xxxxirigasi 10 hidrolika bangunan utama air
TRANSCRIPT
1
Bangunan utama irigasi adalah seluruh bangunan yang direncanakan pada dan di
sepanjang sungai atau aliran air untuk membelokkan air ke jaringan saluran irigasi yang dilengkapi dengan bangunan untuk mengurangi sedimen dan bangunan untuk mengukur jumlah
volume yang masuk.
Bagian-bagian Bangunan Utama
• Bangunan pengelak• Bangunan pengambilan (intake)• Bangunan pembilas• Bangunan kantong Lumpur (sand trape)• Bangunan pengatur sungai• Bangunan pelengkap
Data Perencanaan Bangunan Utama Irigasi
• Data topografi • Data Hidrologi • Data Morfologi• Data Geologi• Data Mekanika Tanah• Data Lingkungan dan Ekologi• Buku standar perencanaan dan peraturan
bangunan
Bendung
Bendung atau “weir” adalah suatu bangunan sungai yang ditujukan untuk
meninggikan elevasi muka air, disebelah hulu bangunan dan kemudian
memanfaatkannya untuk suatu keperluan.
Pemilihan lokasi bendung • Pilih bagian sungai lurus, tidak ada gerusan• Pilih lembah yang sempit (biaya murah)• Pondasi bendung kokoh, stabilitas bendung bisa tercapai
seiring dengan biaya yang ekonomis• Keperluan elevasi muka air, air sungai yang akan disadap
mencukupi meskipun pada saat musim kemarau.• Pelaksanaan mudah, pelaksanaan operasi dan
pemeliharaan• Ketersediaan bahan bangunan• Sedikit sedimen yang masuk pada saat penyadapan.• Dampak pembangunan bendung adalah kecil baik ke
arah hulu dan hilir.
1. Lebar BendungLebar bendung adalah panjang bagian bendung yang terlintas air. Sama dengan lebar sungai rata-rata sungai di daerah lokasi bendung, dikurangi dengan fasilitas bangunan pembilas
gddBmQ ...
1.2 HKKnBB ape
dengan :Q = debit rancanganm = koefisien peluapan
n = jumlah pilarKp = koefisien kontraksi pilarKa = koefisien kontraksi pangkal bendungH1 = tinggi energi
Nilai Kp
Pilar berujung segi empat dengan sudut-sudut dibulatkan pada jari-jari yang hampir sama dengan 0,1 dari tebal pilarPilar berujung bulatPilar berujung runcing
0,02
0,010
Nilai Ka
Pangkal tembok segi empat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliranPangkal tembok bulat dengan tembok hulu pada 90 ke arah aliran dengan 0,5 H1 r 0,15 H1
Pangkal tembok bulat dimana r 0,15 H1 dan tembok hulu tidak lebih dari 45 ke arah aliran
0,20
0,10
0
2. Tinggi BendungYang dimaksud dengan tinggi bendung adalah tinggi tubuh bendung dihitung dari dasar pondasi sampai ke mercu bendung. Tinggi tubuh bendung dari dasar sungai ditetapkan berdasar elevasi muka air rancangan, lebar bendung, serta elevasi dasar sungai.
Menentukan elevasi mercu bendung• Dihitung kehilangan energi yang terjadi pada masing-
masing ruas saluran (IxL) • Dijumlah kehilangan energi pada masing-masing ruas
saluran sesuai dengan arah yang dituju dan seterusnya• Dihitung berapa kehilangan energi pada masing-
masing bangunan• Dijumlah kehilangan energi pada masing-masing
bangunan sesuai dengan arah yang dituju• Jumlahkan seluruh kehilangan energi yang terjadi
kemudian ditambah dengan elevasi muka tanah/sawah pada masing-masing titik.
• Tambahkan hasil penjumlahan tersebut (poin v) dengan angka keamanan.
4. Analisa Stabilitas Bendung
• Tekanan air : luar dan dalam, hidrostatik dan hidrodinamik.
• Tekanan lumpur : menekan horizontal dan membebani vertikal
• Gaya gempa : tergantung peta gempa di Indonesia. Minimum 0,1g.
• Berat sendiri bangunan : berat tubuh bendung • Reaksi pondasi : gaya tekan ke atas terhadap
bendung dari reaksi pondasi
5. Bendung GerakBendung gerak terdiri dari pintu-pintu air, faktor penting
yang perlu dipertimbangkan adalah beban yang bekerja, alat pengangkat (mesin atau manusia), sekat kedap air, dan bahan bangunan. Beban adalah tekanan air horizontal
bekerja pada plat pintu dan diteruskan ke sponning. Alat pengangkat berupa pintu kecil dan ringan pakai setang
dengan cara manual.
Bahan bangunan untuk pintu air ini adalah baja atau dapat pula gabungan kayu dan kerangka baja, atau pelat dan kerangka baja. Pintu pengambilan biasanya dari kayu, kalau kayu mahal bisa diganti baja. Kalau pintu terlalu tinggi, maka operasional pintunya sulit. Sebaiknya digunakan pintu radial.
Bangunan Pengambilan (intake)
Berfungsi untuk mengelakkan air sungai/sumber air lainnya agar masuk ke
saluran irigasi. Diletakkan dekat bendung dan pada
tikungan luar sebelah daerah irigasi yang akan dialiri, samping kiri atau kanan
bendung atau keduanya (kiri dan kanan) jika suatu irigasi mempunyai dua daerah
irigasi.
Rumus hidrolis bangunan pengambilan
zgabQ ..2...dimana :
= koefisien pengaliran (nilainya tergantung harga dan
bentuk pemasukan – bulat atau bersudut) b = lebar intake (lebar bersih pintu intake)
a = tinggi bukaan pintu g = percepatan gravitasi z = beda tinggi muka air dihulu dan hilir intake
Bangunan Pembilas
Adalah tempat mengendapkan dan membuang/menguras sedimen kasar yang
berada didepan pintu bangunan pengambilan (intake). Penguras/pembilasan dilakukan secara
priodik atau setelah banjir dengan cara membuka pintu pembilas.
Definisi
Bendung merupakan salah satu bangunan airyang ditujukan untuk menaikkan elevasi mukaair sungai agar dapat dialirkan ketempat lain
Nama Lain - Weir
- Diversion Structure
Fungsi
Mengambil sebagian air sungai dan selanjutnyadialirkan ketempat lain
4
5
Definisi
Bangunan pembawa merupakan bangunan airyang ditujukan untuk mengangkut air daribendung ke tempat lain yang lebih rendah.
Nama Lain Bangunan pengangkutan saluran primer,saluran sekunder, saluran tersier, salurankuarter)
Fungsi
Mengalirkan air dari bendung yang selanjutnyadialirkan ketempat lain
Definisi
Bangunan bagi merupakan bangunan air yangditujukan untuk membagi sejumlah air dari suatusaluran yang lebih tinggi ordonya ke saluran yanglebih rendah tingkatannya atau ke daerah layanan
Nama Lain
(Tidak ada)
Fungsi
(Cukup jelas)
6
Bangunan Ukur
Pintu Romyin
Parshall Flume
Pintu geser (peluapan atas, peluapan bawah, dll)
Bangunan PersilanganJembatan, gorong-gorong, talang (viaduct),syphon
Bangunan Terjunan
Drop structure7
SKEMA UMUM PENGAMBILANAIR DARI SUNGAI
Sungai
Bangunan SadapSaluran Penangkap Pasir
atau Bendung
Pintu Penguras
Saluran Pengambilan
34
BAGIAN-BAGIAN BANGUNANSADAP (BENDUNG)
Ambang Pengambilan
Bendung Pintu Pengambilan
Pintu Pembilas
35
AMBANG PENGAMBILAN
Persyaratan Umum (Lokasi dan Dimensi)
1. Lokasi dipilih pada bagian sungai yang tidak mudahterjadi sedimentasi, biasanya di tikungan luar.
2. Dimensi dirancang sedemikian hingga kecepqtan alirandi dekat ambang tidak terlalu cepat sehingga terlalubanyak sedimen yang masuk, namun juga tidak terlalulambat sehingga menyebabkan sedimentasi yangberlebihan di depan ambang pengambilan.
Persyaratan Kecepatan Aliran di Atas Ambang
Berdasar pada persyaratan umum, kecepatan alirandi atas ambang dirancang sebesar 0,80 m/detik
36
PINTU PENGAMBILAN
Persyaratan Umum (Bentuk dan Dimensi)
1. Bentuk pintu harus dirancang sedemikian hinggaukuran lebar tidak lebih besar dari ukuran tinggi.
2. Dimensi pintu dirancang sedemikan hingga kecepqtanaliran di daerah pintu tidak terlalu cepat sehinggamerusak pintu, namun juga tidak terlalu lambatsehingga menyebabkan sedimentasi yang berlebihandi sekitar daerah pintu.
Persyaratan Kecepatan Aliran di Sekitar Pintu Berdasar pada persyartan umum, kecepatan alirandi sekitar pintu dirancang antara 0,90 – 1,00
m/detik 37
PINTU PEMBILAS
Persyaratan Umum (Bentuk dan Dimensi)
1. Bentuk pintu harus dirancang sedemikian hinggaukuran lebar tidak lebih besar dari ukuran tinggi.
2. Dimensi pintu dirancang sedemikan hingga seluruhdebit pengambilan dapat digunakan untukmenggelontor atau membilas sedimen di depan pintupembilas.
Persyaratan Kecepatan Aliran di Sekitar Pintu
Berdasar pada persyaratan umum, kecepatan alirandi sekitar pintu dirancang sekurang-kurangnya
sebesar 1,20 m/detik 38
3. Perencanaan Mercu
1.
2.
BENDUNG
Persyaratan Umum (Elevasi dan Bentuk Mercu)
Elevasi mercu bendung harus dirancangsedemikian untuk tujuan membelokkansejumlah air ketempat lain yang lebihrendah dengan memperhatikan berbagaikehilangan tinggi.
Bentuk mercu harus dirancang sedemikianhingga bendung dapat berfungsi sebagaipeluap, dimana pada kondisi banjir rencanamampu melewatkan seluruh debit tersebutkearah hilir dengan aman, tanpamenimbulkan luapan di sebelah hulu bendung.
39
Mercu OgeeTirai luapan bawah dari bendung ambang tajam aerasi.
Persamaan untuk merencanakan mercu Ogee bagian hilir :
n
dd h
X
Kh
Y
1
dengan hd = tinggi energi rencana diatas mercu Y = koordinat permukaan hilirK & n = parameter yang nilainya tergantung harga kecepatan dan kemiringan permukaan belakangKemiringan permukaan hilir K n
Vertikal3 : 13 : 21 : 1
2,0001,9361,9391,873
1,8501,8361,8101,776
Mercu BulatMempunyai koefisien debit lebih tinggi (44%)
dibandingkan dengan mercu ambang lebar atau ogee karena selama terjadi banjir mercu ini
mampu mengurangi tinggi muka air hulu, lengkung streamline dan tekanan negatif pada mercu (H1/r).
5,113
23
2 .. HbgCQ d
PERSYARATAN HIDRAULIKABENDUNG
Persyaratan Bentuk R1 = H
R2 = 2 x H
H
900 R1
R1450
R2
40
PERSYARATAN HIDRAULIKABENDUNG
Peluapan menurut Rumus BunchuQ mbd gd
Q = debit banjir rancangan(m3/detik)
= koefisien peluapan = 1,33
h b = lebar bendung ()g = percepatan (m/detik2) = tinggi air di atas ambang ()h = 1,5 ()
41
BENDUNGPERSYARATAN HIDRAULIKA
Elevasi muka tanah di
sekitarnya atau tanggul
Peluapan menurut Rumus Bunchu
FbFb = Free board
Elevasi mukaair banjir dihulu bendung
h = Tinggi jagaan ()= Minimum 1,00
42
PERSYARATAN HIDRAULIKAAMBANG PENGAMBILAN
A
Denah ambangpengambilan
ΔhB
Potongan A-B
A B43
PERSYARATAN HIDRAULIKAAMBANG PENGAMBILAN
Kehilangan tinggi di ambang pengambilan
Δh v 2
2 g
Δh = kehilangan tinggi ()v = kecepatan aliran (m/detik)g = percepatan (m/detik2)
Untuk kecepatan aliran diatas ambang sebesar 0,80m/detik kehilangan tinggiadalah sebesar 0,03
44
B
PERSYARATAN HIDRAULIKAPINTU PENGAMBILAN
APilar
Denah pintu
Pintu air
Lantai pelayanan
Δh
pengambilan
Kecepatan aliran disekitar pintu = 1,0m/detik, kehilangantinggi 0,05
Potongan A-B
A B 45
1
JENIS BENDUNG TETAP
Bendung tanpa lantai rendah
1. Arus air jatuh pada ruangpenerjunan, denganenergi yang cukup besarsehingga dapat
23
menggerus tanah disebelah hilir bendung.
2. Diperbaiki secarabertahap sehingadiperoleh kondisi yangpaling stab
46
47
JENIS BENDUNG TETAP
Bendung dengan lantai rendah
1. Arus air jatuh pada ruangpenerjunan, dengan energiyang cukup besar sehinggadapat merusak lantai bawah.
2. Energi air yang jatuh harusdapat dipatahkan, oleh kolamdengan kedalaman minimumyang sesuai (sesuai dengandebit banjir rencana).
3. Perlu didukung dengan ujimodel hidraulik.
PARAMETER/BAGIAN BENDUNG
Elevasi muka banjirdi hulu bendung
Elevasi muka tanah asli di sekitarlokasi bendung atau atau tanggul
Elevasi mercu bendung
Elevasi muka banjirdi hilir bendung
Elevasi dasarsungai di hulubendung
Elevasi lantaihilir bendung
Elevasi dasarsungai di hilirbendung
48
Hk
h
DIMENSI HIDRAULIKBENDUNG
Desain hidraulik menurutVlughter-Sitompul (empiris)
H h k
D H 1,1 Z
L D
a 0 , 2 HZ
D
Z k V 2
2 g
b1
b2
b3b5
L
a
b4
2a
ds
49
62
7.5
(Contoh)
Ketentuan
Lebar sungai ()Kemiringan memanjangKoefisien ManningElevasi dasar sungai di lokasi bendung ()Elevasi sawah ()Kehilangan tinggi dari sawah ()Debit banjir (m3/detik)Elevasi dasar sungai di sebelah hilir lokasibendung ()Elevasi muka tanah di sekitar lokasibendung ()
190.0009
0.036
58
70.00
60.00
69.50HITUNG DAN GAMBARKAN PARAMETERHIDRAULIK BENDUNG
50
1.00
51
Ketentuan (lanjutan)
Debit untuk pemenuhan kebutuhan irigasidan non-irigasi (m3/detik)
Tinggi ambang pengambilan dari dasarsungai ()Lebar pilar di pintu pengambilan (apabiladiperlukan, )
Lebar pilar di pintu pembilas ()Kecepatan pembilasan (m/detik)
Kecepatan di ambang pengambilan(m/detik)
Kecepatan di pintu pengambilan (m/detik)Tinggi jagaan ()
BERIKAN ANALISIS HIDRAULIK DANPENGAMBARANNYA !!!!!!
3.07
2.00
0.802.00
1.50
0.80
1.00
Prosedur analisis hidraulika bendung danbagian-bagiannya
1. Pintu PengambilanUntuk menetapkan elevasi muka air dandimensi pintu saluran pengambilan
2. Ambang PengambilanUntuk menetapkan dimensi ambangpengambilan
3. Pintu PembilasUntuk menetapkan dimensi pintu pembilas
4. BendungUntuk menetapkan dimensi bendung
52
1.5
3.30
4.671.13
Pintu Pengambilan
HasilAnalisis
Tinggi ambang ()Elevasi dasar saluran ()Elevasi muka air di dekat sebelah hilir
2.0064.0065.50
Tinggi air di dekat sebelah hilir pintuLebar pintu air pengambilan yangLebar saluran pada bagian pintu air ()Elevasi muka air di dekat sebelah hilir
Ambang PengambilanLebar ambang pengambilan - asumsiTinggi air di ambang pengambilan ()
Elevasi dasar ambang pengambilan ()
Pintu PembilasElevasi dasar pintu pembilas ()Elevasi muka air sungai normal ()Kecepatan pembilasan (m/detik)Lebar pintu pembilas ()
2.50
65.55
64.42
62.0065.58
1.500.7053
Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan
+68.11
+65,58 0,03 0,05 +65,50
+64,42
+64.00 1,50
54
Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan
Ambang pengambilan
b√2
b
450
55
Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan
Lebar sungai
Pintu pembilas
Lebar pintu pembilas
Lebar bendung bersih
Badan bendung
450
Lebar pilar
56
2.55
57
Bendung
HasilAnalisis
Koefisien peluapan Lebar pilar bendung ()Lebar efektif bendung ()
1.332.00
16.30Elevasi mercu bendung ()Tinggi air di atas mercu ()h ()k ()H ()Kedalaman air di hilir bendung ()Luas tampang di sungai hilir (m2)V (m/detik) Elevasi muka air hilir bendung ()Elevasi muka air hulu bendung ()
65.581.021.530.101.63
48.451.27
62.5567.11
Z () D ()L ()a ()2a ()
4.566.656.650.200.39
Elevasi pilar, tembok tepi, dll ()(Tidak perlu tanggul)
68.11
Penggambaran Hasil Analisis(tampang memanjang bendung)
k=O,10
h=1,53m
+68,11m
+67,11m
+65,58m
Z=4,56m
D=6,65m +62,55m
b1
b2
b3b5
a=0,20m
b4L=6,65m
2a=0,39m
ds
58
Analisis hidraulik pada pintu pengambilan,pintu pembilas, dan ambang pengambilan
Setiap perubahan aliran akan mengalami
kontraksi karena adanya penyempitan,
sehingga terdapat koefisien-koefisien debit.
- Melalui pintu pengambilan 0,90
- Melalui ambang pengambilan 0,80
- Melalui pintu pembilas 0,90
59
Penggambaran Akhir (Denah)
19,00 B
Elevasi muka tanah asli +69,50
Elevasi tembok(Tidak perlu tanggul)
tepi, pilar, dll
+68,11 4,67 3,30m
0,80
1,25
A
0,70
16,30m A
2,00 B
60
Penggambaran Akhir (Potongan A - A)
2,00
+68,11m
+65,58m
+64,42m
+65,55m
+64,00m
+65,50m
+62,00m
0,70m
61
h2+
62
Pola Aliran Masuk dan Keluar di Sekitar Bendung
FB= 600 l/detik
+ 10,00 Free Board >=2,00m
+ 7,50
h1CBH
a Bottom Outlet0,00
Qbottom outlet = Ba 2 g h1 −h2 µ = ??
Qpelimpah = CBH (3 / 2) C = ??
Elevasimukaairwaduk(m)
8,60
8,40
8,20
8,00
7,80
7,60
7,40
Bottom OutletSpillw ay
0 100 200 300 400 500
Debit ( 3/detik)
Kapasitas hidraulik bangunan pelimpah dan bottomoutlet
63
Debit(m3/detik)
Elevasi(m)
Elevasi(m)
Debit(m3/detik)
800 10,00
700
600
500
400
Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahElevasi muka air
9,50
9,00
8,50
8,00
300
200
100
0
7,50
7,00
6,50
6,00
Penelusuran banjirmelalui pelimpah padaQ100th
0 10 20 30 40
Jam ke
800
700
600
500
400
Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outletElevasi muka air
10,00
9,50
9,00
8,50
8,00
300
200
100
0
7,50
7,00
6,50
6,00
Penelusuran banjir melaluipelimpah pada QPMF
0 10 20 30 40
Jam ke64
Debit(m3/detik)
Elevasi(m)
Debit(m3/detik)
Elevasi(m)
800
700
600
500
400
Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outlet - 3 pintuElevasi muka air
10,00
9,50
9,00
8,50
8,00
300
200
100
0
7,50
7,00
6,50
6,00
Penelusuran banjir melaluipelimpah dan bottom outlet3 pintu pada QPMF
0 10 20 30 40
Jam ke
800
700
600
500
400
Aliran masukAliran keluar melalui pelimpahAliran keluar melalui bottom outlet - 5 pintuElevasi muka air
10,00
9,50
9,00
8,50
8,00
300
200
100
0
7,50
7,00
6,50
6,00
Penelusuran banjir melaluipelimpah dan bottom outlet5 pintu pada QPMF
0 10 20
Jam ke30 40
65
Elevasi(m)
HASIL UJI MODEL FISIK
Grafik Hubungan Elevasi Muka Air dan Debit
10,000
9,000
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
C = 1,8609
µ = 0,427
0,000100 200 300 400 500 600 700 800
Level Air Hulu (BO ditutup) 7,964 8,396 8,758 9,630
Level Air Hulu (BO dibuka)
Level Air Hilir (BO ditutup)
Level Air Hilir (BO dibuka)
3,007 3,238 3,346
8,542
2,193
3,200
8,700
3,305
8,850
2,407
9,147
2,857
9,453
3,180
Kolam Waduk Debit (m3/detik)
66