33

BAB III

ANALISA DATA

3.1. Gambaran Umum Lumbung Air

Lumbung Air merupakan bangunan yang berfungsi menampung air hujan dan

kelebihan air dari saluran irigasi desa di musim hujan. Selama musim kering air akan

dimanfaatkan oleh desa untuk memenuhi kebutuhan penduduk, ternak dan sedikit kebun.

Di musim hujan lumbung air tidak beroperasi karena air diluar lumbung air tersedia cukup

banyak untuk memenuhi ketiga kebutuhan diatas. Oleh karena itu pada setiap akhir musim

hujan sangat diharapkan lumbung air dapat terisi penuh air sesuai desain.

Ada berbagai langkah yang perlu ditempuh untuk mendesain lumbung air baku

adalah :

1. Penentuan lokasi dan tempat lumbung air

2. Pengukuran dan penyelidikan sederhana geoteknik

3. Penentuan tata letak

4. Analisa hidrologi

5. Penentuan tipe dan kedalaman lumbung air, dan stabilitas lereng

6. Desain bangunan dan jaringan intake

7. Desain sistem penjernih

8. Desain sistem pemanfaatan

9. Desain bangunan pelengkap

3.1.1. Penentuan Lokasi Dan Tempat Lumbung Air

Langkah pertama yang dilakukan dalam detail desain lumbung air baku adalah

menentukan lokasi lumbung air. Untuk memilih lokasi yang cocok untuk lumbung

air perlu dilakukan peninjauan ke tempat (site) dan mempertimbangkan beberapa

hal sebagai berikut :

a. Sumber air berasal dari Off Stream (tidak berasal dari pembendungan sungai).

b. Volume tampungan relatif kecil (berkisar 10.000 m3 – 50.000 m3).

c. Lahan disediakan oleh pemerintah daerah / masyarakat dan tidak bermasalah /

tidak ada ganti rugi.

34

d. Masyarakat sekitar lokasi lumbung air bersedia mengkonservasi lahan

sekitarnya.

Masyarakat penerima manfaat bersedia melaksanakan pengelolaan (OP).

3.1.2. Pengukuran Dan Penyelidikan Geoteknik Sederhana

Setelah lokasi dipilih, maka perlu dilakukan pengukuran geodetik dan

selanjutnya penyelidikan geoteknik sederhana.

Pengukuran diharapkan meliputi seluruh daerah tadah hujan dan tempat

lumbung air. Hasil pengukuran akan berupa peta situasi minimal berskala 1000

dengan perbedaan kontur (garis ketinggian) maksimum 0.50 m. Dengan peta

semacam ini diharapkan cukup untuk mendesain lumbung air.

Selanjutnya setelah pembuatan peta selesai penyelidikan geoteknik dapat

dilakukan secara sederhana dengan mengadakan pemboran tangan, pembuatan

sumur uji atau sondir. Penyelidikan ini bertujuan untuk menilai karakteristik

pondasi, bahan bangunan dan dinding lumbung air. Bila konstruksi dinding

Lumbung Air berupa tanah, maka perlu diambil sampel dan pengujian

dilaboratorium perlu dilakukan. Tanah, baik untuk pondasi maupun galian, perlu

diuji untuk mengetahui klasifikasi dan karakteristik dan pemadatannya saja,

sedangkan pengujian sifat mekaniknya (kekuatan geser dan konsolidasi) diamati

dan bila dirasa perlu harus diujikan di laboratorium mektan. Dengan demikian

pengujian di laboratorium yang diperlukan mencakup : kadar air asli (bila

Lempung), distribusi butir, batas konsistensi Atterberg, pemadatan Proctor (bila

lempung). Pengujian tersebut cukup sederhana dan cepat dilaksanakan.

3.1.3. Penentuan Tata Letak Lumbung Air Baku

Penentuan tata letak Lumbung Air disesuaikan dengan fungsinya yaitu untuk

memenuhi kebutuhan air baku masyarakat. Sehingga lokasi Lumbung Air haruslan

dekat dengan pemanfaat yaitu masyarakat/permukiman. Sedaangkan hasil

penyelidikan geoteknik antara lain menentukan secara tentatif tata letak lumbung

air baku. Tata letak ini kemudian diatur kembali sehingga diperoleh tata letak

lumbung air baku dengan memperhatikan berbagai aspek.

35

3.2. Penentuan Tipe Dan Tinggi Tubuh Lumbung Air

Tubuh lumbung air baku dapat dipilih dengan tipe galian, pasangan atau beton.

3.3. Geoteknik

Pembahasan geoteknik mencakup beberapa aspek utama yaitu :

Pondasi bangunan

Bahan bangunan

Kolam atau lumbung air

Dibawah ini setiap aspek diuraikan secara singkat dan diperlihatkan hubungan

antar aspek bila mana perlu :

3.3.1 Pondasi Bangunan

Pondasi bangunan bisa dibagi dalm dua kelompok besar yaitu (1). Batu

dan (2) Tanah :

1. Batu

Yang dimaksud dengan batu adalah semua bahan kulit bumi yang

tersemen dan sudah terkonsolidasi. Batu bisa berupa batuan beku, batuan

sedimen atau batuan malihan. Sebagai pondasi, batu pada umumnya

stabil kecuali, bila terdapat struktur yang rentan terhadap pergerakan.

Struktur ini bisa berupa bidang diskontinuitas atau batuan hancur yang

arah dan kemiringannya tidak menguntungkan. Pondasi jenis ini dapat

mendukung bangunan dari urugan tanah, maupun pasangan atau beton.

2. Tanah

Yang dimaksud dengan tanah adalah bahan kulit bumi yang belum

terkonsolidasi. Seperti diketahui dalam teknik sipil tanah bisa dibagi

dua kelompok besar, yaitu :

a. Tanah berkohesi atau berbutir halus misalnya lempung

b. Tanah tak berkohesi atau berbutir kasar, misalnya pasir Dari

definisi sederhana diatas jelas terlihat bahwa sifat umum tanah

adalah belum terkonsolidasi. Dengan demikian apabila tanh

dibebani maka akan mengalami konsolidasi Disamping itu

36

tanah juga merupakan bahan yang berkekuatan geser rendah.

Bangunan yang menumpang atasnya sangat potensial rusak

terhadap longsoran. Dengan demikian bangunan yang cocok

untuk pondasi tanah adalah tipe urugan.

3.3.2 Bahan Bangunan

Tubuh lumbung air bisa berupa galian pasangan batu atau beton ,

tergantung antara lain dari bahan bangunan yang tersedia ditempat. Bahan

bangunan tanah bisa dibagi dalam tiga kelompok, yaitu :

1. Tanah berkohesi misalnya lempung

2. Tanah tak berkohesi misalnya lanau dan pasir Pecahan batu

misalnya kerikil, kerakal atau pecahan batu gunung.

Tanah berkohesi (lempung)

Bahan ini bisa dipadatkan sedemikian rupa sehingga permeabilitasnya

cukup rendah.

Lempung biasanya terdapat sebagai hasil pelapukan batuan dan

terdapat dipermukaan tanah.

Ketebalannya bervariasi dari beberapa cm sampai beberapa meter.

Apabila cukup tebal tanah bisa digali dari kolam tanpa menimbulkan

efek negatif. Tetapi kalau tipis penggalian dikolam akan

menyebabkan batuan dasar tersingkap dan bisa meningkatkan

infiltrasi (kehilangan) air kolam. Bahan jenis ini sangat cocok untuk

urugan homogen tubuh lumbung air, inti kedap air, dan selimut

(blanket) kedap air didasdar dan dinding kolam

Pecahan batu

Yang dimaksud dengan pecahan batu adalh batu keras yang karena

proses alami atau perbuatan manusia terpecah-pecah

sehingga ukurannya sedemikian rupa sehingga pecahan tersebut

mudah dipakai sebagai bahan bangunan.

37

Pecahan batu bisa digunakan sebagai bahan urugan, pasangan batu,

dan beton untuk lumbung air.

Pecahan batu yang terbentuk oleh alam biasanya ditemukan didasar

alur sebagai endapan. Ukurannya bisa kerikil, kerakal, atau bongkah

yang umumnya berbentuk bulat atau menyudut. Bongkah yang

diameternya melebihi 50 cm biasanya harus dipecah agar mudah

dikerjakan.

Pecahan batu buatan manusia bisa diambil dari singkapan-singkapan

batuan. Pengambilan dan pemecahan bisa dilakukan dengan tenaga

manusia bila batuannya banyak mengandung retakan. Kalau

batuannya masif perlu digunakan alat berat atau bahan peledak.

3.3.3 Kolam Lumbung Air

Aspek geoteknik kolam lumbung air ada dua, yaitu : infiltrasi air dan

stabillitas dinding kolam.

1. Infiltrasi Air

Infiltrasi air bisa terjadi melalui rongga antar butir atau melalui

retakan.

a. Infiltrasi melalui rongga antar butir

Infiltrasi jenis ini umumnya terjadi pada tanah tak berkohesi,

misalnya pasir dan lanau atau tanah berkohesi yang

permeabilitasnya tinggi. Selain itu juga bisa terjadi pada

beberapa jenis batu misalnya batu pasir

b. Infiltrasi melalui retakan Infiltrasi jenis ini terjadi pda batu

yang mengandung banyak retakan yang bersifat terbuka dan

saling berhubungan. Infiltrasi melalui pondasi tubuh

lumbung air dapat menyebabkan stabilitas lumbung air

terganggu karena rembesan. Rembesan melalui pondasi lanau

atau pasir dapat menyebabkan terjadinya proses erosi buluh.

38

Sedangkan infiltrasi yang terjadi pada dinding lumbung air

menyebabkan kehilangan air pada lumbung air. Besarnya

kehilangan air tergantung pada sifat lulus air material dasar

dan dinding kolam. Untuk kebutuhan praktis, sifat lulus air

dalam hubungannya dengan kehilangan air tersebut dibagi

dalam tiga kelas yaitu : tidak lulus air semi lulus air, dan

sangat lulus air.

2. Stabilitas Lumbung air baku

Didaerah depresi (cekungan) pada umumnya bahan urugan terdapat

didalam lembah calon kolam lumbung air. Penggalian bahan

tersebut dari dasar kolam sekaligus akan menambah kapasitas

tampung lumbung air. Kemiringan galian harus dibuat dengan

mempertimbangkan kondisi geotekniknya. Dinding kolam bisa

terdiri atas tanah atau batu, atau keduanya.

Bila dinding kolam terdiri atas tanah maka lereng kolam

harus disesuaikan dengan sudut lereng alam dalam kondisi

jenuh.

Bila dinding lumbung air terdiri atas batu perlu diperhatikan

arah dan kemiringan bidang diskontinuitasnya. Yang

dimaksud dengan bidang diskontinuitas adalah semua

struktur yang menyebabkan masa batuan terpisah atau

bahkan terpecah pecah. Bidang itu bisa berupa perlapisan

atau kekar. Apabila bidang diskontinuitas miring kearah

kolam dengan sudut kemiringan berkisar antara 20˚ sampai

80˚ maka lereng cenderung tidak stabil dan berpotensi

longsor kedalam lumbung air.

3.3.4 Pengukuran dan Pemetaan

1. Pengukuran dan Pemetaan Situasi

Pengukuran Iengkap harus dilakukan, jika tidak tersedia / tidak

memenuhi syarat peta dasar skala 1:100 atau 1:200. Rincian pekerjaan

yang harus dilakukan Konsultan adalah sebagai berikut :

A. Persiapan.

39

a. Persiapan administrasi laporan, peralatan dan personil.

b. Pengumpulan data pendukung dari instansi terkait, antara lain :

Peta topografi 1 : 25000 atau 1 : 50000

Foto produk baru (jika ada) skala 1 : 10000 atau skala lebih

besar

Titik referensi yang akan digunakan.

Sistem Proyeksi (UTM).

Batas areal pengukuran.

Data-data yang diperlukan.

c. Survai lapangan pendahuluan dilakukan bersama-sama antara

Tim Konsultan dan Tim Direksi, untuk memperoleh informasi

antara lain :

Batas lokasi untuk pemetaan.

Data-data yang diperlukan.

B. Pemasangan Patok dan BM.

Pelaksanaan pemasangan patok dan BM sbb :

a. Patok terbuat dari kayu ukuran 5/7 atau bambu bulat, panjang ±

50 cm, ditanam 40 cm dan bagian atasnya ± 10 cm diberi cat

merah dan paku payung.

b. Patok dipasang sepanjang/melingkupi batas areal lokasi yang

berfungsi sebagai kerangka pengukuran. Apabila kerangka ini

terlalu besar agar dibuat menjadi beberapa Loop sesuai petunjuk

Direksi.

c. BM harus dipasang sebelum dilaksanakan pengukuran. BM

dipasang di tempat yang stabil, aman dari gangguan dan mudah

dicari. Setiap BM harus difoto, dibuat diskripsinya, diberi nomor

dan kode sesuai petunjuk direksi.

d. Pada BM dimana dilakukan pengamatan matahari harus dipasang

azimuth mark sebagai acuan azimuth.

e. Pemasangan BM harus direncanakan dan mendapat persetujuan

Direksi, sehingga memenuhi persyaratan.

Pemasangan BM sedapat mungkin diikatkan pada BM yang

40

terdekat, apabila tidak memungkinkan dapat diikatkan pada

bangunan permanen yang ada dengan elevasi lokal dengan

mengacu referensi pada peta topografi.

Bentuk dan konstruksi BM sesuai ketentuan yang berlaku

(KP).

C. Pengukuran Kerangka Horisontal.

Pelaksanaan pengukuran kerangka horisontal adalah sebagal

berikut :

a. Metode pengukuran adalah Polygon.

b. Alat ukur adalah Theodolite T-2 atau alat lain yang sejenis.

c. Alat ukur jarak yang digunakan adalah EDM atau roll meter

baja.

d. Jalur pengukuran polygon mengikuti jalur kerangka

pengukuran.

e. Sudut horisontal diukur 1 (satu) seri lengkap (B, LB).

f. Perbedaan sudut horisontal hasil bacaan biasa dan luar biasa

≤ 5”.

g. Untuk orientasi arah kontrol ukuran sudut bonus dilakukan

pengamatan matahari sesuai petunjuk Direksi.

h. Jarak antara patok diukur 2 (dua) kali atau bolak-balik,

perbedaannya harus ≤ 1: 1/7500 (L = jarak rata-rata).

i. Panjang seksi pengukuran polygon maksimum 2,5 km, dan

setiap ujungnya ditandai dengan BM.

D. Pengukuran Kerangka Vertikal.

Pelaksanaan pengukuran kerangka vertikal adalah sbb :

a. Menggunakan metode pengukuran sipat datar / waterpass.

b. Alat yang digunakan harus alat waterpass otomatis dan rambu

ukur yang dilengkapi dengan nivo.

c. Ketinggian/elevasi setiap titik polygon dan BM ditentukan

dengan pengukuran waterpass.

d. Sebelum dan sesudah pengukuran (setiap hari) harus dilakukan

checking garis bidik.

e. Metode pengukuran waterpass adalah double stand dan pergi-

pulang.

41

E. Ketelitian Pengukuran.

Pengukuran Polygon.

Salah penutup polygon 10” N, N = jumlab titik poligon.

Salah linier poligon 1: 7.500.

Pengukuran waterpass / sipat datar.

Perbedaan beda tinggi antara stand I dan stand II ≤ 2 mm.

Salah penutup beda tinggi 10 D mm, D = total jarak dalam

Km.

F. Penggambaran

a. Peta dasar pendahuluan skala 1 : 100 atau 1 : 200 harus

memperlihatkan keadaan pada saat dilakukan pengukuran.

b. Peta harus digambar di atas kertas kalkir 80/85 mg ukuran A1

(594 x 841 mm) dengan tata laksana penggambaran sesuai

dengan Kriteria Perencanaan (KP 07).

c. Ukuran tulisan, angka dan ketebalan garis harus sesuai dengan

Kriteria Perencariaan (KP 07).

d. Persetujuan Peta dan Dokumen.

e. Peta dasar harus mencerminkan kondisi lapangan yang ada dan

sebelum diserahkan harus dibahas terlebih dahulu untuk

mendapatkan persetujuan Direksi/Pemberi Pekerjaan/Pemilik

pekerjaan.

f. Buku Pengukuran dan Buku Diskripsi BM harus diperiksa oleh

Staf Pengawas (Supervisor Pengukuran).

3.3.5 Pengukuran Lokasi dan Site Bangunan Utama

a. Konsultan harus melakukan pengukuran lengkap pada Bangunan

Utama yang ada, sungai disekitarnya dan penampang melintang

dengan menggunakan alat Theodolit dan Waterpass.

b. Pekerjaan pengukuran sungai untuk bangunan utama ( lumbung air)

yang kondisinya masih baik, cukup dilakukan dengan “site survey”

sepanjang 100 meter ke hulu dan 100 meter ke hilir, demikian pula

untuk mata air / sumber.

42

c. Pengukuran Bangunan Utama baru dilakukan pengukuran sebagai

berikut:

Lebar sungai 20 < B < 40; skala 1 : 200

Lebar sungai B > 40 m; skala 1 : 500 Patok dipasang tiap jarak

profil 25 m dan tiap jarak profil 5 m untuk sekitar bendung

sepanjang 25 m ke hulu dan 25 m ke hilir

Hasil pengukuran, penghitungan dan penggambaran harus sesuai

dengan Kritenia Perencanaan (KP 07).

3.3.6 Penyelidikan Geoteknik

A. Penyelidikan Geoteknik

Ketentuan ini hanya berlaku, jika pekerjaan yang bersangkutan

memerlukan penyelidikan geoteknik, jika tidak maka ketentuan

mengenai penyelidikan geologi teknik dianggap tidak ada.

Penyelidikan ini dimaksud untuk mendapatkan data tanah dasar di

sekitar lokasi bangunan yang akan digunakan untuk pekerjaan detail

desain bangunan. Lingkup pekerjaan penyelidikan geoteknik ini

meliputi pengeboran dangkal, Dutch Cone Penetrometers (Sondir),

sumur uji, pengambilan contoh tanah asli (undisturbed sample) dan

contoh tanah tidak asli (disturbed sample) serta analisa laboratonium

guna mengetahui sifat-sifat tanah dasar tersebut.

Jumlah titik penyelidikan untuk rnasing-masing lokasi bangunan

harus disesuaikan dengan kebutuhan. Sedang jumlah titik—titik

sondir dan boring keseluruhan dalam paket pekerjaan ini juga sesuai

dengan kebutuhan di lapangan atas persetujuan Direksi.

Spesifikasi kegiatan penyelidikan geoteknik ditentukan sebagai

berikut ini :

a. Pemboran Dangkal (Hand Auger Boring).

b. Pemboran dangkal dapat menggunakan Hand Operated Auger

type Iwan atau Helical guna pengambilan contoh tanah untuk

penyelidikan laboratonium dan identifikasi strata tanah

43

permukaan.

c. Pemboran harus dilaksanakan sampai mencapai kedalaman 5

meter dan permukaan tanah setempat.

d. Metode pemboran harus mengacu pada standar ASTM D 1452-

2.

B. Sondir (Dutch Cone Penetrometer).

a. Penyelidikan sondir ini dimaksudkan untuk mengetahui

gambaran daya dukung tanah dasar rencana bendung dan

harga conus dan jumlah hambatan pelekatan.

b. Alat sondir yang digunakan minimal dengan berat 2 ton dan

dapat digunakan hingga tekanan conus 200 kg/cm2 atau hingga

kedalaman 25 meter.

c. Kecepatan penetrasi harus dibuat 1 cm/sec dengan interval

pengetesan antara 20 cm s/d 25 cm.

d. Hasil dari sondir harus menunjukkan hubungan antara tekanan

conus, jumlah hambatan pelekat untuk kedalaman dengan

interval 20 cm s/d 25cm.

C. Sumur Uji

a. Cocok untuk tanah lempung lembek sampai kuat, tanah

lempung berpasir dan berbatu-batu.

b. Pekerjaan sumur uji dimaksudkan untuk rnengetahui jenis

lapisan dan tebal dengan tujuan baik untuk fondasi maupun

bahan timbunan yang menyangkut propertis tanah baik indeks

maupun sifat-sifat teknis.

c. Tata cara dan metode pelaksanaan mengacu pada ASTM D

2937-71.

d. Khusus untuk daerah yang diusulkan sebagai quarry sangat

diperlukan.

D. Pengambilan Contoh Tanah Asli (Undisturbed Sample).

a. Pengambilan contoh tanah asli dimaksudkan untuk penyelidikan

contoh tanah di laboratorium yang meliputi Index Properties dan

44

Engineering Properties dan tanah hasil pemboran. Pengambihan

contoh tanah asli dimulai pada kedalaman 1,50 meter dan

permukaan tanah setempat.

b. Metode pelaksanaan harus mengacu pada standand ASTM D

158-67.

E. Pengambilan Contoh Tanah Tidak Asli (Disturbed Sample).

a. Pengambilan contoh tanah tidak asli baru dilaksanakan jika hasil

dan contoh tanab asli sangat kurang untuk identifikasi tanah di

laboratorium. Pengambilan contoh tanah ini dilaksanakan

setelah pelaksanaan pemboran.

b. Contoh tanah tidak asli ditujukan untuk observasi visual tanah

dan physical properties test yang meliputi : Natural Moisture

Content, Spesifikasi Gravity Test, Grainsize Analysis Test, serta

Liquid & Plastic Limit Test.

c. Penyelidikan Contoh Tanah.

Contoh tanah asli hasil pemboran harus tersusun secara

rapi dalam satu cone-box guna keperluan diskripsi visual

tanah. Cone box ini harus diserahkan kepada Direksi di

akhir pekerjaan penyelidikan tanah, dilengkapi dengan 1

set toto dan 2 set dokumen Laporan Hasil Penyelidikan

Geoteknik.

Contoh tanah tidak asli harus diteliti di laboratorium

(index properties) yang meliputi :

- Kadar Air Tanah

- Specific Gravity Tanah.

- Analisa ayakan yang termasuk prosentase lempung, pasir

dan kerikil.

- Klasifikasi tanah, berat volume tanah .

Angka pori dan kadar pori. Contoh tanah asli juga harus

diteliti sifat fisiknya ditambah dengan sifat-sifat teknis

(properties teknis) meliputi :

- Permeability Test

45

- Consolidation Test

- Unconfined Compression Test (jika dibutuhkan).

- Tri Axial Test (UU Test)

- Direct Shear Test (jika dibutuhkan).

Khusus untuk contoh tanah asli hasil test pit pada quarry

perlu dilakukan test pemadatan tanah (Standart Proctor

ASTM 0-698) guna mendapatkan kadar air optimum.

Dengan kepadatan standart praktis 80 % - 90 %. Contoh

tanah ini kemudian harus dilakukan uji Permeability dan

Triaxial Test untuk mencari kemampuan rembesan dan

sudut geser dari tanah setelah dipadatkan.

F. Laporan Penyelidikan Geoteknik.

Hasil penyelidikan harus dicantumkan dalam Laponan Hasil

Penyelidikan Geoteknik, yang mencakup :

a. Lokasi dan waktu penyelidikan.

b. Metode penyelidikan.

c. Hasil penyehidikan tanah/analisa laboratonium.

d. Gambar-gambar sket hasil bor dan lain-lain.

3.3.7 Perhitungan Hidrologi

Perhitungan hidrologi diperlukan untuk rnendapatkan data ketersediaan air

dan data debit banjir rencana yang diperlukan untuk perhitungan hidrolis

bangunan. Apabila tidak tersedia data debit, perhitungan debit dapat

menggunakan data curah hujan selama minimum 5 tahun hujan lima harian

selama sepuluh tahun terakhir pada stasiun curah hujan yang ada di wilayah

Daerah Pengaliran Sungai (DPS) serta daerah persawahan.

Analisa Hidrologi untuk perencanaan lumbung, meliputi tiga hal, yaitu :

1. Aliran masuk (inflow) yang mengisi lumbung air baku.

2. Tampungan lumbung air baku.

3. Kapasitas dan dimensi bangunan pelimpah ( Spilway )

Untuk Menghitung semua besaran tersebut di atas lokasi dari rencana harus

ditentukan dsan digambarkan dalam peta. Hal ini dilakukan supaya

46

penetapan dari hujan rata-rata dan evapotranspirasi (penguapan penuh) yang

tergantung dari lokasi dari lokasi dapat ditentukan. Disamping itu luas

daerah tadah Hujan atau cekungan harus sudah dihitung. Luas genangan

lumbung air diperkirakan dan elevasi dasar alur di tempat lumbung air serta

elevasi tertinggi di daerah cekungan juga harus ditentukan.

Data

1. Data yang diperlukan

Dalam mempelajari dan menentukan debit banjir dan aliran masuk ke

Lumbung air baku diperlukan :

a. Data hujan harian maksimum, dan hujan bulanan dari pos hujan

yang terdekat, lebih dari satu pos hujan akan lebih baik.

b. Data penguapan peluh (evapotranspirasi) dan penguapan

(evaporasi) bulanan yang berlaku untuk wilayah studi

c. Peta topografi daerah lumbung air baku dengan sekala 1 : 500

sampai 1 : 2000

d. Posisi lokasi rencana lumbung air baku dalam bujur dan lintang

geografi

e. Kondisi penutup lahan di daerah tadah hujan

Hujan rata-rata bulanan di dalam daerah tadah hujan

Daerah tadah hujan dan kolam lumbung air baku relatif sangat keci

sehingga prakiraan aliran sudah cukup teliti bila diambil secara bulanan.

Apalagi di daerah semi kering pada umumnya aliran dasar tidak ada dan

lumbung air tidak dibangun di sungai. Dalam keadaan seperti itu aliran

masuk ke lumbung air hanya dapat diperkirakan dari curah hujan rata-rata

bulanan dihitung melalui data dari pos hujan terdekat.

Pos hujan dipilih dengan persyaratan sbb :

Pilih satu pos hujan yang jaraknya terdekat dengan lumbung air,

kurang dari 10 km

47

Jika tidak ada pos hujan dengan jarak lebih kecil dari 10 km, cari pos

lain dengan jarak antara 11 km – 20 km, tetapi jumlahnya harus

minimal 2 pos hujan.

Bila kedua pos dengan jarak antara 11 – 20 km tidak dapat

diketemukan, cari 3 pos hujan atau lebih di sekeliling lokasi dengan

jarak kurang dari 50 km.

Rumus untuk menghitung hujan rata-rata bulanan Sbb :

Rjan = 1/n (Rjan)i

RFeb = 1/n (RFeb)i

RMar = 1/n (RMar)i

Rjan = Hujan rata-rata bulanan untuk bulan januari di daerah tadah

hujan (mm/bulan)

(Rjan)i = Hujan rata-rata bulanan untuk bulan januari di pos ke i

(mm/bulan)

n = Jumlah pos Hujan

Curah Hujan Rancangan

Curah hujan rancangan adalah curah hujan terbesar tahunan dengan suatu

kemungkinan periode ulang tertentu. Metode analisis rancangan tersebut

pemilihannya sangat bergantung dari kesesuaian parameter statistik dari

data yang bersangkutan atau dipilih berdasarkan pertimbangan teknis-teknis

lainnya.

Berdasarkan analisa parameter statistik distribusi frekuensi yang digunakan

untuk perhitungan curah hujan rancangan adalah distribusi Gumbell dan

Haspers.

48

Debit Banjir Rencana

Debit banjir rencana adalah besarnya debit yang direncanakan untuk dapat

melewati lumbung dalam periode ulang tertentu. Untuk perencanaan

lumbung biasanya ditetapkan periode ulang 50 tahun. Debit banjir dengan

periode ulang 50 tahun diartikan bahwa banjir yang didesain akan terjadi 50

tahun sekali. Penentuan besarnya debit banjir rencana dan periode ulang

yang akan terjadi berdasarkan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

a. Biaya pembangunan dan biaya pemeliharaan bangunan pengendali

banjir akan semakin mahal, apabila periode ulang yang ditentukan

semakin besar.

b. Besarnya kerugian yang akan ditimbulkan, bila bangunan pengendali

banjir dirusak oleh banjir yang terjadi, apabila periode ulang yang

ditentukan sangat kecil.

c. Umur ekonomis dari bangunan pengendali banjir.

Ketersediaan Air

Pentingnya air bagi kehidupan manusia, bahwa sejak dulu sudah ada

gagasan untuk mengalihkan aliran dari alur buatan dengan maksud untuk

mengalirkan air ke tempat-tempat tertentu dimana air sangat dibutuhkan

untuk tanaman atau manusia. Air diatur dan dikendalikan guna untuk

berbagai tujuan luas diantaranya untuk kebutuhan air baku dan irigasi.

Penyediaan air irigasi, pengembangan tenaga hidrolik serta penyempurnaan

pelayanan sebagai contoh adalah pemanfaatan air untuk tujuan yang lebih

berguna.

Perhitungan ketersediaan air dimaksudkan agar dapat menentukan berapa

banyaknya air yang tersedia pada aliran sungai yang dapat dimanfaatkan

untuk kepentingan pengairan sesuai dengan tingkat kebutuhan. Untuk

kepentingan tersebut diperlukan data-data curah hujan efektif, limpasan (run

off), luas daerah tangkapan hujan serta data lainnya. Metode yang

digunakan untuk mengetahui ketersediaan air untuk keperluan irigasi yaitu :

49

1) Metoda analisa frekuensi Haspers

Rumus-rumus yang dipergunakan untuk menghitung debit banjir rencana

dengan metode Haspers adalah sebagai berikut :

)μ(SRR Tx

_

T Untuk jumlah data, n < 30

n

)R(RRS i

_2

ix

Untuk jumlah data, n > 30

1n

)R(RRS i

_2

ix

dengan :

RT = hujan dengan periode ulang tertentu

R = hujan maksimum rata-rata, mm

Sx = Standar deviasi

Sx =μ

RRt

Rt = curah hujan absolut maksimum, mm

T = periode ulang, tahun

T =m

1n

M = no. ranking curah hujan harian maksimum yang disusun dari

harga terbesar ke harga terkecil

µ = Standard variabel untuk periode ulang tertentu

50

Tabel 3.7. Standard Variabel,

Periode Ulang

(tahun)

Standar Variabel

(t)

5

10

20

50

100

200

500

1000

0,644

1,265

1,893

2,753

3,431

4,412

5,130

5,920

Sumber. Banjir Rencana Untuk Bangunan Air, Ir. Joes Loebis M. Eng

1) Metoda analisa frekuensi Gumbel

Untuk dapat memperkirakan besar curah hujan harian frekuensi Gumbel

digunakan pendekatan dengan cara statistik yang dapat menghasilkan suatu

persamaan regresi yang diplot pada lembar kertas grafik Gumbel (Gumbel

Probability Paper).

Rumus-rumus yang dugunakan untuk menghitung Debit banjir sama dengan

metode Haspers, hanya dalam perhitungan curah hujan untuk periode ulang

tahun tertentu berbeda, yaitu dengan menggunakan rumus.

Persamaan Regresi : RT =

TY

1α

μ

Dengan :

51

n

_

Y1

Rα

μ

n

RiR

SnSx

α1

Sx = standard deviasi

Sx = 1n

RR2

Yn = reduced mean, tabel 4.3

Sn = reduced standard deviation, tabel 4.4

Yn, Sn = fungsi daripada jumlah data pengamatan, n

YT =

T1

1lnln

Dari hasil perhitungan persamaan regresi tersebut kemudian diplot pada

Gumbel probability paper, dengan XT sebagai ordinat dan YT sebagai absis.

Perhitungan Debit Banjir Rencana

Dasar perhitungan debit banjir rencana adalah dengan metoda Haspers,

dengan menggunakan data curah hujan harian maksimum (R24) yang

diperoleh dari analisa dengan metoda-metoda berikut :

Metoda Haspers

Metoda Gumbel

Bentuk persamaan untuk menghitung debit banjir dengan metoda Haspers

adalah :

FqQ βα

52

0.7

0.7

F0.0751F0.0121

α

12F

15t103,7t

11 4

3

2

0.40t

β

t3.60r

q

0.300.80 iL0.10t

Untuk t < 2 jam

}t)(2)R(260{0.00081tRt

r 2T

T

Untuk 2 jam < t < 19 jam

1tRt

r T

Untuk 19 jam < t < 30 hari

1tR0.707r T

dengan :

Q = Debit, m3 /det

q = Hujan maksimum yang dinyatakan dalam, m3/det/km2

F = Luas daerah tangkapan hujan/cathment area, km2

t = Durasi (waktu), jam

53

r = intensitas curah hujan rata-rata selama t, mm

α = Koefisien pengaliran air hujan yang mengalir dari suatu daerah

β = Koefisien reduksi dari banyaknya hujan yang jatuh dari suatu

daerah

L = Panjang sungai yang diamati

1) Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

Nakayasu dari Jepang telah menyelidiki hidrograf satuan pada beberapa

sungai di Jepang. Dari hasil penyelidikannya tersebut, Nakayasu telah

membuat rumus hidrograf satuan sintetik. Rumus tersebut adalah

sebagai berikut :

)TT(0.33.6RAC

Q0.3p

0p

Dengan :

Qp = Debit puncak banjir (m3/det)

C = Koefisien pengaliran Nakayasu

R0 = Hujan satuan (mm)

A = Luas daerah pengaliran

T0.3 = Waktu yang diperlukan oleh penurunan debit puncak sampai

menjadi 30 % dari debit puncak (jam)

Tp = Tenggat waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir

(jam)

Bagian lengkung naik (rising limb) hidrograf satuan Nakayasu (lihat

gambar 3.1) mempunyai persamaan :

2.4

ppa T

tQQ

Dengan :

Qa = Limpasan sebelum mencapai debit puncak (m3/det)

t = waktu (jam)

54

Bagian lengkung turun (decreasing limb) mempunyai persamaan :

Untuk Qd > 0.3 Qp

0.3

p

T

Tt

pd 0.3QQ

Untuk 0.3 Qp > Qd > 0.32 Qp

0.3

0.3p

T1.5

T0.5Tt

pd 0.3QQ

Untuk 0.32 Qp > Qd

0.3

0.3p

T2

T1.5Tt

pd 0.3QQ

Untuk menghitung tenggat waktu dari permulaan hujan sampai puncak

banjir, menggunakan persamaan sebagai berikut :

Tp = tg + 0.8 tr

dengan :

tr = (0.5 sampai 1) tg

Tg = Waktu konsentrasi (jam)

dimana untuk :

L < 15 km

tg = 0.20 L0.7

L > 15 km

tg = 0.4 + 0.058 L

dengan :

L = Panjang alur sungai (km)

Sedangkan untuk menghitung waktu yang diperlukan oleh penurunan debit,

dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak adalah dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

T0.3 = tg

55

dengan nilai adalah :

Untuk daerah pengaliran biasa = 2

Untuk bagian naik hidrograf yang lambat sedangkan bagian menurun

yang cepat = 1.5

Untuk bagian naik hidrograf yang cepat sedangkan bagian menurun

yang lambat = 3

Ketersediaan dan Ketersediaan data dan Informasi Sumber daya

air

Untuk mendukung pengelolaan sumber daya air, Pemerintah dan

Pemerintah daerah menyelenggarakan pengelolaan sistem informasi sumber

daya air sesuai dengan kewenangannya. Informasi sumber daya air meliputi

:

1. Kondisi hidrolis, hidrologis, hidrometeorologis dan hidrogeologis

2. Kebejakan sumber daya daya air

3. Prasarana sumber daya air

4. Teknologi sumber daya air

5. Lingkungan pada sumber daya air

6. Lingkungan pada sumber daya air dan sekitarnya, serta

7. Kegiatan sosial ekonomi budaya masyarakat yang terkait dengan

sumber daya air

Analisa Evapotranspirasi

Evapotranspirasi merupakan faktor penting dalam memprediksi debit dari

data curah hujan dan klimatologi dengan Metoda Mock. Alasannya adalah

karena evapotranspirasi ini memberikan nilai yang besar untuk terjadinya

debit dari suatu daerah pengaliran sungai. Evapotranspirasi diartikan

sebagai kehilangan air dari lahan dan permukaan air dari suatu daerah

pengaliran sungai akibat kombinasi proses evaporasi dan transpirasi. Lebih

rinci tentang evapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual

diuraikan di bawah ini.

56

1) Evapotranspirasi Potensial

Evapotranspirasi potensial adalah evapotranspirasi yang mungkin

terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan. Faktor penting yang

mempengaruhi evapotranspirasi potensial adalah tersedianya air yang

cukup banyak. Jika jumlah air selalu tersedia secara berlebihan dari

yang diperlukan oleh tanaman selama proses transpirasi, maka jumlah

air yang ditranspirasikan akan relatif lebih besar dibandingkan apabila

tersedianya air di bawah keperluan.

Beberapa rumus empiris untuk menghitung evapotranspirasi potensial

adalah: rumus empiris dari Thornthwaite, Blaney-Criddle, Penman

dan Turc-Langbein-Wundt. Dari rumus-rumus empiris di atas, Metoda

Mock menggunakan rumus empiris dari Penman. Rumus empiris

Penman memperhitungkan banyak data klimatologi yaitu temperatur,

radiasi matahari, kelembaban, dan kecepatan angin sehingga hasilnya

relatif lebih akurat. Perhitungan evaporasi potensial Penman

didasarkan pada keadaan bahwa agar terjadi evaporasi diperlukan

panas.

Menurut Penman besarnya evapotranspirasi potensial diformulasikan

sebagai berikut :

0,27A0,27DAHE

dengan:

H = energy budget

H = R (1-r) (0,18 + 0,55 S) - B (0,56 – 0,092 de ) (0,10 + 0,9 S)

D = panas yang diperlukan untuk evapotranspirasi, dan

D = 0,35 (ea – ed) (k + 0,01w)

dimana:

A = slope vapour pressure curve pada temperatur rata-rata, dalam

mmHg/oF.

57

B = radiasi benda hitam pada temperatur rata-rata, dalam

mmH2O/hari.

ea = tekanan uap air jenuh (saturated vapour pressure) pada

temperatur rata-rata, dalam mmHg.

Besarnya A, B dan ea tergantung pada temperatur rata-rata.

Hubungan temperatur rata-rata dengan parameter

evapotranspirasi ini ditabelkan sebagai berikut.

Tabel 3.7. Hubungan Temperatur Rata-rata dengan Parameter Evapotranspirasi

A, B dan ea

Temperatur

(0C)8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

A

(mmHg/0F)

0.30

4

0.34

2

0.38

5

0.43

2

0.48

4

0.54

1

0.60

3

0.67

1

0.74

6

0.82

8

0.91

7

1.01

3

B

(mmH2O/hari)

12.6

0

12.9

0

13.3

0

13.7

0

14.8

0

14.5

0

14.9

0

15.4

0

15.8

0

16.2

0

16.7

0

17.1

0

ea

(mmHg)8.05 9.21

10.5

0

12.0

0

13.6

0

15.5

0

17.5

0

19.8

0

22.4

0

25.2

0

28.3

0

31.8

0

R = radiasi matahari, dalam mm/hari. Besarnya tergantung letak

lintang. Besarnya radiasi matahari ini berubah-ubah menurut

bulan, seperti ditabelkan berikut ini.

Tabel 3.7. Nilai Radiasi Matahari pada Permukaan Horizontal di Luar

Atmosfir, dalam mm/hari

BulanJan Peb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nop Des

Tahun

50 LU 13.7 14.5 15.0 15.0 14.5 14.1 14.2 14.6 14.9 14.6 13.9 13.4 14.39

00 14.5 15.0 15.2 14.7 13.9 13.4 13.5 14.2 14.9 15.0 14.6 14.3 14.45

50 LS 15.2 15.4 15.2 14.3 13.2 12.5 12.7 13.6 14.7 15.2 15.2 15.1 14.33

100 LS 15.8 15.7 15.1 13.8 12.4 11.6 11.9 13.0 14.4 15.3 15.7 15.8 14.21

58

R = koefisien refleksi, yaitu perbandingan antara radiasi

elektromagnetik (dalam sembarang rentang nilai panjang

gelombang yang ditentukan) yang dipantulkan oleh suatu

benda dengan jumlah radiasi yang terjadi, dan dinyatakan

dalam persentasi.

Koefisien Refleksi sangat berpengaruh pada evapotranspirasi. Berikut

adalah nilai koefisien refleksi yang digunakan dalam Metoda Mock.

Tabel 3.5. Koefisien Refleksi, r

No PermukaanKoefisien Refleksi

[r]

1 Rata-rata permukaan bumi 40 %2 Cairan salju yang jatuh diakhir musim – masih segar 40 – 85 %3 Spesies tumbuhan padang pasir dengan daun berbulu 30 – 40 %4 Rumput, tinggi dan kering 31 – 33 %5 Permukaan padang pasir 24 – 28 %6 Tumbuhan hijau yang membayangi seluruh tanah 24 – 27 %7 Tumbuhan muda yang membayangi sebagian tanah 15 – 24 %8 Hutan musiman 15 – 20 %9 Hutan yang menghasilkan buah 10 – 15 %10 Tanah gundul kering 12 – 16 %11 Tanah gundul lembab 10 – 12 %12 Tanah gundul basah 8 – 10 %13 Pasir, basah – kering 9 – 18 %14 Air bersih, elevasi matahari 450 5 %15 Air bersih, elevasi matahari 200 14 %

S = rata-rata persentasi penyinaran matahari bulanan, dalam persen

(%).

100%xterjadiyangradiasijumlah

ndipantulkayangnetikelektromagradiasir

59

ed = tekanan uap air sebenarnya (actual vapour pressure), dalam

mmHg.

= ea x h.

h = kelembaban relatif rata-rata bulanan, dalam persen (%).

k = koefisien kekasaran permukaan evaporasi (evaporating

surface). Untuk permukaan air nilai k = 0,50 dan untuk

permukaan vegetasi nilai k = 1,0.

w = kecepatan angin rata-rata bulanan, dalam mile/hari.

Substitusi persamaan-persamaan di atas menghasilkan:

dalam bentuk lain:

jika:

maka :

E = F1 x R(1 - r) - F2 x (0,1 + 0,9S) + F3 x (k + 0,01w)

dan jika:

E1 = F1 x R(1 - r)

E2 = F2 x (0,1 + 0,9S)

E3 = F3 x (k + 0,01w)

maka bentuk yang sederhana dari persamaan evapotranspirasi potensial

menurut Penman adalah:

E = E1 - E2 + E3

Formulasi inilah yang dipakai dalam Metoda Mock untuk menghitung

besarnya evapotranspirasi potensial dari data-data klimatologi yang

0,27A

0,01wkdeae0,350,270,9S0,1de0,092-0,5B0,55S0,18r1RAE

0,01wk0,27A

deae0,35x0,270,9S0,1

0,27Ade0,0920,56AB

r1R0,27A

0,55S0,18AE

0,27A

0,55S0,18AS)f(T,1F

0,27A

deae0,35x0,27h)f(T,3F

60

lengkap (temperatur, lama penyinaran matahari, kelembaban relatif, dan

kecepatan angin). Besarnya evapotranspirasi potensial ini dinyatakan

dalam mm/hari. Untuk menghitung besarnya evapotranspirasi potensial

dalam 1 bulan maka kalikan dengan jumlah hari dalam bulan itu.

2) Evapotranspirasi Aktual

Jika dalam evapotranspirasi potensial air yang tersedia dari yang

diperlukan oleh tanaman selama proses transpirasi berlebihan, maka

dalam evapotranspirasi aktual ini jumlah air tidak berlebihan atau

terbatas. Jadi evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang

terjadi pada kondisi air yang tersedia terbatas. Evapotranspirasi aktual

dipengaruhi oleh proporsi permukaan luar yang tidak tertutupi

tumbuhan hijau (exposed surface) pada musim kemarau. Besarnya

exposed surface (m) untuk tiap daerah berbeda-beda. F.J. Mock

mengklasifikasikan menjadi tiga daerah dengan masing-masing nilai

exposed surface sebagai berikut.

Tabel 3.6. Exposed Surface,m

No M Daerah

1 0 % Hutan primer, sekunder

2 10 – 40 % Daerah tererosi

3 30 – 50 % Daerah ladang pertanian

Selain exposed surface evapotranspirasi aktual juga dipengaruhi oleh

jumlah hari hujan (n) dalam bulan yang bersangkutan.

Menurut Mock rasio antara selisih evapotranspirasi potensial dan

evapotranspirasi aktual dengan evapotranspirasi potensial dipengaruhi

oleh exposed surface (m) dan jumlah hari hujan (n), seperti ditunjukan

dalam formulasi sebagai berikut.

Sehingga: n18

20m

EΔE

P

61

Dari formulasi diatas dapat dianalisis bahwa evapotranspirasi

potensial akan sama dengan evapotranspirasi aktual (atau E = 0)

jika :

a. Evapotranspirasi terjadi pada hutan primer atau hutan sekunder.

Dimana daerah ini memiliki harga exposed surface (m) sama

dengan nol.

b. Banyaknya hari hujan dalam bulan yang diamati pada daerah itu

sama dengan 18 hari.

Jadi evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi potensial yang

memperhitungkan faktor exposed surface dan jumlah hari hujan

dalam bulan yang bersangkutan. Sehingga evapotranspirasi aktual

adalah evapotranspirasi yang sebenarnya terjadi atau actual

evapotranspiration, dihitung sebagai berikut :

A. Jumlah Penguapan (Vs)

Didaerah semi kering penguapan dari kolam lumbung air baku

akan relatif cukup besar jumlahnya apalagi aliran masuk

dimusim kering tidak ada. Dengan demikian jumlah penguapan

selama musim kemarau perlu diperhitungkan dalam penentuan

selama musim kemarau perlu diperhitungkan dalam penentuan

kapasitas atau tinggi atau kedalaman lumbung air. Penguapan

dipermukaan kolam lumbung air dapat dapat dihitung seperti

berikut ini :

Ve = 10 . Akt . Ekj

Ve = jumlah penguapan dari kolam lumbung air selama

musim kemarau.

Akt = luas permukaan kolam lumbung air pada setengah

tinggi (ha)

n1820m

PEΔE

62

Ekj = penguapan bulanan dimusim kemarau pada bulan ke j

(mm/bulan), didapatkan dengan mengalikan besaran

penguapan panci A dengan koefisien

B. Ketersediaan Air

Air yang akan masuk kedalam lumbung air terdiri atas dua

kelompok yaitu : (1) air permukaan dari saluran irigasi atau

anak sungai atau sungai, dan (2) air hujan effektif yang

langsung jatuh diatas permukaan lumbung air.

Dengan demikian jumlah air yang masuk kedalam lumbung

dapat dinyatakan seperti berikut ini :

Vh = Vj + 10.Akt. Rj atau Vh = Vj

Vh = volume air yang dapat mengisi kolam lumbung air

selama musim hujan (m3)

Vj = Aliran bulanan pada bulan j (m3/bulan)

Vj = Jumlah aliran total selama musim hujan (m3)

Rj = Curah hujan bulanan pada bulan j (mm/bulan)

Rj = Curah hujan total selama musim hujan mm),curah

hujan musim kemarau diabaikan

Akt = Luas permukaan kolam lumbung air (Ha)

Volume air Vh merupakan jumlah air maksimum yang dapat

mengisi kolam lumbung air. Oleh karena itu air yang tersedia ini

harus dibandingkan dengan kapasitas tampung yang diperlukan

(Vh) dalam menentukan kapasitas total/tinggi lumbung air.

Kebutuhan total untuk tampungan hidup (Vu) adalah :

63

Vu = Jh x JKK x Qu

JKK = jumlah KK perdesa.

Jh = jumlah hari selama musim kemarau

Qu = Kebutuhan air untuk penduduk, ternak, dan kebun

(l/hari/KK)

3.4. Ruang Sedimen (Vs)

Ruang untuk sedimen perlu disediakan dikolam lumbung air baku mengingat daya

tampungnya kecil, walaupun daerahj tadah hujan disarankan agar ditanami

(rumput) untuk mengendalikan erosi. Berdasarkan pengamatan pada beberapa

lumbung air yang ada, secara praktis ruang setinggi 1 meter diatas kolam telah

cukup untuk menampung sedimen (Vs).

3.5. Kapasitas Tampung yang Dibutuhkan

Lumbung air baku yang akan dibangundi daerah semi kering akan menampung

penuh air di musim hujan dan kemudian dioperasikan selama musim kemarau

untuk melayani berbagai kebutuhan. Di daerah semi kering musim hujan akan

berlangsung pendek 3 sampai 5 bulan, sedangkan musim kemarau berlangsung > 6

bulan yaitu 7 sampai 9 bulan. Dengan demikian kapasitas tampung lumbung air

baku yang dibuuhkan harus dapat memenuhi kebutuhan di atas, dan juga harus

mempertimbangkan kehilangan air oleh penguapan di kolam dan resapan resapan

di dasar dan dinding kolam, serta menyediakan ruangan untuk sedimen. Jadi

kapasitas tampung yang diperlukan (Vn) untuk sebuah lumbung air baku adalah :

Vn = Vu+ Vi+ Ve+ Vs

Vn = kapasitas tampung total yang diperlukan suatu desa (m3)

Vu = volume hidup untuk melayani berbagai kebutuhan (m3)

64

Ve = jumlah penguapan dari kolam selama musim kemarau (m3)

Vi = jumlah resapan melalui dasar, dinding dan tubuh lumbung air

selama musim kemarau (m3)

Vs = ruangan yang disediakan untuk sedimen (m3)

Namun demikian dalm menentukan kapasitas total suatu lumbung air harus pula

mempertimbangkan volume perdebit air yang tersedia (Vh) dan kemampuan

topografi untuk menampung air (Vp). Apabila air yang tersedia atau kemampuan

topografi kecil maka lumbung air harus didesain dengan kapasitas yang lebih kecil

daripada kebutuhan maksimum suatu desa.

3.6. Jumlah Resapan (Vi)

Air di dalam kolam lumbung air akan meresap masuk kedalam porii atau rongga

didasar dan dinding kolam. Besarnya resapan ini tergantung dari sifat lulus air

material dasar dan dinding lumbung air. Sedangkan sifat ini tergantung pada jenis

butiran tanah atau struktur batu pembentuk dasar. Secara teoritik perhitungan

resapan air ini cukup rumit dan sulit dilakukan. Tetapi berdasarkan beberapa

analisis teoritik oleh Puslitbang Pengairan (1993) pada 15 tempat lumbung air di P.

Timor, P. Flores dan P. Sumba dapat ditentukan cara praktis untuk menentukan

besarnya resapan air kolam :

Vi = K . Vu

Vi = jumlah resapan tahunan ( m3)

Vu = jumlah air untuk berbagai kebutuhan (m3)

K = faktor yang nilainya tergantung dari sifat lulus air material dasar

dan dinding kolam lumbung air

K = 10%, bila dasar dan dinding kolam lumbung air praktis rapat air (

K ≤ 10 -5 cm/det), termasuk penggunaan lapisan buatan (selimut

lempung, geomembran”Rubber Sheet”, semen – tanah)

65

K = 25%, bila dasar dan dinding kolam lumbung air bersifat semi

lulus air (K = 10-3 – 10-4 cm/det)

3.7. Menentukan Kapasitas Tampung Desain (Vd)

Untuk menentukan atau memilih kapasitas tampung desain sesuatu lumbung air

(Vd) harus membandingkan ketiga hal, yaitu,

a. Volume tampungan yang diperlukan (Vn) untuk menyediakan :

i. Kebutuhan penduduk, hewan, dan kebun (Vu) disuatu desa

ii. Volume cadangan untuk kehilangan air karena penguapan (Ve), dan

resapan (Vi)

iii. Ruangan untuk menampung sedimen (Vs) diperkirakan 0.05 – 0.01 Vu

Vn = Vu+ Ve + Vi + Vs

b. Volume air yang tersedia (potensial) selama musim hujan (Vh), yang

merupakan jumlah air maksimum yang dapat mengisi kolam lumbung air.

c. Daya tampung (potensi) topografi untuk menampung air (Vp), yaitu volume

maksimum kolam lumbung air yang terbentuk karena dibangunnya suatu

lumbung air.

Dari ketiga besaran tersebut yaitu : Vn, Vh, dan Vp dipilih yang terkecil sebagai

volume atau kapasitas tampung desain suatu lumbung air (Vd). Bilamana Vh / Vp

yang menentukan , maka kemampuan lumbung air melayani penduduk akan

berkurang yaitu tidak sebesar yang diperlukan (Vn).

Vu = Vd - Ve - Vi - Vs

dimana

Vd = kapasitas desain lumbung air sebesar nilai terkecil dari Vn, Vh, Vn

JKK =uh

u

QJ

V

66

3.8. Skematik Fasilitas Lumbung Air Baku

SKEMATIK LUMBUNG AIR BAKU DAN BANGUNAN PELENGKAP

Saluran Irigasi / Sungai / Anak Sungai

1 2

3

45

6

7

8

9

1010

11

KETERANGAN :

1. Bangunan Pengatur M. A 8. Sumur Pengambilan2. Saluran PemasukanTempat Cuci3. Bangunan Pengukur Debit4. Lumbung Air Baku 9 . Pagar Pengaman5. Saluran / Pipa Untuk Proses Penjernihan 10. Pelimpah6. Bak Penjernihan 11. Saluran Pembuang7. Pipa Distribusi

MASUK

A A

9

8

6 5

10211

4± 3m

PENAMPANG MELINTANG RENCANA LUMBUNG AIR DAN BANGUNAN PELENGKAP

Potongan A-A

67

3.9. Bangunan Pelengkap

3.9.1 Bangunan Pengatur Muka Air

Pintu Skot Balok

Dilihat dari segi konstruksi, pintu skot balok merupakan peralatan yang

sederhana. Balok – balok profil segiempat itu ditempatkan tegak lurus

terhadap potongan segiempat saluran. Balok – balok tersebut disangga

didalam poneng atau alur yang lebih lebar 0.03 meter – 0.05 meter dari

tebal balok – balok itu sendiri. Dalam bangunan – bangunan lumbung

dengan lebar bukaan pengontrol 2.0 m atau lebih kecil lagi, profil-profil

balok seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1. biasa dipakai :

Gambar 3.9. Koefisien debit untuk aliran diatas skot balok potongan segiempat (Cv 1.0)

68

Perencanaan Hidrolis

Aliran pada skot balok dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan tinggi

debit berikut :

5.113

2

3

2hbgCCQ vd

dimana :

Q = debit (m3/det)

Cd = Koefisien debit

Cv = Koefisien kecepatan datang

G = percepatan gravitasi, m/det2 (≈9.8)

b = lebar normal, m

h = kedalaman air diatas skot balok, m

3.9.2 Bangunan Pengukur Debit

Agar pengelolaan air baku menjadi efektif, maka debit harus diukur dan

diatur pada hulu ssaluran pemasukan.

Berbagai macam bangunan dan peralatan telah dikembangkan intuk maksud

ini. Namun demikian, untuk menyederhanakan pengelolaan air baku hanya

beberapa jenis bangunan saja yang boleh digunakan.

Rekomendasi penggunaan bangunan tertentu didasarkan pada faktor penting

antara lain :

Kecocokan bangunan untuk keperluan pengukuran debit.

Ketelitian pengukuran dilapangan

Bangunan yang kokoh, sederhana dan ekonomis

Rumus debit sederhana dan teliti

69

Eksploitasi dan pembacaan papan duga mudah

Pemeliharaan sederhana dan mudah

Cocok dengan kondisi setempat dan dapat diterima oleh para

pemanfaat.

Tabel 3.9. Perbandingan antara bangunan-bangunan pengukur debit yang

umum dipakai

3.10. Analisa Stabilitas Struktur

Terhadap beberapa bangunan yang telah direncanakan selanjutnya dilakukan

analisa stabilitas struktur terhadap gaya-gaya yang akan bekerja pada bangunan

tersebut. Stabilitas yang ditinjau disesuaikan dengan kontruksi sifat bangunan itu

sendiri. Misal terhadap lereng lumbung air maka akan dilakukan analisa stabilitas

lereng lumbung air terhadap longsoran dengan berbagai variasi kondisi, demikian

pula halnya analisa stabilitas bangunan pengendali sedimen akan dilakukan

peninjauan stabilitas terhadap guling, geser dan sebagainya.

A. Parameter desain

Guna keperluan perhitungan analisa stabilitas, maka terlebih dahulu

ditentukan parameter-parameter yang dipakai dalam perhitungan. Nilai

parameter ini diperoleh dari hasil uji laboratorium mekanika tanah maupun

70

berdasarkan asumsi yang berlaku umum. Adapun harga parameter tersebut

disajikan pada tabel 3.10.

Tabel 3.10. Parameter design

Parameter tanah untuk Pondasi Notasi Satuan Nilai

Berat isi tanah basah w (ton/m3)

Berat isi tanah kering d (ton/m3)

Koeffisien geser dengan tanah dasar f (ton/m2)

Sudut geser dalam o

Specific Gravity GS

Parameter tanah untuk Timbunan

lereng lumbung air

Berat isi tanah basah/jenuh sat (gr/cm3)

Berat isi tanah kering d (gr/cm3)

Sudut geser dalam o

Kohesi C (kg/cm2)

Specific Gravity GS

Parameter lain-lain

Berat Jenis air + sedimen w (ton/m3)

Berat Jenis pasangan batukali bk (ton/m3)

71

3.11. Analisa Stabilitas Lereng Lumbung Air

Analisa stabilitas lumbung air dilakukan terutama ditujukan untuk mengetahui

stabilitas lereng lumbung air terhadap kelongsoran. Tinjauan dilakukan pada

beberapa kondisi yakni :

- kondisi sesaat setelah dibangun

- kondisi pada saat muka air tinggi (banjir)

- kondisi penurunan muka air tiba-tiba (rapid drawdown)

Cara yang dipakai untuk menghitung stabilitas lereng adalah suatu limit

equilibrium method (cara keseimbangan batas), yaitu dengan menghitung besarnya

kekuatan geser yang diperlukan dengan kekutan geser yang ada, dari perbandingan

tersebut didapatkan faktor keamanan.

Kekuatan geser tanah dapat dinyatakan secara umum dengan rumus sebagai

berikut:

'tan)(' ucs

dimana,

s = kekuatan geser tanah

= tegangan normal pada bidang geser

'c = cohesion intercept interm of effective stress

' = angle of shearing resistance in term of effective stress

Pertama dianggap bahwa akan terjadi kelongsoran pada suatu bidang gelincir

tertentu, dan dihitung gaya dan momen yang menyebabkan kelongsoran pada

bidang tersebut, akibat berat tanah. Ini disebut penggerak (sliding force) atau

momen penggerak (turning moment). Kemudian dihitung gaya dan moment yang

melawan kelongsoran, akibat kekuatan geser tanah. Ini disebut momen melawan

(resisting moment).

72

Perbandingan antara momen melawan (resisting moment) dengan momen

penggerak (turning moment) merupakan faktor keamanan terhadap kelongsoran

pada bidang geser yang bersangkutan. Cara ini dilakukan beberapa kali pada

bidang gelincir lain sampai didapat nilai faktor keamanan terkecil.

Ada dua cara yang biasa digunaan dalam perhitungan stabilitas lereng, yaitu cara

biasa (cara Fellinius atau cara USBR) dan cara Bishop yang telah digunakan pada

tahun 1955. Sebagai contoh ditinjau lereng dan bidang gelincir seperti pada

Gambar 3.2 berikut, untuk melakukan perhitungan ini lereng perlu dibagi dalam

sejumlah segmen, supaya ketidak seragaman tanah dapat diperhitungkan juga

supaya gaya normal pada bidang geser dapat ditentukan.

Gambar 3.11. Diagram gaya pada perhitungan Stabilitas Lereng

R

S

s = c' + P' tan s l F

X

b

W

l

S =

c' l

S

P' tan

c' l

S

Gaya pada segmen P' tan

c' lF

F

P' tan

En

Xn

P'

Xn+1 WEn+1

F

Xn

P'

En+1

P

P S

ul

P

Xn - Xn+1

ul

P P'

S

ul

P

En - En+1

Xn - Xn+1

73

Momen Penggerak segmen = Wx, dimana W = berat segmen.

Momen penggerak seluruhnya diperoleh dengan menjumlahkan momen dari setiap

segmen.

Jadi momen penggerak seluruhnya

= Wx

= sin.. RWx

= sin. WR

Faktor keamanan (SF) menurut definisi yang paling sering digunakan, adalah

perbandingan antara kekuatan geser yang ada dengan kekuatan geser yang

diperlukan untuk mempertahankan kestabilan.

Jadi kalau kekuatan geser = s, maka kekuatan geser untuk mempertahankan

Kestabilan =F

s

Bilamana S = gaya pada dasar segmen,

Maka S =F

lssehingga

Momen melawan segmen = RF

ls

Momen melawan seluruhnya = RF

ls

= lsF

R

Dengan mempersamakan momen melawan dan momen penggerak, maka :

lsF

RWR sin

74

Sehingga :

sinW

lsF

Dengan menggunakan cara tegangan efektif (Effective Stress Analysis), nilai s pada

persamaan (2) diganti dengan rumus kekuatan geser seperti pada rumus (1),

sehingga :

sin

]tan)('[

W

lullcF

]tan)('[

sin

1

luPlc

W

dimana P ialah gaya normal pada dasar segmen yang bersangkutan. Nilai ,w dan

l dapat diperoleh secara langsung untuk setiap segmen, sedangkan 'c dan ' dapat

ditentukan di laboratorium. Nilai tegangan air pori (u) juga dapat diukur

dilapangan. Hanya nilai P yang belum diketahui.

Gaya normal (P) ini tidak dapat ditentukan dengan cara menghitung keseimbangan

statis (karena terdapat keadaan statis tidak tertentu), sehingga harus dipakai suatu

cara pendekatan untuk menentukan besarnya (P).

Pada cara Bishop besarnya P diperoleh dengan menguraikan gaya-gaya lain pada

arah vertikal, yaitu :

cossin'

)(cos)(sin'tan

)( 1 luF

lcXXWluP

FluP nn

sehingga :

F

uF

cXXW

luPnn

sin'tancos

)cossin'

(1)()(

1

75

Pada cara Bishop ini, nilai )( 1 nn XX dianggap sama dengan nol, sehingga

F

uF

cW

luP

sin'tancos

)cossin'

(1

Jadi :

F

buWbcW

F

tan'tan1

sec]'tan)('[

sin

1

dimana :

W = berat tanah pada slice yang ditinjau

'C dan ' = effective shear strength parameter

b = lebar slice

u = tegangan air pori

= sudut antara garis singgung pada dasar slice dengan bidang

horizontal

Dengan kata lain, pada cara Bishop dianggap bahwa gaya-gaya pada batas

vertikal segmen bekerja pada arah horizontal. Dengan anggapan ini, juga karena

faktor keamanan pada setiap segmen dijadikan sama, maka besarnya )( 1 nn EE

menjadi tertentu, sehingga P dapat diketahui.

Nilai F pada persamaan (3) terdapat baik pada sebelah kiri maupun sebelah kanan.

Karena itu untuk menghitung besarnya F harus digunakan cara iterative (ulangan).

Besarnya faktor keamanan terhadap bahaya longsoran dengan menggunakan cara

tegangan efektif (effective stress analysis), yaitu sebesar :

Tanpa gempaFK = 1.50

Dengan gempa FK = 1.20

76

Adapun perhitungan detail stabilitas lereng lumbung air disajikan dalam Laporan

penunjang (Nota desain/design calculation).

Dari hasil tersebut diatas dapat diketahui bahwa stabilitas lereng lumbung air pada

kondisi normal sebagian besar tidak stabil, hal ini terkait dengan material bahan

timbunan yang pada umumnya berupa material lepas (non plastis), sehingga untuk

itu perlu dilakukan penyelidikan tambahan untuk memperoleh sumber material

pengganti pada lokasi rencana borrow area yang lain dengan tanah yang bersifat

plastis. Alternatif lain adalah, dilakukan treatment pada material timbunan dengan

menambahkan kapur sebagai bahan pengikat sehingga material lebih bersifat

plastis dan butiran material saling terikat sebagai akibat adanya material kapur,

bila hal ini dilakukan maka perlu dilakukan pengujian campuran untuk

mengetahui kompisisi campuran yang tepat antara bahan timbunan dengan

material pengikat dengan demikian akan dihasilkan bahan timbunan yang

memenuhi syarat.

3.12. Analisa Stabilitas Bangunan Lereng

Sebagaimana halnya konstruksi lereng lumbung air, maka dilakukan analisa

stabilitas. Analisa stabilitas bangunan meliputi :

a. Stabilitas terhadap guling

b. Stabilitas terhadap geser

c. Stabilitas terhadap daya dukung.

a) Stabilitas Terhadap Guling

Untuk mengamankan bangunan terhadap bahaya guling, maka resultante dari

gaya-gaya yang bekerja pada bangunan tersebut harus bekerja di dalam

wilayah KERN. Hal ini dapat ditunjukkan dengan rumus sebagai berikut :

e < =6

b2

77

dimana :

e = Eksentrisitas resultante gaya (m)

b2 = Lebar dasar bangunan (m)

b) Stabilitas Terhadap Geser

Untuk mengamankan bangunan terhadap kemungkinan terjadinya geser di

antara dasar bangunan dengan tanah dasar, maka faktor keamanan bangunan

tersebut terhadap geser harus lebih besar dari 1,20. Faktor keamanan ini

dihitung berdasarkan rumus berikut ;

Ns =H

V.f

dimana :

Ns = Faktor keamanan terhadap geser (Ns > 1,20)

F = Koefisien geser antara dasar bangunan dan tanah dasar

V = Jumlah gaya vertikal (ton)

H = Jumlah gaya horisontal (ton)

c) Stabilitas Terhadap Daya Dukung

Tekanan pada tanah akibat beban bangunan harus lebih kecil dari pada daya

dukung tanah dasar. Selain itu tegangan yang terjadi di bagian hulu bangunan

tidak boleh menyebabkan tegangan tarik pada tubuh bangunan. Kedua hal ini

dapat diperiksa berdasarkan rumus sebagai berikut :

1,2 =

.b

e.61

b

V.

22

dimana :

1 = Tekanan tanah maksimum (t/m2)

78

2 = Tekanan tanah minimum (t/m2)

V = Jumlah gaya vertikal yang bekerja pada bangunan (ton)

b2 = Lebar dasar bangunan (m)

e = Eksentrisitas resultante gaya (m)