74 BAB IV ANALISA DATA SABO DAM DAN BENDUNG 4.1. ANALISA DATA SABO DAM 4.1.1. Peta Topografi Wilayah Perencanaan 4.1.1.1. Data Peta Topografi Secara garis besar situasi topografi Gunung Merapi terletak ± 30 km sebelah utara Yogyakarta dengan elevasi puncak 2965 m di atas permukaan laut. Bagian puncak mempunyai kemiringan yang sangat terjal membentuk lembah- lembah yang curam serta alur-alur sungai yang dalam. Secara umum berdasarkan ketinggian, morfologis daerah lereng barat dan barat daya Gunung Merapi dapat dibedakan menjadi tiga daerah, yaitu daerah hulu atas, daerah hulu tengah dan daerah hulu bawah. Secara detail akan dijelaskan sebagai berikut : 1. Daerah hulu atas Daerah ini meliputi bagian di atas ketinggian 2000 m di atas permukaan laut dengan kemiringan lereng antara 30 o - 40 o yang merupakan daerah produksi material endapan dan tidak ada tumbuh-tumbuhan yang hidup. Sebagian besar material tersebut turun mengalir ke arah barat dan barat daya bersama aliran lahar sampai di daerah lereng bawah dan mengakibatkan kerusakan. 2. Daerah hulu tengah Daerah ini mempunyai elevasi 500 m – 2000 m di atas permukaan laut dan sebagian besar daerah ini terancam bahaya awan panas yang bergerak menyebar ke arah alur-alur sungai. Daerah ini merupakan perkampungan dan ladang serta banyak endapan lepas akibat longsoran dan endapan dari banjir lahar dingin (aliran debris ). 3. Daerah hulu bawah Daerah ini meliputi bagian daerah di bawah ketinggian 500 m di atas permukaan laut dengan kemiringan lereng antara 1 o – 4 o , dimana merupakan daerah dataran rendah dengan persawahan yang luas dan perkampungan yang
50
Embed
BAB IV ANALISA DATA SABO DAM DAN BENDUNG 4.1 ...eprints.undip.ac.id/33847/7/1797_CHAPTER_IV.pdf79 4.1.5.2. Analisis Data Hidrologi Analisa hidrologi digunakan untuk memperkirakan debit
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
74
BAB IV
ANALISA DATA SABO DAM DAN BENDUNG
4.1. ANALISA DATA SABO DAM
4.1.1. Peta Topografi Wilayah Perencanaan
4.1.1.1. Data Peta Topografi
Secara garis besar situasi topografi Gunung Merapi terletak ± 30 km
sebelah utara Yogyakarta dengan elevasi puncak 2965 m di atas permukaan laut.
Bagian puncak mempunyai kemiringan yang sangat terjal membentuk lembah-
lembah yang curam serta alur-alur sungai yang dalam.
Secara umum berdasarkan ketinggian, morfologis daerah lereng barat dan
barat daya Gunung Merapi dapat dibedakan menjadi tiga daerah, yaitu daerah
hulu atas, daerah hulu tengah dan daerah hulu bawah. Secara detail akan
dijelaskan sebagai berikut :
1. Daerah hulu atas
Daerah ini meliputi bagian di atas ketinggian 2000 m di atas permukaan laut
dengan kemiringan lereng antara 30o - 40o yang merupakan daerah produksi
material endapan dan tidak ada tumbuh-tumbuhan yang hidup. Sebagian besar
material tersebut turun mengalir ke arah barat dan barat daya bersama aliran
lahar sampai di daerah lereng bawah dan mengakibatkan kerusakan.
2. Daerah hulu tengah
Daerah ini mempunyai elevasi 500 m – 2000 m di atas permukaan laut dan
sebagian besar daerah ini terancam bahaya awan panas yang bergerak
menyebar ke arah alur-alur sungai. Daerah ini merupakan perkampungan dan
ladang serta banyak endapan lepas akibat longsoran dan endapan dari banjir
lahar dingin (aliran debris ).
3. Daerah hulu bawah
Daerah ini meliputi bagian daerah di bawah ketinggian 500 m di atas
permukaan laut dengan kemiringan lereng antara 1o – 4o, dimana merupakan
daerah dataran rendah dengan persawahan yang luas dan perkampungan yang
75
padat penduduk. Daerah ini banyak memiliki endapan material akibat
perubahan-perubahan alur banjir lahar dingin.
Dalam perencanaan sabo dam dan bendung ini digunakan peta topografi
dengan skala 1 : 25000 untuk mencari batas daerah aliran sungai (DAS) dan juga
untuk menentukan atau mencari lokasi bangunan pengendali sedimen dan
bendung yang tepat berdasarkan letak geografisnya dengan meninjau potongan
melintang dan memanjangnya dengan melihat pada data gambar yang ada.
4.1.1.2. Analisis Data Topografi
Berdasarkan peta topografi diketahui ketinggian Kali Putih terletak pada
ketinggian antara 350 m di atas permukaan air laut sampai dengan 1270 m di atas
permukaan air laut.
4.1.2. GEOMETRI SUNGAI
4.1.2.1. Data Geometri Sungai
Dari gambar potongan melintang Kali Putih dengan skala ( V = 1:100 ; H
= 1:100 ) dan potongan memanjang dengan skala ( V = 1:400 ; H = 1:2000 ) maka
dapat ditentukan lokasi bangunan yang sesuai. Kali Putih panjangnya + 15000 m.
4.1.2.2. Analisis Data Geometri Sungai
Dari data geometri sungai diketahui kemiringan dasar sungai rata-rata
adalah 6 %. Lokasi bangunan sabo dam dan bendung direncanakan terletak pada
potongan melintang yang memiliki kemiringan dasar sungai 4 % dengan elevasi
dasar sungai untuk bangunan bendung + 706,884 m sedangkan elevasi untuk
bangunan sabo dam + 708,643 m.
4.1.3. GEOLOGI SUNGAI
4.1.3.1. Data Geologi Sungai
Daerah Gunung Merapi mempunyai kondisi geologis yang dapat
dikelompokkan menjadi berbagai macam, antara lain :
1. Batuan dasar
Batuan dasar ini merupakan kelompok batuan yang meliputi batuan-batuan dan
endapan vulkanik yang mendasari batuan Gunung Merapi.
76
2. Teras sungai dan endapan-endapan yang terdapat di dasar sungai.
3. Hasil erupsi baru
Kelompok ini sebagian terdiri lava dan fragmen-fragmen piroklastik yang
berasal dari endapan Gunung Merapi sejak tahun 1888 dan lahar yang terjadi
sejak tahun 1930.
4. Hasil erupsi Gunung Merapi muda
Kelompok ini adalah endapan lahar dan lava akibat aktivitas Gunung Merapi
sebelum tahun 1930.
5. Hasil erupsi Gunung Merapi tua.
Hasil erupsi Gunung Merapi tua ini terdiri dari aliran lava Gunung Merapi tua,
batuan-batuan intrusif dan piroklastik.
4.1.3.2. Analisis Data Geologi Sungai
Berdasarkan data geologi, dapat diketahui bahwa daerah Gunung Merapi
mempunyai batuan dasar berupa kelompok batuan dan endapan vulkanik yang
mendasari batuan Gunung Merapi.
4.1.4. MEKANIKA TANAH
4.1.4.1. Data Mekanika Tanah
Data mekanika tanah yang digunakan adalah berdasarkan hasil boring
pada lokasi bangunan. Pengeboran dilakukan sampai kedalaman 20 m, dimana
lapisan tanahnya terdiri dari lapisan pasir batuan dengan diameter 1 cm pada
kedalaman 0 – 6,00 m, lapisan pasir batuan dengan diameter 2 cm pada
kedalaman 6,00 – 11,50 m dan lapisan pasir batuan dengan diameter 2,5 cm pada
kedalaman 11,50 – 20,00 m.
Secara umum lapisan tanah terdiri dari lapisan pasir. Parameter yang
didapat dari hasil penyelidikan tanah adalah sebagai berikut :
1. Spesific gravity (Gs) = 2,745
2. Berat isi kering (γ d) = 1,68 gr/cm3
3. Kohesi (c) = 0,08 kg/cm2
4. Sudut geser = 34 o
5. Kadar air (w) optimum = 17 %
77
6. Permeabilitas = 0,90 x 10-2 m/det.
7. Analisis mekanis tanah
Tabel 4.1. Analisa Ukuran Butiran Nomor Ayakan
Diameter (mm)
Berat tertahan % Tertahan % Lolos
4
10
18
20
30
50
100
200
75,0
50,0
25,0
6,3
4,75
2,00
1,00
0,85
0,600
0,300
0,150
0,075
101,6
203,5
199,6
802,4
329,7
673,0
1980,2
571,4
1049,7
1629,7
920,6
398,4
1,016
2,035
1,996
8,024
3,297
6,730
19,802
5,714
10,497
16,297
9,206
3,984
98,98
96,95
94,95
86,93
83,63
76,90
57,09
51,38
40,89
24,59
15,38
11,4 dalam Tim Proyek Pengendalian Banjir Lahar Gunung Merapi Yogyakarta, 1988
4.1.4.2. Analisis Data Mekanika Tanah
Dari data mekanika tanah dimana tanah pada daerah tersebut merupakan
daerah dengan lapisan pasir maka diusahakan pondasi bangunan tidak terlalu
dalam (digunakan pondasi dangkal) sehingga pelaksanaan pekerjaan tidak terlalu
sukar.
4.1.5. HIDROLOGI
4.1.5.1. Data Hidrologi
Daerah di sekitar Gunung Merapi mempunyai iklim tropis dan temperatur
antara 25 oC – 30 oC dengan kelembaban udara 80 % pada musim hujan, 50 %
pada musim kemarau. Musim hujan berkisar antara bulan Oktober – bulan April
78
dengan curah hujan rata-rata 1300 – 4000 mm/tahun, dimana 80 % hujan terjadi
pada musim hujan.
Dalam perencanaan bangunan sabo dam dan bendung digunakan data
curah hujan untuk menentukan besarnya debit air yang melewati alur Kali Putih.
Curah hujan di daerah aliran sungai ( DAS ) Kali Putih relatif tinggi. Data curah
hujan yang berpengaruh pada DAS Kali Putih terdiri dari beberapa stasiun, yaitu
tercantum pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Stasiun Yang Berpengaruh Pada DAS Kali Putih No Stasiun Hujan Tahun Data
1. 2. 3.
Babadan Plawangan Mranggen
1988 – 1997 1988 – 1997 1988 – 1997
Data curah hujan yang dipakai adalah data curah hujan harian selama 10
tahun. Peta letak Stasiun curah hujan Kali Putih untuk Stasiun Babadan, Stasiun
Plawangan dan Stasiun Mranggen disajikan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Stasiun curah hujan Gunung Merapi
79
4.1.5.2. Analisis Data Hidrologi
Analisa hidrologi digunakan untuk memperkirakan debit banjir rencana pada
perencanaan bangunan air, dalam hal ini adalah bangunan pengendali sedimen
(sabo dam) dan bendung.
Pada tugas akhir ini, data yang digunakan untuk menentukan debit banjir
rencana adalah data curah hujan. Data curah hujan merupakan salah satu dari
beberapa data yang dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya debit banjir
rencana.
Pada perencanaan dam penahan sedimen (sabo dam) dan bendung, data
curah hujan harian selama 10 tahun akan diolah menjadi data curah hujan rencana,
yang kemudian diolah lagi menjadi debit banjir rencana. Data curah hujan didapat
dari 3 buah stasiun yang terdekat dengan lokasi Kali Putih yang dianggap dapat
mewakili daerah aliran sungai Kali Putih. Stasiun-stasiun tersebut terletak kurang
lebih antara lain Stasiun Babadan ( + 1278 m ), Stasiun Plawangan ( +1275 m )
dan Stasiun Mranggen + 516 m.
Langkah-langkah dalam analisa hidrologi adalah sebagai berikut :
- Menentukan daerah aliran sungai (DAS) beserta luasnya.
- Menentukan luas pengaruh dari stasiun-stasiun penakar hujan yang mewakili
daerah aliran sungai Kali Putih.
- Menentukan curah hujan maksimum tiap tahunnya dari data curah hujan yang
ada.
- Menganalisa curah hujan rencana dengan periode ulang T tahun.
- Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di
atas pada periode ulang T tahun.
4.1.5.2.1. Penentuan Daerah Aliran Sungai ( Catchment Area )
Dalam menentukan batas daerah aliran sungai, pada peta topografi ditarik
garis imajiner yang menghubungkan titik-titik yang memiliki elevasi kontur
tertinggi di sebelah kiri dan kanan sungai yang ditinjau. Di lapangan, batas
daerah aliran sungai tersebut berupa punggung-punggung bukit. Dari peta
80
topografi dengan skala 1 : 25.000 didapat luas daerah aliran sungai Kali Putih
sebesar 8,6875 km2.
4.1.5.2.2. Perhitungan Curah Hujan Daerah
Dalam perhitungan curah hujan daerah, digunakan Metode Thiessen karena
kondisi dan jumlah stasiun memenuhi syarat untuk digunakan metode ini. Pada
perhitungan ini digunakan prinsip rata-rata tertimbang, dimana besarnya pengaruh
masing-masing stasiun tergantung oleh luas daerah yang ditunjukkan oleh poligon
Thiessen yang didapat dengan cara menarik garis lurus dari masing-masing
Stasiun sehingga membentuk segitiga, kemudian kita bagi segitiga tersebut pada
batas garis sumbunya. Dalam perhitungan digunakan Persamaan 2.5 sebagai
berikut :
R = n
nn
AAARARARA
++++++
.........
21
2211
R = ∑i
nn
ARA .
dimana :
R = curah hujan daerah ( mm )
R1, R2, …, Rn = curah hujan pada stasiun pengamatan 1, 2, …, n ( mm )
A1, A2, …, An = luas derah pada poligon 1, 2, …, n (km2)
Daerah aliran sungai ( DAS ) Kali Putih terbagi dalam luasan poligon
Thiessen yang diperoleh dengan cara menarik garis lurus dari Stasiun Babadan,
Stasiun Plawangan dan Stasiun Mranggen sehingga membentuk segitiga,
kemudian kita bagi segitiga tersebut pada batas garis sumbunya sehingga
membentuk luasan yang mewakili dari masing-masing Stasiun curah hujan
tersebut. Sketsa daerah aliran sungai Kali Putih dan poligon Thiessen dari Stasiun
Babadan, Stasiun Plawangan dan Stasiun Mranggen seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 4.2.
81
Sta. PlawanganSta. Babadan
Sta. Mranggen
Lokasi sabo dam P.179
Batas luas DAS
Kali Putih
Lokasi bendung P.175
+ 1278+ 1275
+ 706
+ 516
+ 722
Gambar 4.2. Sketsa DAS Kali Putih cara Poligon Thiessen
Besarnya luas pengaruh stasiun terhadap daerah aliran sungai Kali Putih
dapat dilihat pada pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Luas Pengaruh Stasiun Terhadap DAS Kali Putih No. Nama Stasiun Luas ( Km2 ) Bobot ( % ) 1 2 3
Babadan Plawangan Mranggen
4,50 2,9375 1,25
51,80 33,81 14,39
Luas Total DAS 8,6875 100
Untuk keperluan pada penyusunan tugas akhir ini, data hujan yang akan
digunakan adalah hasil perhitungan dengan Metode Thiessen karena cara ini
merupakan cara yang paling sesuai dengan kondisi dan keadaan lokasi daerah
sekitar Gunung Merapi. Selain itu pemilihan metode ini dengan pertimbangan
sebagai berikut :
1. Merupakan cara yang sangat baik dan mempunyai ketelitian yang baik jika di
bandingkan dengan cara rata-rata aljabar karena memberikan koreksi terhadap
besarnya tinggi hujan selama jangka waktu tertentu.
82
2. Metode ini akan lebih akurat jika daerah yang ditinjau dengan stasiun
pengukuran hujan yang tidak rata, stasiun tersebar merata dengan variasi
hujan tahunan tidak terlalu tinggi.
Curah hujan maksimum dihitung berdasarkan rekapitulasi data curah hujan
harian setiap tahun di masing-masing Stasiun penakar hujan. Hasil perhitungan
curah hujan daerah rata-rata dengan menggunakan Metode Thiessen ditunjukkan
pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Perhitungan Curah Hujan Daerah Metode Thiessen
Tahun Tanggal
Curah Hujan Harian Maksimum (mm) Rh Maks
(mm)
Rh Maks Rencana
(mm) Babadan51,80 %
Plawangan 33,81 %
Mranggen 14,39 %
1988 6 Januari 4 Februari
21 Desember
150 150 133
68 136 80
81 185 32
112,3467 150,3031 100,5468
150,3031
1989 3 Januari 26 Maret
14 Desember
59 67,5 116,5
60 196 2
71 109 15
61,0649 116,9177 63,1817
116,9177
1990 14 Januari
5 Desember 17 Desember
47,5 64,5 57,5
102,5 55 68
325 49 95
105,8587 59,0576 66,4463
105,8587
1991 15 Januari 15 April 21 April
62,5 86
44,5
61 158,5
51
27 81 110
58,6884 109,7928 56,1231
109,7928
1992 12 Januari
9 April 17 Nopember
76,5 114,5 115,5
92 49 178
122 63 157
88,288 84,9436 142,6031
142,6031
1993 19 Januari
22 Nopember 10 Desember
23 0
77,8
88 148 136
117 79 371
58,5051 61,4069 139,6689
139,6689
1994 27 Januari
16 Nopember 7 Desember
37,6 91,5 15,5
78 198 103
11 120 49
47,4315 131,6088 49,9044
131,6088
1995 11 Februari 19 Februari
1 Maret
72,5 35 100
78 84 44
251 88 35
100,0457 59,1936 71,7129
100,0457
1996 8 Nopember 1 Desember 5 Desember
53 24 94
144 132 111
61 9
188,5
84,9183 58,3563 113,3463
113,3463
1997 12 Februari 67 119 38 80,4081 110,597
83
8 Desember 12 Desember
100 83
119 105
129 73
110,597 88,9992
Berikut ini contoh perhitungan curah hujan maksimum dengan Metode Thiessen
untuk tahun pengamatan 1988 adalah sebagai berikut :
RHmaks 1988 = ( 150 x 51,80 % ) + ( 68 x 33,81 % ) + ( 81 x 14,39 % )
= 112,3467 mm
4.1.5.2.3. Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana
Berdasarkan curah hujan tahunan, perlu ditentukan kemungkinan
terulangnya curah hujan harian maksimum tersebut untuk menentukan debit banjir
rencana.
Suatu kenyataan bahwa tidak semua variat dari suatu variabel hidrologi
terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, akan tetapi kemungkinan ada nilai
variat yang lebih besar atau lebih kecil dari nilai rata-ratanya. Besarnya derajat
dari sebaran variat di sekitar nilai rata-ratanya disebut dengan variasi atau
dispersi. Cara mengukur besarnya dispersi adalah dengan pengukuran dispersi.
1. Pengukuran Dispersi
Untuk memudahkan perhitungan dispersi maka dilakukan perhitungan
parameter statistik untuk nilai (Xi-X), (Xi-X)2, (Xi-X)3 dan (Xi-X)4 terlebih
dahulu, dimana : Xi = besarnya curah hujan daerah ( mm )
X = rata-rata curah hujan daerah ( mm ).
Hasil perhitungan parameter statistik dapat dilihat pada Tabel 4.5 di bawah
Tabel 4.20. Perhitungan Curah Hujan Efektif Terkoreksi (Re) Dari Rata-rata 3 Stasiun Stasiun : Mranggen, Plawangan dan Babadan
Tahun
Bulan
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember 1988 600.33 543.67 434.67 278.17 201.33 11.5 39.33 32 23 350.7 428.3 295.3
Tabel 4.23. Perhitungan Kebutuhan Air Untuk Jagung Uraian
Satuan
Bulan
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember Eto mm/hr 3.231 3.967 4.493 3.561 3.591 3.32 3.691 3.705 4.387 4.592 4.099 3.609
Angka Kebutuhan Oktober Nopember Desember Januari Pebruari Maret April Mei
Tabel 4.25. Perhitumgan Neraca Air Daerah Bendung Kali PutihUraian Oktober Nopember Desember Januari februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September
I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II Nomor pada grafik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24