Dokumen tersebut membahas tentang: 1. Tinggi air untuk operasi waduk dan volume waduk berdasarkan data topografi dan hidrologi. 2. Tinggi jagaan yang meliputi tinggi gelombang akibat angin dan banjir. 3. Metode perhitungan volume waduk, tinggi operasi, dan tinggi jagaan berdasarkan rumus dan data terkait.

1. TUGAS STRUKTUR BENDUNGAN
Dikerjakan Oleh:
Devit Eka Saputra 11410002
Etha Ratnasari 11410013
Hariyo Tri Gunarso 11410023
UNIVERSITAS MERDEKA MALANG
JURUSAN TEKNIK SIPIL
2014

2. DAFTAR ISI
DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………………………….. i
BAB I ……………………………………………………………………………………………………………..
1.1 Tinggi Air Untuk Operasi Waduk …………………………………………………………………………… 1
a) Zona genangan waduk/ reservoir
b) Muka Air
c) Genangan maksimum
d) Ketentuan Pengoperasian Tinggi Muka Air Bendungan
1.2 Tinggi jagaan : Muka air banjir, Akibat gelombang angin…………………………………………………... 5
a) Tinggi Gelombang Angin
b) Tinggi Gelombang di atas Angin
1.3 Volume waduk berdasarkan data topografi………………………………………………………………… 11
1.4 Volume waduk berdasarkan data hidrologi…………………………………………………………………. 13
BAB II ……………………………………………………………………………………………………………. ii
PENUTUP…………………………………………………………………………………………………………
2.1. KESIMPULAN ………………………………………………………………………………………………
2.2. USUL DAN SARAN ………………………………………………………………………………………..
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………………………………

3. Tinggi Bendungandan Volume Tanah
1. Tinggi air untuk operasi waduk
2. Tinggi jagaan : Muka air banjir, Akibat gelombang angin
3. Volume waduk berdasarkan data topografi
4. Volume waduk berdasarkan data hidrologi
1. Tinggi Air Untuk Operasi Waduk
Merupakan beda tinggi antara permukaan air tertinggi pada waktu waduk penuh air dengan
permukaan air terendah waduk untuk operasi.
FSL atau Full Supply Level adalah permukaan air tertinggi pada waktu waduk penuh untuk
operasi. Tinggi maksimum untuk tipe homogen  40 meter. Untuk bendungan tipe yang lain bisa lebih tinggi
40 meter, untuk tipe zonal biasannya tidak terbatas, tergantung dari kebutuhan dan ketersediaan material
timbunan serta faktor ekonomis.
MOL atau Minimum Operating Level adalah permukaan air terendah waduk untuk dapat dioperasikan,
jadi di bawah permukaan air ini waduk tidak boleh dioperasikan, karena dapat membahayakan sekitanya.
Dalam menentukan volume reservoir dapat didasarkan pada dasar topografi setelah penentuan lokasi dan
As bendungan sehingga dalam perhitungan volume total dapat dilakukan dengan cara :
Menggunakan peta topografi 1 : 5000 serta beda tinggi atau kontur kemudian dihitung volumenya dengan
menggunakan rumus dasar sebagai berikut :
Dimana : Vt = volume saat sekarang
AH = Beda tinggi kontur
A- 1 = Luas kontor awal
AE = Luas kontur volume tertutup
Menggunakan grafik hubungan antar luas dengan elevasi dan volume dengan elevasi yang berpotongan.
a. Zona genangan waduk/ reservoir
1. Permukaan air tertinggi
Tinggi muka bebas (fr)
fr = Hi + Ha
Ha = Batas keamanan
1

4. b. Muka Air
Muka air tertinggi akibat adanya gelombang oleh angin, ada tiga macam tiinggi gelombang yang dapat terjadi
:
1. Tinggi gelombang air ( hW 1 )
2. Tinggi gelombang di atas tekanan angin ( hW 2 )
3. Tinggi gelombag rambatan ke sebelah hulu bendungan ( hW 3 )
Jadi tinggi gelombang total adalah :
Hw = hW 1 + hW 2 + hW 3
c. Genangan maksimum
Genangan maksimum merupakan tinggi air yang digunakan untuk operasi-operasi pada sebuah reservoir
yaitu beda tinggi antara permukaan air tinggi pada saat waduk penuh dengan permukaan air terendah
operasi.
FSL = Full Supply adalah permukaan air maksimum pada saat reservoir siap operasi.
Moll= Minimum operasi adalah muka air yang terendah yang masih dapat di operasikan.
Hal ini untuk mencegah hanyutnya Lumpur dan pasir halus yang dapat merusak saluran air dan
atau turbin air di gedung sentral.
Untuk menghitung nilai ekonomis proyek didasarkan pada kedua angka FSL dan MOL ini. MOL
ditentukan berdasar tinggi Lumpur yang diperkirakan akan terjadi di dalam waduk dan harus terletak di
atas bagian atas dari saluran pengambilan untuk jelasnya dapat dilihat pada contoh gambar 7.4.
2

5. Gambar 7.3. Contoh potongan melintang bendungan
Untuk mencari FSL diambil 3 @ 4 keadaan yang terletak di bawah permukaan
puncak bendungan misalnya FSL1, FSL2, FSL3 dan FSL4. Dari gambar perencanaan
dan data lainnya dapat dihitung volume pekerjaan utama dan biayanya. Kemudian
dapat dihitung pula Benefit Cost Ratio untuk keempat keadaan. DariFSL1 dan MOL1
dapat dihitung BCR1. Dari FSL2 dan MOL2 dapat dihitung BCR2. DariFSL3 dan dapat
MOL3 dihitung BCR3. Dari FSL4 dan MOL4 dapat dihitung BCR4. Kemudian dari
keempat BCR tersebut digambarkan di dalam gambar, seperti contoh pada gambar
6.4. Kemudian ditarik garis melalui titik-titik BCR1, BCR2, BCR3, BCR4, yang pada
umumnya berbentuk garis lengkung.
BCR
BCR% BCR3
BCR1 BCR4
BCR2
MOL FSL1 FSL2 FSL3 FSL4 FSL5
Tinggi m
Gambar 6.3. Cara mencari FSL
3

6. d. Ketentuan Pengoperasian Tinggi Muka Air Bendungan
 Pengukuran tinggi muka air bendungan
Tinggi muka air bendungan dapat dibaca pada alat petunjuk yang dipasang pada ruang
/menara pengoperasian atau pada papan duga yang tersedia.
 Tinggi muka air bendungan pada bulan Mei dan Juni
Tinggi muka air bendungan untuk dapat mencukupi untuk keperluan irigasi maka perlu
diupayakan agar air bendungan pada bulan Mei atau pada awalbulan Juni mencapaielevasi
tinggi muka air maksimum
 Tinggi muka air normal
Tinggi muka air normal adalah tinggi muka air yang perlu dijadikan pedoman dalam
menjalankan operasi bendungan.
Tinggi muka normal ditentukan sebagai titik permulaan yaitu pada bulan April. Muka air
bendungan diusahakan mencapai elevasi maksimum, karena mulai bulan itu pemakaian air
melebihi debit yang masuk ke bendungan, hal ini untuk menjamin kebutuhan air pada masa
tanam berikutnya.
 Tinggi muka air minimum
Tinggi muka air ini adalah tinggi muka air yang sedapat mungkin tidak dilampaui lebih
rendah, hal ini dimaksudkan sebagai tindakan pembatasan agar pada waktu-waktu pengisian
bendungan kurang (debit pemasukan kurang) tinggi muka air tidak terlalu rendah terutama
pada musim kemarau.
 Tinggi muka air maksimum
Tinggi muka air ini sedapat mungkin tidak dilampaui lebih tinggi, hal ini untuk menjaga agar
apabila datang banjir yang besar tidak menimbulkan bahaya.
Untuk pencegahan bahaya akibat banjir, muka air bendungan antara bulan Nopember s/d
bulan Maret diusahakan di bawah muka air tertinggi.
 Batas tinggi muka air bendungan untuk pengendalian banjir
Tinggi muka air bendungan pada saat banjir ditetapkan pada keadaan muka air banjir Qpmf.
Apabila banjir masih besar dan muka air masih cenderung naik maka segera membuka pintu
banjir sesuaidengan aturan, untuk menahan naiknya muka air bendungan.
4

7. 2. Tinggi Jagaan
 Muka Air Banjir
Pada waktu terjadi banjir, permukaan air waduk akan naik sedikit demi sedikit sampai air
mencapai permukaan waduk (FSL). Pada saatitu air waduk mulai melimpah melewati ambang
bangunan pelimpah karena permukaannya diuat sama dengan FSL.
Sehingga sebagian air akan melimpah dan sebagian lagi akan menyebabkan naiknya permukaan
air waduk. Permukaan air waduk ini akan terus naik sampai mencapai permukaan air tertinggi yaitu TWL.
Sesudah itu permukaan air waduk akan turun kembali bersamaan dengan redanya banjir. Permukaan air
tertinggi TWL inilah yang harus dicari dengan perhitungan ruting banjir (flood routing). Di dalam
perhitungan ruting banjir, termasuk menentukan volume efektif dari waduk dan debit banjir maksimal
yang akan dilewatkan bangunan pelimpah.
Tinggi ruang bebas adalah sama dengan TWL dikurangi FSL ditambah dengan
Tinggi tambahan sebagaiangka keamanan.
Tinggiruangbebastr= H1+Ha
Keterangan :tr = tinggi ruang bebas
H1 = selisih antara TWL dengan FSL
Ha = angka keamanan
HA
FSL H1 TWL
MOL
Gambar 7.5. Tinggi ruang bebas
5

8. Permukaan air tertinggi sebagai akibat tinggi gelombang angin dan lain-lain
Akibat Gelombang Angin
Angin dapat menimbulkan gelombang yang menyebabkan permukaan air waduk naik. Ada 3 macam
gelombang akibat angin yaitu :
a. Tinggi Gelombang Angin (hw1)
1. Menurut rumus Zuiderzee (Belanda).
Apabila terjadi angin yang bertiup secara terus menerus dan teratur ke
Arah bendungan maka akan timbul gelombang angin (wind set up)
Yang tingginya dapat dihitung melalui rumus u Zuidenzee :
Keterangan:
S = tinggi gelombang angin (m)
V = kecepatan angin di atas air (Km/jam)
F = fech yaitu jarak normal dari tepi waduk di depan
Bendungan dengan bendungannya sendiri (Km), Makin jauh nilainya makin besar
d = dalamnya waduk rata-rata (m)
A = sudut antara angina dengan fetch (derajat)
k = angka koefisien biasanya diambil 62
2. Menurut slope protection methods.
Menurutlaporantentang slope protection methods yang disusunolehsub committee on slope protection,
Soil Mechanics and Foundation Division, Proceedings, The Society of Civil Engineers (AmerikaSerikat)
terdapat table sebagaiberikut :
6

9. b. Tinggi gelombang di atas angin (hw2)
Stevenson telahmenemukanrumus yang kalaudijadikan system matrikmenjadi :
hw = tinggigelombang di atsagelombangangin (m).
F = fetch (Km).
Untuk F yang panjangnyalebihdari 20 Km, rumusnyadapatdisederhanakansehinggamenjdihw = 0,34.
√F
Gelombanganginmerupakangarislengkung, demikian pula gelombang di
atasnyamakatingginyatidakperludiperhitungkanpenuh, tetapicukupdiambilantara 65% - 75%, yang
untukamannyadiambil 75%.
7

10. Maka hw2= 0,75 . hw
Tinggi gelombang yang merambat kesebelah hulu bendungan (hw).
Biasanya dipakai rumus :
hw3 = tinggi gelombang yang merambat kehulu (m).
V = kecepatan angin (m/detik)
g = percepatan gravitasibumi = 9,78 m/detik
Tinggi gelombang sebagaiakibat tinggi gelombang angin = hw1 + hw2 +hw3.
Penentuan tinggi jagaan
Tinggi jagaan adalah jarak bebas antara mercu embung dengan permukaan air
maksimum rencana. Tinggi jagaan dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
Hf h + (h atauw
2
eh
) + h + ha i
Hf h +w
2
eh
+ h + ha i
di mana :
Hf = tinggi jagaan (tinggi kemungkinan kenaikan permukaan
air waduk)
h = tinggi yang terjadi akibat timbulnya banjir abnormal
hw = tinggi ombak akibat tiupan angin
he = tinggi ombak akibat gempa

11. ha = tinggi kemungkinan kenaikan permukaan air waduk,
apabila terjadi kemacetan-kemacetan pada pintu
bangunan pelimpah.
hi = tinggi tambahan yang didasarkan pada tingkat urgensi
dari waduk
+788,000
+801,000
+800,000
+795,000
+790,000
Tinggi Jagaan
Gambar 5.1 Tinggi Jagaan (free board)
b.Tinggi kenaikan permukaan air yang disebabkan oleh banjir abnormal
(h ) dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut :
TQ
hA
h
Q
Q
h




1
..
3
2 0

di mana :
Qo = debitbanjir rencana
Q = kapasitas rencana bangunan pelimpah untuk banjir abnormal
 = 0,2 untuk bangunan pelimpah terbuka
 = 1,0 untuk bangunan pelimpah tertutup
h = kedalaman pelimpah rencana
A = luas permukaan air waduk pada elevasi banjir rencana
T = durasi terjadinya banjir abnormal (1 s/d 3 jam)
Untuk perhitungan digunakan data-data sebagai berikut :
Qo = 90,687 m³/dt
Q = 89,547 m³/dt
h = 2 m
A = 0,010 km²

12. T = 3 Jam
h =
3547,89
2010,0
1
2
.
547,89
687,902,0
.
3
2




h = 0.27 m
c. Tinggi ombak yang disebabkan oleh angin (h )w
Tinggi ombak yang disebabkanoleh angin ini perhitungannya sangat
dipengaruhi oleh panjangnya lintasan ombak (F) dan kecepatan angin di atas
permukaan air waduk. Panjang lintasan ombak yang dipakai adalah F eff sebesar
150 m (Gambar 5.2). Sedangkan kecepatan angin di atas permukaan air waduk
diambil dari data di stasiun BMG Semarang yaitu 20 m/det.
Sumber : Suyono Sosrodarsono, 1989
Gambar 5.2 Grafik perhitungan metode SMB
Perhitungan tinggi ombak (h ) ini menggunakan grafik metode SMB yangw
dikombinasikandengan metode Saville. Dengan kemiringan hulu 1:3 tinggi
jangkauan ombak (h ) yang didapat adalah 0,14.

13. 3. Volume WadukBerdasarkan Data Topografi
Perhitungan hubungan luas terhadap volume waduk didasarkan pada data peta
topografi dengan skala 1:1.000 dan beda tinggi kontur 1m. Cari luas permukaan waduk yang dibatasi
garis kontur, kemudian dicari volume yang dibatasi oleh 2 garis kontur yang berurutan dengan
menggunakan rumus pendekatan volume sebagai berikut (Bangunan Utama KP-02, 1986) :
Vx = 1/3 xZx ( Fy + Fx + √Fy + Fx )
Dimana :
Vx = volume pada kontur X (m3).
Z = beda tinggi antar kontur (m).
Fy = luas pada kontur Y (km2).
Fx = luas pada kontur X (km2).
Akan diambil suatu contoh seperti terlihat pada Gambar 2-5. Misalkan elevasi dasar sungai yang akan
menjadi dasar waduk adalah +100,00 meter sedangkan elevasi permukaan waduk penuh air adalah
+130,00 meter (Soedibyo, 1993).
11

14. Gambar . Lay out dari waduk
Gambar. Penampang Memanjang Waduk
12

15. 4. Volume WadukBerdasarkan Data Hidrologi
Data debit air, baik yang diukur secara langsung disungai maupun yang diperoleh dari curah hujan yang
dikonversikan ke debit air, disusun dalam sebuah tabel. Makin panjang data pengukuran, hasilnya
semakin baik dan untuk itu diambil sekurang kurangnya 30 tahun. Sebagai periode waktu diambil:
bulanan, setiap 10 hari, setiap minggu (7 hari), setiap 6 hari, setiap 5 hari atau setiap 3 hari sekali. Makin
pendek periode waktu hasilnya akan makin teliti tetapi akan makanwaktu lama, oleh karena itu apa bila
diambil bulanan atau setiap 10 hari (1 bulandiambil 3 periode) hasilnya sudah cukup memadai.
Dengan sendirinya volume waduk total yang dihitung berdasarkan keadaan topografi belum
tentu sama dengan volume total waduk berdasarkan inflow. Keadaan yang paling baik dicapai,
apabila volume total waduk berdasarkan kapasitas atau daya tamping waduknya lebih besar. Ini berarti
bahwa air yang harus dibuang lewat bangunan pelimpah relative sedikit.
Demikian pula umur waduk lebih panjang karena dapat menampung lumpur lebih banyak.Sebaliknya
apabila volume total waduk berdasarkan keadaan topografi lebih kecildari inflow maka debit air yang
dibuang lewat bangunan pelimpah relative besar. Dalam hal ini perlu diteliti apakah ada kemungkinan
menambah volume total waduk dengan cara menaikkan tinggi bendungan, biar pun misalnya harus
membangun tanggul sisi. Dengan sendirinya harus diperiksa nilai ekonomisnya, apabila masih ekonomis
dapat dipertimbangkan.
Apabila volume waduk berdasar topografi terpaksa lebih kecil dibandingkan dengan inflow maka
perhitungan kapasitas bangunan pelimpah harus dilakukan dengan periode ulang yang cukup besar.
13