Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Banjir lahar dingin, salah satu bentuk bencana yang patut diwaspadai pasca gunung meletus. Banjir lahar sesungguhnya merupakan aliran debris, yakni aliran material campuran pasir, kerikil, dan batu serta pohon-pohon yang tumbang dalam volume yang sangat besar. Biasanya disebabkan karena endapan sedimen dasar sungai di daerah hulu mengalir karena limpasan banjir atau karena tebing/lereng yang runtuh akibat erosi di DAS. Kecepatan aliran debris mencapai 20-40 km/jam sehingga memiliki daya rusak yang besar. Aliran debris bukanlah merupakan transport sedimen individual seperti transport sedimen di sungai, melainkan transport material sedimen secara kolektif, yang lebih banyak diakibatkan oleh gaya berat (gravitasi) kumpulan material pasir, kerikil, dan batu. Letusan gunung berapi yang tidak mudah diprediksi serta sulitnya memperingati penduduk di sekitar lereng gunung berapi akan bahaya pasca letusan, mendorong munculnya ide untuk meminimalisir kerusakan akibat banjir lahar dingin ataupun aliran debris lainnya yang disebabkan oleh banjir bandang. Salah satunya dengan SABO DAM. Yaitu bangunan menyerupai bendung namun bukan untuk menahan air tetapi untuk menahan material endapan/sedimen yang terbawa dengan aliran air. 1.2. Rumusan Masalah 1. Fenomena aliran debris 2. Sedimen dan kriterianya 3. Prinsip kerja Sabo Dam
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Banjir lahar dingin, salah satu bentuk bencana yang patut diwaspadai pasca gunung
meletus. Banjir lahar sesungguhnya merupakan aliran debris, yakni aliran material campuran
pasir, kerikil, dan batu serta pohon-pohon yang tumbang dalam volume yang sangat besar.
Biasanya disebabkan karena endapan sedimen dasar sungai di daerah hulu mengalir karena
limpasan banjir atau karena tebing/lereng yang runtuh akibat erosi di DAS. Kecepatan aliran
debris mencapai 20-40 km/jam sehingga memiliki daya rusak yang besar. Aliran debris
bukanlah merupakan transport sedimen individual seperti transport sedimen di sungai,
melainkan transport material sedimen secara kolektif, yang lebih banyak diakibatkan oleh
gaya berat (gravitasi) kumpulan material pasir, kerikil, dan batu.
Letusan gunung berapi yang tidak mudah diprediksi serta sulitnya memperingati
penduduk di sekitar lereng gunung berapi akan bahaya pasca letusan, mendorong munculnya
ide untuk meminimalisir kerusakan akibat banjir lahar dingin ataupun aliran debris lainnya
yang disebabkan oleh banjir bandang. Salah satunya dengan SABO DAM. Yaitu bangunan
menyerupai bendung namun bukan untuk menahan air tetapi untuk menahan material
endapan/sedimen yang terbawa dengan aliran air.
1.2. Rumusan Masalah
1. Fenomena aliran debris
2. Sedimen dan kriterianya
3. Prinsip kerja Sabo Dam
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Fenomena Aliran Debris
Banjir sedimen sering disebut sebagai aliran debris, dapat terjadi karena :
a) Sedimen yang mengendap di dasar alur sungai terangkut oleh limpasan pada saat
banjir;
b) Tebing lembah atau bukit yang runtuh atau longsor,
c) Sabo dam, cek dam atau tembok penahan tanah yang runtuh.
Meskipun merupakan gerakan sedimen, namun fenomena aliran debris berbeda
dengan angkutan dasar sungai (bed load). Bentuk endapan angkutan dasar sungai senderung
mengikuti konfigurasi penampang sungai, sedangkan bentuk melintang endapan aliran debris
cenderung cembung selain itu bentuk memanjang endapan aliran debris cenderung cembung
di bagian hilirnya. Endapan angkutan dasar sungai cenderung berlapis-lapis secara teratur,
sedangkan endapan dapan debris bercampur tidak teratur.
Aliran debris mengalir bukan karena akibat gaya seret dari aliran air, akan tetapi lebih
banyak diakibatkan oleh gaya berat dari kumpulan materialnya. Jika angkutan dasar sungai
merupakan gerakan individu dari material pasir, kerikil, maupun batu yang bergerak secara
sendiri-sendiri akibat gaya seret aliran air. Aliran debris merupakan gerakan kolektif dari
material campuran batu, kerikil dan pasir yang bergerak bersama-sama. Sehingga sebuah batu
yang tidak mungkin terangkut oleh aliran air dapat bergerak pada saat aliran debris
berlangsung. Inilah yang disebut sebagai gerakan kolektif. Pada gerakan kolektif, batu-batu
besar berada di depan sementara batu-batu kecil, kerikil, sampai butiran terkecil berada di
belakangnya secara berurutan beradasarakan ukurannya
Gambar 1. Angkutan Individu
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 3
Gambar 2. Angkutan Kolektif
Karena merupakan aliran massa sedimen yang banyak den bergerak akibat gaya
gravitasi, maka arah aliran debris cenderung lurus sekalipun pada bagian sungai yang
berbelok. Bahkan tenaganya yang besar mampu meruntuhkan tanggul ataupun cekdam. Selain
sedimen, material lain yang seringkali terbawa oleh aliran debris adalah sisa-sisa pohon yang
tumbang dalam berbagai ukuran.
Aliran debris dapat diklasifikasikan menjadi 3 tipe aliran yaitu:
a) Tipe bor bergelombang, yaitu terjadi apabila aliran debris banyak mengandung
material batu-batuan berukuran besar.
Gambar 3. Aliran debris tipe bor bergelombang
b) Tipe bor pisau, yaitu terjadi apabila aliran debris banyak mengandung material
pasir bercampur kerikil atau batu-batuan kecil sampai sedang.
Gambar 4. Aliran debris tipe bor pisau
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 4
c) Tipe bor bergelombang memutar, terjadi apabila aliran debris yang banyak
mengandung lumpur mengalir pada palung sungai yang relatif halus atau
kemiringan sungai yang landai
Gambar 5. Aliran debris tipe bor bergelombang
2.2. Sedimen dan kriterianya
Sasaran dari pekerjaan Sabo adalah semua material pasir, kerikil maupun batu-batu
berbagai ukuran yang ada di hulu Sabo basic point. Sabo basic point adalah suatu titik di
alur sungai yang dipergunakan sebagai titik dasar dalam menghitung jumlah sedimen yang
harus dikendalikan di daerah sasaran. Pertimbangan yang diambil dalam memilih Sabo basic
point antara lain :
1) Titik pertemuan sungai dengan percabangannya
2) Titik limpasan
3) Titik puncak kipas alluvial
4) Titik peralihan antara daerah aliran debris dan aliran sedimen
Dalam perencanaan pekerjaan sabo, dikenal kriteria banjir sedimen tahunan dan banjir
massa sedimen.
a) Banjir sedimen tahunan adalah material sedimen, baik pasir, kerikil maupun batu
berukuran kecil sampai sedang yang terangkut oleh aliran banjir tahunan dan biasanya
terjadi 2 sampai 3 kali dalam setahun. Kuantitas angkutan sedimen sangat tergantung
pada kondisi daerah sumber produksi sedimen. Di daerah aliran sungai di sekitar gunung
api aktif, banjir sedimen tahunan dapat sangat besar, khususnya beberapa waktu setelah
terjadi letusan atau pasca letusan. Demikian juga, di daerah aliran sungai yang kritis atau
gundul tanpa vegetasi penutup yang rapat, angkutan sedimen tahunnannya relatif cukup
besar.
b) Banjir massa sedimen, yaitu material sedimen baik pasir, kerikil, maupun batu berukuran
kecil sampai besar yang bergerak bersama aliran banjir dengan kuantitas yang sangat
besar disebabkan oleh banjir dengan waktu ulang 25 tahun, 30 tahun, ataupun 50 tahun.
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 5
Banjir semacam ini sangat merusak lingkungan disekitarnya dan selalu menimbulkan
bencana.
Pada prinsipnya, tujuan dari pekerjaan sabo adalah mengendalikan banjir sedimen
yang sampai ke Sabo basic point dengan kuantitas tertentu, namun tidak menimbulkan
kerusakan lingkungan di sekitarnya. Sehingga dikenal kriteria kuantitas yang diijinkan dan
kuantitas yang tidak diijinkan / membahayakan.
a) Kuantitas sedimen yang diijinkan, yaitu kuantitas sedimen yang sampai ke Sabo basic
point tidak menimbulkan kerusakan lingkungan atau bencana di sekitarnya disebut
kuantitas yang diijinkan (allowable quantity). Kuantitas yang diijinkan tidaklah konstan
sepanjang waktu. Semakin banyak bangunan fasilitas pengendalian dan pengamanan
erosi maupun banjir sedimen, maka kuantitas yang diijinkan semakin besar.
b) Kuantitas yang membahayakan, yaitu apabila kuantitas angkutan sedimen yang sampai
ke Sabo basic point, diperkirakan akan melebihi kuantitas yang diijinkan disebut
sebagai kuantitas yang membahayakan (harmful quantity). Oleh karena itu, kuantitas
angkutan sedimen yang sampai ke Sabo basic point hanyalah kuantitas yang diijinkan,
maka material sedimen yang dipertimbangkan akan menyebabkan kuantitas angkutan
sedimen yang membahayakan harus dikendalikan di sekitar daerah sumber produksi
sedimen.
Sedangkan kriteria sedimen yang dikendalikan oleh pekerjaan sabo berhubungan
dengan kuantitas sedimen yang ditahan, ditimbun, dan dikontrol.
a) Sedimen yang ditahan adalah sedimen yang secara langsung ditahan di daerah sumber
produksi. Hal ini dilakukan untuk mengurangi kuantitas sedimen yang mengalir ke
daerah hilir.
b) Sedimen yang ditimbun adalah sedimen yang ditimbun di bagian hilir daerah sumber
produksi yang memiliki palung sungai yang lebar dan dalam.
c) Sedimen yang dikontrol adalah sedimen yang tertahan sementara di bangunan sabo
yang biasanya berupa material berukuran kecil (pasir dan kerikil). Di katakan
sementara, karena material yang tertahan tersebut berada diatas permukaan sedimen
yang sudah terlebih dahulu tertahan di Sabo dam. Material ini nantinya sedikit demi
sedikit akan terbawa oleh debit sungai dalam kondisi normal (tanpa banjir).
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 6
2.3. Sabo Dam
2.3.1. Perencanaan Sabo (Sabo Plan) untuk Pengendalian Debris Flow
Perencanaan Sabo dilaksanakan untuk mendapatkan suatu karateristik dari pada
tingkat bencana yang timbul dan biasanya evaluasi dilakukan terhadap jumlah sedimen dan
metode untuk mengontrolnya. Tetapi sebenarnya perencanaan Sabo harus mendukung
rencna wilayah setempat dalam mengatasi masalah bencana sedimen dan memajukan
aktivitas perekonomian setempat. Sehingga perencanaan Sabo harus melalui proses yang
sama seperti perencanaan jalan, jembatan, pelabuhan, dan bangunan-bangunan sipil lainnya.
Metode yang umum digunakan dalam mengendalikan sedimen lewat bangunan Sabo
adalah metode kualitatif dan metode kuantitatif.
a) Metode Kualitatif. Dalam metode ini, penentuan banyaknya fasilitas bangunan Sabo
yang direncanakan berdasarkan pada estimasi jumlah aliran sedimen yang merusakkan.
b) Metode Kuantitatif. Dengan metode ini, fasilitas bangunan Sabo dibangun secara
bertahap disepanjang sungai sedemikan rupa sebagai suatu rencana sementara
berdasarkan kondisi setempat dan karateristik di lapangan, sambil di laksanakan
monitor terhadap fluktuasi dasar sungai, perubahan alur sungai, keamanan struktur
bangunan yang sudah ada dan variasi alam yang lain.
2.3.2. Bentuk Sabo Dam
Bentuk Sabo Dam sangat bervariasi tergantung kondisi dan situasi setempat. Hal- yang
dapat mempengaruhi antara lain adalah konfigurasi palung sungai dan jenis material
sedimen. Fungsi utama Sabo Dam adalah untuk mengontrol sedimen, namun dengan sedikit
modifikasi, dapat juga difungsikan sebagai bending irigasi, jembatan penghubung, dan
mikrohidro.
Gambar 5 berikut menunjukan bentuk tipikal bangunan Sabo Dam tipe Impermeable.
Disebut impermeable karena pada tipe ini, sedimen ikut tertampung bersama dengan
material sedimen. Ada pula Sabo Dam tipe Permeable. Yaitu tipe dimana bangunan hanya
menampung sedimen terutama yang brukuran cukup besar seperti batu besar dalam berbagai
ukuran.
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 7
Gambar 6. Bentuk Bangunan Sabo Dam ( Tipe Impermeable)
2.3.3. Dimensi Bangunan Sabo Dam
Gambar 7. Dimensi Bangunan Sabo
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 8
a) Tinggi Dam
Tinggi dam tergantung pada topografi palung sungai. Tinggi dam (H) pada gambar 6,
diukur dari dasar dam sampai dasar pelimpah. Tinggi efektif dam (h) dihitung mulai
dari dasar sungai sampai dengan puncak dam (dasar pelimpah). Agar ekonomis, Sabo
Dam dibangun pada palung sungai yang sempit, namun memiliki hulu yang cukup lebar
sehingga mampu menampung sedimen cukup banyak.
Gambar 8. Posisi Sabo Dam
Tinggi efektif dam serta volume yang dapat di tampungnnya dapat dirumuskan sebagai
berikut :
Gambar 9. Sketsa Bangunan Sabo
H
h
L
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 9
Gambar 10. Pelimpah Sabo Dam
Volume tampung :
V = 1/2. H. L. [B + 1/3(cot γ + cot θ).H]
b) Puncak Dam
Karena bangunan Sabo harus kuat dalam menahan benturan aliran debris atau bahkan
lahar sekalipun, maka bagian puncak dibuat relatif tebal/lebar. Bagian puncak dam
merupakan bagian yang paling mudah terkikis oleh aliran debris, oleh karena itu perlu
dilindungi sedemikian rupa. Berbagai cara untuk melindungi bagian ini agar tidak
terkikis oleh benturan material aliran debris antara lain sebagai berikut :
Diberi pelindung batu kali yang keras,
Diberi pelindung yang terbuat dari plat besi,
Dibuat dari campuran beton yang keras, misalnya mutu beton K-300
Dibuat dari campuran beton dan bubuk besi
Gambar 11. Cara melindungi puncak Sabo Dam dengan pelat besi dan batu kali
γ θ
B
h
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 10
c) Kemiringan Bagian Hilir
Kemiringan bagian hilir tubuh Dam harus dibuat setegak mungkin agar terhindar
dari benturan material aliran debris. Kemiringan hilir tubuh Dam utama dibuat 1:n
dimana n=0,2-0,6 atau dengan rumus :
L/H = U . (2/g. H)1/2
Dimana U adalah kecepatan aliran debris (m/dt)
d) Lubang Drainase
Lubang drainase pada bangunan Sabo Dam berfungsi untuk :
Untuk membiarkan sementara waktu alur sungai sebagaimana aslinya,
sehingga pada saat pekerjaan penggalian dan pekerjaan beton dapat dengan
mudah dikerjakan. Jumlah, bentuk, dan dimensi lubang drainase tergantung
pada kondisi dan lebar dasar sungai.
Untuk membuang air yang ada pada endapan sedimen di hulu dam agar
tekanan air berkurang.
Untuk membiarkan sedimen mengalir/tidak tertahan agar Sabo Dam tetap
kosong. Dalam hal ini, dimensi lubang drainase harus memperhitungkan
diameter material sedimen/batu/kerikil yang boleh lolos
Jarak lubang drainase dari puncak dam/dasar pelimpah minimal 1,5 m
e) Apron
Agar tidak terjadi gerusan dasar sungai di hilir dasar dam utama, maka dibuat
apron dari beton. Apron harus cukup kuat terhadap benturan-benturan batu yang
jatuh dari pelimpah.
2.3.4. Stabilitas Sabo Dam
Stabilitas suatu Sabo Dam tergantung gaya-gaya yang bekerja pada bangunan Sabo Dam
tersebut, seperti gaya akibat adanya :
a) Berat bangunan itu sendiri
b) Tekanan air statis dan dinamis
c) Tekanan endapan sedimen
d) Pengangkatan oleh air
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 11
e) Gempa bumi
f) Daya dukung tanah
Gaya-gaya yang harus dipertimbangkan tergantung tinggi Sabo Dam dan kondisinya yakni
pada keadaan normal dan keadaan banjir. Untuk tinggi Sabo Dam (H) < 15 m, gaya yang
dipertimbangkan hanyalah tekanan air kondisi banjir, sedangkan pada kondisi normal, gaya
yang diperhitungkan adalah :
- Tekanan air statis
- Tekanan air dinamis
- Tekanan sedimen
- Gaya angkat air
- Gaya gempa bumi
Sedangkan untuk Sabo Dam dengan tinggi (H) > 15 m, gaya yang diperhitungkan pada
kondisi normal sama dengan Sabo Dam dengan tinggi (H) < 15 m, namun pada kondisi
banjir relatif lebih kompleks, seperti :
- Tekanan air statis
- Tekanan air dinamis
- Gaya angkat air
Kuantitas Gaya pada Sabo Dam dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Kuantitas Gaya yang Bekerja pada Sabo Dam
Gaya Sketsa dan Keterangan
Akibat Berat Tubuh Dam
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 12
Akibat Tekanan Air Statis
Akibat Tekanan Air Dinamis
Akibat Tekanan Endapan
Sedimen
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 13
Akibat Gaya Angkat Air
Akibat Gaya Gempa
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 14
2.3.5. Cara Kerja Sabo Dam
Seperti dikemukakan sebelumnya, bangunan Sabo Dam berfungsi untuk menahan laju
sedimen dari aliran debris yang bersifat merusak. Cara kerja Sabo Dam dapat lebih jelasnya
dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 12. Cara Kerja Sabo Dam
Keterangan :
Gambar 1. Situasi di sungai sebelum datangnya aliran debris (debris flow)
Gambar 2. Situasi di sungai tepatnya pada bangunan Sabo Dam ketika aliran debris mulai
datang.
Gambar 3. Situasi di Sabo Dam ketika sedimen tertahan. Pada kondisi ini aliran debris
masih terus terjadi. Material-material kecil yang berada di atas hanyut terbawa
air melewati puncak Sabo Dam dan lubang drainase.
Gambar 4. Situasi di Sabo Dam ketika aliran debris telah lewat. Sedimen yang terbawa
aliran debris tertahan dan tidak hanyut sampai ke bagian hilir sungai.
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 15
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Aliran Debris (Debris Flow) berbeda dengan angkutan dasar sungai (Bed Load).
Aliran debris bersifat merusak karena sedimen yang terbawa bercampur dan bergerak secara
kolektif. Penentuan skala perencanaan pengendalian sedimen sangat tergantung pada jenis
sumber sedimen, cara jumlah sedimen yang mengalir dan tingkat bahayanya.
Sabo Dam adalah suatu cara penanggulangan aliran debris yang pada hakekatnya
merupakan usaha untuk mencegah lahan pegunungan terhadap kerusakan akibat erosi,
melindungi penduduk dan infrastruktur di bagian hilir terhadap bencana akibat erosi dan
sedimentasi.
Penentuan skala perencanaan pengendalian sedimen sangat tergantung pada jenis
sumber sedimen, cara jumlah sedimen yang mengalir dan tingkat bahayanya.
3.2. Saran
Agar dapat merumuskan perencanaan Sabo Dam yang sesuai dengan skala bencana
sebelumnya, daerah-daerah yang penting, manfaat proyek dan sebagainya harus dievaluasi
secara menyeluruh.
Berfungsi secara maksimalnya suatu bangunan Sabo Dam selain bergantung pada
perencanaan teknik yang matang, sangat bergantung juga pada partisipasi masyarakat
sekitar. Penggundulan lahan di hulu serta penambangan pasir/batu di sungai justru akan
membuat kinerja Sabo Dam tidak efektif pada saat dibutuhkan. Hal ini dikarenakan jumlah
sedimen yang terbawa pada saat aliran debris bisa saja tidak sesuai dengan jumlah yang
direncanakan.
Pengendalian Sedimen akibat Aliran Debris dengan SABO WORKS
Rekayasa Sungai dan Konservasi DAS Kelompok V | 16
DAFTAR PUSTAKA
Cahyono, Joko. 2000. Pengantar Teknik Sabo. Ditjen Pengairan (Departemen PU).
Diunduh tanggal 19 November 2014 dari :
https://app.box.com
www.sabo-int.org. Diakses tanggal 19 November 2014 pukul 20.45 WITA
Udiana, Made. Model Perencanaan Bangunan Sabo untuk Pengendalian Aliran
Debris (Debris Flow). Jurnal Teknik Sipil. Diunduh tanggal 19 November 2014