2. DIMENSI HIDROLIK.pdf

7/26/2019 2. DIMENSI HIDROLIK.pdf

1/44

Sri Sangkawati

SRI SANGKAWATI 1


2/44

Komponen Bang.

Utama Pengelak

A

B

C.

E

G.

H

F

D

pembilas

G.

(krib, matras batu, pasangan

batu kosong dan/ataudinding pengarah).

(Kantong lumpur /

sand trap)

(f ish w ay, f ish p assage)

Tidak semua bangunan utama pengelak mempunyai

seluruh komponen pada, tergantung dari kebutuhan masing-masing.

Dinding

pemisah


3/44

Talang

Intake

Kantong lumpur

Bangunan pembilas

Bendung

Lokasi : Bendung KarangTalun, Yogya

PERENCANAAN BANGUNAN UTAMA


4/44

Tipe bendung

Lebar sungai

Elevasi bendung

Desain kolam olak

Debit pengambilan

Kecepatan Aliran

Dimensi bangunan

Kecepatan aliran

Tipe penampang

Data curah hujan

Data debit, neraca air

BENDUNG

WEIR)

KANTONG

LUMPUR

DATA HIDROLOGI

BANGUNAN

PENGAMBILAN

TAHAP

PERENCANAAN

SRI SANGKAWATI 4


5/44

Gambar Komponen Bendung Tetap

Mercu Bendung(menaikkan elevasi muka air)

Kolam olakmeredam energiyang jatuh dari

mercu sehingga tidak merusak

sungai hilir/local scouring.

Pelat pancang bajaUntuk memperpanjang creep line

sehingga mengurangi up lift pressure.

Juga untuk perlindungan thd pipping/seepagedari bawah bendung.

Koperan(dari beton)

perkuatan lantai

muka bendung.

EndsillUntuk melindungi dasar

sungai bagian hilir dan

untuk perkuatan pondasi.

Lantai Lindung(beton bertulang),

perlindungan terhadap

gerusan/scouring.

Konsolidasi

dasar sungai

Lantai lindung


6/44

Tubuh Bendung Tetap

Tubuh bendung pada umumnya dibangun dari beton

atau pasangan batu dan merupakan konstruksi yang

sol id

Penampang melintang bendung tetap mempunyai bidang

vertikal atau hampir vertikal pada bagian hulunya, dan

bidang dengan kemiringan landai pada bagian hilirnya.


7/44

Tubuh Bendung Tetap

Bentuknya hampir menyerupai trapesium dan dengan

bentuk hisdrolis yang menguntungkan

Tepi hulu mercu bendung pada umumnya berbentuk

ellips atau setengah lingkaran dan mercu hilirnya

berbentuk parabola yang bersambung dengan permukaan

lereng hilir.


8/44

Tubuh Bendung Tetap

pada sungai yang berbatu agar dibuat bagian hilirnya

lebih landai dan lereng hilirnya curam.

Pada bagian bawah (kaki) bendung dibuat cekungan yang

bersambung dengan lantai hilir bendung.


9/44

Perencanaan hidrolis bendung dan pelimpah

Perencanaan hidrolis BENDUNG tetap dan

BANGUNAN PELIMPAH pada dasarnya sama, yang

membedakan adalah ketinggiannya.

Tahapan perencanaan dapat dibagi menjadi :

A Perencanaan elevasi mercu bendung

B Perencanaan lebar efektif bendung

C Perencanaan hidrolis mercu bendung

D Perencanaan kolam olak


10/44

A. Perencanaan Elevasi Mercu

Elevasi mercu pelimpah ditentukan

berdasarkan besarnya volume air yang akan

ditampung di dalam waduk.

Elevasi mercu bendung tetap ditentukan

berdasarkan elevasi yang diperlukan agar air

dapat mengalir secara gravitasi .

Fungsi mercu :

1. mengatur tinggi air minimum

2. melewatkan debit banjir

3. membatasi genangan di hulu bendung atau

bendungan


11/44


Elevasi muka air yang

diperlukan pada bendung

tetap sama dengan muka air

rencana di depan bangunan

pengambilan .


12/44

Elevasi muka air rencana di depan

bangunan pengambilan ditentukan berdasarkan :

Elevasi tertinggi/maksimum daerah layanan misal :

sawah, kawasan industri, perumahan dll

Kedalaman air di sawah di daerah irigasi (10-15 cm).

Kehilangan tinggi energi di saluran dan bangunan

sepanjangsaluran tersier, saluran sekunder, saluran

primer


1. Elevasi muka air yang diperlukan untuk

eksploitasi normal . Elevasi ini ditentukan

berdasarkan :


13/44

4. Beda tinggi energi yang diperlukan untuk

meredam energi pada kolam olak.

2. Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang

diperlukan untuk membilas sedimen dari kolam.

3. Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang

diperlukan untuk membilas sedimen dekat pintu

pengambilan.



14/44

Elevasi muka air yang diperlukan di saluran primer/sekunderdi hulu bangunan sadap tersier ditentukan dengan rumus :

P = A + a + b + n.c + d + m.e + f + g + h + Z

h100 = kedalaman muka air

pada muka air normal 100 %

~10 cm

~5cm5-15cm

~10 cm

5cm

0,18 h

100

=ixL

(m & n = jumlah box)

(KP 05)

Variasi tinggi ma =

Elevasi tertinggidaerah layanan

a+b+n.c+d+ m.e+f+g+h+Z = HEADyang diperlukan untuk irigasi.


15/44

Di mana :

P = muka air di saluran primer/sekunder.

A = elevasi air tertinggi di sawah.

a = tebal lapisan air di sawah ~ 10 cm

b = kehilangan tinggi energi di sal. kuarter ke sawah ~ 5 cm.

c = kehilangan tinggi energi di box bagi kuarter ~5 - 15 cm/box.

d = kehilangan tinggi energi selama pengaliran di saluran irigasi (i x L).

e = kehilangan tinggi energi di box bagi tersier ~ 10 cm.

f = kehilangan tinggi energi di gorong-gorong ~ 5 cm.

g = kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier.h = variasi tinggi muka air 0,18 h100 (h100 = kedalaman muka air

pada muka air normal/MAN 100 ).

Z = kehilangan tinggi energi di bangunan tersier yg lain (jembatan dll).


16/44

Sketsa penentuan elevasi mercu bendung.

Elevasi sawah

Tinggi air sawah

(K.Lumpur)


17/44

A1. Contoh Perkiraan Penentuan Elevasi Mercu Bendung

No URAIAN KETINGGIAN (m)

1 Elevasi sawah yang akan diairi A

2 Tinggi air di sawah 0,10

3 Kehilangan tinggi energi/tekanan :

- Dari saluran tersier ke sawah 0,10

- Dari saluran sekunder ke tersier0,10

0,15

- Akibat bangunan ukur 0,40

4 - Eksploitasi 0,10

Jumlah =

1,50 m

Jadi elevasi mercu bendung = A + 1,50 m

0,10

- Dari saluran primer ke sekunder

- Akibat kemiringan saluran

- Dari intake ke sal.primer/kantong lumpur0,20

- Bangunan lain antara lain kantong lumpur0,25


18/44

A

2

. Perkiraan Penentuan Tinggi Mercu Bendung

Tinggi untuk bangunan bendung (p) irigasi dapat dihitung sbb. :

1. Elevasi sawah (Lihat gambar 1, misal) + 15,00 m

2. Tinggi genangan 0,15 m

3. Kehilangan tekanan dibangunan Box Tersier 0,10 m

Ketinggian air di saluran tersier +15,25 m

4. Kehilangan tekanan di sal tersier ( L x i

ters

) 0,10 m

5. Kehilangan tekanan di bangunan Sadap 0,10 m

Ketinggian air di saluran Sekunder + 15,45 m

6. Kehilangan tekanan di sal sekunder( L x i

sek

) 0,10 m

7. Kehilangan tekanan di bangunan Bagi 0,10 m

Ketinggian air di saluran Induk + 15,65 m

8. Kehilangan tekanan di saluran induk( L x i

induk

) 0,10 m

9. Kehilangan tekanan dipintu pengambilan 0,10 m

10. Keamanan 0,10 m

Elevasi mercu bendung + 15,95 m


19/44

Yang utama dalam perencanaan konstruksi bendung adalah

tinggi mercu (p) dan lebar bendung.Tinggi mercu ditentukan

dengan mempertimbangkan ketinggian/elevasi lahan yang

membutuhkan air dan kehilangan saat penyaluran air.

Gambar 1


20/44

TINGGI MERCU BENDUNG p :

YAITU KETINGGIAN ANTARA ELEVASI LANTAI HULU/DASAR SUNGAI DI HULU DAN ELEVASI MERCU

JIKA BENDUNG UNTUK KEPERLUAN IRIGASI MAKA

TINGGI MERCU DIANJURKAN 4 m, MINIMUM 0,5 H.

JIKA p > 4 m (MISAL BENDUNG DI LOKASISUDETAN/SHORT CUT), MAKA ELEVASI

DASAR LANTAI HULU DILETAKKAN LEBIH

TINGGI DARI DASAR SUNGAI GAMBAR

BELUM ADA RUMUS YANG PASTI, HARUS

DIPERTIMBANGKAN STABILITAS BENDUNG.


21/44

Dasar sungai

Lantai hulu


22/44

Sudetan terjadi pada sungai ber-meander dan kapasitas debitnya tidak

memadai fungsi sudetan untuk memperpendek aliran sungai dan

Sudetan

/Short cut : Keuntungan bendung di sudetan :1. Pelaksanaan tidak terganggu aliran sungai.

Kerugian :Harus dibuat tanggul penutup sungai yang

dalam pelaksanaannya diperlukan bangunan

pengelak khusus.

Jika bendung pada palung sungai,

pelaksanaan terganggu aliran air, perlu

pekerjaan pengeringan, perlu pengarah arus,

tapi tidak perlu tanggul penutup.

memperbesar kemiringan sungai (i).

muka air akan lebih rendah tapi kecepatan akan lebih besar

dan terjadi

scouring

serta mempersulit pelayaran.

2. Arah aliran menuju bendung lebih baik.

3. Penempatan lokasi intake dan sand traplebih baik.


23/44

SETELAH SEIMBANG, KEMIRINGAN DASAR SUNGAIMENJADI = SEMULA, DENGAN ELEVASI DASARSUNGAI DI BAGIAN HULU SUDETAN < DARI ELEVASI

SEMULA

Untuk memperbaiki arah, lokasi alur dan

pengendalian banjir sering dibuat SUDETAN /

SHORTCUT pada sungai yg bermeander

Dengan sudetan kemiringan dasar sungai pada

sudetan > kemiringan semula sehingga

Harus hati-hati karena arah alur sungai cenderungakan kembali ke kondisi awal.

Mengakibatkan daya angkut sedimen meningkat

akan terjadi erosi dasar alur di hulu & sedimentasi

di hilir sudetan.


24/44

Bendung Idrapura di sudetan sungai Indrapura, Sumatra Barat.


25/44

NIJMEGEN

SUNGAI WAAL

SHORT CUT


26/44

THE PRINCIPLE OF BOTTOM

KONDISI SUNGAI DI INDONESIA PADA UMUMNYA MEMPUNYAIKANDUNGAN SEDIMEN YANG TINGGI, SEHINGGA BAGIANHILIR SUNGAI MENGALAMI AGRADASI,YG MENGAKIBATKAN

agradasi

degradasi

Dangkal dan sempit

ALUR SUNGAI JADI DANGKAL & SEMPIT. Untuk mengatasi hal

ini, dilakukan pengerukan (dredging),yg hanya bersifat

sementara, jadi perlu kegiatan yg bersifat rutin.


27/44

DATA-DATALebar bendung/pelimpah adalah jarak antara

pangkal2

utment

B. Lebar Efektif Bendung Pelimpah


28/44

DATA-DATA

Lebar bendung/pelimpah

dibuat


Di ruas sungai bagian bawah, lebar rata-rata sungai

dapat diambil pada saat debit penuh bankfull

discharge).

-Di ruas sungai atas agak sulit untuk menentukandebit penuh, sehingga untuk menentukan lebar

= lebar rata-rata sungai pada bagian yg stabil,

maksimum = 1,2 kali lebar rata-rata sungai.

bendung, maka lebar rata-rata sungai diambil dari

debit banjir rata-rata tahunan.


29/44

DATA-DATADalam perencanaan, diperlukan lebar efektif bendung

/pelimpah , yaitu lebar yg efektif melewatkan debit banjirdisain = bentang bendung/pelimpah dikurangi dengan

kontraksi yang terjadi, dihitung dgn. persamaan sbb.

B

e

= lebar efektif bendung.

B = lebar bendung/jarak antara pangkal bendung.

n = jumlah pilar .

K

p

= koefisien kontraksi pilar.

1)(2 HaKpnKB

eB

K

a

= koefisien kontraksi pangkal bendung

abutment).

H

1

= tinggi energi, m.



30/44

Lebar efektif pembilas

Bs = 0,80 B3

H1

B1 B2 B3

B1e B2e Bs

Ka H1KpH1

H1= tinggi energi

1

Lebar bendung = B = B1 + B2 + B3

Be = B1e + B2e + Bs

I II

II

I

KaH1

Pembilas

Abutment

Pilar

Lebar efektif bendung : Be = B - 2(n.Kp + Ka) H1

Kehilangan

tg energi


31/44

Besarnya koefisien kontraksi abutment dan pilar

tergantung dari bentuk pilar dan abutment :

Agar pembuatan bangunan peredam energi tidak terlalu mahal

maka aliran per satuan lebar dibatasi sekitar 12 14 m/s

yg akan memberikan tinggi energi maksimum H

1

= 3,5 4,5 m.

- Semakin besar penyimpangan (divergence) darigaris aliran (

streamline),

semakin besar pula

koefisien kontraksinya

- Nilai koefisien kontraksi pilar Kp

dan koefisien kontraksi

pangkal bendung K

a

dapat dilihat pada tabel berikut

(mis.

K

p

untuk ujung pilar bulat

lebih besar dari K

p

ujung pilar yang runcing), sehingga

semakin kecil lebar efektif mercu bendung/pelimpah.


32/44

No. Bentuk Pilar Kp

1.

2.

Ujung pilar segiempat dengan sudut

dibulatkan pada jari-jari yang hampir = 0,1

dari tebal pilar.

Ujung pilar segiempat dengan sudut tanpa

pembulatan.

0,02

0,10

3. Ujung pilar bulat. 0,01

4. Ujung pilar runcing. 0,00

No. Bentuk Pangkal Tembok Ka

1.

Abutment

/pangkal tembok segiempat dengan

dinding hulu pada 90

ke arah aliran. 0,20

2.

3.

Abutment

bulat dengan tembok hulu pada 90

ke arah aliran dengan 0,5 H1 > r > 0,15 H1.

Abutment

bulat di mana tembok hulu < 45

ke arah aliran dengan r > 0,5 H

1.

0,10

0,00

Tabel Nilai K

p

(koefisien kontraksi pilar).

Tabel Nilai K

a

(koefisien kontraksi pangkal bendung).


33/44

C. MERCU BENDUNG / PELIMPAH

Pemilihan bentuk hidrolis mercu sangat

penting, untuk menghindari akibat-akibatnegatif seperti :

agradasi

degradasi

gerusan lokal

head loss,

kavitasi


34/44

Bentuk mercu yang banyak dipakai di Indonesia adalah tipe

Ogee

dan mercu bulat (mercu

Vlugter dan Schoklitsch

).

Profil mercu direncanakan sedemikian agar sesuai dengan tirai

luapan bawah (flow napp e) dari suatu ambang tajam

DATA-DATA. MERCU BENDUNG / PELIMPAH


35/44

Bentuk tirai luapan di atas ambang-tajam dapat

didekati berdasarkan prinsip lemparan peluru, yaitukomponen kecepatan aliran horisontal adalah konstan,

sehingga gaya yang bekerja pada tirai luapan adalah

hanya gaya berat. Dengan tebal tirai luapan vertikal T

dianggap konstan, maka persamaan umum untukpermukaan tirai luapan adalah :


DCH

xBH

xAH

y

2


36/44

Merupakan persamaan pangkat dua, sehingga

permukaan tirai luapan secara teoritis berbentuk

parabola.


DCH

xB

H

xA

H

y

2

Dari berbagai penelitian yang dilakukan antara lain oleh

U.S. Bureau of Recalamation, Creager, Justin, Ippen,

konstanta-konstanta dalam persamaan umum tirai

luapan adalah:

)10exp()10(02,057,0

45,0150,0

127,0892,0568,1603,1411,0

25,0425,0

2

2

mmD

H

hC

H

h

H

h

H

h

B

H

hA

v

vvv

v

208,0H

hm v

h

v

adalah tinggi kecapatan

aliran msuk.


37/44

Profil mercu yang dibuat berdasarkan

penyelidikan Bazin (1886-1888) adalah berimpit

dengan permukaan bawah tirai luapan melalui

ambang tajam dan dikenal sebagai profil Bazin.


Secara teoritis seharusnya tidak akanmenyebabkan tekanan negatif pada mercu.

Akan tetapi pada kenyataannya terjadi gesekan

oleh kekasaran permukaan bendung atau

pelimpah, sehingga timbul tekanan negatif.

Adanya tekanan negatif dapat menimbulkan kavitasi

(cavitation) dan dapat mengakibatkan kerusakan


38/44

Percobaan USBR menggunakan data dasar dari Bazin, menyusun

koordinat-2 permukaan tirai luapan untuk ambang tegak dan

ambang dengan berbagai kemiringan.


Berdasarkan data USBR, U.S. Army Corps of Engineers

menyusun bentuk baku profil mercu bendung/pelimpah di

Waterway Experiment Station (WES), yang juga dikenal dengan

MERCU OGEE.Bentuk baku mercu ini dinyatakan dengan persamaan :

X dan Y adalah koordinat dari profil

mercu dengan pusat koordinat pada titik

tertinggi dari mercu.YKHX n

d

n 1

Hd= tinggi tekan rencana dari aliran yang melalui mercu bendung.

K dan n = parameter-2 yang besarnya tergantung dengan faktor

kemiringan permukaan bendung bagian hulu.


39/44

Nilai K dan n

ditetapkan sbb:


Bentuk-2 MERCU

OGEE menurut

standar WES


40/44


YKHX ndn 1 Hd= tinggi tekan rencana dari aliran yang

melalui mercu bendung.

Debit melalui pelimpah ogee dihitung

dengan persamaan

5,1

eeHCBQ

Q = debit

Be = panjang efektifHe =tinggi enersi total pada

mercu

C = koefisien debit.


41/44


Besarnya koefisien debit tergantung pada faktor :

1. faktor kecepatan awal/ kecepatan masuk,

2. faktor kemiringan hulu dan

3. efek aliran tenggelam di landasan hilir.

1. Faktor kecepatan awal

Besarnya koefisien debit tergantung dari

ketinggian bendung / pelimpah (h) dan

tinggi rencana (design head) di atasmercu bendung (Hd).


42/44


Bila ketinggian bendung adalah

lebih besar dari 1,33 kali tinggirencana, maka efek kecepatan

masuk dapat diabaikan.

33,1dHh 0,1

d

e

H

H

Dalam kondisi ini koefisien debit C

sebesar Cd, yang mempunyai nilai 2,2

dalam satuan MKS dan 4,03 dalam

satuan FPS.


43/44


Bila ketinggian bendung lebih kecil dari

1,33 kali tinggi rencana, maka efek

kecepatan masuk tidak dapat diabaikan.

Kondisi ini biasanya terjadi pada

bendung-bendung yang rendah

Grafik tidak berdimensi, dibuat oleh Waterway

Experiment Station dapat dipakai untuk mengetahui

besarnya efek kecepatan masuk.

Grafik ini merupakan fungsi He/Hddengan C/Cduntuk

suatu mercu bendung/ pelimpah yang direncanakan

dengan bentuk WES dengan kemiringan hulu tegak

lurus.

33,1dH

h

.


44/44

Grafik faktor

koreksi debit

pelimpah WES

2. DIMENSI HIDROLIK.pdf

Documents

Transcript of 2. DIMENSI HIDROLIK.pdf