KONSEPSI KEAMANAN BENDUNGAN (bagian 1)

Bendungan dianggap aman apabila pembangunan dan pengelolaannya telah dilaksanakan sesuai dengan konsepsi keamanan bendungan dan kaidah-kaidah keamanan bendungan yang tertuang dalam norma / peraturan perundang-undangan, standar SNI, pedoman dan manual (NPSM) yang berlaku. Konsepsi keamanan bendungan memiliki 3 pilar yaitu : (1) keamanan struktur, (2) pemantauan, pemeliharaan, dan operasi, (3) kesiapsiagaan tindak darurat.

PILAR I : KEAMANAN STRUKTUR

Bendungan harus didesain dan dikonstruksi sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, aman terhadap kegagalan struktur (structural failure), aman terhadap kegagalan hidraulis (hydraulic failure), dan aman terhadap kegagalan rembesan (seepage failure).

  1. Aman terhadap kegagalan struktur (structural failure)

Desain bendungan harus memperhitungkan semua kondisi yang meliputi kondisi selesainya pembangunan, rembesan tetap, surut cepat, dan luar biasa dengan kombinasi beban tanpa gempa dan dengan gempa dan juga aman pada berbagai kondisi operasi, yang meliputi operasi normal (operasi pemberian air ke hilir), operasi darurat (penurunan muka air waduk secara cepat) dan operasi banjir. Bendungan secara keseluruhan, termasuk tubuh bendungan, pondasi, abutmen (bukit tumpuan) dan lereng sekeliling waduk, harus selalu stabil dalam berbagai kondisi termasuk kondisi banjir, gempa bumi dan semua kondisi operasi. Kriteria keamanan bendungan harus memenuhi persyaratan SNI. Untuk bendungan urugan hasil analisis stabilitas lereng dengan metode pseudo statis, dipersyaratkan harus memiliki angka / faktor keamanan minimal seperti tabel dibawah. Analisis stabilitas paling tidak harus dilakukan pada kondisi :

  • Selesainya pembangunan
  • Rembesan tetap
  • Pengoperasian waduk : surut cepat dari elevasi muka air normal ke minimum ; dari elevasi muka air maksimum ke minimum
  • Luar biasa : adanya kebuntuan pada system drainase ; surut cepat karena penggunaan air melebihi kebutuhan ; surut cepat karena gawat darurat.

Macam-macam beban yang harus diperhitungkan meliputi beban normal, beban luar biasa dan beban ekstrim. Beban normal, minimal adalah berat sendiri, tekanan air waduk, tekanan angkat dan atau tekanan pori, rembesan dan suhu (bagi bendungan beton dan konstruksi beton massa); beban luar biasa adalah beban yang terjadi karena kondisi luar biasa, seperti beban yang timbul akibat terjadinya surut cepat, terjadinya pembuntuan drainase, banjir, gempa (OBE), dll; beban ekstrim meliputi : banjir maksimum boleh jadi dan gempa desain maksimum (MDE atau MCE).

Pada beban gempa MDE, apabila faktor keamanan kurang dari 1,20 lereng tubuh bendungan perlu diperkuat (dilandaikan) atau stabilitas lereng tubuh bendungan diperiksa ulang dengan menggunakan metode analisis dinamis. Kreteria yang berlaku untuk analisis dinamis, untuk beban gempa OBE tidak boleh terjadi kerusakan (no damage) dan pada beban gempa MDE hanya dibolehkan terjadi kerusakan kecil (small damage) yang tidak membahayakan keamanan bendungan. Penurunan puncak tubuh bendungan (alihan tetap) yang terjadi akibat gempa MDE tidak boleh melebihi ½ tinggi jagaan pada muka air banjir maksimum.

Contoh kegagalan struktur bendungan

Hal lain yang perlu diperhatikan untuk mencegah kegagalan bendungan karena kegagalan operasi, antara lain:

  • Desain pilar, pintu, dan mungkin perlu dinding pelimpah
  • Memperhitungkan vibrasi yang mungkin terjadi akibat aliran air
  • Harus tersedia sarana : jalan, jembatan atau tangga menuju lokasi
  • Pengoperasian, yang dapat digunakan dengan aman pada kondisi normal maupun kondisi luar biasa / darurat
  • Pada tempat-tempat pengoperasian yang tertutup, harus dilengkapi dengan ventilasi atau pengaturan udara dan penerangan yang memadai
  1. Aman terhadap kegagalan hidraulis (hydraulic failure)

Sebagian besar bendungan yang runtuh, disebabkan oleh peluapan air lewat puncak tubuh bendungan (overtopping). Kejadian ini biasanya terjadi karena :

a) Kapasitas pelimpah yang tidak mencukupi, sehingga aliran di pelimpah meluap menimbulkan gerusan pada fondasi di dasar dan samping pelimpah.

b) Pintu pelimpah gagal dioperasikan karena faktor manusia atau faktor teknis, sehingga terjadi luapan pada puncak tubuh bendungan.

c) Longsoran besar yang tiba-tiba masuk ke waduk yang menimbulkan gelombang besar yang mengakibatkan peluapan pada puncak bendungan, atau mengakibatkan terganggunya stabilitas tubuh bendungan atau menyumbat bangunan pelimpah dan

d) Karena tinggi jagaan (freeboard) yang tidak cukup yang mengakibatkan luapan pada puncak tubuh bendungan.

e) Gerusan pada tumpuan atau fondasi, saat bendungan beton meluap (overtopping).

Oleh karena itu bendungan harus didesain dengan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

a) Setiap bendungan urugan harus dilengkapi dengan pelimpah yang mampu mengalirkan banjir desain dengan aman, yaitu : kapasitasnya cukup, dan aliran yang keluar lewat pelimpah tidak boleh menimbulkan gerusan yang dapat mengancam kesetabilan bendungan dan pelimpah sendiri. Penetapan banjir desain dan kapasitas pelimpah harus mengacu pada SNI 03-3432-1994 mengenai Patokan Banjir Desain dan Kapasitas Pelimpah untuk Bendungan.

b) Tinggi jagaan harus cukup untuk mencegah terjadinya luapan air waduk diatas puncak bendungan (pada kondisi banjir desain). Penetapan besar tinggi jagaan mengacu pada standar / pedoman yang berlaku.

c) Tidak boleh terjadi erosi permukaan yang membahayakan keamanan bendungan, untuk itu puncak dan lereng tubuh bendungan serta lereng disekitar tumpuan perlu dilindungi / proteksi terhadap erosi dan longsoran sehingga aman terhadap erosi permukaan.

d) Desain pilar, pintu dan dinding pelimpah harus memperhitungkan gaya statis dan gaya dinamis (vibrasi, pulsating force dan gempa)

e) Untuk mengantisipasi terjadinya kondisi darurat sangat disarankan bendungan dilengkapi dengan sarana pengeluaran darurat (emergency release) yang mampu mengosongkan atau mampu menurunkan air waduk dengan cepat.

f) Dinding tebing di sekeliling waduk khususnya di dekat bendungan dan bangunan pelimpah harus aman terhadap longsoran yang dapat membahayakan bendungan.

Gambar A : Bangunan Pelimpah dan
Lereng Hilirnya yang Dilindungi dengan Lapis Lindung Urugan Batu

Gambar B : Contoh Erosi Permukaan Pada Lereng Hilir Tubuh
Bendungan

  1. Aman terhadap kegagalan rembesan (seepage failure)

Pada bendungan urugan, timbulnya rembesan merupakan kondisi yang tidak dapat dihindari, akan tetapi rembesan yang berlebihan berpotensi membahayakan bendungan. Rembesan dapat terjadi pada tubuh bendungan, fondasi, tumpuan bendungan maupun bukit-bukit tipis di sekeliling waduk.

Rembesan yang berlebihan dapat memicu terjadinya erosi buluh yang semakin lama semakin berkembang dan semakin luas, yang kemudian disusul dengan terjadinya longsoran dan keruntuhan bendungan. Secara alami rembesan juga cenderung membawa unsur-unsur yang penting bagi keutuhan bendungan. Secara garis besar kegagalan bendungan akibat rembesan dapat terjadi karena :

  • Gradien keluaran (exit gradient) yang terlalu tinggi (dapat mengakibatkan didih pasir / sandboil, likuifaksi statis, erosi buluh),
  • Gradien internal pada zona inti yang terlalu tinggi (dapat mengakibatkan perpindahan butiran halus dari zona inti ke zona di hilirnya, atau dari zona inti / urugan tanah ke fondasi pasir kerikil),
  • Tekanan air pori yang terlalu Tinggi (dapat mengakibatkan ketidakstabilan lereng, deformasi, dan tekanan angkat yang berlebihan),
  • Debit rembesan yang berlebihan yang disertai dengan membawa material tubuh bendungan dan atau fondasi dapat menimbulkan aliran buluh yang berbahaya bagi stabilitas bendungan.
  • Tekanan angkat (uplift) yang terlalu tinggi (dapat mengganggu stabilitas bangunan dan lapisan tanah fondasi kedap air yang berada di atasnya).
  • Lereng tubuh bendungan yang terlalu curam sehingga permukaan aliran rembesan muncul pada permukaan lereng, menimbulkan daerah basah pada lereng, meningkatkan berat jenis material lereng, menurunkan kuat gesernya dan pada akhirnya lereng akan mudah longsor
  • Retak desikasi, terjadi akibat berkurangnya kadar air di dalam zona inti jauh di bawah kadar air pelaksanaan, atau jika kadar air turun di bawah batas plastis. Akibatnya saat waduk diisi dapat terjadi bocoran yang serius lewat retakan dan terjadinya erosi, yang akhirnya mengakibatkan keruntuhan bendungan, terutama pada bendungan yang tinggi.

Contoh longsoran lereng hilir bendungan yang diawali
dengan aliran buluh di sepanjang dinding beton, selain itu lereng
bendungan juga terlalu curam

Contoh bekas bendungan yang runtuh, lapisan
pemadatan terlalu tebal (>30 cm), kepadatan rendah hingga terjadi
erosi buluh

Untuk menghindari terjadinya kegagalan rembesan, bendungan harus didesain aman terhadap kondisi diatas dengan faktor keamanan yang cukup sesuai pedoman yang berlaku. Material inti dipilih yang yang tidak bersifat erosif, zona inti harus memiliki ketebalan yang cukup dengan pelaksanaan pemadatan yang baik, inti dilindungi dengan filter dan drainase yang memadai, hindari lereng hilir bendungan yang terlalu curam, dll. Walaupun dari hasil perhitungan desain tidak diperlukan adanya filter namun karena didalam pelaksanaan akan sangat sulit menghasilkan urugan yang betul-betul homogeen, hendaknya pada bendungan urugan selalu dilengkapi filter dan drainase dengan kapasitas yang cukup. (RA-sda)

Sumber : Modul Pengaturan dan Konsepsi Keamanan Bendungan Kementerian PUPR