Diktat b-air

Bangunan Air I Fakultas Teknik Sipil Unsyiah
i
Kata Pengantar
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Alhamdullillah, pembuatan buku ajar Bangunan Air untuk mahasiswa Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala telah terselesaikan. Buku ini
disusun untuk memenuhi kebutuhan perkuliahan di Fakultas Teknik Universitas
Syiah Kuala. Sesuai dengan kebutuhan materi ajar, maka materi dalam buku ini
merupakan cuplikan dari Standar Perencanaan Irigasi KP-02, KP-04, KP–06, B.I-01,
Petunjuk Perencanaan Irigasi dan sejumlah literatur lainnya.
Ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada kepada rekan-rekan
staf pengajaf FT Unsyiah Bidang Hidro Teknik dan semua pihak yang telah
mendukung tersenggaranya pembuatan buku ajar ini. Sungguh banyak bantuan dari
berbagai pihak untuk berhasilnya penulisan buku ajar ini, namun sangat diharapkan
kritik dan saran-saran perbaikan agar buku ajar ini dapat memenuhi kebutuhan
untuk materi ajar.
Demikianlah, semoga buku ajar ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa untuk
mempelajari bangunan air.
Banda Aceh, Juli 2007
Dirwan

ii
Tujuan Instruksional
Tujuan Instruksional Umum (TIU)
1. Mampu memahami bagian bagian bangunan utama, mengetahui data yang
diperlukan untuk perencanaan, rumus dan persyaratan yang diperlukan untuk
perencanaan bangunan utama.
2. Mampu merencanakan dan menggambar bangunan utama
Tujuan Instruksional Khusus (TIK)
Mahasiswa diharapkan mampu:
1. Menjelaskan bagian bagian bangunan utama
2. Mengetahui data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan sebuah bangunan
utama.
3. Mengetahui cara memilih lokasi bangunan utama.
4. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dalam merencanakan bendung
pelimpah.
5. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dalam merencanakan bangunan
peredam energi.
6. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan konstruksi
bangunan utama berikut dengan tinjauan kestabilannya.
7. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan konstruksi
kantong lumpur.
8. Mengetahui rumus rumus dan ketentuan dan merencanakan bangunan
pengambilan dan pembilas.

iii
Daftar Isi
halaman
Kata Pengantar.................................................................................................................................................i
Tujuan Instruksional....................................................................................................................................ii
Daftar Isi........................................................................................................................................................... iii
1 PENDAHULUAN.....................................................................................................................................1
1.1 Maksud Penulisan Buku Ini ......................................................................................................1
1.2 Definisi................................................................................................................................................1
1.3 Bagian-Bagian Bangunan Utama............................................................................................1
1.3.1 Bangunan Pengelak.............................................................................................................1
1.3.2 Pengambilan...........................................................................................................................3
1.3.3 Pembilas ...................................................................................................................................3
1.3.4 Kantong Lumpur...................................................................................................................3
1.3.5 Pekerjaan Pengaturan Sungai ........................................................................................3
1.3.6 Pekerjaan Pelengkap..........................................................................................................4
2 DATA........................................................................................................................................................10
2.1 Data Topografi .............................................................................................................................10
2.2 Data Hidrologi..............................................................................................................................12
2.2.1 Debit banjir...........................................................................................................................12
2.2.2 Debit Rendah Andalan....................................................................................................13
2.2.3 Neraca Air .............................................................................................................................13
2.2.4 Data Morfologi....................................................................................................................13
2.2.5 Data Geologi Teknik.........................................................................................................14
2.2.6 Geologi....................................................................................................................................14
2.2.7 Data Mekanika Tanah......................................................................................................14
3 PEMILIHAN LOKASI BENDUNG..................................................................................................18
3.1 Elevasi Muka Air..........................................................................................................................18
3.2 Topografi ........................................................................................................................................19
3.3 Kondisi Hidraulik dan Morfologi Sungai .........................................................................19
3.4 Kondisi Geologi Teknik Pada Lokasi, ................................................................................19
3.5 Metode Pelaksanaan .................................................................................................................20
4 BENDUNG PELIMPAH......................................................................................................................22
4.1 Lebar Bendung.............................................................................................................................22
4.2 Pelimpah Ambang Tajam........................................................................................................24

iv
4.3 WES-Standard Spillway...........................................................................................................26
4.4 Submerged Weir .........................................................................................................................35
4.5 Cylindrical Crested Weir.........................................................................................................37
4.6 Evaluasi Debit...............................................................................................................................38
5 BANGUNAN PEREDAM ENERGI .................................................................................................46
5.1 Bangunan Terjun Tegak ..........................................................................................................47
5.2 Bangunan Terjun Miring.........................................................................................................51
5.3 SAF Basin........................................................................................................................................54
5.4 Kolam USBR...................................................................................................................................56
5.4.1 Kolam USBR II.....................................................................................................................58
5.4.2 Kolam USBR III..................................................................................................................62
5.4.3 Kolam Olakan USBR IV. ..................................................................................................63
5.5 Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam...............................................................................67
6 PERENCANAAN BANGUNAN........................................................................................................72
6.1 Tekanan Air...................................................................................................................................72
6.2 Berat Bangunan...........................................................................................................................74
6.3 Gaya Gempa...................................................................................................................................75
6.4 Tekanan Tanah ............................................................................................................................75
6.5 Momen Pada Pondasi................................................................................................................76
6.6 Stabilitas..........................................................................................................................................77
6.6.1 Ketahanan Terhadap Gelincir .....................................................................................77
6.6.2 Guling......................................................................................................................................79
6.6.3 Stabilitas Terhadap Erosi Bawah Tanah (piping)..............................................80
7 PERENCANAAN KANTONG LUMPUR.......................................................................................99
7.1 Sedimen........................................................................................................................................100
7.2 Topografi .....................................................................................................................................100
7.3 Dimensi Kantong Lumpur ...................................................................................................101
7.3.1 Panjang dan Lebar Kantong Lumpur.................................................................... 101
7.3.2 Voluma Tampungan...................................................................................................... 105
7.4 Pembersihan..............................................................................................................................107
7.4.1 Pembersihan Secara Hidrolis................................................................................... 107
7.4.2 Pembersihan secara manual/mekanis ................................................................ 108
7.5 Pencekan Terhadap Berfungsinya Kantong Lumpur.............................................112
7.5.1 Efisiensi Pengendapan................................................................................................. 112

v
7.5.2 Efisiensi Pembilasan..................................................................................................... 113
7.6 Tata Letak Kantong Lumpur, Pembilas dan Pengambilan Saluran Primer .113
7.6.1 Tata letak............................................................................................................................ 113
7.6.2 Pembilas ............................................................................................................................. 115
7.6.3 Pengambilan Saluran Primer.................................................................................... 116
7.6.4 Saluran Pembilas............................................................................................................ 117
7.6.5 Perencanaan Kantong Lumpur................................................................................ 117
8 BANGUNAN PENGAMBILAN DAN PEMBILAS...................................................................124
8.1 Fungsi Bangunan .....................................................................................................................124
8.2 Tata letak.....................................................................................................................................124
8.3 Bangunan Pengambilan........................................................................................................125
8.4 Pembilas.......................................................................................................................................130
8.5 Pintu...............................................................................................................................................140
8.5.1 Pintu Pengambilan......................................................................................................... 142
8.5.2 Pintu Bilas.......................................................................................................................... 144
Kepustakaan...............................................................................................................................................150

1
1 PENDAHULUAN
1.1 Maksud Penulisan Buku Ini
Maksud dari penulisan buku ini adalah sebagai bahan materi ajar pada mata kuliah
Bangunan Air, disamping untuk memenuhi permintaan penyediaan referensi buku-
buku Bangunan Air. Dirasakan tulisan semacam ini penerbitannya sangat kurang
pada hal sangat diperlukan oleh mahasiswa Jurusan Sipil pada Fakultas Teknik.
1.2 Definisi
Bangunan utama dapat didefinisikan sebagai: semua bangunan yang direncanakan
di dan di sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke dalam jaringan
saluran irigasi agar dapat dipakai untuk keperluan irigasi, biasanya dilengkapi
dengan kantong lumpur agar bisa mengurangi kandungan sedimen yang berlebihan
serta memungkinkan untuk mengukur air yang masuk.
1.3 Bagian-Bagian Bangunan Utama
Bangunan utama terdiri dari berbagai bagian yang akan dijelaskan secara terinci
dalam pasal berikut ini. Menurut Anonim 1 (1986), bagian-bagian bangunan utama
adalah sebagai berikut:
 bangunan pengelak
 bangunan pengambilan
 bangunan pembilas (penguras)
 kantong lumpur
 pekerjaan sungai
 bangunan-bangunan pelengkap
Untuk mendapatkan gambaran umum tentang bangunan utama disajikan gambar
1.1, sampai dengan gambar 1.4.
1.3.1 Bangunan Pengelak
Bangunan pengelak adalah bagian dari bangunan utama yang dibangun di dalam air.
Bangunan ini diperlukan untuk memungkinkan dibelokkannya air sungai ke
jaringan irigasi, dengan jalan menaikkan muka air di sungai atau dengan

2
memperlebar pengambilan di dasar sungai seperti pada tipe bendung saringan
bawah (bottom rack weir). Bila bangunan tersebut juga akan dipakai untuk
mengatur elevasi air disungai, maka ada dua tipe yang dapat digunakan, yakni:
 bendung pelimpah dan
 bendung gerak (barrage).
Bendung adalah bangunan pelimpah melintang sungai yang memberikan tinggi
muka air minimum kepada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi.
Bendung merupakan penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan
genangan luas di daerah-daerah hulu bendung tersebut.
Bendung gerak adalah bangunan berpintu yang dibuka selama aliran besar; masalah
yang ditimbulkannya selama banjir kecil saja. Bendung gerak dapat mengatur muka
air di depan pengambilan agar air yang masuk tetap sesuai dengan kebutuhan
irigasi. Bendung gerak mempunyai kesulitan-kesulitan eksploitasi karena pintunya
harus tetap dijaga dan dioperasikan dengan baik dalam keadaan apapun
Bendung saringan bawah adalah tipe bangunan yang dapat menyadap air dari
sungai tanpa terpengaruh oleh tinggi muka air. Tipe ini terdiri dari sebuah parit
terbuka yang terletak tegak lurus terhadap aliran sungai. Jeruji baja (saringan)
berfungsi untuk mencegah masuknya batu-batu bongkah ke dalam parit.
Sebenarnya bongkah dan batu-batu dihanyutkan ke bagian hilir sungai. Bangunan
ini digunakan di bagian/ruas atas sungai dimana sungai hanya mengangkut bahan-
bahan yang berukuran sangat besar.
Untuk keperluan-keperluan irigasi, bukanlah selalu merupakan keharusan untuk
meninggikan muka air di sungai. Jika muka air sungai cukup tinggi, dapat
dipertimbangkan pembuatan pengambilan bebas: bangunan yang dapat mengambil
air dalam jumlah yang cukup banyak selama waktu pemberian air irigasi, tanpa
membutuhkan tinggi muka air tetap di sungai. Dalam hal ini pompa dapat juga
dipakai untuk menaikkan air sampai elevasi yang diperlukan. Akan tetapi, karena
biaya pengelolaannya tinggi, maka harga air irigasi mungkin menjadi terlalu tinggi
pula.

3
1.3.2 Pengambilan
Pengambilan (gambar 1.5) adalah denah suatu bangunan pengambilan. Air irigasi
dibelokkan dari sungai melalui bangunan ini. Pertimbangan utama dalam
merencanakan sebuah bangunan pengambilan adalah debit rencana dan pengelakan
sedimen.
1.3.3 Pembilas
Pada tubuh bendung tepat di hilir pengambilan, dibuat bangunan pembilas guna
mencegah masuknya bahan sedimen kasar ke dalam jaringan saluran irigasi
(gambar 1.5). Pembilas dapat direncanakan sebagai:
 Tipe 1, pembilas pada tubuh bendung dekat pengambilan
 Tipe 2, pembilas bawah (undersluice)
 Tipe 3, shunt undersluice
 Tipe 4, pembilas bawah tipe boks.
Tipe (2) sekarang umum dipakai; tipe (1) adalah tipe tradisional; tipe (3) dibuat di
luar lebar bersih bangunan pengelak dan tipe (4) menggabung pengambilan dan
pembilas dalam satu bidang atas bawah.
1.3.4 Kantong Lumpur
Kantong lumpur mengendapkan fraksi-fraksi sedimen yang lebih besar dari fraksi
pasir halus (0,06 - 0,07 mm) dan biasanya ditempatkan persis disebelah hilir
pengambilan. Bahan-bahan yang lebih halus tidak dapat ditangkap dalam kantong
lumpur terangkut melalui jaringan saluran ke sawah-sawah. Bahan yang telah
mengendap di dalam kantong kemudian dibersihkan secara berkala. Pembersihan
ini biasanya dilakukan dengan menggunakan aliran air yang deras untuk
menghanyutkan bahan endapan tersebut kembali ke sungai. Dalam hal-hal tertentu,
pembersihan ini perlu dilakukan dengan cara lain, yaitu dengan jalan mengeruknya
atau dilakukan dengan tangan.
1.3.5 Pekerjaan Pengaturan Sungai
Pembuatan bangunan-bangunan khusus di sekitar bangunan utama adalah untuk
menjaga agar bangunan tetap berfungsi dengan baik, terdiri dari:

4
 Pekerjaan pengaturan sungai guna melindungi bangunan terhadap kerusakan
akibat penggerusan dan sedimentasi. Pekerjaan pekerjaan ini umumnya berupa
krib, matras batu, pasangan batu kosong dan/atau dinding pengarah.
 Tanggul banjir untuk melindungi lahan yang berdekatan terhadap genangan
akibat banjir.
 Saringan bongkah untuk melindungi pengambilan/pembilas bawah agar
bongkah tidak menyumbat bangunan selama terjadi banjir.
 Tanggul penutup untuk menutup bagian sungai lama atau, bila bangunan
pengelak dibuat di kopur, untuk mengelakkan sungai melalui bangunan
tersebut.
1.3.6 Pekerjaan Pelengkap
Pekerjaan-pekerjaan ini terdiri dari bangunan-bangunan atau perlengkapan yang
akan ditambahkan ke bangunan utama untuk keperluan:
 Pengukuran debit dan muka air di sungai maupun di saluran;
 Pengoperasian pintu;
 Peralatan komunikasi, tempat dan ruang kerja untuk kegiatan eksploitasi dan
pemeliharaan;
 Jembatan di atas bendung, agar seluruh bagian bangunan utama mudah
dijangkau, atau bagian-bagian itu terbuka untuk umum.
 Instalasi tenaga air mikro atau mini, tergantung pada hasil evaluasi ekonomi
serta kemungkinan hidrolik. Instalasi ini bisa dibangun di dalam bangunan
pengelak atau di ujung kantong lumpur atau di awal saluran.

5
Sumber: Anonim 3 (1986)
Gambar ‎1.1. Bangunan utama

6
Gambar ‎1.2. Denah bendung

7
Gambar ‎1.3. Denah dan potongan bangunan utama

8
Gambar ‎1.4. Denah pengambilan dan pembilas

9
Gambar ‎1.5. Bendung Krueng Aceh

10
2 DATA
Menurut Anonim 1 (1986), data-data yang dibutuhkan untuk perencanaan
bangunan utama dalam suatu jaringan irigasi adalah:
 Data topografi: peta yang meliputi seluruh daerah aliran sungai; peta situasi
untuk letak bangunan utama; gambar-gambar potongan memanjang dan
melintang sungai baik di sebelah hulu maupun hilir dari kedudukan bangunan
utama.
 Data hidrologi: data aliran sungai yang meliputi data banjir yang andal. Data ini
harus mencakup beberapa periode ulang; daerah hujan; tipe tanah dan vegetasi
yang terdapat di daerah aliran.
 Data morfologi: kandungan sedimen, kandungan sedimen dasar (bedload)
maupun layang (suspended load) termasuk distribusi ukuran butir, perubahan-
perubahan yang terjadi pada dasar sungai, secara horisontal maupun vertikal,
unsur kimiawi sedimen.
 Data geologi: kondisi umum permukaan tanah daerah yang bersangkutan;
keadaan geologi lapangan, kedalaman lapisan keras, sesar, kelulusan
(permeability) tanah; bahaya gempa bumi, parameter yang harus dipakai.
 Data mekanika tanah: bahan pondasi, bahan konstruksi, sumber bahan
timbunan, batu untuk pasangan batu kosong, agregat untuk beton, batu belah
untuk pasangan batu; parameter tanah yang harus digunakan.
 Standar untuk perencanaan: peraturan dan standar yang telah ditetapkan secara
nasional, seperti PBI beton, daftar baja, konstruksi kayu indonesia, dan
sebagainya.
 Data lingkungan dan ekologi.
2.1 Data Topografi
Data-data topografi yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
 Peta dasar lebih disukai dengan skala 1 : 50.000 yang menunjukkan sungai mulai
dari sumbernya sampai muaranya di laut. Garis-garis ketinggian (contour) harus
diberikan setiap 25 m. Berdasarkan peta ini dapat disiapkan profil memanjang
sungai tersebut, dan juga luasnya daerah aliran sungai dapat diukur.

11
 Peta situasi sungai tempat bangunan utama akan dibuat. Peta ini sebaiknya
berskala 1 : 2.000. Peta itu harus meliputi jarak 1 km ke hulu dan 1 km ke hilir
dari bangunan utama, dan melebar 250 m dari masing-masing tepi sungai.
Daerah bantaran juga harus tercakup. Peta ini juga harus dilengkapi dengan
garis ketinggian setiap 1,0 m kecuali di dasar sungai dimana diperlukan garis
ketinggian setiap 0,50 m. Peta itu harus mencakup lokasi alternatif yang sudah
diidentifikasi serta panjang yang diliput harus memadai agar dapat diperoleh
informasi mengenai bentuk denah sungai dan memungkinkan dibuatnya
sodetan/kopur dan juga untuk merencana tata letak dan trase tanggul penutup.
Peta itu harus mencantumkan batas-batas yang penting, seperti batas-batas
desa, sawah dan seluruh prasarananya. Harus ditunjukkan pula titik-titik tetap
(benchmark) yang ditempatkan di sekitar daerah yang bersangkutan, lengkap
dengan koordinat dan elevasinya.
 Gambar potongan memanjang sungai dengan potongan melintang setiap 50 m.
Panjang potongan memanjang dan skala horisontalnya sama dengan skala pada
peta yang dijelaskan (b) di atas; skala vertikalnya 1 : 200. Skala untuk potongan
melintang 1 : 200 horisontal dan 1: 200 vertikal. Panjang potongan
melintangnya adalah 50 m ke kedua tepi sungai. Elevasi akan diukur pada jarak
maksimum 25 m atau untuk beda ketinggian 0,25 m tergantung mana yang
dapat dicapai lebih dahulu. Dalam potongan memanjang sungai, letak pencatat
muka air otomatis (AWLR) dan papan duga harus ditunjukkan dan titik nolnya
harus diukur.
 Pengukuran detail terhadap situasi bendung yang sebenarnya harus
dipersiapkan, yang menghasilkan peta berskala 1 : 200 atau 1 : 500 untuk areal
seluas kurang lebih 50 ha (1.000 x 500 m2). Peta tersebut harus memperlihatkan
bagian-bagian lokasi bangunan utama secara lengkap, termasuk lokasi kantong
lumpur dan tanggul penutup. Peta ini harus dilengkapi dengan titik ketinggian
dan garis ketinggian yang tepat setiap 0,25 m.
 Foto udara akan sangat bermanfaat untuk penyelidikan lapangan. Apabila foto
udara dari berbagai tahun pengambilan juga tersedia, maka ini akan lebih
menguntungkan untuk penyelidikan perilaku dasar sungai.
 Bangunan-bangunan yang ada di sungai di hulu dan hilir bangunan utama yang
direncanakan harus diukur dan dihubungkan dengan hasil-hasil pengukuran
bangunan utama.

12
Gambar 2.1 memperlihatkan contoh gambar peta situasi suatu sungai.
2.2 Data Hidrologi
2.2.1 Debit banjir
Data-data yang diperlukan untuk perencanaan bangunan utama adalah:
 Data untuk menghitung berbagai harga banjir rencana
 Data untuk menilai debit rendah andalan, dan
 Data untuk membuat neraca air sungai secara keseluruhan.
Banjir rencana maksimum untuk bangunan pengelak diambil sebagai debit banjir
dengan periode ulang 100 tahun. Banjir dengan periode ulang 1.000 tahun
diperlukan untuk mengetahui tinggi tanggul banjir dan mengontrol keamanan
bangunan utama. Untuk bangunan yang akan dibuat di hilir waduk, banjir rencana
maksimum akan diambil sebagai debit dengan periode ulang 100 tahun dari daerah
antara dam dan bangunan pengelak, ditambah dengan aliran dari waduk yang
disebabkan oleh banjir dengan periode ulang 100 tahun.
Elevasi tanggul hilir sungai dari bangunan utama didasarkan pada tinggi banjir
dengan periode ulang 5 sampai 25 tahun. Periode ulang tersebut (5 - 25 tahun) akan
ditetapkan berdasarkan jumlah penduduk yang terkena akibat banjir yang mungkin
terjadi, serta pada nilai ekonomis tanah dan semua prasarananya. Biasanya di
sebelah hulu bangunan utama akan dibuat tanggul sungai untuk melindungi lahan
dari genangan banjir. Saluran pengelak, jika diperlukan selama pelaksanaan,
biasanya direncana berdasarkan banjir dengan periode ulang 25 tahun, kecuali
kalau perhitungan risiko menghasilkan periode ulang lain yang lebih cocok.
Rangkaian data debit banjir untuk berbagai periode ulang harus andal. Hal ini
berarti bahwa harga-harga tersebut harus didasarkan pada catatan-catatan banjir
yang sebenarnya yang mencakup jangka waktu lama (sekitar 20 tahun). Apabila
data semacam ini tidak tersedia (dan begitulah yang sering terjadi), kita harus
menggunakan cara lain, misalnya berdasarkan data curah hujan di daerah aliran
sungai. Jika ini tidak berhasil, kita usahakan cara lain berdasarkan data yang
diperoleh dari daerah terdekat.Debit banjir dengan periode-periode ulang berikut
harus diperhitungkan: 1, 5, 25, 50, 100, 1.000 tahun.

13
2.2.2 Debit Rendah Andalan
Perhitungan debit rendah andalan dengan periode ulang yang diperlukan (biasanya
5 tahun), dibutuhkan untuk menilai luas daerah potensial yang dapat diairi dari
sungai yang bersangkutan. Adalah penting untuk memperkirakan debit ini seakurat
mungkin. Cara terbaik untuk memenuhi persyaratan ini adalah dengan melakukan
pengukuran debit (atau membaca papan duga) tiap hari. Jika tidak tersedia data
mengenai muka air dan debit, maka debit rendah harus di hitung berdasarkan curah
hujan dan data limpasan air hujan dari daerah aliran sungai.
2.2.3 Neraca Air
Neraca air (water balance) seluruh sungai harus dibuat guna mempertimbangkan
perubahan alokasi/penjatahan air akibat dibuatnya bangunan utama. Hak atas air,
penyadapan air di hulu dan hilir sungai pada bangunan pengelak serta kebutuhan
air di masa datang, harus ditinjau kembali.
2.2.4 Data Morfologi
Konstruksi bangunan pcngelak di sungai akan mempunyai 2 konsekuensi (akibat)
terhadap morfologi sungai:
 Konstruksi itu akan mengubah kebebasan gerak sungai ke arah horisontal;
 Konsentrasi sedimen akan berubah karena air dan sedimen dibelokkan, dari
sungai dan hanya sedimennya yang akan digelontor kembali ke sungai.
Data-data fisik yang diperlukan dari sungai adalah:
 Kandungan dan ukuran sedimen
 Tipe dan ukuran sedimen dasar
 Pembagian (distribusi) ukuran butir
 Banyaknya sedimen dalam waktu tertentu
 Pembagian sedimen secara vertikal dalam sungai.
 Kandungan sedimen selama banjir mendapat perhatian khusus. Selain data-data
ini, data historis mengenai potongan memanjang sungai dan gejala terjadinya
degradasi dan agradasi sungai juga harus dikumpulkan.

14
2.2.5 Data Geologi Teknik
2.2.6 Geologi
Geologi permukaan suatu daerah harus diliput pada peta geologi permukaan. Skala
peta yang harus dipakai adalah:
 Peta daerah dengan skala 1 : 100.000 atau 1 : 50.000
 Peta semi detail dengan skala 1 : 25.000 atau 1 : 5.000
 Peta detail dengan skala 1 : 2.000 atau 1 : 100.
Peta-peta tersebut harus menunjukkan geologi daerah yang bersangkutan, daerah
pengambilan bahan bangunan, detail-detail geologis yang perlu diketahui oleh
perekayasa, seperti tipe batuan, daerah geser, sesar, daerah pecahan, jurus dan
kemiringan lapisan.
Berdasarkan pengamatan dari sumuran dan paritan uji, perubahan-perubahan yang
terjadi dalam formasi tanah maupun tebal dan derajat pelapukan tanah penutup
(overburden) harus diperkirakan. Dalam banyak hal, pemboran mungkin diperlukan
untuk secara tepat mengetahui lapisan dan tipe batuan. Hal ini sangat penting untuk
pondasi bendung. Adalah perlu untuk mengetahui kekuatan pondasi maupun
tersedianya batu di daerah sekitar untuk menentukan lokasi bendung itu sendiri,
dan juga untuk keperluan bahan bangunan yang diperlukan, seperti misalnya
agregat untuk beton, batu untuk pasangan atau untuk batu candi, pasir dan kerikil.
Untuk memperhitungkan stabilitas bendung, kekuatan gempa perlu diketahui.
Contoh gambar penyelidikan geologi di suatu sungai diberikan pada gambar 2.2.
2.2.7 Data Mekanika Tanah
Cara terbaik untuk memperoleh data tanah pada lokasi bangunan pengelak ialah
dengan menggali sumur dan parit uji, karena sumuran dan paritan ini akan
mcmungkinkan diadakannya pemeriksaan visual dan diperolehnya contoh tanah
yang tidak terganggu. Apabila pemboran memang harus dilakukan karena adanya
lapisan air tanah atau karena diperlukan penetrasi yang dalam, maka contoh harus
sering diambil dan dicatat dalam borlog. Kelulusan tanah harus diketahui agar gaya
angkat dan perembesan dapat diperhitungkan. Contoh gambar penyelidikan tanah
di suatu sungai diberikan pada gambar 2.3.

15
Gambar ‎2.1. Peta situasi sungai

16
Gambar ‎2.2. Penampang geologi

17
kimSumber: Anonim 3 (1986)
Gambar ‎2.3. Peta penyelidikan tanah

18
3 PEMILIHAN LOKASI BENDUNG
Lokasi bendung dipilih atas pertimbangan beberapa aspek yaitu:
 Elevasi yang diperlukan untuk irigasi,
 Topografi pada lokasi yang direncanakan,
 Kondisi hidraulik dan morfologi sungai
 Kondisi geologi teknik pada lokasi,
 Metode pelaksanaan.
3.1 Elevasi Muka Air
Dalam perencanaan, semua rencana daerah irigasi hendaknya dapat terairi sehingga
harus dilihat elevasi sawah tertinggi yang akan diairi. Muka air rencana di depan
pengambilan bergantung pada:
 Elevasi muka air yang diperlukan untuk irigasi (eksploitasi normal)
 Beda tinggi energi pada kantong lumpur yang diperlukan untuk membilas
sedimen dari kantong
 Beda tinggi energi pada bangunan pembilas yang diperlukan untuk membilas
sedimen dekat pintu pengambilan
 Beda tinggi energi yang diperlukan untuk meredam energi pada kolam olak.
Untuk elevasi muka air yang diperlukan, tinggi, kedalaman air dan kehilangan tinggi
energi berikut harus dipertimbangkan:
 Elevasi sawah yang akan diairi
 Kedalaman air di sawah
 Kehilangan tinggi energi di saluran dan boks tersier
 Kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier
 Variasi muka air untuk eksploitasi di jaringan primer
 Panjang dan kemiringan saluran primer
 Kehilangan tinggi energi pada bangunan-bangunan di jaringan primer: sipon,
pengatur, flume, dan sebagainya
 Kehilangan tinggi energi di bangunan utama

19
3.2 Topografi
Topografi pada lokasi yang direncanakan sangat mempengaruhi perencanaan dan
biaya pelaksanaan bangunan utama. Menurut Mawardi dan Memet (2002), ada
beberapa aspek yang harus dipertimbangkan adalah:
 Pembendungan tidak terlalu tinggi. Bila bendung dibangun di palung sungai,
maka sebaiknya ketinggian bendung dari dasar sungai tidak lebih dari tujuh
meter, sehingga tidak menyulitkan pelaksanaannya
 Trace saluran induk terletak di tempat yang baik, misal penggaliannya tidak
terlalu dalam dan tanggul tidak terlalu tinggi untuk tidak menyulitkan
pelaksanaan. Penggalian saluran induk dibatasi sampai dengan kedalaman
delapan meter. Bila masalah ini dijumpai maka sebaiknya lokasi bendung
dipindah ketempat lain.
 Penempatan lokasi intake disesuaikan dengan kondisi hidraulik dan angkutan
sedimen sehingga aliran ke intake tidak mengalami gangguan. Salah satu syarat,
intake harus terletak ditikungan luar aliran atau di bagian sungai yang lurus.
Harus dihindari penempatan intake di tikungan dalam aliran.
3.3 Kondisi Hidraulik dan Morfologi Sungai
Menurut Mawardi dan Memet (2002), kondisi hidraulik dan morfologi sungai di
lokasi bendung termasuk angkutan sedimen adalah faktor yang harus
dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi bendung.
 Pola aliran sungai, kecepatan dan arah pada waktu banjir, sedang dan kecil.
 Kedalaman dan lebar muka air pada waktu banjir, sedang dan kecil.
 Tinggi muka air pada debit banjir rencana.
 Potensi dan distribusi angkutan sedimen.
Bila persyaratan di atas tidak terpenuhi maka dipertimbangkan pembangunan
bendung di lokasi lain misalnya di sudetan sungai atau dengan jalan membangun
pengendalian banjir.
3.4 Kondisi Geologi Teknik Pada Lokasi,
Yang paling penting adalah pondasi bangunan utama. Daya dukung dan kelulusan
tanah bawah merupakan hal-hal penting yang sangat berpengaruh terhadap

20
percncanaan bangunan utama besar sekali. Masalah-masalah lain yang harus
diselidiki adalah kekuatan bahan terhadap erosi, tersedianya bahan bangunan
(sumber bahan timbunan) serta parameter-parameter tanah untuk stabilitas
tanggul
3.5 Metode Pelaksanaan
Menurut Anonim 1 (1986), metode pelaksanaan perlu dipertimbangkan juga dalam
pemilihan lokasi yang cocok pada tahap awal penyelidikan. Pada gambar 3.1
diberikan dua alternatif pelaksanaan yang biasa diterapkan yaitu:
 pelaksanaan di sungai
 pelaksanaan pada sodetan/kopur di samping sungai.
Gambar ‎3.1. Metode pelaksanaan alternatif
Site yang dipilih harus cocok dengan metode pelaksanaan dan pekerjaan-pekerjaan
sementara yang dibutuhkan. Pekerjaan-pekerjaan sementara yang harus
dipertimbangkan adalah:
Saluran Pengelak. Saluran pengelak akan dibuat jika konstruksi dilaksanakan di
dasar sungai yang dikeringkan. Kemudian aliran sungai akan dibelokkan untuk
sementara.
Tanggul Penutup. Tanggul penutup diperlukan untuk menutup saluran pengelak
atau lengan sungai lama setelah pelaksanaan dam pengelak selesai.

21
Kopur. Jika pekerjaan dilakukan di luar dasar sungai di tempat kering dan sungai
akan dipintas (disodet), maka ini disebut kopur; lengan sungai lama kemudian harus
ditutup.
Bendungan. Bendungan (cofferdam) adalah bangunan sementara di sungai untuk
melindungi sumuran.
Tempat Kerja (construction pit) Tempat kerja adalah tempat dimana bangunan akan
dibuat. Biasanya sumuran cukup dalam dan perlu dijaga agar tetap kering dengan
jalan memompa air di dalamnya.

22
4 BENDUNG PELIMPAH
4.1 Lebar Bendung
Menurut Anonim 1 (1986), lebar bendung, yaitu jarak antara pangkal-pangkalnya,
sebaiknya sama dengan lebar rerata sungai pada bagian yang stabil. Dibagian bawah
ruas sungai, lebar rerata ini dapat diambil pada debit penuh (bankful discharge).
Dalam hal ini debit banjir rerata tahunan dapat diambil untuk menetukan lebar
rerata bendung. Lebar maksimum bendung hendaknya tidak lebih dari 1,2 kali lebar
rerata sungai pada ruas yang stabil. Untuk sungai yang mengangkut bahan bahan
sedimen kasar yang berat, lebar bendung harus disesuaikan lagi terhadap lebar
rerata sungai, yakni jangan diambil 1,2 kali lebar sungai tersebut. Agar pembuatan
bangunan peredam energi tidak terlalu mahal maka aliran per satuan lebar
hendaknya dibatasi sampai sekitar 12 - 14 m3/dt.m yang memberikan tinggi energi
maksimum sebesar 3,5 - 4,5 m. Lebar efektif mercu (Be) adalah lebar mercu yang
sebenarnya (gambar 4.1), yakni jarak antara pangkal-pangkal bendung dan/atau
tiang pancang, dengan persamaan sebagai berikut:
  1ape HKnK2BB  .............................. Persamaan ‎4.1
dengan:
n = jumlah pilar
Kp = koefisien kontraksi pilar
Ka = koefisien kontraksi pangkal bendung
H1 = tinggi energi, m
Harga-harga koefisien Ka dan Kp diberikan pada tabel 4.1.
Tabel ‎4.1. Harga-harga koefisien konstraksi
Konstruksi Kp
Untuk pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut yang dibulatkan pada
jari-jari yang hampir sama dengan 0,1 dari tebal pilar.
Untuk pilar berujung bulat
Untuk pilar berujung runcing.
0,02
0,01
0

23
Tabel ‎4.1. Harga-harga koefisien konstraks (sambungan)i
Konstruksi Ka
Untuk pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 900 ke arah
aliran.
Untuk pangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 900 ke arah aliran
dengan 0,5H1 >r> 0,15H1
Untuk pangkal tembok bulat dimana r>0,5 H1 dan tembok hulu tidak lebih
dari 450 ke arah aliran.
0,20
0,10
0
Sumber Anonim 1 (1986).
Sumber Anonim 1 (1986).
Gambar ‎4.1. Lebar efektif mercu
Contoh ‎4.1. Menentukan lebar rata-rata sungai
Untuk menentukan lebar bendung dapat dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.
 Lakukan pengukuran topografi pada lokasi bendung.
 Plot potongan melintang (100 m).
 Tentukan kemiringan rata-rata dasar sungai (Ib).
 Tentukan banjir mean tahunan (Q1).
 Tentukan elevasi air di setiap potongan melintang (pakai rumus Strickler
dengan K = 35)
 Tentukan lebar permukaan air untuk Q1 disetiap potongan.
 Ambil lebar rata-rata pada lebar bendung.

24
Bila dari pengukuran lebar sungai pada P1= 81,00 m, P2 = 81,50 m, P3= 66,00 m,
P4 = 69,00 m, P5 = 62,00 m dan P6 = 69,00 m, maka lebar rata-rata sungai adalah,
 00,6900,6200,6900,6650,8100,81
6
1
Av  .
Av=71,40 m
Catatan.
Untuk alur sungai yang lebih rendah, ambil lebar rata-rata selama debit setinggi
tanggul. Kemiringan talud sungai ( vertikal : horizontal) pada contoh ini diambil =
1 : 1
81,00
P1
Q1
81,50
P2
Q1
69,00
P4
Q1
66,00
P3
Q1
69,00
P6
Q1
62,00
P5
Q1
Gambar ‎4.2. Lebar permukaan air pada setiap potongan melintang
4.2 Pelimpah Ambang Tajam
Menurut Novak (1981), bila T adalah tinggi mercu dari dasar, debit dapat ditulis
sebagai;
 

















 








 

2/3
2
0
2/3
2
o
d
g2
v
g2
v
hg2BC
3
2
Q .............................. persamaan ‎4.2

25
dengan:
b = Lebar spillway (m)
h = head di atas mercu (m).
Bila harga vo kecil, persamaan (4.2) dapat ditulis sebagai;
 
2/3
2
o2/3
d
gh2
v
1hg2C
3
2
q







 

  2/3
d hg2C
3
2
q  (Basin) .............................. persamaan ‎4.3
Untuk takikan tampa konstraksi samping dalam persamaan (Basin),
T
h
08,0611,0Cd  (Rechboch) .............................. persamaan ‎4.4
atau
 3680.S.B
T
h
083,0602,0Cd  .............................. persamaan ‎4.5
atau (Basin),
h
005,0
608,0Cd  .............................. persamaan ‎4.6
dengan,
22/3
2
0
Th
h
55,01
gh2
v
1 














 

Untuk takikan dengan konstraksi pada kedua sisi dalam persamaan (Basin), nilai
koefisien debit,
 SmithHamilton
b
h
1,01616,0Cd 





 .............................. persamaan ‎4.7
Untuk takikan yang berbentuk segi tiga dengan sudut , debit adalah;
  2/5
d h
2
tang2C
15
8
q

 .............................. persamaan ‎4.8

26
Untuk  = 90o (Thomson Weir), tan (/2) = 1 dan Cd = 0,59.
Ada tiga kemungkinan dalam memilih hubungan antara head (H) rencana yang
digunakan dengan mercu.
T
1
2
3
h
Gambar ‎4.3. Tirai luapan
Untuk Hd > Hmak tekanan pada spillway lebih besar dari atmosfer dan koefisien debit
berada 0,578 < Cd < 0,75.
Untuk Hd = Hmak tekanan pada spillway sama besar dari atmosfer dan koefisien
debit berada Cd  0,75.
Untuk Hd < Hmak tekanan pada spillway sama lebih kecil dari atmosfer, terjadi
tekanan negatif, kapitasi terjadi pada H  2 Hd dan koefisien debit Cd  0,825.
Untuk keamanan direkomendasikan nilai Hmak  1,65 Hd dengan Cd  0,81.
4.3 WES-Standard Spillway
Menurut (Bos, 1978), dari pandangan ekonomi, spillway harus dapat mengalirkan
debit puncak dengan aman pada head sekecil mungkin, disisi lain tekanan negatif
yang terjadi pada mercu harus dibatasi untuk menghindari bahaya kapitasi. Para
engineer biasanya memilih bentuk mercu spillway mendekati tirai luapan
(gambar 4.3).
Secara teoritis, akan terjadi tekanan atmosfer pada mercu. Dalam prakteknya,
bagaimanapun juga, gesekan antara aliran dengan permukaan mercu spillway
mengakibatkan tekanan negatif. Jika spillway dioperasikan lebih kecil dari “design
head”, akan terjadi tekanan positif pada daerah mercu dan koefisien debit mengecil.
Jika spillway dioperasikan lebih besar dari design head, akan terjadi tekanan negatif
pada daerah mercu dan koefisien debit membesar.

27
Besarnya tekanan minimum pada mercu (P/g)min telah diukur oleh para peneliti.
Gambar 4.5 memperlihatkan tekanan minimum sebagai fungsi dari rasio actual head
terhadap design head. Untuk menghindari tekanan negatif pada mercu yang dapat
menyebabkan kapitasi pada mercu atau getaran terhadap struktur, perlu
dipertimbangkan design kriteria high-head spillway. Dalam hubungan ini
direkomendasikan tekaman minimum pada mercu adalah - 4 m kolom air jika
terbuat dari beton. Untuk pasangan batu tekanan sub atmosfer sebaiknya dibatasi
sampai - 1 m kolom air. Ini direkomendasikan untuk digunakan dengan
mengkombinasikan dengan gambar 4.5 yang memberikan batas atas dalam
perencanaan mercu.
Sumber: Bos (1980)
Gambar ‎4.4. Mercu spillway dan kesamaannya dengan pembendungan ambang tajam
Sumber: Bos (1988)
Gambar ‎4.5. Tekanan negatif pada mercu spillway
U.S Bureau of Reclamation the U.S. Army Corp of Engineers melakukan percobaan
dan menghasilkan kurva yang dapat dideskripsikan dalam bentuk persamaan:

28
yKhx 1n
d
n 
 .............................. persamaan ‎4.9
Persamaan di atas dapat juga ditulis sebagai
n
dd h
x
K
1
h
y






 .............................. persamaan ‎4.10
Dimana x dan y adalah koordinat dari slope mercu bagian hilir sebagaimana yang
diindikasikan pada gambar 4.6 dan hd adalah head rencana di atas mercu spillway. K
dan n adalah parameter, dimana nilainya tergantung dari kecepatan awal dan
inclinasi dari sisi mercu bagian hulu. Untuk nilai kecepatan awal yang rendah, nilai K
dan n hanya didasarkan kepada sisi mercu bagian hulu sebagai berikut
Tabel ‎4.2. Nilai K dan n dari U.S.B.R
Kemiringan muka bagian hulu K n
Tegak lurus
3 : 1
3 : 2
3 : 3
2,000
1,936
1,939
1,873
,850
1,836
1,810
1,776
Sumber: Bos (1978)
(Gambar A) (Gambar B)

29
(Gambar C) (Gambar D)
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.6. WES standard spillway
Evaluasi Debit
Persamaan dasar untuk debit aliran pada peluap segi empat adalah
5,1
1
5,0
e bHg
3
2
3
2
CQ 





 .............................. persamaan ‎4.11
WES-standard spillway mengembangkan dari aliran melalui ambang tajam,
  5,1
1
5,0*
e bHg2
3
2
CQ  .............................. persamaan ‎4.12
Perbandingan dari dua persamaan memperlihatkan Ce*=Ce/3 oleh karenanya
memungkinkan untuk digunakan. Pada dua persamaan, koefisien debit Ce (atauCe*)
sama dengan perkalian dari C0 (atau C0*), C1 dan C2, (Ce = C0 C1 C2). C0 (atau
C0*)adalah konstan, C1 adalah fungsi dari p/hd, dan H1/Hd, dan C2 adalah fungsi dari
p/h1 dan slope bagian hulu bendung. Pada gambar 4.4 memperlihatkan titik
tertinggi dari tirai luapan berada pada 0,11 hsc di atas puncak mercu. Sebagai
kesimpulan, koefisien debit spillway pada design head hd adalah kira-kira 1,2 kali
debit ambang tajam pada head yang sama.
Model test spillway telah memperlihatkan pengaruh kecepatan awal terhadap C0
dapat diabaikan bila p dari bendung adalah sama atau lebih besar dari 1,33 hd,
dimana hd adalah design head termasuk velocity head. Pada kondisi actual head H1=
Hd. Dalam persamaan 4.7, koefisien debit C0 = 1,33 dalam persamaan 4.11, koefisien
debit C0 = 0,75. C1 dapat diambil dari grafik tak berdimensi oleh VEN TE CHOW

30
(1959), yang didasarkan pada data dari U.S. Bureau of Reclamation and of the
Waterways Experimental Station (1952), dan di tunjukkan pada gambar 4.7.
Nilai C1 pada gambar 4.7 adalah
sahih untuk WES-spillway
dengan sisi hulu vertikal. Jika
sisi hulu bendung mempunyai
kemiringan, koreksi tak
berdimensi koefisien C2
digunakan, ini adalah fungsi dari
kemiringan sisi hulu bendung
dan ratio p/H1. Nilai C2
diperoleh dari gambar 4.8.
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.8. Faktor koreksi untuk WES spillway dengan kemiringan sisi bagian hulu
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.7 . Faktor koreksi untuk design head di atas
WES spillway

31
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.9. Faktor reduksi aliran sebagai fungsi dari p2/H1 dan H2/H1
Dengan menggunakan perkalian, Ce = C0 C1 C2 hubungan antara head dengan debit
dapat ditentukan. Setelah dihitung dengan memasukkan kecepatan awal v1,
hubungan Q – H1 dapat ditranformasikan dalam bentuk kurva. WES-spillway
memperkenankan tinggi p2 lebih besar dari tinggi mercu. Bila p2 sama dengan tinggi
mercu terjadi pengurangan koefisien debit kira-kira 23%. Gambar 4.9
memperlihatkan nilai Ce tertinggi, ratio p2/H1 harus melebihi 0,75. Pada gambar
tersebut juga memperlihatkan pada p2/H1 ≥ 0,75 debit yang diperoleh dari
persamaan 4.7 berkurang hingga kira-kira 99% dari nilai teoritis jika submerged
ratio H2/H1 = 0,3. Koefisien reduksi f dipengaruhi oleh p2/H1 dan H2/H1. Keakuratan
koefisien debit Ce = C0 C1 C2 dari WES-spillway mempunyai error kurang dari 5%.
Batasan Untuk Aplikasi.
 Untuk alasan keakuratan, batasan untuk aplikasi dari bendung dengan WES-
spillway adalah; Dibagian hulu, h1 harus diukur pada jarak 2 atau 3 kali h1max
dari mercu bagian hulu. Direkomendasikan batas terendah h1 adalah 0,06 m.
 Untuk mencegah permukaan air tidak stabil menjelang bendung, ratio p/h1 tidak
boleh kurang dari 0,20.
 Untuk mengurangi pengaruh boundary layer dari tembok tepi bendung, ratio
b/H1tidak boleh kurang dari 2.

32
 Untuk mendapatkan nilai Ce yang tinggi, ratio p2/H1 tidak kurang dari 0,75.
Modular limit H2/H1 = 0,3, memberikan aliran air hilir tidak terganggu akibat
pola aliran diatas mercu, p2/H1 ≥0,75
 Tekanan minimum yang diperkenankan pada mercu adalah -4,00 m kolom air
(p/g ≥ -0,4 m).
Contoh ‎4.2 Perencanaan Mercu Ogee
Untuk memudahkan mengikuti uraian perencanaan, berikut dihimpun data yang
digunakan dalam hitungan. Debit banjir rencana = 800 m3/detik. Lebar rata-rata
sungai = 71,40 m. Lebar efektif pembendungan = 62,40 m. Slope rata-rata dasar
sungai = 0,004. Kemiringan talud sungai ( vertikal : horizontal) = 1 : 1. Koefisien
Manning sungai = 0,035 detik/m 1/3. Elevasi dasar sungai bagian hulu = +13,40.
Elevasi dasar sungai bagian hilir = +13,0. Elevasi mercu bendung = + 16,70 Muka
hulu bendung di buat tegak dan kemiringan hilir bendung berkemiringan 1:1.
Langkah-langkah hitungan sebagai berikut.
Perhatikan gambar berikut ini.
H H
H
Gambar ‎4.10. Sketsa aliran sebelum dan sesudah pembendungan
Sebagai langkah awal dicari dahulu kedalaman di sungai sebelum pembendungan.
Mencari kedalaman air sungai sebelum pembendungan dilakaukan dengan cara

33
coba banding (triall & error). Taksir dahulu kedalaman air sungai, selanjutnya
berdasarkan kedalaman air taksiran tersebut, dicari nilai debit. Taksiran telah benar
bila debit yang diperoleh dari hitungan telah sama dengan debit yang diketahui.
9. Kedalaman di sungai sebelum pembendungan
Misal: H = 3,0 m
A = ( H + m H ) H
 2
m1H2BP 
P
A
R 
2/13/2
SR
n
1
v 
Q = A v
dengan:
H = kedalam air
m = kemiringan talud sungai
B = lebar sungai
A = luas tampang aliran sungai
P = keliling basah sungai
R = jari-jari hidrolis sungai
Q = debit sungai
Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, Q = 800,094 m3/detik. Ternyata Q 
Q mak, jadi kedalaman air sebelum pembendungan = 3,0 m.
Karena elevasi mercu berada di bawah muka air sungai maka tipe aliran adalah
“jatuh bebas”. Bendung direncana sebagai bendung pasangan batu dengan tipe Ogee,
muka hulu di buat vertikal dan kemiringan bagian hilir 1 : 1.
10. Menghitung hitung debit per satuan lebar bendung :
eff
mak
eff
B
Q
q 
qeff = 12,821 m3/detik

34
11. menghitung tinggi air di atas mercu bendung
Menghitung tinggi air di atas mercu bendung dilakukan dengan cara “trial &
error” dengan menaksir nilai kecepatan awal.
HL = + 16,7 (HL = elevasi mercu)
UGL = + 13,40 (UGL = Elevasi dasar sungai di hulu bendung)
Misal v = 1,96 m/detik
Koefisien  = 1
v
q
y
eff
1 
y1 = 6,559 m
h1 = y1 – (HL – UGL)
h1 = 3,242 m







T
h
08,0611,0C 1
d
Cd = 0,69
   

















 
















 

2
3
2
3
2
1dd
g2
v
g2
v
hg2C
3
2
q
dengan:
y2 = kedalam air setelah pembendungan
h1 = tinggi air datang
HL = elevasi mercu
UGL = elevasi dasar sungai bagian hulu bendung
Cd = koefisien debit
v = kecepatan air (m/detik)
g = ravitasi (9,81 m/detik2)
Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, q = 12,913 m3/detik. Ternyata q  qeff,
jadi tinggi air di atas mercu = 3,0 m.
12. Desain mercu
Mercu direncanakan sisi bagian hulu tegak dan sisi bagian hilir mempunyai
kemiringan 1 : 1. Sesuai dengan gambar 4.6A, maka;
a = 0,282 h1 a = 0,914 m

35
b = 0,175 h1 b = 0,567 m
c = 0,124 h1 c = 0,402 m
R = 0,5 h1 R = 1,621 m
r = 0,2 h1 r = 0,648 m
Mencari koordinat titik singgung pada mercu digunakan persamaan Scemeni;
yhKx 1n
d
n 

y = 0,5 x 1,85 h -0,85
y = 0,197 x -1,85
85,1
x363,0
dx
dy

Kemiringan sisi hilir bendung adalah 1 : 1, maka 1tan
dx
dy
 , diperoleh x =
3,553 m dan y = 1,921 m.
Koordinat titik-titik bantu dapat diperoleh dengan memasukkan nilai x
sebarang kedalam persamaan Scemeni awal.
x 0.5 1 1,5 2,5 3
y 0.051 0.184 0.390 1.002 1.404
Gambar ‎4.11. Propil mercu Ogee hasil hitungan
4.4 Submerged Weir
Menurut Moodi dan Seth (1977), bila elevasi muka air di sebelah hilir dari bendung
lebih tinggi dari puncak bendung maka bendung itu disebut dengan Submerged
Weir. Selama banjir sering aliran air yang melalui bendung di sungai menjadi aliran
menyelam. Gambar 4.12 memperlihatkan debit diatas submerged weir dapat dibagi
menjadi dua bagian. Bagian antara permukaan air hulu dan hilir bendung
diperlakukan sebagai free weir dan bagian antara muka air hilir dan puncak
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
-2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

36
bendung diperlakukan sebagai drowned orifice. Jika Q1 dan Q2 adalah debit aliran
bebas dan aliran tenggelam maka;
  2/3
211d1 HHg2LC
3
2
Q  .............................. persamaan ‎4.13
   2122d2 HHg2LxHC
3
2
Q  .............................. persamaan ‎4.14
dengan
H1 adalah tinggi air di bagian hulu bendung
H2 adalah tingi air di bagian hilir bendung
L adalah panjang bendung
Cd1 adalah koefisien debit untuk aliran bebas
Cd2 adalah koefisien debit untuk aliran meyelam.
H1
H2
H1 -H2
Va
Gambar ‎4.12. Submerged Weir
Bila kecepatan aliran datang diperhitungkan, maka Q1 dan Q2 dapat dinyatakan
sebagai;
  2/3
211d1 HHg2LC
3
2
Q  .............................. persamaan ‎4.15
   2122d2 HHg2LxHC
3
2
Q  .............................. persamaan ‎4.16
Bendung ambang tajam adalah lebih peka menjadikan aliran menyelam dari pada
bendung ambang lebar.

37
4.5 Cylindrical Crested Weir
Menurut Bos (1978), Mercu bulat adalah struktur pelimpah dengan koefisien debit
lebih besar dan sering digunakan sebagai pelimpah. Bendung terdiri dari sisi arah
hulu yang vertikal, mercu yang berbentuk silinder tegak lurus horizontal searah
aliran, dan sisi bendung bangian hilir mempunyai kemiringan 1 : 1 (= 45o),
diperlihatkan pada gambar 4.13.
Jika energy head di atas mercu sebagai fungsi jari-jari mercu adalah kecil (H1/r
adalah kecil) tekanan pada mercu adalah positif. Jika “energy head” H1/r bertambah
besar, posisi dari tirai luapan lebih rendah dari tirai luapan jatuh bebas dan tekanan
pada mercu menjadi negatif (sub-atmosfer) dan suatu ketika menyebabkan
membesar koefisien debit. Tekanan lokal minimum pada mercu (p/g)min telah
diukur oleh L.ESCANDE dan F.SANANES (1959), yang sesuai dengan persamaan
beriku dimana (p/g)min dapat dihitung.
  n
2
11
r
nrr
yHH
g
p











 


.............................. persamaan ‎4.17
dengan:
N = 1,6 + 0,35 cot 
y = kedalaman air di atas mercu yang mana mendekati 0,7 H1
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.13. Mercu bulat
Kecepatan awal diabaikan. Untuk kemiringan sisi bagian hilir 1 : 1 (cot ) tekanan
minimum pada puncak mercu dalam satuan dalam kolom air (p/g)min ini dengan
energy head H1 merupakan fungsi dari h1/r dalam gambar 4.14. Untuk menghindari

38
bahaya kapitasi lokal, tekanan minimum pada mercu dibatasi hingga – 4 m kolom
air. Pembatasan ini bersamaan dengan “energy head” maksimum di atas mercu, H1/r
yang diberikan pada gambar 4.14.
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.14. Tekanan minimum pada mercu bulat sebagai fungsi dari H1/r
4.6 Evaluasi Debit.
Persamaan dasar dari aliran di atas ambang tipis dengan penampang berbentuk segi
empat,
5,1
1e bHg
3
2
3
2
CQ  .............................. persamaan ‎4.18
Dimana koefisien debit Ce adalah perkalian dari C0 (adalah fungsi dari H1/r), C1
(adalah fungsi dari p/H1), dan C2 (adalah fungsi dari p/H1 dan slope sisi bendung
bagian hulu) (Ce = C0 C1 C2). Koefisien debit dasar adalah fungsi dari ratio H1/r dan
mempunyai nilai maksimum Ce = 1,49 jika H1/r 8,0 sebagaimana ditunjukkan dalam
gambar 4.15.
Nilai Co dalam gambar 4.15 adalah sahih jika p/H1 ≥ 1,5. Jika p mendekati nol,
bendung akan berbentuk ambang lebar dan nilai Ce kira-kira 0,98, dengan
pengurangan koefisien debit C1, 0,98/1,49  0,66. Faktor pengurangan adalah fungsi
dari ratio p/H1 dan dapat dibaca dari gambar 4.16.

39
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.15. Koefisien debit untuk mercu bulat sebagai fungsi dari ratio H1/r
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.16. Reduction factor sebagai fungsi dari ratio p/H1
Percobaan laboratorium untuk melihat pengaruh kemiringan sisi hulu mercu bulat
belum dapat disimpulkan. Bagaimanapun juga faktor koreksi terhadap koefisien
debit C2 dapat menggunakan gambar 4.8 untuk bentuk WES spillway. Untuk setiap
energy head di atas mercu, debit dapat dihitung dengan menggunakan data yang
menghasilkan kurva hubungan Q – H1. Dengan bantuan gambar 4.17, hubungan Q –
H1 ini dapat dirubah menjadi lebih sederhana. Untuk tiap-tiap nilai dari ratio
(H1+p)/yc, nilai (V1
2/2g)/yc dapat diperoleh, dimana yc adalah kedalaman kritis di
depan bendung, oleh karenanya h1= H1 - V1
2/2g dapat dihitung. Jika kita definisikan
modular limit sebagai H2/H1 dengan pengurangan 1 % dari debit ekivalen (f = 0,99),

40
dari gambar 4.18 modular limit kira-kira 0,33. Nilai dari faktor pengurangan aliran
sebagai fungsi dari submergence ratio dapat diperoleh dari gambar 4.18. Keacuratan
koefisien debit efektif Ce = C0 C1 C2. mempunyai kesalahan kurang dari 5%
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.17. Grafik untuk konversi dari H1 menjadi h1
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎4.18. Drowned flow reduction factor sebagai fungsi dari H2/H1

41
Batasan Aplikasi
Untuk alasan keakuratan, batasan dari aplikasi mercu bulat adalah:
 Head di atas mercu bagian hulu h1 harus di ukur pada jarak 2 – 3 h1 maksimum
dari sisi depan bendung. Direkomendasikan batas terendah h1 = 0,06 m.
 Untuk mencegah permukaan air tidak stabil di bagian hulu bendung, ratio p/h1 >
0,33.
 Untuk mengurangi efek boundary layer pada sisi vertikal bendung, ratio L/H1 >
2,0
 Penggunaan head yang tinggi, ratio h1/r harus memperhatikan tekanan pada
mercu tidak kurang dari – 4 m kolom air.
 Untuk mencegah aliran hilir mempengaruhi pola aliran di atas mercu, ratio
p2/H1 harus lebih besar dari unity
 Modular limit H2/H1 = 0,33.
Contoh ‎4.3. Contoh Cylindrical Crested Weir
Untuk memudahkan mengikuti uraian perencanaan, berikut dihimpun data yang
digunakan dalam hitungan. Debit banjir rencana = 800 m3/detik. Lebar rata-rata
sungai = 71,40 m. Lebar efektif pembendungan = 62,40 m. Slope rata-rata dasar
sungai = 0,004. Kemiringan talud sungai (vertikal : horizontal) = 1 : 1. Koefisien
Manning sungai = 0,0778 detik/m 1/3. Elevasi dasar sungai bagian hulu = +13,40.
Elevasi dasar sungai bagian hilir = +11,60 Elevasi mercu bendung = + 16,70. Muka
hulu bendung di buat dengan kemiringan 3 : 1 dan kemiringan hilir bendung
berkemiringan 1 : 1. Rencanakanlah bendung dengan mercu bulat.
Langkah hitungan.
1. Mencari kedalaman di sungai sebelum pembendungan
Sebagai langkah awal dicari dahulu kedalaman di sungai sebelum
pembendungan. Mencari kedalaman air sungai sebelum pembendungan
dilakaukan dengan cara coba banding (triall & error). Taksir dahulu kedalaman
air sungai, selanjutnya berdasarkan kedalaman air taksiran tersebut, dicari
nilai debit. Taksiran telah benar bila debit yang diperoleh dari hitungan telah
sama dengan debit yang diketahui.

42
Misal : H = 4,85 m
A = ( H + m H ) H
 2
m1H2BP 
P
A
R 
2/13/2
SR
n
1
v 
Q = A v
dengan:
H = kedalam air
m = kemiringan talud sungai
B = lebar sungai
A = luas tampang aliran sungai
P = keliling basah sungai
R = jari-jari hidrolis sungai
Q = debit sungai
Dari serangkaian hitungan di atas diperoleh, Q = 800,459 m3/detik. Ternyata Q  Q
mak, jadi kedalaman air sebelum pembendungan = 3,85 m.
Karena elevasi mercu berada di bawah muka air sungai maka tipe aliran adalah
menyelam. Bendung direncana sebagai bendung pasangan batu dengan mercu bulat.
Sesuai dengan soal, muka hulu berkemiringan 3:1 dan kemiringan hilir 1:1.
Jari-jari mercu bendung pertama-tama diperkirakan 1,75 m dan tekanan negatif
yang bekerja pada mercu itu di cek kemudian.
2. Menghitung hitung debit per satuan lebar bendung:
eff
mak
eff
B
Q
q  . qeff = 12,821 m3/detik
3. Menghitung tinggi air di atas mercu bendung
Lebar efektif 62,40 m.
Dari aliran melalui pelimpah, muka air rencana dapat ditentukan:
5,1
1ed Hbg
3
2
3
2
CQ 







43
dengan:
Q = debit rencana (Q100 = 800 m3/dt)
Cd = koefisien debit C1 x C2 x C3
Be = lebar efektif (be = 62,40 m)
H1 = tinggi energi hulu
Harga-harga koefisien C0, C1, dan C2 dapat ditentukan dari gambar 4.15, gambar 4.16
dan gambar 4.9. Masukan (input) untuk gambar ini adalah jari-jari (diandaikan 1,75
m) H1, dan p1 (3,30 m). Untuk perhitungan pertama H1, harga Cd = 1,3 merupakan
perkiraan yang baik, jadi.
Trial ke 1.
5,1
1H4,6281,9
3
2
3
2
3,1800 






H1
1,5 = 5,79 H1 = 3,223 m.
Co dapat diperkirakan dari gambar 4.15.
84,1
75,1
223,3
r
H1  -> Co = 1,307
5,102,1
223,3
30,3
H
p
1

jadi harus dibuat koreksi akibat 5,1
H
p
1
 dengan koefisien C1 = 0,961. (gambar
4.16). Karena dipakai muka hulu dengan kemiringan 1:0,33, diperlukan kaktor
koreksi C2 pada gambar 4.9.
02,1
H
p
1
 -> C2 = 0,999
Cd = Co x C1 x C2 = 1,307 x 0,961 x 0,999 = 1,254.
Cd berbeda dari nilai 1,3 jadi H1 dihitung kembali dengan menggunakan nilai Cd
yang baru.
Trial ke 2
5,1
1H4,6281,9
3
2
3
2
254,1800 






H1 = 3,30 m.

44
886,1
75,1
30,3
r
H1  -> Co = 1,31
5,10,1
3,3
30,3
H
p
1

H
p
1
 dengan koefisien C1 = 0,959. Karena
dipakai muka hulu dengan kemiringan 1:0,33, diperlukan kaktor koreksi
C2 0,1
H
p
1
 -> C2 = 0,999
Cd = Co x C1 x C2 = 1,31 x 0,959 x 0,997 = 1,253.
Cd sebelumnya = 1,254 berbeda dari Cd yang baru = 1,253, maka H1 dihitung
kembali dengan menggunakan nilai Cd yang baru.
Trial ke 3.
5,1
1H4,6281,9
3
2
3
2
253,1800 






H1 = 3,302 m.
887,1
75,1
302,3
r
H1 
-> Co = 1,311
5,10,1
3,3
302,3
H
p
1

H
p
1
 dengan koefisien C1 = 0,959.Karena
dipakai muka hulu dengan kemiringan 1 : 0,33, diperlukan kaktor koreksi C2.
0,1
H
p
1
 -> C2 = 0,997
Cd = Co x C1 x C2 = 1,31 x 0,959 x 0,997 = 1,253.
Cd sebelumnya = 1,253 telah sama dengan Cd yang baru = 1,253, maka H1 yang
diperoleh telah benar.
4. Tekanan negatif pada mercu
Dengan H1 = 3,302 m dan radius 1,75 m, tekanan negatif yang bekerja pada
mercu dapat dicek. Untuk ini dipakai Grafik 4.14 dengan persamaan,

45
    n
2
11
r
nyr
yHH
g
p





 


dengan  cot35,06,1n
 .
y = 0,7 x 3,302 m.
diperoleh y =2,311 m
 .
Diperoleh n=1,95
5. Besarnya tekanan diatas mercu
    95,1
2
75,1
311,2x95,175,1
311,2302,3302,3
g
p





 


385,0
g
p


> -1  OK

46
5 BANGUNAN PEREDAM ENERGI
Menurut Chow (1959), Pada kegiatan yang melibatkan banyak kolam olakan,
seringkali diperlukan rancangan umum untuk memenuhi persyaratan ekonomi dan
spesifikasi yang diinginkan. Rancangan-rancangan ini dapat dikembangkan melalui
percobaan dan pengamatan pada struktur yang ada, atau penelitian pada model,
atau dengan kedua cara tersebut. Biasanya rancangan tersebut dilengkapi dengan
peralatan khusus, terdiri atas blok-blok muka kolam olakan, ambang, dan pilar
gelombang. Blok kolom olakan digunakan untuk membentuk peralatan yang
pinggirnya tajam pada bagian masuk ke kolam olakan. Alat ini berfungsi untuk
membentuk alur pada semburan masuk dan menaikkan sebagian semburan dan
lantai, menghasilkan panjang loncatan yang lebih pendek dan panjang tanpa
menggunakan peralatan. Blok tersebut juga cenderung untuk menstabilkan
loncatan, sehingga memberikan perbaikan pada unjuk-kerjanya.
Ambang, baik berbentuk lekukan maupun tegar, biasanya diletakkan pada ujung
kolam olakan. Peralatan tersebut berfungsi untuk melanjutkan proses pemendekan
panjang loncatan hidrolik dan mengendalikan pengikisan dasar. Untuk kolam olakan
yang besar, jadi perancangan untuk kecepatan naik yang tinggi, ambang biasanya
dilekukkan untuk melakukan fungsi tambahan sebagai peredam kecepatan tinggi
semburan air yang masih dapat mencapai ujung kolam kanal.
Pilar gelombang arus adalah blok-blok yang diletakkan pada posisi berselang-seling,
melintang di atas lantai. Alat ini berfungsi sebagai peredam energi, terutama karena
gaya tumbuk. Dinding tahan arus sangat berguna untuk struktur-struktur kecil,
dengan kecepatan naik yang rendah. Akan tetapi, dinding tersebut tidak cocok untuk
aliran dengan kecepatan tinggi, di mana ada kemungkinan terbentuk kavitasi. Pada
beberapa kasus yang ditemui, dinding tersebut harus dirancang untuk menahan
gaya tumbuk dan es atau benda-benda terapung.
Ada beberapa rancangan umum dan kolam olakan yang menggunakan loncatan
hidrolik sebagai peredam energi. Tiga buah jenis akan diuraikan pada pasal berikut:
 Kolam olakan SAF. Kolam ini disarankan digunakan pada struktur yang kecil,
misalnya, saluran pelimpah, bagian keluar dan struktur kanal yang kecil, di mana
Fr= 1,7 sampai 17. Pengurangan panjang kolam olakan yang diperoleh melalui

47
pemakaian peralatan yang dirancang untuk kolam yang bersangkutan adalah ±
80% (70 — 90%.).
 Kolam olakan USBR II. Disarankan untuk digunakan pada struktur yang besar,
misalnya, saluran peiimpah besar, struktur kanal yang besar, dan lain-lain, juga
untuk Fr > 4,5. Panjang loncatan dan kolam olakan diperpendek kira-kira 33%,
dengan menggunakan alat tambahan.
 Kolam olakan USBR IV. Kolam ini dianjurkan digunakan untuk loncatan hidrolik
yang niiai Fr = 2,5 sampai 4,5, dan biasanya nilai ini terjadi pada struktur-
struktur kanal dan bendungan pengelak. Rancangan ini sangat memperkecil
gelombang-gelombang yang terbentuk pada loncatan yang tidak sempurna..
Perlu diketahui bahwa rancangan tersebut hanyalah contoh-contoh khusus dan
harus hati-hati bila diterapkan pada kolam-koiam yang kondisi rancangannya
berlainan.
Prinsip-prinsip yang digunakan pada kolam olakan, juga digunakan pada rancangan
terjunan kanal (atau penurunan kanal), yaitu struktur yang dibuat untuk
mendapatkan pengurangan tinggi permukaan kanal dan menjamin agar perusakaan
akibat pembebasan energi masih dalam batas-batas yang aman. Kadang-kadang
terjunan kanal dirancang dengan lebar penyempitan seperti yang terdapat pada
saluran terbuka Parshall. Terjunan demikian dinamakan terjunan saluran terbuka,
yang dapat secara mudah dibuat bersamaan dengan pembuatan jembatan
penyeberang dan digunakan sebagai pengukur atau pengatur.
5.1 Bangunan Terjun Tegak
Menurut Bos (1978), air luapan jatuh bebas pada pelimpah terjunan tegak seperti
pada gambar 5.1 akan memutar kurvatur tirai luapan dan bergerak menjadi aliran
menjadi aliran super kritis dan mengalir melalui tampang U.

48
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎5.1. Bangunan terjun tegak
Air yang melimpah melalui mercu, jatuh terhempas ke lantai basin dan berbelok
kearah hilir pada tampang U. Di bawah tirai luapan pada kolam terbentuk daya
dorong yang horisontal yang diperlukan untuk memutar aliran itu ke arah hilir.
Karena benturan air luapan terhadapat lantai basin dan turbulensi di dalam kolam,
terjadi kehilangan energy sebesar HL. Energi yang hilang ini dapat ditentukan
dalam ekperimen oleh More (1943) yang hasilnya diperlihatkan pada gambar 5.2.
Grafik tersebut diperlihatkan, dengan lantai basin sebagai bidang referensi, terjadi
kehilangan energi akibat terjunan bebas sebesar 50% dari energi awal. Selanjutnya
energi ini akan diredam dalam loncatan hydraulic di tampang U. Energy head yang
hilang Hj karena loncatan adalah fungsi dari bilangan Froude Fru = vu/(g Au/B)1/2.
Nilai Hj dapat di baca pada gambar 5.2. Perlu dicatat bahwa energy head H2 bagian
hilir dari loncatan tidak mempuyai variasi yang besar dengan z/Yc kira-kira 2,5 yc.
Nilai 2,5 yc ini dapat digunakan sebagai awal perencanaan

49
Sumber : Bos (1978)
Gambar ‎5.2. Disipasi energi pada dasar dari terjunan tegak
Geometri bangunan terjun tegak berhubungan dengan variabel independen berikut.
 Tinggi jatuh z dalam meter
 Debit pelimpah persatuan lebar q dalam m3/detik.
Kedua variabel ini dapat dinyatakan dalam ratio tak berdimensi yang dinyatakan
dengan q dalam bentuk kedalaman kritis,
3
2
c
g
q
y  .............................. persamaan ‎5.1
Yang mana setelah dibagi dengan tinggi jatuh,
3
3
2c
zg
q
z
y



.............................. persamaan ‎5.2
Ratio tak berdimensi pada sebelah kanan persamaan ini diketahui sebagai bilangan
terjunan yang didefinisikan sebagai,
3
2
zg
q
D

 .............................. persamaan ‎5.3

50
RAND (1955) mendapatkan bahwa geometri aliran jatuh bebas dapat
dideskripsikan melalui fungsi eksponensial dari bilangan terjunan, yang diperoleh
dari percobaannya dengan error kurang dari 5%.
Fungsinya adalah:
27,0d
D30,4
z
L


.............................. persamaan ‎5.4
22,0p
D00,1
z
y


.............................. persamaan ‎5.5
425,0u
D34,0
z
y


.............................. persamaan ‎5.6
27,02
D66,1
z
y


.............................. persamaan ‎5.7
Dalam persamaan (5.6) dan (5.7), yu adalah kedalaman awal dan y2 adalah
kedalaman setelah loncatan hidraulik dimana telah terjadi kehilangan energi
sebesar Hj. Nilai yu dan y2 masing-masing juga berhubungan dengan bilangan
Froude di tampang U sebagai,
  


  1Fr81
2
1
y
y 2
u
u
2 .............................. persamaan ‎5.8
Persamaan (4-26) dapat disederhanakan dengan,
4,0Fr4,1
y
y
u
u
2  .............................. persamaan ‎5.9
Yang mana berbentuk garis lurus pada gambar 5.3 untuk sistuasi y3 = y2. Untuk
melokalisasi loncatan hidraulik direkomendasikan menambahkan sekatan pada
akhir lantai basin. Pada percobaannya Forster dan Skrinde (1950) telah
mengembangkan suatu diagram (gambar 5.3) yang menunjukkan hubungan antara
Fru, y3/yu, dan h/yu suatu peninggian curam, untuk  3j yn5L  pada downstram
tampang U. Konsistensi hubungan-hubungan tersebut telah diuji dengan analisa
teoretis, dengan menggunakan teori momentum. Pada diagram, suatu titik (Fru,
y3/yu) terletak di atas garis y3 = y2 menunjukkan keadaan y3 > y2, di mana suatu
peninggian mendadak hanya berfungsi sebagai pemerbesar pengaruh pembenaman.

51
Untuk titik-titik yang terletak pada selang antara garis-garis y3 = y2 dan batas rendah
dari interval percobaan, posisi titik relatif terhadap kurva n/yu grafik menunjukkan
pengaruh peningian curam pada bentuk aliran yang datar. Jadi, jika titik terletak
pada kurva n/yu, loncatan akan terbentuk, dengan  3j yn5L  arah he hilir dari
tampang U.
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎5.3. Hubungan antara Fru, y3/yu dan n/yu
Jika Fru dan y3 diketahui, gambar 5.3 dapat digunakan menetukan dimensi Lj dan n
stilling basin bagian hilir dari tampang U. Jika Fru, yu dan y3 diketahui, prosedur
untuk mencari n adalah sebagai berikut: Sebaiknya titik (Fru, y3/yu) pertama kali
ditetapkan untuk kondisi pada atau dekat dengan debit maksimum, dan nilai n/yu
yang berkaitan, dapat ditentukan dengan cara interpolasi. Dengan menggunakan
prosedur yang sama, untuk debit yang lain, nilai h terbesar yang dibutuhkan dapat
ditentukan. Nilai ini harus digunakan untuk peninggian tertinggi yang diperlukan.
Nilai peninggian minimum yang diperlukan untuk mencegah loncatan dan
kerusakan juga dapat ditentukan.
5.2 Bangunan Terjun Miring
Menurut Anonim 2 (1986), permukaan miring, yang menghantar air ke dasar kolam
olak, adalah praktek perencanaan yang umum, khususnya jika tinggi jatuh melebihi
1,5 m. Pada bangunan terjun, kemiringan permukaan belakang dibuat securam
mungkin dan relatif pendek. Jika peralihan ujung runcing dipakai di antara
permukaan pengontrol dan permukaan belakang (hilir), disarankan untuk memakai

52
kemiringan yang tidak lebih curam dari 1 : 2. AIasannya adalah untuk mencegah
pemisahan aliran pada sudut miring. Jika diperlukan kemiringan yang lebih curam,
sudut runcing harus diganti dengan kurve peralihan dengan jari-jari r ≈ 0,5 Hmak
(lihat gambar 5.4).
Harga-harga yu dan Hd, yang dapat digunakan untuk perencanaan kolam di belakang
potongan U, mungkin dapat ditentukan dengan menggunakan tabel 5.1. Tinggi
energi Hu pada luapan yang masuk kolam pada potongan U mempunyai harga yang
jauh lebih tinggi jika digunakan permukaan hilir yang miring, dibandingkan apabila
luapan jatuh bebas seperti pada bangunan terjun tegak. Sebabnya ialah bahwa
dengan bangunan terjun tegak, energi diredam karena terjadinya benturan luapan
dengan lantai kolam dan karena pusaran turbulensi air di dalam kolam di bawah
tirai luapan. Dengan bangunan terjun miring, peredam energi menjadi jauh
berkurang akibat gesekan dan aliran turbulensi di atas permukaan yang miring..
Sumber:Anonim 2 (1986)
Gambar ‎5.4. Parameter-parameter loncat air

53
Tabel ‎5.1. Perbandingan tak berdimensi untuk loncat air (dari Bos, Repogle and
Clemens, 1984)
1H
H
u
d
y
y
1
u
H
y
1
2
u
gH2
v
1
u
H
H
1
d
H
y
1
2
d
gH2
v
1
d
H
H
0.2446 3.00 0.3669 1.1006 1.4675 1.1006 0.1223 1.2229
0.2688 3.10 0.3599 1.1436 1.5035 1.1157 0.1190 1.2347
0.2939 3.20 0.3533 1.1870 1.5403 1.1305 0.1159 1.2464
0.3198 3.30 0.3469 1.2308 1.5777 1.1449 0.1130 1.2579
0.3465 3.40 0.3409 1.2749 1.6158 1.1590 0.1103 1.2693
0.3740 3.50 0.3351 1.3194 1.6545 1.1728 0.1077 1.2805
0.4022 3.60 0.3295 1.3643 1.6938 1.1863 0.1053 1.2916
0.4312 3.70 0.3242 1.4095 1.7337 1.1995 0.1030 1.3025
0.4609 3.80 0.3191 1.4551 1.7742 1.2125 0.1008 1.3133
0.4912 3.90 0.3142 1.5009 1.8151 1.2253 0.0987 1.3239
0.5222 4.00 0.3094 1.5472 1.8566 1.2378 0.0967 1.3345
0.5861 4.20 0.3005 1.6407 1.9412 1.2621 0.0930 1.3551
0.6525 4.40 0.2922 1.7355 2.0276 1.2855 0.0896 1.3752
0.7211 4.60 0.2844 1.8315 1.3083 1.3083 0.0866 1.3948
0.7920 4.80 0.2771 1.9289 2.2060 1.3303 0.0837 1.4140
0.8651 5.00 0.2703 2.0274 2.2977 1.3516 0.0811 1.4327
0.9400 5.20 0.2639 2.1271 2.3910 1.3723 0.0787 1.4510
1.0169 5.40 0.2579 2.2279 2.4858 1.3925 0,0764 1.4689
1.0957 5.60 0.2521 2.3299 2.5821 1.4121 0.0743 1.4864
1.1763 5.80 0.2467 2.4331 2.6798 1.4312 0.0723 1.5035
1.2585 6.00 0.2417 2.5372 2.7789 1.4499 0.0705 1.5233
1.3429 6.20 0.2367 2.6 29 2.8796 1.4679 0.0687 1.5367
1.4260 6.40 0.2321 2.7188 2.9809 1.4858 0.0671 1.5529
1.5150 6.60 0.2277 2.8560 3.0837 1.5032 0.0655 1.5387
I .6035 6.80 0.2235 2.9543 3.1378 1.5202 0.0641 1.5843
1.6937 7.00 0.2195 3.0737 3.2932 1.5268 0.0627 1.5935
1.7851 7.20 0.21 57 3.1 339 3.3996 1.5531 0.0614 1.6145
1.8778 7.40 0.2121 3.2950 3.5071 1.5691 0.0602 1.6293
1.9720 7.60 0.2085 3.4372 3.6157 1.5847 0.0590 1.6437
2.0674 7.80 0.2051 3.4723 3.7354 1.6001 0.0579 1.6580
2.1641 8.00 0.2019 3.6343 3.8361 1.6152 0.0568 1.6720
2.2620 8.20 0.1988 3.7190 3.9478 1.6301 0.0557 1.6858
2.3613 8.40 0.1958 3.8549 4.0607 1.6446 0.0548 1.6994
2.4615 8.60 0.1929 3.9314 4.1743 1.6589 0.0538 1.7127
2.5630 8.80 0.1901 4.0743 4.2889 1.6730 0.0529 1.7259
2.6356 9.00 0.1874 4.2171 4.4045 1.6869 0.0521 1.7339
2.7694 9.20 0.1849 4.3363 4.5211 1.7005 0.0512 1.7517

54
1H
H
u
d
y
y
1
u
H
y
1
2
u
gH2
v
1
u
H
H
1
d
H
y
1
2
d
gH2
v
1
d
H
H
2.8741 9.40 0.1823 4.4361 4.6385 1.7139 0.0504 1.7613
2.9801 9.60 0.1799 4.5770 4.7569 1.7271 0.0497 1.7768
3.0859 9.80 0.1775 4.6385 4.8760 1.7402 0.0489 1.7891
3.1949 10.00 0.1753 4.8208 4.9961 1.7530 0.0482 1.8012
3.4691 10.50 0.1699 5.1300 5.2999 1.7843 0.0465 1.8309
3.7491 11.00 0.1649 5.4437 5.6087 1.8146 0.0450 1.8594
4.0351 11.50 0.1603 5.7623 5.9227 1.8439 0.0436 1.8875
4.3267 12.00 0.1560 6.0853 6.2413 1.8723 0.0423 1.9146
4.6233 12.50 0.1520 6.4124 6.5644 1.9000 0,0411 1.9411
4.9252 13.00 0.1482 6.7437 6.8919 1.9268 0.0399 1.9667
5.2323 13.50 0.1447 7.0794 7.2241 1.9529 0.0389 1.9917
5.5424 14.00 0.1413 7.4189 7.5602 1.9799 0.0379 2.0178
5.8605 14.50 0.1381 7.7625 7.9006 2.0032 0.0369 2.0401
6.1813 15.00 0.1351 8.1096 8.2447 2.0274 0.0361 2.0635
6.6506 15.50 0.1323 8.4605 8.5929 2.0511 0.032 2.0863
6.8363 16.00 0.1297 8.8153 8.9450 2.0742 0.0345 2.1087
7.1702 16.50 0.1271 9.1736 9.3007 2.0968 0.0337 2.1305
7.5081 17.00 0.1247 0.5354 9.6601 2.1190 0.0330 2.1520
7.8498 17.50 0.1223 9.9005 10.0229 2.1407 .0.0323 2.1731
8.1958 18.00 0.1201 10.2693 10.3894 2.1619 0.0317 2.1936
8.5438 18.50 0.1180 10.6395 10.7575 2.1830 0.0311 2.2141
8.8085 19.00 0.1159 11.0164 11.1290 2.2033 0.0305 2.2339
9,2557 19.50 0.1140 11.3951 11.5091 2.2234 0.0300 2.2534
Sumber Bos, (1978)
5.3 SAF Basin
Menurut Bos (1978), kolam SAF adalah singkatan dan “Saint Anthony Falls”) telah
dikembangkan oieh Laboratorium Hidrolika St. Anthony Falls, Universitas
Minnesota, untuk digunakan pada struktur drainase kecil, seperti yang dibangun
oleh Badan Konservasi Tanah Amerika Serikat. Dimensi secara umum dari SAF-
basin diperlihatkan pada gambar 5.5. Parameter desain SAF-basin diberikan pada
tabel 5.2.
Nilai y2 adalah kedalaman kritis dari lompatan yang berhubungan dengan yu
sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 5.5 (gunakan kurva y3 = y2). Tinggi
endsill adalah C = 0,07 y2 dan pada dinding tepi, jagaan di atas ketinggian muka air
hilir maksimum yang terjadi selama umur basin adalah z2 = y2/3. Tembok tepi basin

55
dapat berbentuk paralel atau diverge. Pemasangan blok halang pada lantai basin
menempati 40% hingga 50% dari lebar stilling basin, oleh karenanya lebar dan jarak
antara blok halang harus diperbesar sesuai dengan diverge dari tembok tepi.
Pengaruh masuknya udara pada perancangan kolam olakan, diabaikan. Umumnya
jagaan diambil sebesar y2/3.
Tabel ‎5.2. Parameter desain SAF-basin
2
1
u
u
u
B
gA
V
Fr







2
B
y
L
2y
TW
1,7 hingga 5,5 76,0
uFr
5,4
120
Fr
1,1
2
u

5,5 hingga 11 76,0
uFr
5,4
0,85
11 hingga 17 76,0
uFr
5,4
800
Fr
0,1
2
u

Sumber Bos, (1978)
Gambar A
Gambar B

56
Gambar C
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎5.5. Dimensi SAF-basin
5.4 Kolam USBR
Menurut Bos (1978), USBR telah membuat suatu basin alternatif yang sesuai jika
elevasi muka air hilir lebih besar dari rentetan kedalaman dan perubahan kecepatan
aliran. “Block impact” tipe Basin telah dibuat untuk head yang rendah, dan
memberikan disipasi energi dengan rentang yang jauh pada elevasi air hilir.
Prinsipnya energi disipasi terjadi karena pengurangan turbulensi akibat pancaran
air yang datang menghantam blok. Dimensi dari struktur diberikan pada gambar
5.6.
Total panjang basin (untuk nilai Ld lihat gambar 5.6) cdB y55,2LL 
Panjang basin ke arah hulu blok halang Ld + 0,8 yc
Minimum kedalaman air hilir yang diperlukan y2  2,15 yc
Tinggi blok halang 0,8 yc
Lebar dan jarak antara blok halang (0,40  0,15 yc)
Tinggi end sill optimum 0,4 yc
Tinggi minimum tembok tepi y2 + 0,85 yc.
Blok lantai harus berbentuk persegi dan menutupi 50% dari lebar stilling basin.
Rasio Ld/z dipengaruhi oleh kecepatan aliran menyelam. gambar 5.7
memperlihatkan nilai Ld/z sebagai fungsi dari rasio h/h1 dan drop number D.

57
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎5.6. Impact block tipe basin
Sumber: Bos (1978)
Gambar ‎5.7. Nilai dari panjang ratio Ld/z

58
5.4.1 Kolam USBR II
Menurut Chow (1959), kolam olakan USBR II dikembangkan untuk kolam olakan
yang banyak digunakan pada dam tinggi, dam tanah, dan untuk struktur-struktur
kanal besar. Kolam olakan mengandung blok-blok saluran tajam pada ujung hulu
dan ambang bergerigi di dekat ujung hilir. Tidak ada dinding tahan arus yang
digunakan, karena kecepatan masuk loncatan yang tinggi dapat menyebabkan
kavitasi pada dinding. Data-data rancangan dan perhitungan ditunjukkan pada
gambar 5.8.
Aturan-aturan untuk perancangan adalah sebagai berikut:
 Tentukan elevasi lantai lindung untuk memanfàatkan seluruh kedalaman air,
bahwa lanjutan, ditambah faktor keamanan yang diperlukan. Garis putus-putus
pada gambar 5.8b, merupakan patokan untuk berbagai rasio kedalaman air
bawah sebenarnya terhadap kedalaman lanjutan. Studi mengenai rancangan
yang ada menunjukkan bahwa sebagian besar kolam olakan dirancang untuk
kedalaman air bawah lanjutan atau yang Iebih kecil. Akan tetapi, terdapat batas
yang ditentukan oleh kurva “kedalaman TW minimum”. Kurva menunjukkan
bahwa titik-titik yang ada pada kurva, adalah titik di mana muka loncatan
bergerak keluar dan blok salunan tajam. Dengan kata lain, sejumlah
pengurangan kedalaman air bawah, akan menyebabkan loncatan meninggalkan
kolam olakan; jadi akan menghasilkan “tiupan keluar”. Untuk keperluan
perancangan, kolam olakan tidak boleh dirancang untuk kedalaman lebih kecil
dan kedalaman lanjutan. Untuk menambah faktor keamanan, Biro menyarankan
ditambahkannya penguatan keamanan minimum sebesar 5% pada kedalaman
lanjutan.
 Kolam olakan II mungkin efektif untuk bilangan Froude sampai 4, tetapi untuk
nilai-nilai yang lebih kecil, tidak ada akan efektif lagi. Untuk bilangan Froude
yang lebih rendah, disarankan digunakan rancangan penekanan gelombang.
 Panjang kolam olakan dapat diperoleh dan kurva panjang loncatan pada gambar
5.8c.
 Tinggi blok saluran tajam sama dengan kedalaman aliran masuk kolam olakan
D1. Lebar dan selang sebaiknya hampir sama dengan D1 akan tetapi, dapat juga
divariasikan untuk menghindari pemakaian blok yang tidak utuh. Kalau bisa

59
lebar selang 0,5 D1 untuk memperkecil semburan dan mempertahankan tekanan
yang diinginkan.
 Tinggi ambang gerigi sama dengan 0,21 D2, dan lebar serta selang maksimum
yang disarankan adalah ± 0,15 D2. Pada rancangan ini direkomendasikan
pemakaian blok yang berdekatan dengan setiap dinding samping (gambar 5.8e).
Kemiringan bagian kontinu dan ujung ambang adalah 2 : 1. Pada keadaan di
mana kolam olakan sempit, yang hanya melibatkan beberapa ambang gerigi,
dianjurkan untuk memperkecil lebar dan selang yang dilakukan secara
proporsional. Pengurangan lebar dan selang akan memperbaiki unjuk kerja
kolam olakan sempit; jadi lebar minimum dan selang ambang gerigi hanya
berdasarkan pada pertimbangan struktur.
 Tidak diperlukan pengejutan blok-blok saluran tajam dan ambang gerigi. Pada
kenyataannya hal ini sebaiknya tidak dilakukan berdasarkan pertimbangan
struktur.
 Pengujian pada kolam olakan II menunjukkan bahwa tidak ada perubahan yang
jelas pada kerja kolam olakan, bila terjadi perubahan kemiringan kolam muka
olakan yang masuk ke kolam. Kemiringan kolam muka olakan pada uji beragam
dari 0,6 sampai 2 : 1. Pada kenyataannya, di beberapa kasus kemiringan muka
kolam olakan tidak mempunyai pengaruh terhadap loncatan hidrolik.
Disarankan agar perpotongan yang tajam, antara saluran curam dan lapis
lindung kolam olakan, dapat digantikan dengan perbandingan jari.jari yang
layak (R ≥ 4 D1), di mana kemiringan muka kolam olakan 1 : 1 atau lebih. Blok-
blok muka kolam olakan dapat disambung ke kurva permukaan, semudah
penyambungan pada bidang-bidang permukaan. Pada muka kolam olakkan,
panjang permukaan puncak pada blok harus mampu membelokkan aliran
semburan. Aturan-aturan di atas digunakan secara aman, untuk kolam olakan
konservatif, dengan terjunan saluran pelimpah sampai 200 kaki, aliran 500 kkd
tiap lebar kolam, dilengkapi dengan semburan masuk yang lebar dan
kecepatannya seragam. Untuk terjunan yang lebih tinggi, debit lebih besar,
dianjurkan menggunakan model yang spesifik.
 Profil tekanan dan permukaan air pendekatan dan loncatan pada kolam olakan
ditunjukkan pada gambar 5.8d.

60

61
Sumber: Chow (1959)
Gambar ‎5.8. Rancangan kurva kolam olakan USBR II
Catatan:(a) definisi simbol, (b) kedalaman air bawah minimum (c) panjang loncatan hidraulik (e) permukaan air
pendekatan dan propil tekanan (kedalaman konjugat = kadalaman lanjutan) (f) perbandingan yang disarankan.

62
5.4.2 Kolam USBR III
Menurut Anonim 2 (1986), untuk bilangan Froude di atas 4,5 kolam olak USBR tipe
III khusus dikembangkan untuk bilangan-bilangan itu. gambar 5.9 memperlihatkan
dimensi-dimensi dasar kolam olak USBR tipe III. Panjang kolam olak dapat sangat
diperpendek dengan menggunakan blok-blok halang dan blok-blok muka. Jika kolam
itu dibuat dari pasangan batu. Blok halang dan blok muka dapat dibuat seperti
terlihat pada gambar 5.9.
Gambar ‎5.9 Karakteristik kolam olak untuk bilangan Froude di atas 4,5 kolam USBR tipe III
Gambar ‎5.10. Blok-blok halang dan blok-blok muka

63
5.4.3 Kolam Olakan USBR IV.
Menurut Chow (1959), bila Fr = 2,5 sampai 4,5; pada kolam olakan akan dihasilkan
loncatan hidrolik yang berosilasi, menimbulkan gelombang yang sukar diredam.
Kolam olakan USBR IV (gambar 5.11) dirancang untuk mengatasi masalah ini
dengan menghilangkan gelombang pada sumbernya). Hal ini dapat dicapai, dengan
mengintensifkan penggulungan, yang kelihatan pada bagian atas loncatan, dengan
arah semburan menyimpang dan blok muka kôlam olakan yang besar. Jumlah blok
muka kolam olakan yang ditunjukkan pada gambar 5.11 adalah jumlah minimum
yang dibutuhkan. Untuk mendapatkan karakteristik hidrolik yang lebih baik,
diperlukan blok-blok yang lebih kecil daripada yang ditunjukkan pada gambar,
biasanya 0,75 D1 dan mengatur kedalaman air bawah 5 - 10% lebih besar dan
kedalaman lanjutan dan loncatan. Panjang kolam dibuat sama dengan panjang
loncatan pada kolam olakan horisontal tanpa alat tambahan. Kolam olakan IV hanya
dapat digunakan untuk penampang lintang persegi panjang. Selanjutnya menurut
Anonim 2 (1986), pendekatan yang dianjurkan dalam merencanakan kolam olak
untuk besaran bilangan Froude di atas adalah menambah atau mengurangi (tetapi
lebih baik menambah) bilangan Froude hingga melebihi besarnya besaran tersebut.
Dari rumusmya, bilangan Froude dapat ditambah dengan cara sebagai berikut.
3
gy
q
gy
v
Fr  .............................. Persamaan ‎5.10
dengan menambah kecepatan v atau mengurangi kedalaman air, y. Keduanya
dihubungkan lewat debit per satuan lebar q, yang bisa ditambah dengan cara
mengurangi lebar bangunan (q = Q/B). Bila pendekatan di atas tidak mungkin, maka
ada dua tipe kolam olak yang dapat dipakai, yaitu:
Kolam loncat air USBR tipe IV, dilengkapi dengan blok muka yang besar yang
membantu memperkuat pusaran. Tipe kolam ini bersama-sama dengan dimensinya
dtunjukkan pada gambar 5.11.
Panjang kolam ditemukan dari






 1Fr81y2L 2
uu p............................ Persamaan ‎5.11
Kedalaman air hilir adalah 1,1 kali yd. Y2 + n  1,1 yd, menurut USBR, 1973

64
Gambar ‎5.11. Dimensi kolam olak Tipe IV (USBR, 1973)
Kolam olak tipe blok halang (baffle-block-type basin). Anonim 2 (1986) mengutip
Donnelly and Blaisdell, 1954), ukuran kolam olakan tipe blok halang ditunjukkan
pada gambar 5.12. Kelemahan besar kolam ini adalah bahwa pada bangunan ini
semua benda yang mengapung dan melayang dapat tersangkut. Hal ini
menyebabkan meluapnya kolam dan rusaknya blok-blok halang. Juga pembuatan
blok halang memerlukan beton tulangan.
Gambar ‎5.12. Dimensi kolam olak tipe blok halang

65
Contoh ‎5.1. Perhitungan Kolam Olak USBR
Data yang digunakan untuk perencanaan kolam olak. Tinggi air di hilir bendung
sama dengan tinggi air sebelum pembendungan.
DWL = DGL + H
DWL = 16,0 m
DWL = elevasi muka air sungai di bagian hilir bendung
DGL = elevasi dasar sungai di bagian hilir bendung
UWL = HL + h1
UWL = 19,942 m (UWL = elevasi muka air di bagian hulu bendung)
H = UWL – DWL
H = 3,942 m
Langkah hitungan
1. Menghitung kedalaman kritis,
3
2
eff
c
g
q
y 
m559,2
81,9
822,12
y 3
2
c 
2. Menghitung kolam loncat air
Untuk merencanakan kolam loncat air digunakan tabel perbandingan tak
berdimensi untuk loncat air dengan memakai nilai
1H
H
g2
v
hH
2
11 
1H
H
=1,146. Berdasarkan nilai ini dengan menggunakan tabel 5.1 diperoleh,
1
u
H
y
= 0,2467 yu = 0,848
1
u
H
H
= 2,6798 Hu = 9,212

66
1
d
H
y
= 1,4312 yd = 4,920
1
d
H
H
= 1,5035 Hd = 5,169
3. Menghitung Bilangan Froude.
Bilangan Froude, dihitung sebagai berikut dengan,
848,0
822,12
y
q
v
u
eff
u 
vu = 15,119 m/det
)81,9(2
119,15
631,0
g2
v
yH
22
u
u 
H = 12,502 m, Ternyata tidak sama dengan nilai Hu. Oleh karenanya dilakukan
trial & erorr terhadap nilai yu sehingga H mendekati Hu.
Untuk yu = 1,0 diperoleh nilai H = 9,382 m, nilai ini sudah mendekati nilai Hu,
selanjutnya gunakan nilai yu hasil coba banding untuk menghitung bilangan
Froude.
094,4
gy
v
F
u
u
r 





  1F81
2
y
y 2
r
u
2
y2=5,312 m
Mengingat nilai bilangan Froude sebesar 4,094 terletak antara 2,4 - 4,5 maka
digunakan kolam olakan USBR type IV.
4. Menghitung Tinggi endsill yang diperlukan.
Tinggi endsill = 1,25 yu
= 1,25 m
Kontrol kedalaman air hilir minimum, y2 + endsill > 1,1 yd
y2 + endsill = 6,562 m
Kontrol elevasi kolam olakan
1,1 yd – (y2 + endsill) = -1,15 (tanda negatif menunjukkan elevasi kolam tidak
perlu diturunkan).

67
5. Menghitung panjang kolam olak,






 1F81y2L 2
ru
  





 102,381)11,1(2L 2
. diperoleh, L = 21,248 m.
5.5 Peredam Energi Tipe Bak Tenggelam
Menurut Anonim 1 (1986), jika kedalaman konyugasi hilir dari loncat air terlalu
tinggi dibandingkan kedalaman air normal hilir, atau kalau diperkirakan akan
terjadi kerusakan pada lantai kolam yang panjang akibat batu-batu besar yang
terangkut lewat atas bendung, maka dapat dipakai peredam energi yang relatif
pendek tetapi dalam. Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini terutama bergantung
kepada terjadinya kedua pusaran; satu pusaran permukaan bergerak ke arah
berlawanan dengan jarum jam di atas bak, dan sebuah pusaran permukaan bergerak
kearah putaran jarum jam dan terletak dibelakang ambang ujung. Dimensi-dimensi
umum sebuah bak yang berjari-jari besar diperlihatkan pada gambar 5.13.
Kolam olak tipe bak tenggelam telah digunakan sejak lama dengan sangat berhasil
pada bendung-bendung rendah dan untuk bilangan-bilangan Froude rendah.
Kriteria yang dipakai untuk perencanaannya diambil dari bahan-bahan oleh Peterka
dan hasil-hasil penyelidikan dengan model. Bahan ini telah diolah oleh Institut
Teknik Hidrolika di Bandung guna menghasilkan serangkaian kriteria perencanaan
untuk kolam dengan tinggi energi rendah ini.
Gambar ‎5.13. Kolam loncat air menurut Vlugter

68
Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak tenggelam sebagaimana
diberikan oleh USBR (Peterka, 1974) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan
bendung dengan tinggi energi rendah. Oleh karena itu, parameter-parameter dasar
ini sebagai jari-jari bak, tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali
menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan
kedalaman kritis.
3
2
c
g
q
h  .............................. persamaan ‎5.12
dengan:
hc = kedalaman air kritis, m
q = debit persatuan lebar satuan, m/dt3
g = percepatan gravitasi, m/dt2
Jari-jari minimum yang diizinkan (Rmin) diberikan pada gambar 5.14, dimana garis
menerus adalah garis asli dari kriteria USBR. Di bawah H/hc = 2,5 USBR tidak
memberikan hasil-hasil percobaan. Sejauh ini penyelidikan dengan model yang
dilakukan di IHE menunjukkan bahwa garis putus-putus gambar ini menghasilkan
kriteria yang bagus untuk jari-jari minimum bak yang diizinkan bagi bangunan-
bangunan dengan tinggi energi rendah.
Gambar ‎5.14. Jari-jari minimum bak
Batas minimum tinggi air (Tmin) diberikan pada gambar 5.15. Untuk ∆H/hc di atas
2,4 garis tersebut merupakan “envelope” batas tinggi air hilir yang diberikan USBR

69
bagi batas tinggi minimum tinggi air hilir (bak bercelah), “sweep-out limit”, batas
minimum tinggi air hilir yang dipengaruhi oleh jari-jari bak dan batas tinggi air hilir
untuk bak tetap. Di bawah ∆H/hc yang kurang dari 2,4 garis tersebut
menggambarkan kedalaman konjugasi suatu loncat air. Dengan pertimbangnan
bahwa kirasan harga ∆H/hc yang kurang dari 2,4 berada di luar jangkauan
percobaan YSBR, maka diputuskanlah untuk mengambil kedalaman konjugasi
sebagai kedalaman minimum air hilkir dari bak untuk harga ∆H/hc yang lebih kecil
dari 2,4.
Gambar ‎5.15. Batas minimum tinggi air hilir
Pengalaman menunjukkan bahwa banyak bendung rusak akibat gerusan lokal yang
terjadi tepat disebelah hilirnya dan kadang-kadang kerusakan ini diperparah lagi
oleh degradasi dasar sungai. Oleh karena itu, dianjurkan untuk menetukan
kedalaman air hilir berdasarkan perkiraan degradasi dasar sungai yang akan terjadi
di masa datang.
Gambar ‎5.16. Batas maksimum tinggi air hilir

70
Dari penyelidikan model terhadap bak tetap. IHE menyimpulkan bahwa pengaruh
kedalaman tinggi air hilir terhadap bekerjanya bak sebagai peredam energi,
ditentukan oleh perbandingan h2/h1 (lihat gambar 5.16). Jika h2/h1 lebih tinggi dari
2/3, maka aliran akan meyelam ke dalam bak dan tidak ada efek peredaman yang
bisa diharapkan
Contoh ‎5.2. Perhitungan Kolam Olak Tipe Bak Tenggelam
Karena banjir diperkirakan akan mengakut batu-batu bongkah, akan dipakai
peredam energi tipe bak (bucket type). Untuk menentukan dimensi diperlukan data-
data sebagai berikut.
Elevasi mercu + H1 = 16,70 + 3,302 = +20,002. Elevasi muka air banjir hilir = +16,45
Langkah hitungan
1. Perbedaan muka air hulu dan hilir
H = 20,002 - 16,45 = 3,552 m.
2. Jari-jari bak minimum
Jari-jari bak minimum yang diijinkan (Rmin) dapat dibaca dari Grafik 5.14.
Debit satuan (Q100) : m.dt/m80,12
40,62
800
b
Q
q 3
e

Kedalaman kritis (Q100): m559,2
81,9
821,12
g
q
h 3
2
c 
388,1
559,2
55,3
h
H
c


55,1
h
R
c
min 
Rmin = 1,55 x hc
Rmin = 1,55 x 2,559
Rmin = 3,95 m, ambil Rmin = 4,50 m
3. Batas muka air minimum
Batas muka air minimum (Tmin) diberikan pada Grafik 5.15.

71
00,2
h
T
c
min

Tmin = 2,00 x hc
Tmin = 2,00 x 2,55
Tmin = 5,10 m, ambil T = 5,50 m.
Berdasarkan hitungan di atas maka direncanakan bendung tersebut seperti pada
gambar berikut. Selanjutnya diselidiki stabilitasnya.

72
6 PERENCANAAN BANGUNAN
Gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pengelak dan mempunyai arti penting
dalam perencanaan adalah; tekanan air, dalam dan luar, tekanan lumpur (sediment
presure) gaya gempa, berat bangunan, reaksi pondasi.
6.1 Tekanan Air
Menurut Anonim 1 (1986), gaya tekan air dapat dibagi menjadi gaya hidrostatik dan
gaya hidrodinamik. Tekanan hidrostatik adalah fungsi kedalaman dibawah
permukaan air. Tekanan air akan selalu bekerja tegak lurus terhadap muka
bangunan. Oleh sebab itu agar perhitungannya lebih mudah, gaya horizontal dan
vertikal dikerjakan secara terpisah. Tekanan air dinamik jarang diperhitungkan
untuk stabilitas bangunan pengelak dengan tinggi energi rendah. Bangunan
pengelak mendapat tekanan air bukan hanya pada permukaan luarnya, tetapi juga
pada dasarnya dan dalam tubuh bangunan itu,. Gaya tekan ke atas, istilah untuk
tekanan air dalam, menyebabkan berkurangnya berat efektif bangunan di atasnya.
Rumus tekan ke atas untuk bangunan yang didirikan pada pondasi batuan adalah;
  Ahh
2
1
hcW 212wu 





 .............................. Persamaan ‎6.1
dengan:
c = proporsi luas dimana tekanan hidrostatik bekerja (c = 1 untuk semua tipe
pondasi)
w = berat jenis air, kN/m3
h2 = kedalaman air hilir, m
 = proporsi tekanan (proportion of net head) diberikan pada tabel 5.1
h1 = kedalaman air hulu, m
A = luas dasar, m2
Wu = gaya tekan ke atas resultante, kN.

73
Tabel ‎6.1. Harga-harga 
Tipe pondasi batuan  (proporsi tekanan)
berlapis horizontal
sedang, pejal
baik, pejal
1,00
0,67
0,50
Sumber: Anonim I (1986)
Gambar ‎6.1. Gaya angkat untuk bangunan yang dibangun pada pondasi batuan.
Dalam teori Lane, diandaikan bahwa bidang horizontal memiliki daya tahan
terhadap aliran (rembesan) 3 kali lebih lemah dibandingkan dengan bidang vertikal.
Ini dapat dipakai untuk menghitung gaya tekan keatas di bawah bendung dengan
cara membagi tinggi energi pada bendung sesuai dengan panjang relatif sepanjang
pondasi. Ini berarti bahwa gaya angkat pada titik X di sepanjang dasar bendung
dapat dirumuskan sebagai berikut:
H
L
L
HP x
xx  .............................. Persamaan ‎6.2
dengan:`
Px = gaya angkat pada X, kg/m2
L = panjang total bidang kontak bendung dan tanah bawah, m
Lx = jarak sepanjang bidang kontak dari hulu sampai X, m
H = beda tinggi energi, m
Hx = tinggi energi di hulu bendung, m

74
L dan Lx adalah jarak relatif yang dihitung menurut cara Lane, bergantung kepada
arah bidang tersebut. Bidang yang membentuk sudut 45o atau lebih terhadap bidang
horizontal, dianggap vertikal.
Sumber: Anonim 1(1986)
Gambar ‎6.2. Gaya angkat pada pondasi bendung
6.2 Berat Bangunan
Berat bangunan bergantung kepada bahan yang dipakai untuk membuat bangunan
itu. Untuk perencanaan pendahuluan, boleh dipakai harga-harga berat voluma di
bawah ini.
pasangan batu 22 kN/m3 (2.200 kgf/m3)
beton tumbuk 23 kN/m3 (2.300 kgf/m3)
beton bertulang 24 kN/m3 (2.400 kgf/m3)
Berat voluma beton tumbuk bergantung kepada berat voluma agregat serta ukuran
maksimum kerikil yang digunakan. Untuk ukuran maksimum agregat 150 mm
dengan berat jenis 2,65 berat volumenya lebih 24 kN/m3 ( 2.400 kgf/m3).

Diktat b-air

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Diktat b-air

Similar to Diktat b-air (20)

Diktat b-air