Artikel ini saya buatkan untuk membantu anda yang belum mengetahui tentang bagaimana cara perhitungan hidrolis bendung.... Dibawah ini saya coba berikan contoh perhitungannya...
Perencanaan Hidrolis Bendung
1. Lebar dan Tinggi Bendung
Lebar bendung adalah
jarak antara kedua pangkal bendung (abutment). Lebar bendung sebaiknya diambil
sama dengan lebar rata-rata sungai dengan lebar maksimum hendaknya tidak lebih
dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai pada ruas yang stabil. Di bagian hilir ruas
sungai, lebar rata-rata ini dapat diambil pada debit penuh (bankfull
discharge), sedangkan pada bagian hulu sungai atau daerah pegunungan/dataran
tinggi, sering kesulitan untuk menentukan debit penuh ini. Untuk hal ini dapat
diambil muka air banjir tahunan sebagai patokan lebar rata-rata.
Penentuan tinggi
bendung, utamanya didasarkan pada kebutuhan energi (head) PLTM. Namun bendung
yang tinggi mempunyai masalah konstruksi yang berat, terutama dari segi
stabilitas tubuh bendungnya.
Setelah dikaji dari berbagai
kondisi dan pertimbangan, maka ditentukan parameter teknis bendung, sebagai berikut :
Elevasi Dasar Bendung :
+450 m
Tinggi Bendung (p) : 3 m
Elevasi Mercu Bendung : +453 m
Lebar Bendung (Bb) : 14,40 m
Pintu Bilas (b) : 1 x 1,5 m
Tebal Pilar : 1
x 0,75 m
Gambar Sketsa lebar mercu bendung
Gambar 2 Sketsa
Bendung
2 Tinggi Muka Air Banjir di Hilir Bendung
Tinggi muka air
(MA) banjir di hilir bendung adalah sama dengan tinggi MA banjir pada sungai
asli, sebelum ada bendung. Perhitungannya
dilakukan dengan rumus aliran Manning, sebagai berikut :
Dimana :
V = Kecepatan
n = Koefisien Manning
R = Jari-jari
Hidraulis
I = Kemiringan
dasar
Rumus kontinuitas :
Q = A.V
Q = debit
A = luas penampang [=¦ (h)]
Selanjutnya perhitungan dilakukan secara tabelaris dan diperoleh tinggi MA
banjir seperti disajikan pada Tabel 1, Tabel 2, Gambar 3 dan
diketahui tinggi air banjir pada debit rencana (h) = 0,98 m. Dari info yang
diperoleh saat survey di lapangan, dapat dipastikan bahwa banjir yang pernah
ada, tidak pernah melebihi 0,98 m.
Tabel 1
Tinggi Banjir
Sungai
Lebar sungai (B) m =
|
12
|
Kemiringan (I)
=
|
0.05
|
Manning (n) =
|
0.025
|
Q100th m9/dt =
|
107,61
|
Sketsa Potongan Melintang Sungai
Tabel Perhitungan Tinggi Banjir di hilir Sungai
3 Lebar Efektif Bendung
Karena
adanya pintu bilas dan pilar, maka lebar bendung yang dapat mengalirkan banjir
secara efektif jadi berkurang, yang disebut lebar efektif (Beff).
Pengurangan lebar tersebut disebabkan oleh tiga komponen,
yaitu :
·
Tebal
pilar
·
Bagian
pintu bilas yang bentuk mercunya berbeda dari mercu bendung
·
Kontraksi
pada dinding pengarah dan pilar.
Dalam perhitungan lebar efektif, lebar pembilas yang
sebenarnya, diambil 80 % dari lebar rencana
untuk mengompensasi perbedaan koefisien debit dibanding mercu bendung yang
berbentuk bulat.
Ilustrasi
Lebar Efektif Mercu
Oleh karena itu maka
lebar efektif bendung Pageruyung, dengan sketsa seperti pada Gambar 1
menjadi :
Be
= B1e + BS1 + BS2
(KP 02 Hal 92)
Untuk model bendung
pada Gambar 1, maka nilai n sama
dengan nol.
Sehingga : B1e
= B – 2 Ka . Hi
Dimana :
Be = lebar effektif bendung
B
=
Bb =
Lebar Optimal Bendung
Kp =
koefisien kontraksi pada pilar. ( 0.01)
Ka =
koefisien kontraksi pada dinding ( 0.1 )
t = tebal Pilar
b = lebar Pintu
n = jumlah pilar
H = tinggi energi (m).
Nilai-Nilai Kp dan Ka diberikan pada Tabel 3 :
Tabel 3
Nilai-Nilai Koefisien Kontraksi
Pilar dan Tombok Pangkal
Bentuk Pilar /
Tembok
|
Kp
|
Ka
|
·
Pilar berujung segi
empat dan sudut-sudut yang dibulatkan dengan jari-jari yang hampir sama
dengan 0,1 kali tebal pilar.
·
Pilar berujung bulat
·
Pilar berujung runcing
·
Pangkal tembok segi
empat dengan tembok hulu pada 90O ke arah aliran
·
Pangkal tembok bulat
dengan tembok hulu pada 90O ke arah aliran di mana 0,5 H1>
r > 0,15 H1
·
Pangkal tembok bulat
di mana r > 0,5 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 45O
ke arah aliran
|
0,02
0,01
0
|
0,20
0,10
0
|
Beff = B1e + BS1 + BS2
B1e = B – 2 Ka . Hi = 22.5
– 2 (0,1) . Hi
BS1 = 0,8 . Bpembilas
BS2 = 0,8 . Bpembilas
Beff = B1e + BS1 + BS2
=
(12,15 m – 2 (0,1) . 2,61m) + (0,8 . 1,5
m)
= 12,83 m
4 Tinggi Muka Air Banjir di Hulu Bendung
Tubuh bendung dibuat
dari batu kali, kemudian permukaan di selimuti dengan
lapisan beton bertulang. Adapun untuk bentuk mercu dipilih tipe bulat dengan satu
jari-jari lengkungan dengan r = 1,5 m,
bentuk mercu bulat dipilih dikarenakan bentuknya yang sederhana, mempunyai
bentuk mercu yang lebih besar, sehingga tahan terhadap benturan batu gelundung
maupun bongkahan. Tahan terhadap abrasi dan pengaruh kavitasi hampir tidak ada
atau tidak begitu besar dengan memenuhi syarat minimum yaitu 0.3h < R <
0.7h.Selain itu, bendung dengan mercu bulat memiliki harga koefisien debit yang
jauh lebih tinggi (44%) di bandingkan dengan koefisien bendung ambang lebar.
Pada sungai, ini akan banyak memberikan keuntungan karena bangunan ini akan
mengurangi tinggi muka air hulu selama banjir. Harga koefisien debit menjadi
lebih tinggi karena lengkung streamline dan tekanan negatif pada mercu. (KP 02
Halaman 94-95).
Bagian tubuh bendung di bagian hilir dan hulu
direncanakan memiliki kemiringan yang berfungsi untuk mengalirkan air dan
melindungi bagian bendung dari penggerusan yang di akibatkan oleh tekanan air
yg mengalir, serta untuk mencegah menumpuknya endapan yg membuat penumpukan
pada tubuh bendung.
Perencanaan
Cd = Co* C1* C2
Rumus
pengaliran sebagai berikut ;
(KP 02 Hal 95)
Dimana: Q =
debit aliran di atas mercu, m3/det
Cd = koefisien debit, diperoleh 1,28
g = gravitasi
H =
tinggi energi hulu
Be = Lebar efektif
Jari-Jari pembuatan
mercu untuk pasangan batu dari KP-02 Hal 42 (0.3 Hi < r < 0.7Hi) maka
diperoleh r = 1m. Dari grafik KP-02 diperoleh C0 = 1,3 yang merupakan
fungsi H1/r = 1,68 ; C1 = 0,99 yang merupakan fungsi P/H1 = 1,16 ; C2
= 0,998 yang merupakan fungsi P/H1 = 1,16. Didapatkan Cd = 1,28.
Maka Cd = 1,28. Grafik C0, C1, C2
seperti terlihat pada grafik di bawah ini :
Gambar 4
Harga-harga koefisien
C0 untuk bendung ambang bulat sebagai fungsi perbandingan H1/r
Gambar 5
Koefisien C1
sebagai fungsi perbandingan P/H1
Harga-harga koefisien C2 untuk bendung mercu tipe ogee dengan
muka hulu melengkung (menurut USBR, 1960)
Untuk
mencari Cd, diasumsi Cd = 1,3.
Percobaan
1 :
Diketahui : P =
3 m
Q =
107,61 m3/dtk
Dicoba : Cd =
1.3 , diperoleh Hi = 2,59 m
r =
1,5 m
Hi/r = 2,59/1.5 ® Co =
1.3
P/Hi = 3/2,59 ® C1 =
0.99
C2 =
0,998
Cd =
C0 x C1 x C2
= 1,28 (tidak sesuai dengan
asumsi)
Percobaan 2 :
Cd = 1.28, diperoleh Hi = 2,54 m
Hi/r = 2,52/1.5 ® Co = 1.3
P/Hi = 3/2,59 ® C1 = 0,99
C2 = 0,998
Cd = C0 x C1 x C2
= 1.28
.........................................OK
Jadi dari perhitungan di
atas diperoleh nilai Hi = 2,61 m.
Cek :
Q
|
=
|
Cd x 2/3
x √ (2/3 g) x Beff x Hi 3/2
|
||||||||
107,61
|
=
|
1,28 x 2/3 x √(2/3 x 9.81) x (12,83 -
0.2Hi)Hi3/2
|
||||||||
107,61
|
=
|
107,61
|
(OK)
|
|||||||
Setelah diperoleh Cd, maka dapat ditetapkan : Hi = 2,61 m
dan Beff = 12,83 m.
5 Perhitungan Tinggi Banjir di
Hulu Bendung
Selanjutnya
perhitungan tinggi banjir di hulu bendung, disajikan pada Tabel 4 dan pada
debit rencana diperoleh tinggi banjir sebesar 2,59 m, dengan elevasi MAB hulu =+455,49.
Tinggi Freebord pada bendung menjadi 2,5 m untuk mengantisipasi perubahan
catchment area di masa yang akan datang.
Tabel 4
Perhitungan Tinggi Banjir di
Hulu Bendung
Gambar 7
Lengkung Debit di Hulu Bendung
6 Peredam Energi
Pada rencana bendung , dapat diketahui bahwa kondisi sungai di daerah tersebut
terdapat material kerikil sampai dengan boulder (batu-batu besar).
Kondisi sungai seperti
ini sangat menentukan tipe peredam energi yang cocok. Adapun peredam energi yg
cocok untuk daerah ini yaitu peredam energi tipe bak tenggelam/submerged bucket. Tipe ini dipilih
karena bendung di sungai mengangkut bongkah atau batu-batu besar dengan dasar yang relatif tahan
gerusan. Sesuai penjelasan di KP 02 Halaman 114.
Untuk
mencari V1 maka
digunakan rumus sebagai berikut :
Elevasi MAB di hulu = Elevasi Dasar Bucket +
+
Elevasi MAB di hulu = (Elevasi MAB di hilir – TailWater)
+
+
455,49 = 448,07
+
+
Maka
Q = A . V
Q
= (6596,39 x v1) - (14,40 x v1
x 448,07) - (1.38xv13)
107,61 = (6596,36 x v1) - (14,40
x v1 x 448,07) - (1.38*v13)
v1 = 9,84
Dapat
dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 5
Mencari
Nilai Froude
|
|||||||||||||||||||||||
Bilangan Froudenya
dapat dicari dengan rumus Fr =
berdasarkan (KP-02 Hal 111).
Dimana
: Fr =
Bilangan Froude
V1= kecepatan awal loncatan air (m/dtk)
g =
gravitasi (9,8 m/dtk2)
yu
= Kedalaman air di awal loncat air (m)
maka Fr =
=
Dengan nilai bilangan Fr = 4,94 sebenarnya
peredam energi tipe Horizontal Basin, masih dapat digunakan. Akan tetapi karena
di lokasi bendung ditemukan banyak batuan-batuan besar, maka peredam energi
yang digunakan adalah tipe Submerged
Bucket. Perhitungan Submerged Bucket
sebagai berikut :
V1 =
®
(Ven Te Chow, 1983)
(Mazumder, S.K. 1983. Irrigation Engineering. New Delhi. Tata Mc Graw-Hill Publising
Company Limited.)
V1 =
=
m/dtk
R = 0,305 . 10p
P = (V1 + 6,4 Hd + 4,88)/(3,6 Hd +
19,5)
P = (3,16 + 6,4 . 2,49 + 4,88)/(3,6 . 2,49 +
19,5) = 0,84
R = 0,305 . 100,84 = 2,12 m
Untuk
menentukan elevasi dasar lantai peredam, digunakan rumus sebagai berikut :
Gambar 8
Ilustrasi Peredam
Energi Tipe Bucket/ Bak Tenggelam
Elevasi hilir = + 450
P = 3 m
g = 9.810 m2/dt
q = Q100/Beff= 107,61 m3/dt / 12,83 m
hc =
= 1,786
DH =
(elevasi MA hulu- elevasi hilir)=
4,61 m
∆H/hc
= 2,583
Tmin/hc
= 1,7 (∆H/hc)^0.33= 1,63
Tmin = 2,91 m
Berdasarkan hasil perhitungan, maka diperoleh elevasi
dasar bucket yaitu + 448,07
7 Analisa Rembesan
1. Metode Lane
Terhadap
tubuh bendung yang telah direncanakan di depan, dilakukan perhitungan panjang
jalur rembesan. Kondisi yang diperhitungkan adalah kondisi banjir dan kondisi
normal. Kedua kondisi tersebut diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 9
Sketsa Rembesan Metoda Lane
Hasil perhitungan panjang jalur rembesan diperlihatkan pada Tabel 6
Tabel 6
Hasil Perhitungan
Metode Lane
Dari
tabel di atas, diperoleh CL untuk kondisi di atas :
a)
Cek
rembesan terhadap kondisi banjir
DHb = 4,51
m
=
= 3,78 m
b)
Cek
rembesan terhadap kondisi normal
DHn = 3 m
=
= 5,69 m
Metode Lane
memberikan batas angka harga minimum seperti pada Tabel 7 di bawah ini :
Tabel 7
Harga-harga
minimum angka rembesan Lane (CL)
No.
|
Macam
Pondasi
|
CL
|
1.
|
Pasir sangat halus atau lanau
|
8,5
|
2.
|
Pasir
halus
|
7,0
|
3.
|
Pasir
sedang
|
6,0
|
4.
|
Pasir
kasar
|
5,0
|
5.
|
Kerikil
halus
|
4,0
|
6.
|
Kerikil
sedang
|
3,5
|
7.
|
Kerikil
kasar termasuk berangkal
|
3,0
|
8.
|
Bongkah dengan sedikit berangkal dan kerikil
|
2,5
|
9.
|
Lempung
lunak
|
3,0
|
10.
|
Lempung
sedang
|
2,0
|
11.
|
Lempung
keras
|
1,8
|
12.
|
Lempung
sangat keras
|
1,6
|
Sumber :
Kriteria Perencanaan Irigasi (KP-02), DPU.
Perbandingan
antara panjang yang diperoleh dan yang ada, seperti pada hasil perhitungan di
bawah ini :
L perlu
|
=
|
CL x Hb
|
|
L perlu
|
=
|
11,275 m
|
|
L ada
|
=
|
∑Lv +
1/3 ∑LH
|
|
=
|
12,24 m
+ 1/3 (14,47 m) = 17,06 m
|
||
Hasil Perhitungan Angka Rembesan
|
|||
CL
kondisi banjir =
|
L ada /
Hb = 17.06 m / 4.1 m = 3,78
|
||
CL
kondisi normal =
|
L ada /
Hn = 17,06 m / 3 m = 5,69
|
Kondisi
pondasi bendung merupakan batuan, sehingga dari Tabel 2.1.7 dapat diambil harga
angka rembesan Lane minimum sebesar 2,5.
Karena harga CL hasil perhitungan untuk kondisi normal dan
banjir lebih besar dari harga CL minimum, maka bendung ini aman
terhadap bahaya rembesan, tanpa diberi lantai muka.
2. Metode Blight
Terhadap
tubuh bendung yang telah direncanakan di depan, dilakukan perhitungan panjang
jalur rembesan. Kondisi yang diperhitungkan adalah kondisi banjir dan kondisi
normal. Kedua kondisi tersebut diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 10
Sketsa Rembesan Metoda Blight
Hasil perhitungan panjang jalur rembesan diperlihatkan pada Tabel 8
Tabel 8
Hasil Perhitungan
Metode Blight
Dari
tabel di atas, diperoleh CB untuk kondisi di atas :
a)
Cek
rembesan terhadap kondisi banjir
DHb = 4,51
m
=
=5,92 m
b)
Cek
rembesan terhadap kondisi normal
DHn = 3 m
=
= 8,90 m
Metode
Blight memberikan batas angka harga minimum seperti pada Tabel 9 di bawah
ini :
Tabel 9
Harga-harga
minimum angka rembesan Blight (CB)
Sumber
:
Kriteria Perencanaan Irigasi (KP-02), DPU.
Perbandingan
antara panjang yang diperoleh dan yang ada, seperti pada hasil perhitungan di
bawah ini :
Angka Rembesan Blight
|
=
|
5 (minimum)
|
|||||||
L perlu
|
=
|
Cb x Hb
|
|||||||
=
|
22,55 m
|
||||||||
L ada
|
=
|
∑Lv +
∑LH
|
|||||||
=
|
12,24 m + 14,47 m = 26,71 m
|
||||||||
Hasil
Perhitungan Angka Rembesan
|
|||||||||
Cb kondisi banjir = L ada / Hb = 26,71 / 4.51 = 5,92
Cb kondisi normal = L ada / Hn = 26,71 / 3 = 8,90
Lantai Muka perlu = L perlu - L ada
|
|||||||||
= 22,55 m – 26,71 m = -4,16 m
|
|||||||||
Dari
perhitungan di atas, maka atas dasar metode Blight, bendung tidak perlu lantai
muka.
Demikian perhitungan hidrolis bendung, smoga bermanfaat ya.. maaf klo ada kesalahan atau penulisan yang kurang rapi, karena ini artikel pertama saya..
Klo anda puas dengan apa yang saya sajikan kasih tau teman-teman anda,
Klo anda tidak puas beritahu saya..
Makasih .. :)
Demikian perhitungan hidrolis bendung, smoga bermanfaat ya.. maaf klo ada kesalahan atau penulisan yang kurang rapi, karena ini artikel pertama saya..
Klo anda puas dengan apa yang saya sajikan kasih tau teman-teman anda,
Klo anda tidak puas beritahu saya..
Makasih .. :)
makasih banyak nah... no HPx dong....
BalasHapusini kan sy mo merencanakan Bendungan Lebarnya 13 Mtr. Trus Tingginya rencananya 1.5 M.... Bantu dong... Gbr. dengan hitungannya....... thank's Before....
BalasHapusini contoh untuk bendung skala mini hidro... klo untuk bendungan belum pernah saya desain.. makasih..
Hapusboleh minta emailnya ?
BalasHapuschuthes@gmail.com
Hapusmba mana no. hape nya penting ni.. mau konsultansi,,
Hapusmantapz... bisa minta tolong bagaimana menghitung gerusan air sungai pada dinding tanah....
BalasHapushitung c0 c1 dan c2 kurang jelas cara'y
BalasHapusapakah ada tentang gambar bendungan dan denah serta detailnya?
BalasHapusAda contoh perhitungan kolam olak dg stilling basin (usbr)... thx before... :)
BalasHapusmencari tabel lengkung debit dihilir bendung dimna
BalasHapusTerima kasih sudah berbagi ilmu. salam kenal.
BalasHapusMakasih sudah mampir... klo kurang jelas bisa tanya lewat email saya.
HapusMinta perhitungan metode bligh nya dong ka
HapusCoba email ke saya... Chuthes@gmail.com
HapusCoba email ke saya... Chuthes@gmail.com
Hapusterima kasih kak :)
BalasHapusberbagi ilmu, tuhan yang akan membalas kebaikannya ... amiiin
BalasHapuslanjut mbak
Good idea
BalasHapusmantap..cukup membantu...trimakasih banyak
BalasHapusbagus n mantab..sangat membantu sekali...trimakasih
BalasHapusterima kasih. bermanfaat sekali. jazakillahu khoiron
BalasHapusKalo misalkan nya tinggi mercu diatasi bendungan berpa
BalasHapus