Akhir - Akhir ini Desain Peredam Energi pada Bendung Seringkali Asal, Begini Contoh Kasus yang Seringkali Terjadi

 Perencanaan bendung membutuhkan perhitungan hidrolika yang cukup sehingga bendung yang direncanakan bisa memberikan fungsi yang bertahan lama. pada kondisi banjir, salah satu musuh dalam desain bendung adalah lompatan hidrolis yang bisa memberikan kerusakan baik pada tubuh bendung maupun lantai olak. pada postingan kali ini, aku sedikit membahas tentang beberapa desain bendung yang akhir - akhir ini aku rasa minim perhitungan hidrolika dan pendekatan hidrolika yang diperlukan. Bahkan dari beberapa bendung terakhir yang sedang direncanakan atau bahkan sedang dalam masa konstruksi, perhitungan hidrolika yang dilakukan kurang matang.

sebagai disclaimer, aku memberikan akses untuk diskusi sebesar - besarnya untuk segala jenis pembahasan mengenai detail ini karena memang permasalahan yang aku bahas adalah desain pada aliran tenggelam di bendung.

1. Pendahuluan dan Studi Kasus

Pembahasan kali ini dimulai dengan studi kasus sebuah bendung yang aku bantu untuk perhitungan stabilitasnya namun tidak dengan perhitungan hidrologi dan hidrolikanya. Sehingga dengan meninjau hal tersebut, aku tidak akan membahas tentang hidrologi dan tidak akan membahas hidrolika dari perhitungan dan bagaimana mendapatkannya, namun lebih pada komentar bagaimana kesalahan dari segi lompatan hidrolisnya. Perhatikan gambar bendung berikut ini:

Potongan Memanjang Bendung

pada gambar lompatan hidrolis yang disajikan, terlihat kurang jelas dan bahkan lebih mengarah bahwa lompatan hidrolis yang terjadi bersifat lompatan bebas (free jump). Kolam olak yang digunakan merupakan kolam olak dengan tipe bucket dengan kondisi muka air di atas dan di hilir sudah tersedia sebagaimana di gambar. pembahasan dibagi menjadi beberapa section dari komponen penunjang untuk lompatan hidrolis.

2. Tidak ada Analisa Tail Water Level 

 Gambar yang disajikan merupakan lompatan hidrolis dengan tipe free jump yang mana bisa terjadi apabila muka air di hilir (tailwaiter) sama dengan tinggi lompatan konjugasi. seperti yang kita ketahui bahwa terdapat 3 jenis utama lompatan hidrolis yang bisa terjadi jika diindikasikan berdasarkan energi spesifik dan tinggi muka air di hilir yaitu:

• Free Jump, terjadi ketika tinggi muka air hilir (tail water) sama dengan (=) tinggi muka air konjugasi
• Repelled Jump, terjadi ketika tinggi muka air hilir (tail water) lebih rendah (<) daripada tinggi muka air konjugasi
• Submerged Jump, terjadi ketika tinggi muka air hilir (tail water) lebih tinggi (>) daripada tinggi muka air konjugasi

Berdasarkan 3 jenis tersebut, maka salah satu parameter yang perlu untuk dilakukan perhitungan adalah tinggi muka air di hilir atau tailwater. maka sudah dipastikan apabila perhitungan hidrolika tidak dilakukan, akan susah untuk menentukan jenis lompatan hidrolis yang terjadi. kemudian justifikasi bahwa tidak ada analisa tail water level dapat diketahui dari elevasi tanah di hilir yang sejajar dengan elevasi lantai olaknya. 

kemudian pada dasarnya, sangat jarang di alam ketika kita membuat struktur bangunan melintang sungai seperti bendung di alam tinggi konjugasi dan tinggi tail water akan sama secara natural sehingga seringkali dilakukan pendalaman dasar lantai atau metode lainya untuk mendapatkan lompatan hidrolis tipe free jump. jika kondisi tinggi muka air di hilir tidak dilakukan, maka hampir mustahil bisa menggambarkan tipe lompatan hidrolis yang terjadi.

3. Perlu Dilakukan Pengecekan Tinggi Energi

Tinggi energi dihitung untuk hulu dan hilir yang juga bisa membantu dalam penentuan jenis lompatan hidrolis yang terjadi dan bagaimana evaluasinya sehingga lompatan yang terjadi bisa diamankan dengan baik. Namun pada studi kasus seperti diatas, dengan asumsi nomor 2 bahwa tidak ada analisa tail water level tidak terjadi dan muka air di hilir memang sesuai hitungan, maka masih menimbulkan masalah tentang jenis lompatan yang terjadi. sebagai indikasi awal adalah sebuah fakta bahwa elevasi mercu bendung (+320 m) yang lebih rendah daripada elevasi tail water (+321.20 m)

Dengan adanya elevasi muka air hilir yang lebih tinggi, maka secara keseluruhan perlu untuk dilakukan pengecekan secara hidrolis. secara umum, persamaan tinggi energi dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

H= h + (v^2)/2/g

Hu dibandingkan dengan H2

hu + (vu^2)/2/g dibandingkan dengan h2 + (v2^2)/2/g

(325.45 - 318) + (vu^2)/2/g dibandingkan dengan (321.20 - 317) + (v2^2)/2/g

7.45 + (vu^2)/2/g dibandingkan dengan 4.2 + (v2^2)/2/g

kita alihkan dulu nilai v yang merupakan kecepatan aliran, dari data diatas dapat dilihat bahwa selisih antara H hulu dan H hilir sangat sedikit. aku akan mengambil contoh dari KP 02 bangunan irigasi dimana terdapat gambar dengan berbagai jenis lompatan hidrolis.

Jenis Lompatan Hidrolis
Sumber: KP Irigasi Bagian bangunan Utama

dari gambar diatas untuk kondisi tail water yang lebih tinggi daripada mercu bendung dan dengan tinggi energi atau head yang hampir sama antara hulu dan hilir menyebabkan terjadinya lompatan hidrolis tipe submerged jump sebagaimana digambarkan pada gambar A dan B. 

3. Kesimpulan

Penggunaan persamaan yang dimunculkan oleh beberapa bentuk peredam energi maupun lantai olak seperti USBR, Bucket, dan lain sebagainya memang terlihat praktis dan bahkan bisa dinilai sangat sederhana. namun masih harus ditunjang oleh perhitungan hidrolika penunjang lainnya sehingga bisa didapatkan jenis dan pola lompatan hidrolis yang sesuai. keterkaitan dengan kondisi eksisting memang sangat berpengaruh dan bahkan tidak jarang perubahan karena hidrolika menimbulkan perubahan pada stabiitas dan biaya. namun tentu saja terlepas dari politiknya, desain harus disajikan dengan benar dan seaman mungkin.