BAB IPENDAHULUAN
1.1. UmumManusia tidak bisa terlepas dari air untuk memenuhi
kebutuhan hidupnya, misalnya untuk air domestik, irigasi,
pembangkit listrik, dan sebagainya. Kebutuhan air semakin meningkat
sejalan dengan meningkatnya jumlah penduduk, sedangkan persediaan
air di bumi adalah tetap dan bahkan semakin berkurang akibat adanya
perubahan tata guna lahan. Dalam siklus hidrologi perubahan air
hanya terjadi pada wujudnya saja. Fakta menunjukkan bahwa sirkulasi
air tidak merata karena dipengaruhi oleh kondisi meteorologi,
sehingga ada perbedaan dari tahun ke tahun dan dari musim ke
musim.Adanya dua musim di Indonesia yaitu musim hujan dan musim
kemarau mempunyai pengaruh terhadap ketersediaan air. Di musim
kemarau air dalam jumlah sedikit sedangkan di musim hujan air dalam
jumlah banyak. Namun distribusi air dalam musim hujan tidak merata
pada setiap waktu dan tempat, sehingga dapat dikatakan bahwa ada
masalah dalam pemanfaatan air yaitu waktu, tempat, kuantitas dan
kualitas. Dalam pemanfaatan air diperlukan pengaturan yang cermat
agar diperoleh hasil yang maksimum, untuk itu sangat diperlukan
rencana pendistribusian air. Salah satu usaha untuk mengatasi
masalah-masalah tersebut adalah dengan membangun bendungan.
Bendungan atau waduk tidak saja sebagai tampugan air pada saat
musim hujan tetapi dapat dimanfaatkan untuk tujuan lainnya. Tetapi
dalam tahap perencanaaannya perlu dilakukan studi-studi yang
seksama supaya didapat tujuan yang optimal. Bendungan dibangun
untuk berbagai keperluan yaitu pengendalian banjir, irigasi, PLTA,
industri, air minum, rekreasi dan lain lain. Langkah-langkah
perencanaan dan perancangan sebuah bendungan diperlukan suatu
pemahaman tentang berbagai data yang saling terkait. Untuk itu
diperlukan pengkajian secara detail sehingga setiap data yang
digunakan akan sangat efektif dan efisien untuk digunakan sebagai
masukan analisis lebih lanjut.
1.2. Latar BelakangPembangunan bendungan adalah salah satu wujud
dari usaha memenuhi kebutuhan air dengan membendung air. Konstruksi
bendungan dibuat jika diperlukan pembuatan waduk. Bendungan
merupakan bengunan yang dibangun melintang sungai untuk meninggikan
muka air dan membuat tampungan air yang lazim di sebut waduk. waduk
adalah salah satu wujud dari usaha memenuhi kebutuhan air.
Persediaan yang ada di waduk antara lain direncanakan untuk
berbagai keperluan, bisa berfungsi tunggal (single purpose) atau
befungsi lebih dari satu manfaat (multipurpose). Bendungan dibangun
berdasarkan kebutuhan waduk, tempat dan besarnya waduk ditentukan
berdasarkan analisa ketersediaan dan kebutuhan air, selain itu
waduk harus sedekat mungkin dengan pemakai air. Jika letak waduk
jauh dengan pemakai air, maka diperlukan suatu saluran pembawa yang
panjang, sehingga biaya pembuatan saluran pembawa menjadi mahal.
Jarak pengguna air dan waduk yang terlalu jauh menyebabkan kurang
efektifnya system pembawa air tersebut, sepanjang saluran terjadi
banyak kehilangan tinggi tekan, kehilangan air karena rembesan dan
yang paling memprihatinkan hilangnya air akibat pencurian air
irigasi oleh petani petani yang sawahnya dekat dengan saluran
pembawa primer maupun cabang cabangnya. Sehingga suatu konstruksi
bendungan harus direncanakan sedemikian rupa agar memenuhi
fungsinya dan aman.Sistem Pengelak Banjir dengan komponen utama
berupa saluran pengelak dan bendungan pengelak direncanakan
sedemikian rupa, sehingga dapat mengalirkan debit banjir yang
mungkin terjadi dalam periode pelaksanaan konstruksi suatu bedungan
dan agar dapat dihindarkan kemungkinan terjadinya limpasan-limpasan
di atas mercu bendungan pengelak yang dapat menyebabkan genangan
genangan pad daerah calon tubuh bendungan yang sedang
dikerjakan.Beberapa faktor terpenting yang akan menentukan
karakteristika hidrolika suatu saluran pengelak adalah : Kemiringan
dasar saluran pengelak Ukuran saluran pengelak Karakteristika
terpenting saluran pengelak Panjang saluran pengelak Kekasaran
dinding saluran pengelakKombinasi dari beberapa faktor-faktor
tersebut akan sangat menentukan kapasitas saluran
pengelak.Kemiringan saluran pengelak yang berupa terowongan
(terowongan Pengelak) biasanya diambil untuk aliran sub-kritis
ataupun untuk aliran superkritis. Pada kedua kondisi tersebut, maka
posisi titik kontrol hidrlisnya biasanya tergantung dari hubungan
antara bentuk daerah pemasukan aliran serta tinggi tekanan air di
daerah ini dan tergantung pula pada kondisi pengaliran di ujung
saluran tersebut.Untuk analisis hidrolika pada saluran pengelak ini
dibahas mengenai kapasitas pengaliran melalui saluran pengelak,
baik melalui terowongan maupun conduit karena prinsip dasar dari
ke-dua pengelak tersebut adalah sama. Kapasitas pengaliran saluran
ini dibedakan menjadi dua kondisi yaitu, pada saat aliran bebas
(free flow) yaitu pada saat sifat hidrolik yang terjadi berupa
hidrolika saluran terbuka dan kondisi pada saat aliran tertekan
yaitu pada saat sifat hidrolik yang terjadi berupa hidrolika
saluran tertutup.
Kriteria Aliran pada Terowongan Menurut Ven Te ChowDari buku
Hidrolika Saluran Terbuka karangan Ven Te Chow, terowongan adalah
jenis yang unik dari suatu penyempitan dan jalan masuknya merupakan
penyempitan dengan bentuk khusus. Terowongan bersifat seperti
saluran terbuka, asalkan alirannya mengisi seluruh bagian
gorong-gorong tersebut. Karakteristik alirannya sangat rumit,
karena aliran tersebut dikontrol oleh beberapa variabel, antara
lain: geometri pemasukan, kemiringan, ukuran, kekasaran, keadaan
air bawah, dan lain-lainnya. Oleh karena itu penelitian mengenai
aliran yang melalui terowongan harus dilakukan dilaboratorium atau
penelitian lapangan.Terowongan akan terisi penuh, bila jalan
keluarnya terendam, atau bila jalan keluarnya tidak terendam,
tetapi air atasnya mempunyai tinggi dan kubah yang panjang. Sesuai
dengan penelitian laboratorium, bila jalan keluar terowongan biasa
tidak terendam, maka jalan masuknya tidak perlu terendam, jika air
atasnya lebih kecil dari suatu besaran kritis tertentu, yang diberi
tanda H*. Nilai H* bervariasi antara 1,2 sampai 1,5 kali tinggi
terowongaan, tergantung pada geometri masukan, karakteristik kubah
dan keadaan saluran terowongan. Untuk analisa pendahuluan dapat
digunakan batas atas H* = 1,5d, di mana d = tinggi terowongan. Hal
ini disebabkan dari perhitungan didapatkan, bahwa bila perendaman
tidak menentu, maka ketepatan perhitungan yang lebih besar
didapatkan dengan menganggap masukan dalam keadaan tidak
terendam.
Gambar 1.6 Kriteria untuk Terowongan Pipa, Kotak Panjang dan
Pendek Secara Hidrolis dengan Kubah Beton; dan Masukan Berbentuk
Persegi, Lingkaran atau Pengurasan Miring dari Dinding Ujung
Vertikal; Dilengkapi dengan atau Tanpa Dinding Samping Sumber:
Hidrolika Saluran Terbuka, Ven Te Chow, 1997:444
Penelitian laboratorium juga menunjukkan bahwa pada suatu
terowongan (biasanya mempunyai potongan persegi pada bagian atas
masukan), tidak akan memiliki aliran penuh sekalipun masukan berada
di bawah ketinggian air atas, bila saluran keluar tidak terendam.
Pada kondisi demikan, aliran yang masuk ke terowongan akan
menyusut, hingga kedalamannya lebih kecil daripada tinggi kubah
terowongan; dengan cara yang sangat mirip dengan penyusutan aliran
air pada pintu air geser tegak. Kecepatan air yang tinggi akan
berlanjut sepanjang kubah, kemudian akan berkurang secara
perlahan-lahan, akibat kehilangan gesekan. Bila terowongan tidak
cukup panjang untuk mengizinkan penambahan kedalaman aliran di
penyempitan hingga memenuhi kubah, maka aliran pada terowongan
tidak akan terisi penuh. Keadaan demikian dinamakan pendek secara
hidrolis. Sebaliknya, dikatakan panjang secara hidrolis, bila
aliran pada terowongan penuh, seperti yang terjadi pada
pipa.Penentuan suatu terowongan panjang atau pendek secara
hidrolis, tidak dapat ditentukan oleh panjang kubah saja. Tetapi
tergantung pada karakteristik yang lain, diantaranya: kemiringan,
ukuran, geometri masukan, air atas, keadaan saluran masuk dan
keluar, dan lain-lainnya. Suatu terowongan, mungkin menjadi pendek
secara hidrolis, bila aliran hanya sebagian penuh, atau bila air
atas lebih besar dari niali kritis. Untuk situasi demikian, suatu
grafik yang dibuat Carter (Gambar 1.6 dan Gambar 1.7), dapat
digunakan untuk membedakan secara kasar antara terowongan pendek
secara hidrolis, dengan saluran masuk terendam, dapat
memperlengkapi dirinya sendiri secara otomatis, aliran menjadi
penuh. Dari hasil penelitian laboratorium yang dilakukan Li dan
Patterson, terjadinya aksi memperlengkapi dirinya sendiri,
disebabkan oleh kenaikan air hingga bagian atas gorong-gorong.
Kenaikan ini pada kebanyakan kasus disebabkan oleh loncatan
hidrolik, pengaruh air balik pada jalan keluar, atau terbentuknya
gelombang permukaan diam di dalam kubah.
Gambar 1.7 Kriteria untuk Terowongan Pendek dan Panjang Secara
Hidrolis, dengan Kubah Kasar dari Pipa Bergelombang.Sumber :
Hidrolika Saluran Terbuka,Ven Te Chow, 1997:445
Untuk keperluan praktis, aliran gorong-gorong dapat digolongkan
dalam 6 jenis, dan ditunjukkan pada Gambar 1.8. ldentifikasi
masing-masing jenis dapat diielaskan sesuai dengan sketsa
berikut:A. Jalan keluar terendamJenis 1B. Jalan keluar tidak
direndam1. Air atas lebih tinggi daripada nilai kritisa. Terowongan
panjang secara hidrolis.Jenis 2b. Terowongan yang pendek secara
hidrolis..Jenis 32. Air atas lebih rendah daripada nilai kritisa.
Air bawah lebih tinggi daripada kedalaman kritis Jenis 4b. Air
bawah lebih rendah daripada kedalaman kritis i. Kemiringan
subkritis.Jenis 5ii. Kemiringan superkritis.Jenis 6
Gambar 1.8 Jenis Aliran TerowonganSumber: Hidrolika Saluran
Terbuka, Ven Te Chow, 1997:446
Jika saluran keluarnya terendam, aliran pada terowongan akan
memenuhi seluruh bagian, serupa dengan aliran pada pipa dan
alirannya termasuk jenis 1. Bila saluran keluar tidak terendam,
maka air atas mempunyai kemungkinan lebih besar atau lebih kecil
dibandingkan nilai kritisnya. Jika air atas lebih besar dibanding
nilai kritis, kemungkinan terowongan bersifat panjang atau pendek
secara nilai; dan untuk membedakan hal ini, digunakan grafik pada
Gambar 1.6 dan 1.7. Jika terowongan panjang secara hidrolis,
alirannya termasuk jenis 2, sedangkan jika pendek secara hidrolis,
maka alirannya berjenis 3. Bila air atas lebih kecil daripada nilai
kritis, maka pada saluran keluar, air bawah mungkin lebih besar
atau lebih kecil dibanding kedalaman kritis aliran. Untuk air bawah
yang lebih besar, alirannya termasuk jenis 4. Sedangkan untuk air
bawah lebih kecil, alirannya berjenis 5, bila kemiringan
terowongannya subkritis; dan berjenis 6, bila kemiringannya
superkritis.Pada penggolongan di atas, terdapat kekecualian, yakni
bahwa aliran jenis 1, dapat terjadi dengan air atas sedikit lebih
besar dari nilai kedalaman kritis, atau dengan air atas lebih
tinggi daripada bagian atas saluran keluar, asalkan kemiringan
dasar terowongan sangat curam. Jenis 1 dan 2, termasuk aliran pipa,
sedang yang lainnya termasuk aliran saluran terbuka. Untuk aliran
jenis 3, terowongan berperan seperti suatu orifis. Koefisien
pelepasan beragam kira-kira dari 0,45 sampai 0,75. Untuk aliran
jenis 4, 5, dan 6, jalan masuknya terendam air, dan terowongan
berperan seperti penyekat. Koefisien pelepasan beragam kira-kira
dari 0,75 sampai 0,95, tergantung pada geometri masukkan dan
kondisi air atas. Pada Gambar 3.11, terlihat bahwa aliran jenis 4
adalah aliran subkritis pada sepanjang kubah. Aliran jenis 5 adalah
aliran subkritis, oleh karena itu penampang kontrolnya terletak
pada saluran keluar.Survai Geologi Amerika Serikat, telah
mengembangkan suatu prosedur terinci yang dapat digunakan untuk
perhitungan hidrolik perancangan terowongan. Untuk keperluan
praktis, dapat digunakan suatu penyelesaian pendekatan dengan
menggunakan grafik pada Gambar 3.12 dan 3.13, masing-masing untuk
terowongan kotak dan lingkaran. Kedua kurva hanya berlaku untuk
terowongan yang mempunyai saluran masuk berpenampang bujur
sangkar:
Gambar 1.9 Grafik untuk Nilai Air Atas Pendekatan Pada
Terowongan Kotak, dengan Satuan untuk Bujur Sangkar, Aliran
Sebagian Penuh.Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka, Ven Te Chow,
1997:448
Gambar 1.10 Grafik untuk Nilai Air Atas Pendekatan pada
Terowongan Lingkaran, dengan Saluran Masuk Bujur Sangkar, Aliran
Sebagian Penuh.Sumber : Hidrolika Saluran Terbuka, Ven Te Chow,
1997:448
1.3. Rumusan MasalahRumusan masalah yang akan dibahas pada Tugas
Bendungan ini adalah sebagai berikut:1. Apakah bentuk bentuk
Terowongan pada bendungan ? 2. Mengapa diperlukan adanya terowongan
paada Bendungan ? 3. Setelah diketahui bagaimanakah perhitungan
aliran tekan pada terowongan tersebut 4. Adakah perbedaan atas
hasil perhitungannya ?
1.4. Batasan MasalahDari rumusan masalah yang ada di atas, maka
batasan masalah yang ada pada laporan ini adalah sebagai berikut
:1. Bentuk terowongan yang digunakan untuk tugas ini adalah
terowongan berbentuk lingkaran , kotak dan tapal kuda 2.
Perhitungan menggunakan tabel yang telah ada3. Perbedaan hasil
dilihat dari grafik yang ada akan perhitungan ketiga jenis
terowongan
1.5. Manfaat dan TujuanAdapun manfaat yang bisa didapatkan dari
menyusun tugas ini selain untuk pengganti kuis Bendungan , dengan
kita mengerjakan tugas ini maka kita dapat lebih memahami
karakteristik terowongan yang kita pakai , dan kita dapat
mengetahui hasil akan perhitungan ke tiga jenis teowongan Tujuan
dari penyusunan tugas ini adalah sebagai pembelajaran tentang
bagaimana melihat hasil perhitungan aliran tekan pada terowongan
sehingga kita nantinya dalam mendesain terowongan dapat memilih
terowongan dengan penampang berbentuk apakah yang pas .
Sheet1
Tipe AliranAliran di Dalam Tubuh TerowonganLokasi Bagian
HilirTipe KontrolKemiringan Terowongany1/Dy4/ycy4/D
1Penuh SebagianInletKedalaman KritisCuram< 1,5< 1,0
1,02Penuh SebagianOutletKedalaman KritisLandai< 1,5< 1,0
1,03Penuh SebagianOutletBackwaterLandai< 1,5> 1,0 1,04Penuh
TotalOutletBackwaterCuram & Landai> 1,0..> 1,05Penuh
SebagianInletGeometri MasukanCuram & Landai 1,5.. 1,06Penuh
TotalOutletGeometri pada Masukan dan Tubuh TerowonganCuram &
Landai 1,5.. 1,0
JenisH/d < 1,01,0 < H/d < 1,5H/d > 1,5Lingkaran0,87
H/d0,87 H/d1,09 + 0,10 H/dKotak1,00 H/d0,36 + 0,64 H/d0,62 + 0,46
H/d
Sheet2
Sheet3