KAJIAN STABILITAS KONSTRUKSI SEKAT KANAL DI LAHAN GAMBUT DENGAN

Presentasi berjudul: "KAJIAN STABILITAS KONSTRUKSI SEKAT KANAL DI LAHAN GAMBUT DENGAN"— Transcript presentasi:

1 KAJIAN STABILITAS KONSTRUKSI SEKAT KANAL DI LAHAN GAMBUT DENGAN
UJI MODEL FISIK HIDRAULIK Fransisco HRHB*1), Yustinus Sulistiyanto2), Adi Jaya2), Made Kamiana1), Basuki2), Fengky F. Adji2) dan Alderina R. Nahan1) 1) Faculty of Engineering, University of Palangka Raya, Indonesia 2) Faculty of Agriculture, University of Palangka Raya, Indonesia

2 LATAR BELAKANG Keberadaan air di lahan gambut sangat dipengaruhi oleh adanya hujan dan pasang surut air sungai. Perilaku dari keduanya akan berpengaruh terhadap tinggi dan lama genangan air di lahan gambut. Pengelolaan air di lahan gambut bertujuan untuk mengatur pemanfaatan sumberdaya air secara optimal. Salah satu teknik pengelolaan air di lahan gambut adalah dengan membuat saluran untuk mengendalikan keberadaan air tanah. Agar gambut tidak menjadi kering di musim kemarau, tapi juga tidak tergenang di musim hujan dapat dicapai dengan membuat sekat atau pintu air yang dapat mengatur tinggi muka air.

3 Beberapa permasalahan teknis yang ditemukan sejauh ini terhadap kondisi sekat kanal antara lain (Suryadiputra et al., 2005): kondisi tiang yang dipasang melintang mengalami pembengkokan (bending) khususnya pada bagian tengah sekat kanal; Gambar 1a. Kondisi kerusakan pada konstruksi sekat kanal (Sumber: Suryadiputra et al., 2005)

4 b. terjadi proses rembesan pada bagian bawah (underneath seepage) dari lapisan karung-karung tanah, hal ini disebabkan menggelembungnya karung tanah dan juga adanya sisa-sisa tonggak/ batang kayu yang membentuk celah-celah berada pada lapisan bawah tanah gambut; Gambar 1b. Kondisi kerusakan pada konstruksi dam beton (Sumber: hasil survei lapangan, 2018)

5 c. terjadi erosi/perembesan air melalui sisi samping konstruksi sekat, terutama bila debit air cukup besar, sehingga air menggerus tanah gambut di sekitarnya kemudian membentuk cekungan baru sebagai jalur mengalirnya kelebihan air ke bagian saluran di bawahnya. Gambar 1c. Kondisi kerusakan pada konstruksi sekat kanal (Sumber: Suryadiputra et al., 2005)

6 Lokasi Penelitian Gambar 2. Lokasi sekat kanal sebagai obyek penelitian (Sumber: peta Google Earth, 2018)

7 Gambar 3. Kondisi konstruksi sekat kanal di lokasi penelitian
(Sumber: hasil survei lapangan, 2017) Data teknis: Lebar sungai 22 m; tinggi tanggul 2,5 m - sekat isi karung tanah Konstruksi kayu bulat (kayu hutan/klas kuat III) gambut Panjang sekat 24 m; lebar 9 m; tinggi 2,7 m - lapisan geotekstil Panjang pelimpah 9 m; lebar 1,2 m; tinggi ambang 1,3 m

8 TUJUAN PENELITIAN a. Mengetahui perilaku hidraulis aliran pada saluran di lahan gambut setelah dibuat sekat kanal. b. Mengetahui desain konstruksi sekat kanal yang memiliki stabilitas yang aman bila dibuat pada saluran di lahan gambut.

9 Gambar 4. Rencana Model Fisik (Sumber: hasil pengolahan data, 2018)
LINGKUP PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan penelitian eksperimen terhadap 3 model fisik. Masing-masing seri model diatas diuji dengan beberapa variasi debit banjir rencana periode ulang 5, 25, 50 dan 100 tahun. a). Model seri 0 b). Model seri1 c). Model seri 2 Gambar 4. Rencana Model Fisik (Sumber: hasil pengolahan data, 2018)

10 TINJAUAN PUSTAKA Sekat kanal atau canal blocking atau tabat adalah sekat-sekat yang dibuat di dalam sebuah kanal Tujuan dari pembangunan sekat kanal adalah untuk memulihkan kembali keadaan gambut yang basah dan lembab serta menata kembali lahan-lahan gambut yang sudah terlanjur di gali. Ada dua jenis yang dapat digunakan dalam pemakaian skala model fisik hidrolik yaitu : a. Skala model sama (undistorted model); adalah skala yang dipakai dalam pembuatan model dimana perbandingan skala horisontal dan vertikal sama. b. Skala model tidak sama (distorted model); adalah perbandingan antara skala horisontal dan vertikal tidak sama.

11 Tinjauan terhadap stabilitas suatu sekat kanal meliputi stabilitas terhadap geser, guling, gaya angkat dan piping (Suryolelono, 1994), yaitu: a. Stabilitas terhadap guling, 𝐹𝑆= Σ 𝑀 𝐿 Σ 𝑀 𝐺 >1,5 b. Stabilitas terhadap geser, 𝐹𝑆= f . Σ 𝑅 𝐻 Σ 𝑃 𝐻 >1,5 c. Stabilitas terhadap gaya angkat, 𝐹𝑆= 𝑊𝑠 𝑈 >2 d. Stabilitas terhadap piping, 𝐹𝑆= 𝑖 𝑐𝑟 𝑖 𝑐𝑎𝑙 >2

12 Gambar 5. Sketsa rencana pengukuran saluran

13 Skala Model dan Konstruksi Model
Skala model uji fisik penetapan skalanya sebagai berikut: - Skala model jenis skala distorsi (distorted) yaitu H=1 : 30 dan V=1:10 - tingkat ketelitian 5% - ketinggian air rencana - ketinggian air di atas pelimpah (disesuaikan dengan debit rencana) Untuk konstruksi model fisik konstruksi sekat: - Saluran utama terbuat dari tanah yang diambil dari lokasi sekat. - Tipikal penampang saluran dibuat berdasarkan hasil pengukuran memanjang dan melintang lapangan (dengan tripleks). - Konstruksi model fisik sekat dibuat dari kayu seperti kayu bulat yang digunakan pada konstruksi sebenarnya.

14 Jenis Pengamatan dan Pengukuran
a. Pengukuran profil muka air di saluran bagian hulu, hilir dan di pelimpah. b. Pengukuran kecepatan aliran air di saluran dan di pelimpah. c. Pengamatan terhadap perilaku aliran air di sekitar model konstruksi sekat. d. Pengamatan rembesan air pada sekat isi model konstruksi sekat. e. Pengamatan deformasi yang terjadi pada model konstruksi sekat.

15 HASIL PENELITIAN Qrt = 0,8753 m3 dt-1 hrt = 0,9 m vrt = 0,2 m dt-1
Art = 4,13 m2 S = 0,0017 hrt = 0,9 m htg = 2,5 m Gambar 6. Penampang melintang dan memanjang saluran (Sumber: hasil pengukuran, 2017)

16 long section cross section Gambar 7. Sketsa rencana fasilitas uji model skala H=1:30, V=1:10 (Sumber: hasil pengukuran, 2018)

17 Gambar 8. Model fisik saluran dan instrument ukur
Point Gauge 3 Pitot tube Model fisik sekat Point Gauge 2 Kolam penenang Point Gauge 1 rechbox Gambar 8. Model fisik saluran dan instrument ukur (Sumber: hasil pengukuran, 2018)

18 (Sumber: hasil perhitungan, 2018)
Tabel 3. Liku debit alat ukur Rechbox (Sumber: hasil perhitungan, 2018) B = 930 mm b = 100 mm D = 410 mm h = tinggi muka air (mm) Gambar 9. Detail Rechbox (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

19 Tabel 1. Curah hujan maksimum harian Stasiun Palangka Raya tahun 2006-2015
(Sumber: BMKG Palangka Raya, 2016)

20 Tabel 2. Syarat pemilihan jenis distribusi (Soewarno, 1995)
Tabel 3. Rekapitulasi perhitungan curah hujan rencana (mm) (Sumber: hasil perhitungan, 2018) (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

21 Perhitungan debit banjir rencana
Tabel 4. Rekapitulasi perhitungan debit banjir rencana (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

22 Kalibrasi dan verifikasi
Tabel 5. Variasi hasil pengujian alat ukur debit Rechbox (metoda Rasional) Tabel 7. Variasi hasil pengujian alat ukur debit Rechbox (metoda Wedumen) Tabel 6. Variasi hasil pengujian alat ukur debit Rechbox (metoda Hasper) Qrt = 0,8753 m3/dt , nL = 30 , nH = 10 nQ = nL x nH3/2 = 948,6433 Qm = Qrt / nQ = 0,00092 m3/dt  < 5% (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

23 Gambar 10. Grafik liku debit TWL
Tabel 8. Liku debit Tail Water Level (TWL) Q5 = 18,88 m3/dt Gambar 10. Grafik liku debit TWL (Sumber: hasil perhitungan, 2018) (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

24 Gambar 11. Kalibrasi untuk debit Q25
(Sumber: hasil pengukuran, 2018)

25 Perilaku aliran pada model
Gambar 12. Pola aliran yang terjadi (Sumber: hasil pengukuran, 2018) Model seri 0 Model seri 1 Model seri 2

26 Gambar 13. Gerusan yang terjadi
Model seri 0 Model seri 1 Gambar 13. Gerusan yang terjadi (Sumber: hasil pengukuran, 2018)

27 Gambar 14. Gerusan yang terjadi
Perhitungan kecepatan aliran untuk Q5: v= 2gh = 2(9,81)( 2, ) = 0,.203 m/dt Skala distorsi untuk kecepatan adalah nV = nh1/2 = (10) 1/2 = 3,1623 Kecepatan aliran sebenarnya: v = 0,203 (3,1623) = 0,6419 m/dt Gambar 14. Gerusan yang terjadi (Sumber: hasil pengukuran, 2018)

28 Rekapitulasi Hasil Uji Model
Tabel 9. Rekapitulasi uji model fisik terhadap perilaku aliran  10,03%  25,23% (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

29 Stabilitas Konstruksi
Gambar 15. Gaya-gaya pada konstruksi sekat (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

30 Rekapitulasi Hasil Uji Model
Tabel 10. Rekapitulasi uji model fisik terhadap stabilitas konstruksi Konstruksi sekat kanal model seri 2 memiliki stabilitas yang aman terhadap guling, geser, gaya angkat dan piping. Namun saat debit banjir rencana lebih besar dari Q5 dapat terjadi piping. Konstruksi sekat kanal model seri 2 dapat menjadi model rekomendasi (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

31 Kelebihan dan kekurangan model
Tabel 11. Deskripsi kelebihan dan kekurangan model uji fisik No Model Uji Fisik Kelebihan Kekurangan 1. Model Seri 0 - bahan kayu bulat mudah didapat - pengerjaan lebih mudah karena alat sambung berupa paku - aliran air lebih mengarah ke saluran pelimpah - aman terhadap gaya guling - aman terhadap gaya geser - aman terhadap gaya angkat - tinggi sekat kurang untuk debit banjir Q50 dan Q100 - konstruksi dinding terjadi deformasi (melengkung) - saluran pelimpah kurang lebar - terjadi gerusan tanah dasar saluran di hilir pelimpah - terjadi rembesan - karena ada 2 saluran pelimpah maka terjadi aliran vortex di hilir sekat - terjadi feedback water di kedua sisi pelimpah sehingga cenderung menggerus tanggul - tidak aman terhadap piping

32 lanjutan tabel 11 No Model Uji Fisik Kelebihan Kekurangan 2.
Model Seri 1 - bahan kayu bulat mudah didapat - pengerjaan lebih mudah karena alat sambung berupa paku - aman terhadap gaya guling - aman terhadap gaya geser - tinggi sekat kurang untuk debit banjir Q50 dan Q100 - pengerjaan radius dinding sulit - saluran pelimpah kurang lebar - terjadi rembesan - terjadi gerusan tanah dasar saluran di hilir pelimpah - terjadi aliran vortex dan feedback water di hilir pelimpah sehingga cenderung menggerus dasar dan tanggul - tidak aman terhadap piping - tidak aman terhadap gaya angkat

33 lanjutan tabel 11 No Model Uji Fisik Kelebihan Kekurangan 3.
Model Seri 2 (Desain Rekomendasi) - tinggi sekat cukup untuk debit banjir Q50 dan Q100 - tinggi muka air hulu 2,3 m (debit rencana Q5) - saluran pelimpah lebar - vortex yang terjadi kecil dan feedback water hanya terjadi di tengah hilir sekat - aman terhadap gaya guling - aman terhadap gaya geser - aman terhadap gaya angkat - aman terhadap piping (pada debit banjir Q5) - bahan kayu bulat harus pilihan (L=6 m) - pengerjaan lebih sulit karena alat sambung suai berupa baut - material konstruksi lebih banyak (biaya lebih mahal) - gerusan tanggul akibat feedback water - tidak aman terhadap piping saat debit banjir Q25, Q50 dan Q100 (Sumber: hasil perhitungan, 2018)

34 SARAN Untuk data tanah perlu dilakukan pengukuran agar diperoleh kedalaman tanah mineral dan diketahui parameter-parameter tanah setempat sebenarnya. Analisis hidrologi hujan rencana sebaiknya menggunakan data curah hujan dari beberapa stasiun hujan yang terdekat dengan lokasi penelitian. Pembuatan fasilitas uji model fisik berupa model saluran sebaiknya dibuat dengan material yang lebih kokoh dan tidak terjadi kebocoran. Penggunaan alat ukur PG dan pitot tube yang lebih baik meningkatkan akurasi pengukuran terhadap model yang diuji. Dalam pembuatan konstruksi yang sebenarnya maka perlu diperhatikan agar kedalaman pancang tiang kayu bulat (minimal 20 cm pada bagian ujung) dapat mencapai tanah mineral atau minimal 1,5 m. Bagian tubuh konstruksi sekat dapat diberi lapisan kedap air yang terpasang dengan tepat dan material tubuh sekat yaitu tanah setempat yang diisi menggunakan karung dengan bahan yang lebih baik (awet). Bahan pengikat suai-suai kayu bulat sebaiknya menggunakan baut hitam 12 dengan panjang yang sesuai sebagai alat sambung. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut agar diperoleh bentuk konstruksi pelimpah yang dapat digunakan sebagai transportasi air (lalu lintas) sehingga klotok/perahu dapat melalui sekat dengan mudah tanpa merusak konstruksinya.

35 TERIMA KASIH