
bulan diusulkan flushing sedimen tiap 6
(enam) bulan. Karena pada simulasi ini
menggunakan debit median, maka kejadian
perubahan dasar saluran yang ada di lapang-
an tidak sebesar hasil analisa ini.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa yang telah
dilakukan pada bab sebelumnya, maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Kondisi Hidrolika sungai Progo akibat
bendung gerak :
a. Pada saat terjadi Q1,05 (319,81 m3/s)
perubahan muka air sampai STA
816.862 (206,50 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hulu).
b. Pada saat terjadi Q5 (982,30 m3/s)
perubahan muka air sampai STA
682.731 (72,37 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hulu).
c. Pada saat terjadi Q10 (1173,33 m3/s)
perubahan muka air sampai STA
849.893 (239,53 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hulu).
d. Pada saat terjadi Q25 (1425,05 m3/s)
perubahan muka air sampai STA
882.250 (271,89 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hulu).
e. Pada saat terjadi Q50 (1560,01 m3/s)
perubahan muka air sampai STA
882.250 (271,89 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hulu).
f. Pada saat terjadi Q100 (1713,10
m3/s) perubahan muka air sampai
STA 882.250 (271,89 m dari
Bendung Gerak Karangtalun ke arah
hulu).
g. Pada saat debit andalan dan
berdasarkan skenario maka
pengaruh back water sampai STA
1126.071 (515,71 m dari bendung
gerak karangtalun ke arah hulu)
h. Aman terhadap bahaya banjir ke
pemukiman warga dan tidak ada
yang terkena dampak terhadap
pembangunan bendung gerak
karangtalun.
2. Degradasi terjadi di titik penampang
melintang di hulu Bendung Gerak yakni
dari STA 1264.581 (654,22 m dari
Bendung Gerak Karangtalun ke arah
hulu) sampai STA 1522.298 (911,94 m
dari Bendung Gerak Karangtalun ke
arah hulu) dan hilir Bendung Gerak dari
STA 594.425 (15,94 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hilir) sampai
STA 254.649 (355,71 m dari Bendung
Gerak Karangtalun ke arah hilir).
Kecenderungan pengendapan terjadi
pada meander sungai di hulu Bendung
Gerak (STA 1233.739) sampai titik
lokasi Bendung Gerak (STA 610) dan
pada hilir sungai (STA 250.610 sampai
STA 14.839).
3. Pola Operasi Bendung Gerak
a. Kondisi Banjir
Operasi pintu utama sebagai berikut
No. Waktu Simulasi
Total Volume Bed
Change Kumulatif
(ton)
Perubahan
Dasar Saluran
Maximum
(m)
Perubahan
Dasar Saluran
Minimum
(m)
1 Bulan Keempat 915.473,754 0,61 -1,91
2 Bulan Keenam 1.460.747,665 0,88 -2,55
3 Bulan Kedelapan 1.540.278,585 0,91 -2,55
4 Akhir Tahun 1.822.374,700 0,97 -2,55
b. Kondisi Debit Andalan
Berdasarkan analisa sebelumnya
maka, elevasi pada waktu Bulan
Januari sampai September target
tinggi muka air mencapai tinggi
muka air normal (+162,5). Pada
bulan Oktober target tinggi muka air
mencapai muka air rendah
(+159,21). Sedangkan pada bulan
November dan Desember tinggi
muka air mencapai muka air normal
kembali yaitu +162,5. Tetapi tam-
pungan Bendung Gerak Karang-
talun tidak dapat memenuhi ke-
butuhan di hilir sepenuhnya.
b. Flusing Sedimen
berdasarkan analisa yang telah
dilakukan maka disarankan me-
lakukan flushing sedimen tiap 6
(enam) bulan.
Saran
1. Simulasi yang digunakan dengan
menggunkan program HEC-RAS
4.1.0 merupakan pemodelan 1 di-
mensi dengan keterbatasannya. Untuk
hasil yang lebih maksimal pemodelan
bisa dilanjutkan dengan menggunkan
model 2 atau 3 dimensi.
2. Adanya pengukuran perubahan dasar
saluran untuk meningkatkan akurasi
prediksi sedimentasi yang terjadi.
3. Untuk mengetahui bahwa perhitung-
an akurat maka diperlukan kalibrasi
program HEC-RAS terhadap bangun-
an kembali ketika bangunan sudah
dibangun.
UCAPAN TERIMA KASIH
1. Bapak Ir. Heri Suprijanto, MS dan Bapak
Ir. Mohammad Taufiq, MT. sebagai dosen
pembimbing atas masukan, arahan,
bimbingan dan waktu yang diluangkan
untuk berdiskusi hingga dapat terselesai-
kannya tugas akhir ini.
2. Dian Sisinggih, ST. MT. Ph.D dan Bapak
Dr. Very Dermawan, ST., MT. sebagai
dosen penguji yang memberikan masukan
dan arahan untuk kelengkapan tugas akhir
ini
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2010. Hydraulic Reference Manual
Version 4.1. California: U.S. Army
Corps of Engineering.
Anonim, 2013. Laporan Analisa Hidrologi
dan Kebutuhan Air Bendung Gerak
Karangtalun. Jakarta: PT. Multimera
Harapan Engineering Consultant
Anonim, 1986. Kriteria Perencanaan Irigasi
– Kriteria Perencanaan 02. Jakarta:
Departemen Pekerjaan Umum.
Anonim. 1997. Irigasi dan Bangunan Air.
Jakarta: Gunadarma.
Chow, V.T. 1997. Hidrolika Saluran
Terbuka. Jakarta: Erlangga.
Maryono, A. 2003. Pembangunan Sungai
Dampak dan Restorasi Sungai.
Yogyakarta: Universitas Gajah Mada
Press.
Mulyanto, Hr. 2006. Sungai, Fungsi dan
Sifat-sifatnya. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Priyantoro, D. 1987. Teknik Pengangkutan
Sedimen. Malang: HMP Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya.
Raju, K. G. Ranga. 1981. Aliran Melalui
Saluran Terbuka, Jakarta: Erlangga.
Sosrodarsono, S., Masateru Tominaga, K.
1985. Perbaikan dan Pengaturan
Sungai, Jakarta : PT. Pradnya Paramita.
Soewarno. 1991. Hidrologi, Bandung: Nova.
Debit Banjir Rancangan Jumlah Pintu
Dibuka
Tinggi
Bukaan Pintu Elev. MA
Kala Ulang (Th) (m3/s) Unit (m) (m)
1,05 319,81 6 0,8 162,14
5 982,30 6 5,5 162,69
10 1173,33 6 6,0 163,15
25 1425,05 6 6,0 163,67
50 1560,01 6 6,0 163,97
100 1713,10 6 6,0 164,51