Perencanaan Hidrolika Mercu Bendung - Bagian Pertama

    Perencanaan hidrolika mercu bendung dilakukan dengan beberapa tahapan perencanaan, mulai dari penentuan elevasi target layanan, penentuan elevasi mercu, penentuan lebar mercu, penentuan tipe mercu, penentuan tinggi energi dan debit pelimpah, profil muka air di hulu mercu dan profil hidrolis mercu, lengkun debit, serta muka air banjir dan elevasi tanggul penutup.

    Pemilihan lokasi bendung dari aspek hidrologis ditinjau dari dua komponen pertimbangan, yaitu pertimbangan potensi inflow dan debit banjir.

1.     PENENTUAN ELEVASI MERCU        

Elevasi mercu bendung ditentukan oleh muka air rencana akibat kebutuhan irigasi (kebutuhan tinggi genangan di sawah, kehilangan energi ditingkat tersier-sekunder-primer, kehilangan energi diintake, kehilangan energi dibangunan air dan bangunan ukur, dll), kehilangan energi pada kantong lumpur akibat pembilasan sedimen, kehilangan energi pada pintu pembilas akibat pembilasan sedimen.

Beberapa faktor yang mempengaruhi penentuan elevasi mercu bendung adalah :

a.  Elevasi sawah tertinggi

b.  Tinggi genangan air disawah

c.  Kehilangan tinggi tekan selama perjalanan :

§   Dari saluran tersier ke sawah             

§   Dari saluran sekunder ke tersier

§   Dari saluran primer ke sekunder

§   Dari sungai ke saluran primer/intake

§   Pada bangunan ukur

§   Akibat kemiringan saluran

d.  Persediaan tinggi tekan

§   Untuk eksploitasi

§   Bangunan lain

2.     PENENTUAN LEBAR BENDUNG

Perencanaan lebar mercu bendung diusahakan mendekati lebar rata-rata palung sungai pada bagian yang stabil, yang dimaksudkan untuk menghindari berubahan aliran akibat pelebaran atau penyempitan, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya gerusan (turbulensi aliran) dibagian hulu bangunan.

Lebar efektif mercu bendung dihitung berdasarkan persamaan berikut ini  :

           Be     =     B₁ – 0.8 . B₂ - 2 (n . Kp + Ka) . H₁

dimana :

           Be     =     lebar efektif mercu bendung

           B₁     =     lebar bendung sebenarnya

           B₂     =     lebar bagian penguras = B_s – n_s . t_s

           Bs     =     lebar total bagian penguras

           n_s        =     jumlah pilar penguras

           t_s         =     tebal masing-masing pilar penguras

           n       =     jumlah pilar di atas mercu

           Kp     =     koefisien konstraksi pada pilar

           Ka     =     koefisien konstraksi pada dinding samping/abutments

           H₁     =     tinggi energi total di atas mercu pelimpah

Penentuan Lebar Efektif Bendung

  Koefisien Konstruksi Pilar

Contoh Perhitungan :

Dicontohkan, lebar rata-rata palung sungai (B_p) pada rencana as Bendung adalah 27 m, maka :

  -      lebar bagian penguras (B₂ ) = (1/6 ~ 1/10 B palung) = 4,50 ~ 2,70 m; diambil 3,00 m dan untuk memudahkan operasional dibagi menjadi 2 buah pintu masing-masing dengan lebar 1,50 m.

  -      Bendung direncanakan mempunyai 2 pintu pengambilan, yaitu kanan dan kiri sungai, sehingga memerlukan dua buah pilar pengarah dengan masing-masing mempunyai tebal 1,00 m

  -      Lebar total bagian penguras, B_s = (2 pintu ) + (2 pilar x 1,00 m) = (2 x 1,50) + 2 = 5,00 m.

  -      Lebar total mercu sebenarnya, B_w = B_p – B_s = 27,00 – 5,00 = 22,00 m

 -      Diperlukan 1 buah pilar penopang jembatan operasional dengan tebal 1,00 m, sehingga lebar mercu sebenarnya, B₁ = Bw – n_j . t_j  = 22,00 – (1 x 1,0) = 21,0 m

sehingga lebar efektif mercu Bendung adalah :

Be           =       B₁ – 0.8 . B₂ - 2 (n . Kp + Ka) . H₁

            =       21 – 0,80 x 3,00 – (2 (3 x 0.01 +  0,1) x H₁)

            =       18,60 – 0,26 x H₁

          (H₁ dicari dengan coba-coba pada persamaan debit pelimpah diatas bendung)

 

3.      PENENTUAN TIPE MERCU BENDUNG

Kriteria dan penilian dalam memilih tipe mercu bendung yang paling sesuai diterapkan pada suatu lokasi proyek, telah dipaparkan pada artikel sebelumnya 

Dari hasil penilaian bobot dari kedua tipe mercu bendung tersebut, diperoleh bobot tertinggi tipe bendung untuk diterapkan pada rencana pembangunan suatu Bendung, yang sesuai dengan kondisi hidrolika, sedimen atau material hanyut, kemudahan pelaksanaan dan Operasi dan Pemeliharaan, serta biaya-biaya yang diperlukan.

Pada contoh berikut ini diandaikan tipe mercu bendung terpilih adalah tipe bulat,  sehingga untuk analisis lebih lanjut akan mengacu pada karakteristik mercu bendung tipe bulat, yang memberikan keuntungan kemudahan dalam pelaksanaan serta memberikan keuntungan karena dapat mengurangi tinggi muka air di hulu bendung selama banjir.

Untuk menghindari tekanan negatif jari-jari mercu bendung berkisar 0,30 ~ 0,70 H₁ untuk mercu pasangan batu dan 0,10 ~ 0,70 H₁ untuk mercu beton, serta tekanan minimum pada mercu bendung dibatasi sampai -1 m tekanan air untuk mercu pasangan batu dan sampai -4 m untuk mercu beton.

Jari-jari mercu bendung tipe bulat

Tekanan pada mercu bendung tipe bulat