View
10
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
MODEL BANGUNAN PENANGKAP SEDIMEN PADA SALURAN SEGI
EMPAT (EXPERIMENTAL)
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Guna Memperoleh GelarSarjana Teknik Pada Program Studi Sipil Pengairan
Jurusan Teknik Sipil Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Makassar
Oleh :
RUDI MUH.RIZAL105 81 01346 10 105 81 01390 10
PROGRAM STUDI SIPIL PENGAIRANJURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2016
MODEL BANGUNAN PENANGKAP SEDIMEN PADA SALURAN SEGI
EMPAT (EXPERIMENTAL)
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Guna Memperoleh GelarSarjana Teknik Pada Program Studi Sipil Pengairan
Jurusan Teknik Sipil Fakultas TeknikUniversitas Muhammadiyah Makassar
Oleh :
RUDI MUH.RIZAL105 81 01346 10 105 81 01390 10
PROGRAM STUDI SIPIL PENGAIRANJURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
2016
ABSTRAKRUDI (105 81 01346 10) dan MUH.RIZAL (105 81 01390 10).Bangunan Penangkap Sedimen Pada Saluran Segi Empat(EXPERIMENTAL). Dibawah Bimbingan Dr. Ir. Hj. RatnaMusa.,MT. dan Ir. Nenny T Karim, ST.,MT.
Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosipermukaan, erosi parit, atau erosi jenis tanah lainnya.Sedimentasi adalah suatu proses pengapungan,penggelindingan, penyeretan atau percikan jarah-jarah tanahhasil pemecahan dan telah terlepas dari satuan tubuhtanahnya. Irigasi adalah sistem pemberian air agar jumlah airyang tersedia dapat mencukupi kebutuhan air yang diperlukanoleh tanaman. Untuk menjaga agar kualitas air irigasi tetapterjaga, diperlukan bangunan penangkap sedimen agar dapatmengendapkan sedimen sehingga tidak menghambat aliran airyang dibutuhkan tanaman. Berbagai upaya telah dilakukanuntuk mengurangi angkutan sedimen yang dapat mengurangievektifitas saluran irigasi. Salah satu upaya yang dilakukanadalah dengan pembuatan bangunan penangkap sedimen.Untuk itu kami mencoba membuat satu jenis bangunanpenangkap sedimen dengan harapa agar semua kebutuhantanaman akan air dapat terpenuhi. Penelitian ini dilakukan dilaboratorium fakultas teknik universitas muhammadiyahmakassar mulai maret sampai dengan juni, dimana pada bulanpertama yakni awal bulan maret merupakan kajian literatur,pada bulan kedua yakni april adalah pembuatan bangunanpenangkap sedimen dan pada bulan ketiga yakni bulan junipengambilan data. Data yang kami ambil yaitu data primer dansekunder, data primer adalah data yang diperoleh langsungdari simulasi model fisik di laboratorium sedangkan datasekunder adalah data yang di peroleh dari literatur dan hasilpenelitian yang sudah ada baik yang dilakukan di laboratoriummaupun di tempat lain yang berkaitan dengan penelitianbangunan penangkap sedimen.
Kata kunci : sedimen, sedimentasi, bangunan penangkapsedimen
ABSTRACT
RUDI (105 81 01 346 10) and MUH.RIZAL (105 81 01 390 10).Sediment catcher Building At Segi Channel Four(EXPERIMENTAL). Under the guidance of Dr. Ir. Hj. CharlesMoses., MT. and Ir. Nenny T Karim, ST., MT.
Sediment is the result of erosion processes, either in theform of surface erosion, gully erosion, or erosion of other soiltypes. Sedimentation is a flotation process, skidding, towage orsplash history-history of the land and the breakdown productshave been detached from the body unit of land. Irrigation is awater delivery system so that the amount of water available canmeet the water needs required by the plant. To keep the qualityof irrigation water is maintained, the necessary buildingsediment catcher in order to precipitate the sediment so it doesnot impede the flow of water that plants need. Various attemptshave been made to reduce the transport of sediment that canreduce evektifitas irrigation channels. One of the efforts is bymaking buildings sediment catcher. For that we try to make onetype of building with Harapa sediment catcher so that all thewater needs of the plant will be met. This research wasconducted in the laboratory of engineering faculty of Universityof Muhammadiyah Makassar began March to June, with thefirst month of the beginning of the month of March is a literaturereview, in the second month of April is the manufacture ofbuilding sediment catcher and in the third month of June thedata retrieval. The data we collect primary data and secondary,primary data is data obtained directly from the simulation of thephysical model in the laboratory while secondary data is thedata obtained from the literature and the results of existingresearch whether performed in a laboratory or elsewhererelating with research building sediment catcher.
Keywords: sediment, sediemntasi, building sediment catcher
ii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum, Wr. Wb
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-
Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini
dengan baik.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus
dipenuhi dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Sipil
dan Perencanaan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
Adapun judul tugas akhir kami adalah: “BANGUNAN PENANGKAP
SEDIMEN PADA SALURAN SEGI EMPAT (EXPERIMENTAL)”
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan banyak
masukan yang berguna dari berbagai pihak sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan. Oleh karena itu dengan segala ketulusan serta keikhlasan
hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya
kepada:
1. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, ST., MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar.
2. Bapak Muh. Syafaat S. Kuba, ST. sebagai Ketua Jurusan Sipil
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Ibu Dr.Ir.Hj. Ratna Musa.,MT. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Nenny
T Karim, ST.,MT. selaku pembimbing II, yang telah meluangkan
banyak waktu, memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga
terwujudnya tugas akhir ini.
iii
4. Bapak dan Ibu dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik atas
segala waktunya telah mendidik dan melayani kami selama mengikuti
proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
5. Ayahanda dan ibunda tercinta yang senantiasa memberikan limpahan
kasih sayang, doa, serta pengorbanan kepada penulis.
6. Rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus Saudaraku
Angkatan 2010 dengan rasa persaudaran yang tinggi banyak
membantu dan memberi dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir
ini.
Pada akhir penulisan tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa
tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis meminta saran
dan kritik sehingga laporan tugas akhir ini dapat menjadi lebih baik dan
menambah pengetahuan kami dalam menulis laporan selanjutnya.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis khususnya
dan untuk pembaca pada umumnya.
Wassalamu`alaikum, Wr. Wb.
Makassar, Oktober 2015
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN........................................................... ii
ABSTRAK .................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ...................................................................... vi
DAFTAR ISI................................................................................... v
DAFTAR TABEL ......................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR .................................................................... vii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ....................................... viii
BAB I PENDAHULUAN .................................................... 1
A. Latar Belakang.................................................. 1
B. Rumusan Masalah ............................................ 4
C. Tujuan Penelitian .............................................. 4
D. Manfaat Penelitian ............................................ 5
E. Batasan Masalah .............................................. 5
F. Sistematika Penulisan....................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................... 8
A. Konsep Dasar ..................................................... 8
B. Karakteristik Aliran ........................................... 10
C. Sedimen............................................................ 19
D. Sedimentasi ...................................................... 29
E. Bangunan Penangkap Sedimen ....................... 33
iv
` BAB III METODE PENELITIAN .......................................... 38
A. Lokasi dan Waktu Penelitian............................. 38
B. Jenis Penelitian dan Sumber Data ................... 38
C. Alat dan Bahan ................................................. 39
D. Denah Penelitian............................................... 40
E. Variabel Yang di Gunakan ................................ 42
F. Langkah-Langkah Penelitian.............................. 43
G. Pencatatan Data .......................................... ...... 45
H. Analisa data ...................................................... 45
I. Flow Chart Penelitian ........................................ 47
` BAB IV ANALISA HASIL PEMBAHASAN ......................... 48
A. Analisa Hasil Perhitungan ................................. 48
B. Pembahasan........................................................ 68
` BAB V PENUTUP ............................................................... 71
A. Kesimpulan ....................................................... 71
B. Saran................................................................... 72
v
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1. Proses Sedimen Dasar.......................................................... 22
2. Jenis sedimen Menurut Ukurannya........................................ 24
3. Anaisa Perhitungan Bilangan Froude (Q1)............................ 48
4. Analisa Perhitungan Bilangan Froude (Q2)............................ 49
5. Analisa Perhitungan Bilangan Froude (Q3)............................ 50
6. Analisa Perhitungan Bilangan Reynold (Q1).......................... 52
7. Analisa Perhitungan Bilangan Reynold (Q2)........................... 53
8. Analisa Perhitungan Bilangan Reynold (Q3)........................... 54
9. Rekapitulasi Bilangan Froude dan Reynold (Re).................... 55
10. Analisa Perhitungan energi spesifik (Q1)................................ 55
11. Analisa Perhitungan energi spesifik (Q2)................................ 56
12. Analisa Perhitungan energi spesifik (Q3)................................ 57
13. Tinggi Pengendapan yang ada pada titik pengamatan
dengan debit dan waktu yang bervariasi............................ 59
14. Pengendapan yang terjadi pada titik pengamatan............. 61
15. Volume endapan pada titik pengamatan untuk debit
pertama (Q1)...................................................................... 62
16. Volume endapan pada titik pengamatan untuk debit
kedua (Q2) ........................................................................ .. 63
vi
17. Volume endapan pada titik pengamatan untuk debit
Ketiga (Q3). ....................................................................... 64
18. Rakapitulasi analisa volume angkutan sedimen dasar dan
Pengendapan dengan Pendekatan Empiris....................... 67
vii
DAFTAR GAMBAR
Nomor Halaman
1. Aliran turbulen dan laminer ................................................. 16
2. Pola penjalaran gelombang disaluran terbuka..................... 18
3. Tampang panjang saluran dengan dasar granuler............... 20
4. Angkutan sedimen pada tampang panjang
dengan dasar granuler.......................................................... 21
5. Transpor sedimen dalam aliran air sungai............................ 23
6. Bagan mekanisme dan asal bahan sedimen........................ 28
7. Penampang Saluran segi empat ......................................... 35
8. Berbagai macam bentuk saluran terbuka(a)Trapesium,
(b)Persegi,(c)Segitiga,(d)Setengah lingkaran,(e)Tak beraturan. 36
9. Denah penelitian..................................................................... 40
10. Tampak atas model penelitian............................................... 41
11. Potongan melintang saluran.................................................. 42
12. Potongan memanjang BPS................................................... 42
13. Flow Chart ........................................................................... 47
14 Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froude
untuk debit pertama (Q1)....................................................... 49
15. Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froude
untuk debit kedua(Q2).......................................................... 50
viii
16. Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froude
untuk debit pertama (Q3).................................................... 51
17. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan Bilangan
Reynold (Q1)....................................................................... 52
18. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan Bilangan
Reynold (Q2)....................................................................... 53
19. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan Bilangan
Reynold (Q3)....................................................................... 54
20.Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik (Q1).. 56
21.Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik (Q2).. 57
22. Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik(Q3).. 58
23. Tinggi endapan rata-rata dengan debit dan waktu yang
bervariasi............................................................................. 60
24. Hubungan kecepatan dengan volume endapan pada
titik pengamatan dengan debit dan waktu bervariasi (Q1).. 62
25.Hubungan kecepatan dengan volume endapan pada
titik pengamatan dengan debit dan waktu bervariasi (Q2).. 63
26.Hubungan kecepatan dengan volume endapan pada
titik pengamatan dengan debit dan waktu bervariasi (Q3).. 64
27.Hubungan perhitungan langsung dengan pendekatan
Empiris................................................................................... 67
ix
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
d = Kedalaman air
Kr = Koefisien refleksi
Kt = Koefisien transmisi
= Rapat massa zat cair
g = Percepatan gravitasi
V = Kecepatan aliran
Q = Debit
m = massa
h = Tinggi muka air
µ = Kekentalan kenematik
τ0 = Tegangan geser
γ w = Berat jenis air
γ s = Berta jenis sedimen
S = Kemiringan
Re = Bilangan Reynold
Fr = Bilangan Froude
E = Enetgi spesifik
R = Jari-jari hidrolis
K/K’ = Koefisien kekasaran saluran
D = Diameter butiran
A = Luas penampang saluran
B = Lebar dasar saluran
p
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kontribusi prasarana dan sarana irigasi terhadap ketahanan
pangan selama ini cukup besar, oleh karena itu ketersediaan air di
lahan harus terpenuhi walaupun lahan tersebut berada jauh dari sumber
air permukaan. Hal tersebut tidak terlepas dari usaha teknik irigasi yaitu
memberikan air dengan kondisi tepat mutu, tepat ruang dan tepat waktu
dengan cara yang efektif dan ekonomis (Sudjarwadi, 1990). sebanyak
84 persen (%) produksi beras nasional bersumber dari daerah irigasi
(Hasan, 2005).
Untuk meningkatkan produksi pertanian selain dengan
perbaikan mutu benih maka perlu juga diperhatikan peranan irigasi,
untuk pendayagunaan air melalui sistem pengolahan yang baik,
sehingga pemanfaatan air dapat dilakasanakan secara efektif dan
efisien.Penumpukan sedimen pada saluran irigasi mempersingkat umur
pelayanan jaringan irigasi karena pendangkalan dan penurunan
kapasitas. Selanjutnya, penumpukan sedimen di petak sawah dan
menaikkan permukaan sawah, sehingga mempersulit air untuk mencapai
permukaan sawah dan mengairi sawah.
2
Partikel sedimen yang halus bahkan bisa menyumbat pori-pori
tanah dan menghambat penyerapan air oleh tanaman (kuiper, 1989).
Meskipun demikian tidak semua fraksi sedimen berpotensi merusak
jaringan irigasi.
Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi angkutan
sedimen yang dapat mengurangi evektifitas saluran irigasi. Salah satunya
yang umum dilakukan adalah pembuatan bangunan penangkap sedimen
(BPS). Meski demikian, sedimen masih saja tetap masuk ke dalam
saluran irigasi dalam jumlah yang cukup besar. Sehingga dalam
pengoperasian dan pemeliharaannya membutuhkan biaya yang cukup
banyak untuk pengerukkan sedimen tersebut.
Salah satu parameter mengetahui efektifitas suatu bangunan
penangkap sedimen (BPS) dalam mengendapkan sedimen adalah
mengetahui nilai efesien pengendapan sedimen pada bangunan tersebut.
Mengingat pentingnya suatu bangunan penangkap sedimen, terutama
jika di kaitkan dangan fungsi dan kelayakan suatu bangunan penangkap
sedimen yang menghabiskan biaya yang cukup mahal serta adanya
manfaat yang sangat penting untuk kegiatan operasi dan pemeliharaan
pada jaringan irigasi, maka perlu perhatian khusus terhadap masalah ini,
antara lain dangan membuat suatu bentuk atau model bangunan
penangkap sedimen yang mempunyai kemampuan untuk menangkap
sedimen dengan baik.
3
Pengendapan sedimen pada bangunan penangkap sedimen
sangat di pengaruhi oleh panjang bangunan tersebut. Semakin panjang
bangunan tersebut semakin besar juga tingkat efektivitasnya, tetapi jika
terlalu panjang dapat mengurangi efektivitasnya. Selain panjang
bangunan, bentuk bangunan juga sangat berpengaruh terhadap
efektivitas suatu bangunan penangkap sedimen. Namun kontruksi
bangunan penangkap sedimen yang terlalu panjang, selain memerlukan
biaya yang mahal untuk perkuatan (lining) dinding dan dasarnya, yang
biasanya terbuat dari pasangan batu, sehingga diperlukan usaha-usaha
lain untuk mengendapkan sedimen dengan areal yang lebih kecil dan
biaya yang lebih rendah.
Dengan adanya permasalahan diatas maka kami mencoba
membuat model bangunan penangkap sedimen. Dengan harapan dapat
membantu mengendapkan sedimen agar tidak mengganggu fungsi dari
saluran, dengan harapan semua sawah mendapatkan air yang cukup.
Pengendapan sedimen merupakan permasalahan yang paling
dominan pada saluran terbuka. Mengingat akan pentingnya
permasalahan diatas maka kami mencoba melakukan uji model
laboratorium tentang “Bangunan Penangkap Sedimen Pada Saluran
Segi Empat (Experimental)”.
4
B. Rumusan Masalah
Dari uraian tersebut di atas maka rumusan masalah pada
penelitian ini yaitu:
1) Bagaimana sifat aliran setelah melewati model sekat bercincin pada
model bangunan penangkap sedimen.
2) Seberapa besar pengaruh tinggi muka air terhadap energi spesifik.
3) Seberapa besar volume endapan sedimen dasar (Bed Load) dengan
perhitungan secara langsung pada BPS (bangunan penangkap
sedimen).
4) Berapa besar angkutan sedimen pada model BPS (Bangunan
Penangkap Sedimen) dengan pendekatan empiris.
5) Yang mana dari rumus empiris yang hasil perhitungannya paling
mendekati dengan hasil perhitungan secara langsung.
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1) Untuk mengetahui sifat aliran yang terjadi pada BPS (bangunan
penangkap sedimen).
2) Untuk mengetahui pengaruh tinggi muka air terhadap energi spesifik.
3) Untuk mengetahui berapa besar angkutan sedimen dasar (Bed Load)
pada BPS (Bangunan Penangkap Sedimen) dengan perhitungan
secara langsung.
5
4) Untuk mengetahui angkutan sedimen dasar pada BPS (Banguan
Penangkap Sedimen) dengan menggunakan pendekatan empiris.
5) Untuk mengetahui rumus pendekatan empiris untuk sedimen dasar
yang hasil perhitungannya paling mendekati dengan hasil perhitungan
secara langsung.
D. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat
diantaranya sebagi berikut :
1) Sebagai bahan pertimbangan dalam membuat bangunan penangkap
sedimen.
2) Untuk bahan informasi tentang bentuk bangunan penangkap
sedimentasi yang efektif.
3) Sebagai sarana untuk menerapkan ilmu pengetahuan yang kami
dapatkan di bangku kuliah
4) Sebagai referensi untuk penelitian – penelitian lanjutan.
E. Batasan Masalah
Untuk menciptakan model bangunan penangkap sedimen
diperlukan berbagai eksperimen dan penelitian yang dilakukan
dilaboratorium, perlu ditetapkan batasan masalah. Batasan masalah yang
digunakan dalam percobaan ini adalah:
6
1) Penelitian dilakukan pada bangunan penangkap sedimen (uji model di
laboratorium).
2) Jenis saluran yang digunakan adalah saluran segi empat dengan
diameter 40 cm.
3) Mengamati jenis aliran yang terjadi dengan adanya sekat bercincin.
4) Dilakukan pengamatan terhadap sekat pada BPS (bangunan
penangkap sedimen) yang mempengaruhi kecepatan laju sedimen
5) Jenis pasir yang digunakan adalah pasir non kohesi (granuler).
6) Menggunakan beberapa kondisi Q (debit air) dan waktu pengaliran
yang ditentukan.
7) Sedimen yang dihitung adalah sedimen dasar pada bangunan
penangkap sedimen.
8) Menghitung besar muatan angkutan sedimen dasar (bed load) dengan
menggunakan pendekatan rumus empiris.
F. Sistematika Penulisan
Sistematika laporan ini terdiri dari lima bab, dimana masing-masing
bab membahas masalah tersendiri diantaranya sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan
penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II TINJUAN PUSTAKA
7
Menguraikan tinjauan mengenai permasalahan yang akan menjadi
bahan penelitian dalam penulisan tugas akhir pada suatu wilayah tertentu.
Dimana dalam hal ini mencakup teori-teori beserta formula yang berkaitan
langsung dengan penelitian yang akan dilakukan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Merupakan gambaran umum mengenai lokasi penelitian, peralatan
penelitian serta metode penelitian yang akan digunakan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil kajian dari judul penelitian tugas akhir secara
mendetail dan terperinci. Diantaranya pemodelan BPS yang baik dan
perhitungan muatan endapan sedimen dasar (bed load)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dan saran setelah melakukan penelitian
tugas akhir.
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Konsep Dasar
Irigasi adalah memberikan air secara sistematis pada tanah yang
diolah. Kebutuhan air irigasi untuk pertumbuhan tergantung pada
banyaknya atau tingkat pemakaian dan efiensi jaringan irigasi yang ada
(Kartasaputra, 1991: 45). Adapun klasifikasi jaringan irigasi bila ditinjau
dari cara pengaturan, cara pengukuran aliran air dan fasilitasnya,
dibedakan atas 3 tingkatan, yaitu : jaringan irigasi sederhana, jaringan
irigasi semi teknis dan jaringan irigasi teknis.
Irigasi merupakan salah satu faktor penting dalam produksi
bahan pangan. Sistem irigasi dapat diartikan suatu kesatuan yang
tersusun dari berbagai komponen, menyangkut upaya penyediaan,
pembagian, pengelolaan dan pengaturan air dalam rangka
meningkatkan produksi pertanian, untuk itu diperlukan upaya demi
kelestarian sarana irigasi dan aset-asetnya yang ada, hal ini diperlukan
pengelolaan aset irigasi ( PAI ) yang optimal.
Saluran irigasi merupakan bangunan pembawa yang berfungsi
membawa air dari bangunan utama sampai ketempat yang memerlukan.
Saluran pembawa ini berupa :1) Saluran Primer (Saluran Induk) yaitu
saluran yang lansung berhubungan dengan saluran bendungan yang
9
fungsinya untuk menyalurkan air dari waduk ke saluran lebih kecil. 2)
Saluran Sekunder yaitu cabang dari saluran primer yang membagi saluran
induk kedalam saluran yang lebih kecil (tersier). 3) Saluran Tersier yaitu
cabang dari saluran sekunder yang langsung berhubungan dengan lahan
atau menyalurkan air ke saluran-saluran kwarter.
Dalam mengalirkan air sampai pada lahan yang ada, terkadang kita
menghadapi berbagai masalah diantaranya adalah pengendapan sedimen
pada saluran irigasi. Untuk mengantisipasi hal tersebut maka dibuat BPS
(bangunan penangkap sediemn) yang diharapkan dapat membantu dalam
mengurangi pendangkalan pada saluran irigasi.
Bangunan penangkap sedimen (BPS) merupakan pembesaran
secara melintang suatu saluran dengan panjang tertentu untuk
mengurangi kecapatan aliran dan memberi kesempatan kepada sedimen
untuk mengendap. Pengendapan sedimen pada intinya dipengaruhi oleh
kecepatan jatuh partikel sedimen dan kecepatan aliran air. Kecepatan
jatuh partikel tersebut tergantung pada ukuran, bentuk, berat jenis partikel,
serta kondisi air terutama kekentalannya (soekarno, 1998). Sedangkan
kecepatan aliran tergantung pada penampang dan kemiringan salurannya,
volume tampungan yang harus disediakan dalam suatu bangunan
penangkap sedimen tergantung pada banyaknya sedimen yang akan
diendapkan dalam priode waktu yang ditetapkan.
10
Efesiensi pengendapan sedimen pada bangunan penangkap
sedimen didefenisikan dengan perbandingan antara sedimen yang
mengendap dengan jumlah sedimen yang masuk kedalam bangunan
tersebut dalam periode waktu tertentu. Banyaknya sedimen yang
mengendap dengan jumlah sedimen mengendap merupakan selisih
antara jumlah angkutan sedimen yang masuk dengan jumlah angkutan
sedimen yang keluar dari bangunan penangkap sedimen.
B. Karakteristik Aliran
Karakteristik aliran adalah gambaran spesifik mengenai aliran yang
dicirikan oleh parameter yang berkaitan dengan keadaan topografi, tanah,
geologi, vegetasi, penggunaan lahan, hidrologi, dan manusia.
Karakter aliran yang paling sesuai untuk mengendapkan partikel
sedimen adalah aliran laminer dengan kecepatan yang rendah. Banyak
cara dilakukan untuk mendapatkan pola aliran yang seperti ini, seperti
merancang posisi inlet dan outlet (Pearson et.al, 1995), mencegah
pembentukan gelombang dipermukaan dengan meminimalkan angin (Kim
dan Kim, 2000),menggunakan sekat (Muttamara dan Puetpaiboon, 1997),
dan merancang bentuk atau geometri dari konstruksi
(EuropeanInvestment Bank, 1998).
11
Kondisi fisik setiap saluran terbuka memiliki karakter yang berbeda
yang mencerminkan tingkat kepekaan dan potensi suatu saluran.
Pengumpulan data fisik dengan mencatat beberapa faktor yang dominan
pada suatu wilayah akan mencerminkan karakteristik suatu saluran.
Aliran pada saluran terbuka merupakan aliran yang mempunyai
permukaan yang bebas. Permukaan yang bebas itu merupakan
pertemuan dua fluida dengan kerapatan ρ (density) yang berbeda.
Biasanya pada saluruan terbuka itu dua fluida itu adalah udara dan air
dimana kerapatan udara jauh lebih kecil daripada kerapatan air.
Gerakan air pada saluran terbuka berdasarkan efek dari grafitasi
bumi yang didistribusi tekanan dalam air umumnya bersifat hidrostatis
karena kuantitasnya tergantung dari berat jenis aliran dalam kedalaman.
Karena jenis berat aliran dapat diasumsikan tetap, maka tekanan hanya
tergantung dari kedalamannya; semakain dalam tekanannya semakin
besar. Namun pada beberapa kondisi bisa ditemukan distribusi tekanan
tidak hidrostatis.
Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran dalam saluran
terbuka, dan dapat pula berupa aliran dalam pipa. Kedua jenis aliran
tersebut memiliki prinsip yang sangat berbeda. Aliran melalui saluran
terbuka adalah aliran yang memiliki permukaan bebas sehingga memiliki
tekanan udara walaupun berada dalam saluran tertutup. Adapun aliran
dalam pipa merupakan aliran yang tidak memiliki permukaan bebas,
karena aliran air mengisi saluran secara terus menerus, sehingga tidak
12
dipengaruhi oleh tekanan udara dan hanya dipengaruhi oleh tekanan
hidrostatik. Banyak faktor yang berpengaruh terhadap pengendapan
partikel dalam suatu aliran, tetapi yang terpenting adalah kecepatan
endap dan karakteristik aliran (Takamatsu dan Naito,1967). Turbulensi
menjaga sedimen yang tersuspensi untuk tidak mengendap, bahkan
mampu mengangkat sedimen yang sudah mengendap untuk tersuspensi
lagi.
Pengukuran aliran mencakup pengukuran penampang melintang
aliran yang terdiri dari tinggi penampang muka air, lebar dan luas
penampang basahnya, serta pengukuran kecepatan aliran air. Data-data
tersebut diukur secara langsung dan merupakan data primer yang akan
digunakan untuk perhitungan debit aliran dan angkutan sedimen. data
debit diperoleh berdasarkan perkalian antara luas penampang basah
dengan kecepatan aliran hasil pengukuran dengan alat ukur arus yaitu
cuccentmeter.
1. Tipe Aliran
Mengkaji suatu aliran pada saluran terbuka, haruslah dipahami
tentang sifat dan jenis aliran itu sendiri.Adapun tipe aliran pada saluran
terbuka yakni dipengaruhi oleh adanya suatu permukaan bebas yang
berkaitan langsung dengan parameter-parameter aliran seperti kecepatan,
kekentalan, gradient serta geometri saluran.
13
Aliran saluran terbuka dapat digolongkan berdasarkan pada
berbagai kriteria, salah satu kriteria utama adalah perubahan kedalaman
aliran (h) terhadap waktu (t) dan terhadap tempat (s).
A) Tipe Aliran Berdasarkan Kriteria Waktu yaitu:
1) Aliran Tetap/mantap (Steady Flow) yaitu aliran di mana kedalaman air
(h) tidak berubah menurut waktu atau dianggap tetap dalam suatu
interval waktu, dengan demikian kecepatan aliran pada suatu titik tidak
berubah terhadap waktu dan segala variabel disepanjang saluran
sama.
2) Aliran tidak tetap/Tidak Mantap (Unsteady Flow) yaitu apabila
kedalaman air (h) berubah menurut waktu demikian pula
kecepatannya berubah menurut waktu . Aliran ini terbagi dua
yaitu:Aliran seragam tidak tetap (unsteady uniform flow)dan aliran
tidak tetap dan berubah-ubah (unsteady varied flow).Aliran ini hampir
tidak pernah terjadi.
3) Aliran Seragam (uniform flow) yaitu aliran dimana segala varia bel
seperti kedalaman, luas, debit, konstan disepanjang saluran sama.
4) Aliran tidak seragam (un-uniform Flow) yaitu aliran berubah-ubah
(varied flow) disepanjang saluran terhadap kedalaman, luas, dan
debit, Yang terdiri dari: Aliran tetap berubah lambat laun (gradually
varied flow) dan Aliran tetap berubah dengan cepat (rapidle varied
flow).
14
B) Tipe Aliran Berdasarkan Kriteria Tempat yaitu:
1) Aliran seragam (uniform flow) yaitu: aliran dimana segala variabel
seperti kedalaman, luas penampang, dan debit konstan disepanjang
saluran sama. Aliran ini terbagi dua yaitu:
a). Aliran seragam tetap (steady uniform flow) yaitu aliran seragam yang
tidak berubah terhadap waktu.
b). Aliran seragam tidak tetap (unsteady uniform flow) yaitu aliran yang
dapat pula berubah terhadap waktu apabila fruktuasi muka air terjadi
dari waktu ke waktu namun tetap pararel dengan dasar saluran.
2) Aliran Tidak seragam (non uniform flow) yaitu aliran dimana segala
variabel seperti kedalaman, luas penampang, dan debit berubah di
sepanjang saluran. Aliran ini disebut juga aliran berubah-ubah (varied
flow) yaitu; Aliran berubah lambat laun (gradually varied flow) dan
Aliran berubah dengan cepat.
2. Sifat aliran
Sifat-sifat aliran saluran terbuka pada dasarnya ditentukan oleh
adanya Pengaruh kekentalan (viscositas) dan pengaruh gravitasi dalam
perbandingannya dengan gaya-gaya kelembaman (inersia) dari
aliran.Tegangan permukaan sebenarnya juga dapat berpengaruh pada
sifat-sifat aliran, namun dalam kebanyakan aliran tegangan permukaan
tidak memegang peranan penting, oleh karena itu tidak diperhitungkan.
Selanjutnya apabila perbandingan antara pengaruh gaya-gaya
15
kelembaman dengan gaya-gaya kekentalan yang dipertimbangkan maka
aliran dapat dibedakan menjadi: aliran laminer, dan aliran turbulen serta
aliran transisi. Parameter yang dipakai sebagai dasar untuk membedakan
sifat aliran tersebut adalah suatu parameter tidak berdimensi yang dikenal
dengan angka Reynold (Re) yaitu: perbandingan (ratio) dari gaya
kelembaman (inersia) terhadap gaya- gaya kekentalan (viscositas)
persatuan volume.
1) Sifat-sifat aliran berdasarkan pengaruh gaya kelembaman dengan
gaya kekentalan yaitu:
a) Aliran Laminer yaitu suatu aliran dimana gaya-gaya kekentalan relatif
lebih besar dibanding dengan gaya kelembaman sehingga kekentalan
berpengaruh besar terhadap sifat aliran. Pada aliran ini partikel cairan
seolah-olah bergerak secara teratur menurut lintasan tertentu.
b) Aliran Turbulen yaitu apabila kecepatan aliran lebih besar daripada
kekentalan dalam hal ini butiran-butiran air bergerak menurut lintasan
yang tidak teratur, tidak lancar, tidak tetap, walaupun butiran bergerak
maju dalam kesatuan aliran secara keseluruhan.
c) Aliran Transisi yaitu Aliran peralihan dari laminar ke aliran turbulen
dimana kekentalan relatif terhadap kecepatan.
Pengaruh kekentalan terhadap kelembaban dapat dinyatakan
dengan bilangan Reynold. Reynold menerapkan analisa dimensi pada
hasil percobaannya dan menyimpulkan bahwa perubahan dari aliran
laminar ke aliran turbulen terjadi suatu harga yang dikenal dengan angka
16
Reynold (Re). Angka ini menyakatan perbandingan antara gaya-gaya
kelembaman dengan gaya-gaya kekentalan yaitu:
= ṽ........................................................................ (1)
Dimana:
Re = Angka Reynold
ṽ = Kecepatan rata-rata aliran (m/det)
R = Jari-jari Hidrolis (m)
= kekentalan (viscositas) kinematik cairan (m2/det)
Kemudian dari berbagai percobaan disimpulkan bahwa untuk
saluran terbuka :
Re < 500 aliran laminar
500< Re < 12.500 aliran transisi
Re <12.500 aliran turbulen
a) Turbulen b) Laminer
Gambar 1. Aliran turbulen dan Laminer
2) Sifat-sifat aliran berdasarkan Perbandingan gaya kelembaman
dengan gaya Gravitasi.
a) Aliran super kritis yaitu suatu aliran dimana kecepatan alirannya lebih
besar daripada kecepatan gelombangnya.
17
b) Aliran kritis yaitu suatu aliran dimana kecepatan alirannya sama besar
dengan kecepatan gelombangnya.
c) Aliran subkritis yaitu suatu aliran dimana kecepatan alirannya lebih
kecil daripada kecepatan gelombangnya.
Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan
sebagai energi air pada setiap penampang saluran, dan diperhitungkan
terhadap dasar saluran. Energi spesifik adalah energi relatip terhadap
dasar saluran. Besarnya energi ini adalah :
= 2. + ................................................................. (2)
Dimana : E : Energi spesifik
V : Kecepatan aliran
g : Percepatan gravitasi
y : Kedalaman aliran
Parameter yang membedakan ketiga aliran tersebut adalah
parameter yang tidak berdimensi yang dikenal dengan angka Froude (Fr)
yaitu angka perbandingan antara gaya kelembaman dan gaya gravitasi, di
rumuskan dengan :
= ṽ. ℎ ................................................................. (3)
Dimana:
18
Fr = Angka Froude
ṽ = Kecepatan rata-rata aliran (m/det)
h = Kedalaman aliran (m)
g = Gaya Gravitasi (m/det2)
Sehingga:
a) Aliran bersifat Kritis apabila Fr = 1, dimana kecepatan aliran sama
dengan kecepatan rambat gelombang .
b) Aliran bersifat subkritis apabila Fr<1, dimana kecepatan aliran lebih
kecil daripada kecepatan rambat gelombang .
c) Aliran bersifat superkritis apabila Fr >1, dimana kecepatan aliran lebih
besar daripada kecepatan rambat gelombang.
Berikut gambar aliran sub kritis, aliran super gratis, aliran kritis:
Gambar 2. Pola penjalaran gelombang disaluran terbuka (BambangTriatmojo, 2008)
Pada gambar di atas diperlihatkan suatu saluran panjang dengan
tiga jenis kemiringan, subkritis, kritis dan superkritis. Pada kemiringan
subkritis (Gambar a) permukaan air di zona peralihan tampak
19
bergelombang. Aliran dibagian tengah saluran bersifat seragam namun
kedua ujungnya bersifat berubah. Pada kemiringan kritis (Gambar b)
permukaan air dari aliran kritis ini tidak stabil. Dibagian tengah dapat
terjadi gelombang tetapi kedalaman rata-ratanya konstan dan alirannya
dapat dianggap seragam. Pada kemiringan subkritis ( Gambar c)
permukaan air beralih dari keadaan subkritis menjadi superkritis setelah
melalui terjunan hidrolik lambat laun.
C. Sedimen
1. Pengertian Sedimen
Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan,
erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap
di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air,
sungai, dan waduk. Hasil sedimen (sediment yield) adalah besarnya
sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang
diukur pada periode waktu dan tempat tertentu. Proses erosi terdiri atas
tiga bagian yaitu : pengelupasan (detachment), dan pengangkutan
(transportasion), (wischmeter dan smith, 1978).
Sedimen dapat pula berasal dari erosi yang terjadi pada luar
sungai. Sedimen terangkut oleh aliran sungai pada saat debitnya
meningkat dari bagian hulu dan kemudian di endapkan pada alur sungai
yang landai atau pada ruas sungai yang melebar, selanjutnya pada saat
debitnya mengecil dan kandungan beban dalam aliran mengecil, maka
20
sedimen yang mengendap tersebut secara berangsur angsur terbawa
hanyut lagi dan dasar sungai akan berangsur turun kembali.
2. Angkutan Sedimen (Transpor Sedimen)
Akibat adanya aliran air, timbul gaya-gaya yang bekerja pada
material sedimen. Gaya-gaya tersebut mempunyai kecenderungan untuk
menggerakkan atau menyeret butiran material sedimen. Pada waktu gaya-
gaya yang bekerja pada butiran sedimen mencapai suatu harga tertentu,
sehingga apabila sedikit gaya ditambah akan menyebabkan butiran
sedimen bergerak, maka kondisi tersebut disebut kondisi kritis. Parameter
aliran pada kondisi tersebut, seperti tegangan geser (τ0), kecepatan aliran
(U) juga mencapai kondisi kritik (sumber: skripsi kajian perubahan pola
gerusan pada tikungan sungai akibat penambahan debit)
Menurut polprasert dan battarai (1985), pengendapan sedimen
dipengaruhi oleh turbulensi. Aliran yang laminer mendorong pengendapan
lebih cepet karena jarak yang dibutuhkan partikel untuk mengendap lebih
pendek. Pengendapan partikel bisa dihalangi oleh anginn yang tertiup
dipermukaan karena angin bisa menimbulkan gelombang dan
menyebabkan turbulensi. Selain itu, pengendapan sedimen ini juga
dipengaruhi oleh kecepatan endap partikel ( puslitbang pengairan, 1986).
Menurut Mardjikoen (1987), angkutan sedimen merupakan
perpindahan tempat bahan sedimen granular (non kohesif) oleh air yang
sedang mengalir searah aliran. Banyaknya angkutan sedimen T dapat
21
ditentukan dari perpindahan tempat suatu sedimen yang melalui suatu
tampang lintang selama periode waktu yang cukup. Lihat Gambar 1. T
dinyatakan dalam (berat, massa, volume) tiap satuan waktu.
Gambar 3. Tampang panjang saluran dengan dasar granuler. (Mardjikoen,1987)
Laju sedimen yang terjadi bias dalam kondisi seimbang
(equilibrium). Erosi (erosion), atau pengendapan (deposition), maka dapat
ditentukan kuantitas sedimen yang terangkut daam proses tersebut.
Proses sedimentasi di dasar saluran dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 4. Angkutan sedimen pada tampang panjang dengan dasargranuler.(Mardjikoen, 1987)
22
Tabel 1. proses sedimen dasar
Perbandingan TProses yang terjadi
Sedimen Dasar
T1 = T2 Seimbang Stabil
T1< T2 Erosi Degradasi
T1> T2 Pengendapan Agradasi
(Mardjikoen, 1987)
Kondisi yang dikatakan sebagai awal gerakan butiran adalah salah
satu dari peristiwa berikut
1. Satu butiran bergerak,
2. Beberapa (sedikit) butiran bergerak,
3. Butiran bersama-sama bergerak dari dasar, dan
4. Kecenderungan pengangkutan butiran yang ada sampai habis.
Tiga faktor yang berkaitan dengan awal gerak butiran sedimen yaitu
1. Kecepatan aliran dan diameter/ukuran butiran,
2. Gaya angkat yang lebih besar dari gaya berat butiran, dan
3. Gaya geser kritis.
Partikel-partikel kasar yang bergerak sepanjang dasar sungai
secara keseluruhan disebut dengan muatan sedimen dasar (bed load).
Adanya muatan sedimen dasar ditunjukan oleh gerakan partikel-partikel
dasar sungai. Gerakan itu dapat bergeser, menggelinding, atau meloncat-
loncat, akan tetapi tidak pernah lepas dari dasar sungai. Gerakan ini
23
kadang-kadang dapat sampai jarak tertentu dengan ditandai
bercampurnya butiran partikel tersebut bergerak ke arah hilir.
Menurut Asdak (2014), besarnya transport sedimen dalam aliran
sungai merupakan fungsi dari suplai sedimen dan energi aliran sungai
(steam energy). Ketika besarnya energi aliran sungai melampaui besarnya
suplai sedimen, terjadilah degradasi sungai. Pada sisi lain, ketika suplai
sedimen lebih besar dari pada energi aliran sungai , terjadilah agradasi
sungai.
menurut Asdak (2014), proses Transportasi sedimen adalah begitu
sedimen memasuki badan sungai, maka berlangsunglah transpor
sedimen. Partikel sedimen ukuran kecil seperti tanah liat dan debu dapat
diangkut aliran air dalam bentuk terlarut (wash load). Sedang partikel yang
lebih besar, antara lain, pasir cenderung bergerak dengan cara melompat.
Partikel yang lebih besar dari pasir, misalnya kerikil (gravel) bergerak
dengan cara merayap atau menggelinding di dasar sungai (bed load)
seperti pada gambar berikut :
Gambar 5. Transpor sedimen dalam aliran air sungai (Asdak, 2014)
24
Besarnya ukuran sedimen yang terangkut aliran air ditentukan oleh
interaksi faktor-faktor sebagai berikut : ukuran sedimen yang masuk
kedalam sungai/saluran air, karakteristik saluran, debit, dan karakteristik
fisik partikel sedimen. Besarnya sedimen yang masuk ke sungai dan
besarnya debit ditentukan oleh faktor iklim, topografi, geologi, vegetasi,
dan cara bercocok tanamdi daerah tangkapan airyang merupakan asal
datangnya sedimen. Sedang karakteristik sungai yang penting, terutama
bentuk morfologi sungai, tingkat kekasaran dasar sungai, dan kemiringan
sungai. Interaksi dan masing-masing faktor tersebutdi atas akan
menentukan jumlah dan tipe sedimen serta kecepatan transport sedimen.
Berdasarkan pada jenis sedimen dan ukuran partikel-partikel tanah
serta komposisi mineral dari bahan induk yang menyusunnya, dikenal
bermacam jenis sedimen seperti pasir, liat, dan lain sebagainya.
Menurut ukurannya, sedimen dibedakan menjadi (Asdak, 2014) :
Tabel 2. Jenis sedimen Menurut Ukurannya.
Jenis Sedimen Ukuran Partikel (mm)
Liat
Debu
Pasir
Pasir Besar
< 0,0039
0,0039 – 0,0625
0,0625 – 2,00
2,00 – 64
Sumber : Asdak,2014
Proses pengangkutan sedimen (sediment transport) dapat
diuraikan meliputi tiga proses sebagai berikut :
25
a) Pukulan air hujan (rainfall detachment) terhadap bahan sedimen yang
terdapat diatas tanah sebagai hasil dari erosi percikan (splash
erosion) dapat menggerakkan partikelpartikel tanah tersebut dan akan
terangkut bersama-sama limpasan permukaan (overland flow).
b) Limpasan permukaan (overland flow) juga mengangkat bahan
sedimen yang terdapat di permukaan tanah, selanjutnya dihanyutkan
masuk kedalam alur-alur (rills), dan seterusnya masuk kedalam
selokan dan akhirnya ke sungai.
c) Pengendapan sedimen, terjadi pada saat kecepatan aliran yang dapat
mengangkat (pick up velocity) dan mengangkut bahan sedimen
mencapai kecepatan pengendapan (settling velocity) yang dipengaruhi
oleh besarnya partikel-partikel sedimen dan kecepatan aliran.
Ada dua kelompok cara mengangkut sedimen dari batuan induknya
ke tempat pengendapannya, yakni suspensi (suspended load) dan (bed
load transport). Di bawah ini diterangkan secara garis besar ke duanya.
a) Suspensi
Dalam teori segala ukuran butir sedimen dapat dibawa dalam
suspensi, jika arus cukup kuat. Akan tetapi di alam, kenyataannya hanya
material halus saja yang dapat diangkut suspensi. Sifat sedimen hasil
pengendapan suspensi ini adalah mengandung presentase masa dasar
yang tinggi sehingga butiran tampak mengambang dalam masa dasar dan
umumnya disertai memilahan butir yang buruk. Cirilain dari jenis ini adalah
butir sedimen yang diangkut tidak pernah menyentuh dasar aliran.
26
b) Bed load transport
Angkutan sedimen dasar (Bed load transport) adalah angkutan
dasar di mana material dengan besar butiran yang lebih besar akan
bergerak menggelincir atau translate, menggelinding atau rotate satu di
atas lainnya pada dasar sungai; gerakannya mencapai kedalaman
tertentu dari lapisan sungai. Tenaga penggeraknya adalah gaya seret
drag force dari lapisan dasar sungai. Apabila tenaga Tarik tersebut
berkurang maka jumlah partikel yang terangkut juga akan berkurang.
Material muatan sedimen dasar yang terangkut sangat penting didalam
pembentukan bentuk daripada dasar dan tebing sungai
Berdasarkan tipe gerakan media pembawanya, sedimen dapat
dibagi menjadi:
1) Endapan arus traksi
2) Endapan arus pekat (density current) dan
3) Endapan suspensi.
3. Macam – macam Angkutan Sedimen
Pembagian angkutan sedimen menurut sumber asalnya dapat di
bedakan menjadi:
1) Muatan material dasar (bed material transport ), dimana sumber asal
material yaitu dari dasar. Angkutan ini ditentukan oleh keadaan dasar
aliran angkutan bed material dapat berubah angkutan dasar maupun
27
angkutan melayang tergantung dari jenis, ukuran dan keadaan
materialnya.
2) Muatan bilas (wash load), angkutan partikel-partikel halus berupa
lempung (silt) dan debu (duts) yang terbawah oleh aliran sungai.
Partikel-partikel ini akan terbawah oleh aliran sungai sampai ke laut
atau dapat juga terendapkan pada aliran tenang atau pada aliran yang
tergenang. Sumber utama dari muatan bilas adalah hasil pelapukan
lapisan atas batuan atau tanah daerah pengaliran sungai, hasil
pelapukan ini akan terbawah oleh aliran permukaan atau angin
kedalam sungai.
Sedangkan menurut mekanisme pengangkutan dapat dibedakan
menjadi:
1) Muatan sedimen dasar (bed load), dimana gerakan dan perpindahan
tanahnya selalu pada dasar saluran atau aliran dengan cara melompat
(jatuh), berguling dan menggelinding. Akan tetapi partikel angkutan
dasar ini lambat laun kemungkinan dapat berubah diri menjadi
angkutan melayang.
2) Muatan sedimen melayang (suspended load), dimana perpindahan
partikel-partikel tanahnya begerak melayang-layang dalam air dan
terbawah aliran air.
Secara skematis angkutan sedimen dapat digambarkan sebagai
berikut :
28
D. Sedimentasi
1. Pengertian sedimentasi
Sedimentasi adalah suatu proses pengapungan, penggelindingan,
penyeretan atau pemercikan jarah-jarah tanah hasil pemecahan dan telah
terlepas dari satuan tubuh tanahnya, menempuh rentang jarak tertentu
sampai tertahan di tempat peng-endapan (Yang, 1996; Wulandari, 1999).
Selain itu, sedimentasi berarti pengendapan atau hal
mengendapkan benda padat karena pengaruh gaya berat. Kerusakan
daerah aliran sungai menyebabkan meningkatnya angkutan sedimen
yang terbawa aliran ke saluran irigasi. Jika kecepatan aliran ini rendah
maka akan terjadi proses pengendapan di saluran irigasi tersebut.
MuatanMaterial Dasar
Bergerak SebagaiSedimen Dasar
BerdasarkanSumber Asal(original)
Muatan Bilas Bergerak SebagaiMuatan SedimenMelayang
BerdasarkanMekanismeAngkutanTransport
Gambar 6. Bagan mekanisme dan asal bahan sedimen(Mardjikoen, 1987)
29
Akibatnya, terjadi perubahan pola aliran permukaan dan peningkatan laju
erosi permukaan. Peningkatan laju erosi permukaan menyebabkan
meningkatnya angkutan sedimen yang terbawa aliran ke saluran irigasi
melalui pintu intake di bendung.
Sedimentasi pada saluran disebabkan karena kecepatan aliran
tidak bisa mengangkut partikel sedimen yang ada dalam saluran.
Kecepatan minimum yang diizinkan adalah kecepatan terendah yang
tidak akan menyebabkan pengendapan partikel dengan diameter
maksimum yang diizinkan (0.06 ~ 0.07 mm).
Erosi dan sedimentasi merupakan proses terlepasnya butiran tanah
dari induknya dari suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh
gerakan air atau angin kemudian diikuti oleh pengendapan material yang
terjadi di tempat lain(bersumberkan jurnal teknik sipil Universitas
Hasanuddin).
Sedimentasi dan erosi adalah dua hal yang sangat berkaitan erat.
Erosi dan sedimentasi dapat disebabkan oleh beberapa faktor yaitu air,
aliran glester (es).Erosi juga sering disebut sebagai faktor penyebab
banyaknya sedimen yang terangkut oleh air.
Beberapa dampak dari sedimentasi yang merupakan akibat dari
erosi antara lain:
a) Di sungai, pengendapan sedimen didasar sungai menyebabkan
naiknya dasar sungai, kemudian menyebabkan tingginya muka air
sehingga berakibat sering terjadinya banjir.
30
b) Di saluran, jika saluran irigasi atau saluran pelayaran di aliri air yang
penuh sedimen akan terjadi pengendapan sedimen di saluran, sudah
tentu di butuhkan biaya yang besar untuk pengerukan sedimen.
c) Di waduk-waduk, pengendapan sedimen diwaduk akan mengurangi
volume efektifnya.
d) Di bendungan atau pintu-pintu air, menyebabkan kesulitan dalam
mengoperasikan pintu-pintunya.
e) Di daerah sepanjang sungai, sebagaimana telah diuraikan diatas
bahwa banjir akan lebih sering terjadi didaerah-daerah yang tidak di
lindungi. Daerah yang dilindungi oleh tanggul akan aman, selama
tanggulnya selalu dipertinggi.
Untuk mengupayakan agar tidak terjadi sedimentasi maka ruas-
ruas saluran hendaknya mengikuti kriteria I√R konstan atau makin
besar ke arah hilirnya. I adalah kemiringan dasar saluran, R adalah jari-
jari hidraulik penampang saluran.
Sedimentasi (pengendapan) di dalam saluran dapat terjadi apabila
kapasitas angkut sedimennya berkurang. Dengan menurunnya kapasitas
debit di bagian hilir dari jaringan saluran, adalah penting untuk menjaga
agar kapasitas angkutan sedimen per satuan debit (kapasitas angakutan
sedimen relatif) tetap sama atau sedikit lebih besar.
Terjadinya erosi dan sedimentasi menurut Suripin (2002)
tergantung dari beberapa faktor yaitu karakteristik hujan, kemiringan
lereng, tanaman penutup dan kemampuan tanah untuk menyerap dan
31
melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal, dampak dari erosi tanah
dapat menyebabkan sedimentasi di saluran sehingga dapat mengurangi
daya tampung saluran. Sejumlah bahan erosi yang dapat mengalami
secara penuh dari sumbernya hingga mencapai titik kontrol dinamakan
hasil sedimen (sediment yield). Hasil sedimen tersebut dinyatakan dalam
satuan berat (ton) atau satuan volume (m3) dan juga merupakan fungsi
luas daerah pengaliran. Dapat juga dikatakan hasil sedimen adalah
besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah
tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu (Asdak
C., 2007).
Dari proses sedimentasi, hanya sebagian aliran sedimen di saluran
yang diangkut keluar dari daerah irigasi, sedangkan yang lain mengendap
di lokasi tertentu dari saluran (Gottschalk, 1948, dalam Ven T Chow, 1964
dalam Suhartanto, 2001).Proses sedimentasi dapat dibedakan menjadi
dua bagian yaitu (sumber :wordpress.com) :
a) Proses sedimentasi secara geologis : Sedimentasi secara geologis
merupakan proses erosi tanah yang berjalan secara normal, artinya
proses pengendapan yang berlangsung masih dalam batas-batas
yang diperkenankan atau dalam keseimbangan alam dari proses
degradasi dan agradasi pada perataan kulit bumi akibat pelapukan.
b) Proses sedimentasi yang dipercepat : Sedimentasi yang dipercepat
merupakan proses terjadinya sedimentasi yang menyimpang dari
proses secara geologi dan berlangsung dalam waktu yang cepat,
32
bersifat merusak atau merugikan dan dapat mengganggu
keseimbangan alam atau kelestarian lingkungan hidup. Kejadian
tersebut biasanya disebabkan oleh kegiatan manusia dalam mengolah
tanah. Cara mengolah tanah yang salah dapat menyebabkan erosi
tanah dan sedimentasi yang tinggi.
2. Pengaruh Sedimentasi Terhadap Operasi Jaringan Irigasi
Penumpukan sedimen di saluran irigasi akan mempersingkat umur
pelayanan jaringan irigasi karena pendangkalan dan penurunan kapasitas.
Selanjutnya, penumpukan sedimen di petak sawah akan menaikkan
permukaan sawah, sehingga mempersulit air untuk mencapai permukaan
sawah dan mengairi sawah. Partikel sedimen yang halus bahkan bisa
menyumbat pori-pori tanah dan menghambat penyerapan air oleh
tanaman (Kuiper, 1989). Meskipun demikian tidak semua fraksi sedimen
berpotensi merusak jaringan irigasi.
Bahaya terjadinya sedimentasi diperkecil dengan jalan
mempertahankan atau menambah sedikit kapasitas angkutan sedimen,
relatif ke arah hilir. I√R dari profil saluran adalah kapasitas angkutan
sedimen relatif. Kriteria ini dimaksudkan agar tidak ada sedimen yang
mengendap di saluran. Sesuai konsep saluran stabil akibatnya sedimen
diendapkan di sawah petani yang mengakibatkan elevasi sawah makin
lama makin tinggi. Dalam keadaan khusus dimana kemiringan lahan relatif
33
datar dan/atau tidak seluruhnya sedimen diijinkan masuk ke sawah, maka
sebagian sedimen boleh diendapkan pada tempat-tempat tertentu.
Dalam merencanakan saluran yang stabil diutamakan bahwa
semua sedimen (bed load) yang masuk kedalam saluran harus seluruhnya
sudah terangkat di kantong lumpur tanpa terjadinya penggerusan / erosi
dan pengendapan / sedimentasi di saluran irigasi. Jika kapasitas
angkutnya mengecil, akan terjadi pengendapan / sedimentasi dan jika
kapasitas angkutnya membesar, saluran akan tergerus.
E. Bangunan penangkap sedimen
1. Pengertian BPS (bangunan penangkap sedimen)
Bangunan penangkap sedimen yang ada biasanya memiliki bentuk
persegi panjang, dengan kemiringan tertentu pada dasar saluran dalam
arah memanjang. Perbandingan panjang:lebar disyaratkan minimal 8
(Departemen Pekerjaan Umum, 1986). Keseluruhan panjang bangunan ini
diakomodir oleh lahan, sehingga kebutuhan akan lahan menjadi cukup
besar.
2. Geometri
Pada umumnya, saluran dengan rasio panjang: lebar saluran yang
besar lebih baik untuk pengendapan partikel, karena pola aliran yang lebih
mendekati plug-flow (teratur) daripada mix (tidak beraturan). Herdianto
(2002) berpendapat bahwa semakin panjang saluran, semakin baik untuk
34
pengendapan partikel, sampai pada perbandingan tertentu. Kesimpulan ini
diperoleh dari hasil penelitian yang dilakukan pada kolam pengolahan
limbah (waste stabilization pond) yang bertujuan untuk mengendapkan
partikel alga, yang bersifat sebagai sedimen layang (suspended load).
Tetapi saluran yang panjang tidak ekonomis. Mangelson dan Watters
(1972) pertama kali mengusulkan untuk memperpanjang jalur pengaliran
pada suatu kolam berbentuk hamper bujur sangkar dengan menggunakan
sekat (baffle) dalam arah horizontal, sehingga luas areal dapat
diminimumkan. Hasil percobaan ini menyimpulkan bahwa semakin besar
rasio panjang:lebar saluran, semakin baik efisiensi kolam. Tetapi
Xianghua dan Yi (1991) menyatakan bahwa perbandingan panjang: lebar
saluran untuk pengendapan partikel harus dibatasi, karena saluran yang
terlalu sempit akan meningkatkan kecepatan, yang justru mengurangi laju
pengendapan partikel.
Pendapat ini didukung oleh rumusan sebagai berikut (Departemen
Pekerjaan Umum, 1986)L = .……………………………………………………………..(4)
dengan:
L : Panjang saluran;
hn : kedalaman saluran;
vn : kecepatan aliran;
w : laju endap partikel.
35
Untuk penampang biasa yang sederhana, geometri dapat
dinyatakan secara matematik menurut kedalaman aliran dan dimensi
lainnya dari penampang tersebut. Namun untuk penampang yang rumit
dan penampang saluran alam, belum ada rumus tertentu untuk
menyatakan unsur-unsur tersebut, selain kurva-kurva yang menyatakan
hubungan unsur-unsur ini dengan kedalaman aliran yang disiapkan untuk
perhitungan hidrolis.
Penampang saluran buatan biasanya direncanakan berdasarkan
bentuk geometris yang umum. Penampang saluran alam umumnya sangat
tidak beraturan,biasanya bervariasi dari bentuk seperti parabola sampai
trapesium. Istilah penampang saluran (channel section) adalah tegak lurus
terhadap arah aliran,sedangkan penampang vertikal saluran (vertical
channel section) adalah penampang vertikal melalui titik terbawah atau
terendah dari penampang.Oleh sebab itu pada saluran mendatar
penampangnya selalu merupakan penampang vertikal.
h
b
Gambar 7. Penampang Saluran segi empat
A (luas) = b x h
P (keliling basah) = b + 2 x h
R (jari-jari hidrolis) = b x h / b + 2 x h
36
3. Bentuk saluran
Terdapat banyak bentuk penampang saluran terbuka antara lain
penampang bentuk trapesium, penampang bentuk persegi
panjang,penampang bentuk segitiga, penampang bentuk parit dangkal,
dan penampang saluran alam yang tidak beraturan.
Gambar 8. Berbagai macam bentuk saluran terbuka(a)Trapesium,(b)Persegi, (c)Segitiga, (d)Setengahlingkaran, (e)Tak beraturan (sumber:Majalah Ilmiah UKRIM Edisi 1/th XII/2007)
4. Pemakaian sekat/baffle
Sekat ini banyak dipakai pada waste stabilization ponds (kolam
pengolah limbah) (Lloyd et.al, 2001; Mangelson and Watters,1972;
Muttamara and Puetpaiboon, 1997; Pearson et.al, 1995; Pedahzur et.al,
1993; Vega et.al, 2001; Xianghua and Yi, 1991). Penggunaanya
dimaksudkan untuk meningkatkan perbandingan L:W (panjang:lebar)
karena dengan meningkatnya rasio panjang:lebar, aliran cenderung
bersifat “plug-flow” atau teratur dan searah. Kondisi ini mempercepat
pengendapan partikel-partikel zat padat yang tersuspensi di dalam air.
Banyak percobaan yang dilakukan untuk menentukan perbandingan L:W
37
yang optimum untuk pengendapan partikel tersuspensi. Mangelson and
Watters (1972) berpendapat bahwa semakin panjang suatu kolam (L:W),
semakin baik efisiensinya.
Kilani and Ogunrombi (1984) melakukan percobaan dengan empat
konfigurasi masingmasing tanpa sekat, dengan tiga, enam, dan sembilan
sekat. Percobaan ini menyimpulkan bahwa model dengan sembilan sekat
memiliki efisiensi yang paling baik.
Sedangkan Pedahzur (1991) and Lloyd et.al (2001) menyatakan
bahwa peningkatan rasio L:W meningkatkan kecepatan dan bisa
menurunkan efisiensi, karena luas penampang aliran berkurang dengan
penambahan sekat.
38
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Lokasi dan waktu penelitian
Penelitian dilaksanakan di labotatorium Fakulatas Teknik Sipil
Universitas Muhammadiyah Makassar dengan rencana waktu penelitian
selama 3 bulan yaitu dimulai bulan Maret sampai dengan bulan Juni,
dimana pada bulan pertama yakni diawal bulan Maret merupakan kajian
literatur, pada bulan kedua yakni bulan April adalah pembuatan Bangunan
Penangkap Sedimen dan bulan ketiga yakni bulan Juni pengambilan data
pada tahap pegelolaan data.
B. Jenis Penelitian dan Sumber Data
Jenis penelitian yang digunakan adalah eksperimental, di mana
kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti dengan mengacu pada
literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian tersebut, serta adanya
kontrol, dengan tujuan untuk menyelidiki ada tidaknya hubungan sebab
akibat serta berapa besar hubungan sebab akibat tersebut dengan
memberikan perlakuan-perlakuan tertentu pada beberapa kelompok
eksperimental dan menyelidiki kontrol untuk pembanding.
39
Pada penelitian ini akan menggunakan dua sumber data, yaitu:
1) Data primer, yaitu data yang diperoleh langsung dari simulasi model
fisik di laboratorium.
2) Data sekunder, yaitu data yang diperoleh dari literatur dan hasil
penelitian yang sudah ada, baik yang telah dilakukan di laboratorium
maupun dilakukan di tempat lain yang berkaitan dengan penelitian
sedimen pada saluran terbuka.
C. Alat dan Bahan
Adapun spesifikasi jenis peralatan dan bahan yang dipergunakan
dalam percobaan dan alat peraga penelitian antara lain :
1. Alat
a) Flowwatch untuk mengukur kecepatan air.
b) Stopwatch untuk mengukur waktu yang digunakan dalam pengukuran
debit aliran.
c) Mesin pompa air, Digunakan untuk sirkulasi air.
d) Pemasok sedimen. Pemasok sedimen terdiri dari sebuah ember
sebagai tempat sedimen.
e) timbangan digital.
f) Kamera digital digunakan untuk foto sebagai dokumentasi.
g) Tabel data untuk mencatat data-data yang diukur, alat tulis.
h) Komputer pengolahan data hasil penenlitian.
40
i) Pipa 3 inci untuk pendukung mesin pompa.
j) Meter / mistar untuk mengukur tinggi muka air dan tinggi
pengendapan.
2. Bahan
a) Saluran. Bahan untuk pembuatan dinding saluran adalah papan kayu.
b) Pintu. Pintu off-take terbuat dari pelat baja yang dicat supaya tahan
karat sedangkan pintu penguras terbuat dari papan kayu.
c) Sedimen. Sedimen menggunakan pasir yang non kohesi.
d) Sekat (Sekat terbuat dari papan kayu).
e) Air.
D. Denah dan model penelitian
1. Denah penelitian
770.0 140.0
265.0
166.8
165.0 190.0
140.4
150.0
240.0
217.5
3 0.0 000
6 2.5 000
1 0.0 000
1 5.0 000
1 5.0 000
AB
F
G
H
K
J
I
C
419.9L
D
1 5.0 000
M
NO
Gambar 9. Denah penelitian
Keterangan gambar denah :
A. Bak penampung
41
B. Lubang pengaliran / lubang penghubung kebak sirkulasi
C. Bak sirkulasi
D. Pipa penghubung ke bak sirkulasi
E. Bak sirkulasi
F. Bak peredam energi
G. Lubang pengaliran/ lubang penghubung kebak penampung.
H. Bak penampung
I. Pasangan pondasi
J. Pasangan batu bata
K. Saluran
L. Mesin pompa air
M. Saluran pembilas
N. Bangunan penangkap sedimen
O. Tempat penanpungan sedimen
2. Model penelitian
Gambar 10. Tampak atas model penelitian
Keterangan gambar
1. Saluran di hulu BPS (bangunan penangkap sedimen)
2. Hulu BPS (bangunan penangkap sedimen)
42
3. Sekat BPS (bangunan penangkap sedimen)
4. Pintu BPS (bangunan penangkap sedimen)
5. Saluran pembilas BPS (bangunan penangkap sedimen)
6. Penahan sedimen
7. Penahan laju aliran dan terjunan air
8. Hilir BPS (bangunan penangkap sedimen)
9. Saluran di hilir BPS (bangunan penangkap sedimen)
Gambar 11. Potongan melintang saluran
Gambar 12. Potongan memanjang BPS (bangunan penangkap sedimen)
E. Variabel yang digunakan
Sesuai tujuan penelitian ini pengujian model hidraulik dilaksanakan
pada model bangunan penangkap sedimen, dengan mengacu pada
rancangan yang telah disetujui untuk mendapatkan data sebagai bahan
kajian.
43
Variabel yang akan digunakan adalah :
1. Variabel bebas :
a) Tinggi muka air (h)
b) Kecepatan aliran (v)
c) Waktu (t)
2. Variabel tidak bebas:
a) Debit (Q)
b) Froude (fr)
c) Reynold (re)
d) Energi speifik (E)
F. Langkah-langkah Penelitian
1. Membuat model BPS (bangunan penangkap sedimen) dengan lebar
dasar (B) :40 cm, Tinggi (H) :40 cm, kemiringan dasar BPS 0.0229
m/m, dan panjang BPS (bangunan penangkap sedimen : 181 cm.
2. Membersihkan dan mengeringkan BPS (bangunan penangkap
sedimen).
3. Melakukan pengaliran awal untuk mengetahui layak atau tidaknya BPS
(bangunan penangkap sedimen) yang akan digunakan dalam
pengaliran (Running kosong).
4. Kalibrasi semua alat yang akan digunakan terutama alat pengukur
kecepatan.
5. Menimbang sedimen yang akan digunakan.
44
6. Sedimen dimasukkan ke bak penampungan sedimen.
7. Sedimen dipadatkan sebelum dilakukan pengaliran
8. Kecepatan aliran diukur dengan current meter.
9. Air dikeringkan sengan membuka pintu pembilas secara hati-hati.
Supaya sedimen tidak terbawa oleh aliran.
10. Sedimen yang terperangkap di bangunan penangkap sedimen
dikumpulkan diukur ketinggiannya.
11.Sedimen dari bangunan penangkap sedimen dikumpulkan kemudian
dikeringkan, lalu ditimbang.
12.Percobaan dilakukan dengan debit dan waktu yang bervariasi.
G.Pencatatan Data
Hal yang penting dalam setiap penelitian adalah pencatatan data,
pada dasarnya data yang diambil adalah yang akan difungsikan sebagai
parameter dalam analisa.
H. Analisa Data
Data dari lapangan / laboratorium diolah sebagai bahan analisa
terhadap hasil studi ini, sesuai dengan tujuan dan sasaran penelitian. Data
yang diolah adalah data yang relevan yang dapat mendukung dalam
menganalisa hasil penelitian.
Analisa data yang menyangkut hubungan antara variabel-variabel
dalam penelitian dilakukan dengan tahap sebagai berikut :
45
1) Perhitungan debit (Q)
Q = A x P
2) Perhitungan sifat aliran dengan menggunakan rumus Froude (FR).
FR = .3) Perhitungan Energi spesifik dengan menggunakan rumus
= 2. +4) Perhitungan tipe aliran dengan menggunakan rumus Reynold (Re)
= (2. )5) Perhitungan sedimen dasar dengan menggunakan rumus pendekatan
para ahli yaitu:
a. Meyer-Peter dan Muller
. ( / ′) /( − ) − 0,047 = 025 ( ′ ) /( − )= ′ ( − )= .b. Pendekatan Schocklitsch= 2500 ⁄ (q – )= .
= (1944). (10 . )⁄= B.
46
c. Pendekatan Kaliens
∗ = ( )
qB = qs .
QB = B .qB
47
I. Flow Chart Penelitian
Tidak
Ya
Kesimpulan
Selesai
ai
pendekatan emperis- MPM- Kalinske- schocklitsch
Perhitungan volumesedimen dengan data
Pengamatan:- Kec. Aliran (V)
- Debit aliran (Q)
- Tinggi Muka Air (h)
cek
Validasi alat
Mulai
Studi literatur
Alat Bahan Persiapan alat
48
BAB IV
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Hasil Perhitungan.
1. Analisa Perhitungan Bilangan Froude.
Bilangan Froude (Fr) didefenisikan sebagai kecepatan rata-rata
dibagi akar dari gravitasi dan kedalaman air.Jadi untuk mengetahui dan
menetapkan jenis aliran yang terjadi dalam saluran pada saat proses
pengaliran maka dapat dijabarkan atau di jelaskan berdasarkan dengan
bilangan Froude (Fr), dimana :
Fr =
Hasil perhitungan bilangan Froude pada berbagai debit dan waktu
yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 3. Hasil Perhitungan bilangan Froude
No
Q1 (bukaan 1 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 fr 1 v 2 fr 2 v 3 fr 3
1 1,03 1,66 1,02 1,68 1,00 1,602 0,92 1,54 0,88 1,19 0,85 1,133 0,80 1,17 0,76 0,89 0,72 0,794 0,67 0,71 0,60 0,54 0,58 0,645 0,55 0,46 0,45 0,36 0,42 0,376 0,42 0,31 0,33 0,27 0,28 0,237 0,30 0,20 0,20 0,14 0,16 0,12
Sumber: Hasil Perhitungan
49
Gambar 15. Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froude
untuk debit pertama (Q1)
Dari hasil analisa untuk bilangan Froude pada pengamatan untuk
Q1 dapat diketahui bahwa kecepatan aliran dan bilangan Froudenya (Fr)
yang paling besar terdapat pada t = 15 menit, yaitu 1.68 ini termasuk
aliran super kritis hal ini dapat lihat gambar 15.
Tabel 4. Hasil Perhitungan bilangan Froude
No
Q2 (bukaan 2 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 fr 1 v 2 fr 2 v 3 fr 3
1 1,23 1,76 1,20 1,71 1,18 1,782 1,09 1,30 1,02 1,41 1,00 1,413 0,96 1,02 0,88 1,00 0,87 1,274 0,82 0,72 0,74 0,79 0,71 0,725 0,68 0,54 0,58 0,44 0,55 0,446 0,53 0,39 0,40 0,29 0,38 0,277 0,35 0,23 0,23 0,15 0,18 0,11
Sumber: Hasil Perhitungan
0,15
0,30
0,45
0,60
0,75
0,90
1,05
1,66 1,54 1,17 0,71 0,46 0,31 0,20
Kece
pata
n al
iran
(V)m
/dtk
Bilangan Froude (Fr)
t = 10 menit
t = 15 menit
t = 20 menit
50
Gambar 16. Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froude
untuk debit kedua (Q2)
Dari hasil pengamatan untuk Q2 dapat dilihat pada gambar 16 di
atas bahwa nilai Froude yang paling besar yaitu 1.78 nilai ini termasuk
aliran super kritis yang terdapat pada t = 20 menit.
Tabel 5. Hasil Perhitungan bilangan Froude
No
Q3 (bukaan 3 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 fr 1 v 2 fr 2 v 3 fr 3
1 1,45 2,22 1,43 2,16 1,40 2,01
2 1,26 1,85 1,24 1,62 1,20 1,433 1,08 1,12 1,00 1,07 0,99 1,064 0,89 0,85 0,80 0,77 0,77 0,795 0,67 0,56 0,60 0,47 0,57 0,446 0,48 0,36 0,39 0,27 0,36 0,25
7 0,30 0,19 0,22 0,14 0,20 0,13Sumber: Hasil Perhitungan
0,16
0,36
0,56
0,76
0,96
1,16
1,36
1,76 1,30 1,02 0,72 0,54 0,39 0,23
Kece
pata
n al
iran
(V)m
/dtk
Bilangan Froude (Fr)
t = 10 menit
t = 15 menit
t = 20 menit
51
Gambar 17. Hubungan antara kecepatan (m/det) dan Bilangan Froudeuntuk debit.pertama (Q3)
Dari hasil analisa untuk ketiga gambar 17 diatas maka dapat di
simpulkan bahwa semakin besar kecepatan aliran maka semakin tinggi
angka Froudenya. Begitu pula sebaliknya semakin kecil kecepatan aliran
maka semakin rendah pula bilangan Froudenya.
2. Analisa Bilangan Reynold.
Keadaan atau perilaku aliran pada saluran terbuka pada dasarnya
ditentukan oleh pengaruh kekentalan dan gravitasi. Pengaruh kekentalan
(viscosity) aliran dapat bersifat laminar, turbulen dan peraliran yang
tergantung pada pengaruh kekentalan relatif dapat dinyatakan dengan
bilangan Reynold yang didefiniskan sebagai berikut:
= ṽ
0,18
0,38
0,58
0,78
0,98
1,18
1,38
1,58
2,22 1,85 1,12 0,85 0,56 0,36 0,19
Kece
pata
n al
iran
(V)m
/dtk
Bilangan Froude (Fr)
t = 10 menit
t = 15 menit
t = 20 menit
52
Tabel 6. Perhitungan Bilangan Reynold (Re).
No
Q1 (bukaan 1 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 Re 1 v 2 Re 2 v 3 Re 3
1 1,03 44,207 1,02 260,1 1,00 246,02 0,92 99,117 0,88 110,5 0,85 104,53 0,80 65,909 0,76 110,5 0,72 104,54 0,67 28,747 0,60 110,5 0,58 104,55 0,55 14,573 0,45 110,5 0,42 104,56 0,42 8,789 0,33 142,5 0,28 134,87 0,30 4,935 0,20 142,5 0,16 134,8
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 18. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan BilanganReynold
Dari hasil analisa untuk bilangan Reynold dapat dilihat pada
gambar 18 bahwa angka Reynold yang paling besar terdapat pada t = 15
menit yaitu Re = 260,1 dan kecepatan aliran yang paling besar berada
pada t = 10 menit dengan nilai kecepatan 1,03 m/detik dan 15 menit
dengan nilai kecepatan 1,02 m/detik.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
44,207 99,117 65,909 28,747 14,573 8,789 4,935
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Bilangan Reynold (Re)
t = 10 menit
t = 15 menit
t = 20 menit
53
Tabel 7. Perhitungan Bilangan Reynold (Re)
No
Q2 (bukaan 2 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 Re 1 v 2 Re 2 v 3 Re 3
1 1,23 347,2 1,20 309,8 1,18 298,72 1,09 147,4 1,02 131,6 1,00 126,93 0,96 147,4 0,88 131,6 0,87 126,94 0,82 147,4 0,74 131,6 0,71 126,95 0,68 147,4 0,58 131,6 0,55 126,96 0,53 190,3 0,40 169,7 0,38 163,77 0,35 190,3 0,23 169,7 0,18 163,7
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 19. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan BilanganReynold
Dari hasil analisa untuk bilangan Reynold dapat dilihat pada
gambar 19 bahwa kecepatan aliran yang paling besar terdapat pada t =
10 menit yaitu 1,23 m/dtk dan angka Reynold yang paling besar terdapat
pada t = 20 menit yaitu Re = 347,2.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
347,2 147,4 147,4 147,4 147,4 190,3 190,3
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Bilangan Reynold (Re)
t = 10 menit
t = 15 menit
t = 20 menit
54
Tabel 8. Perhitungan Bilangan Reynold (Re)
No
Q3 (bukaan 3 cm)
t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
v 1 Re 1 v 2 Re 2 v 3 Re 3
1 1,45 376,0 1,43 348,6 1,40 336,82 1,26 159,7 1,24 148,1 1,20 143,03 1,08 159,7 1,00 148,1 0,99 143,04 0,89 159,7 0,80 148,1 0,77 143,05 0,67 159,7 0,60 148,1 0,57 143,06 0,48 206,1 0,39 191,0 0,36 184,57 0,30 206,1 0,22 191,0 0,20 184,5
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 20. Hubungan antara kecepatan aliran (m/det) dan BilanganReynold
Dari hasil analisa untuk ketiga gambar di atas dapat disimpulkan
bahwa besarnya kecepatan aliran pada saluran bukanlah faktor utama
yang menjadi penentu besarnya angka Reynold.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
376,0 159,7 159,7 159,7 159,7 206,1 206,1
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Bilangan Reynold (Re)
t = 10 menitt = 15 menitt = 20 menit
55
3. Rekapitulasi Bilangan Froude dan Bilangan Reynold.
Tabel 9. Rekapitulasi Bilangan Froude dan Bilangan Reynold (Re)
Not Q h v Fr Re
Keteranganmenit m3/det m m/det - -1 10
0,00753
0,11 0,67 0,86 38,04 subkritis laminar2 15 0,11 0,61 0,73 140,99 subkritis laminar3 20 0,10 0,57 0,70 142,52 subkritis laminar4 10
0,00374
0,13 0,81 0,85 142,52 subkritis laminar5 15 0,13 0,72 0,83 142,52 subkritis laminar6 20 0,12 0,18 0,86 142,52 subkritis laminar7 10
0,00753
0,12 0,88 1,02 203,84 super kritis laminar8 15 0,13 0,81 0,93 188,99 subkritis laminar9 20 0,13 0,78 0,87 182,56 subkritis laminar
Sumber: Hasil Perhitungan
4. Analisa Energi Spesifik.
Energi spesifik adalah energi relatif terhadap dasar saluran.
Besarnya energi ini adalah= . +Tabel 10.Perhitungan energi spesifik
N0
TitikDebit Aliran (Q1)
Tinggi Muka Air Energi Spesifik
PengamatanWaktu Waktu
10menit
15menit
20menit
10menit
15menit
20menit
1 Hulu BPS 1,03 1,02 1,00 2,4 2,3 2,42 Sekat 1 0,92 0,88 0,85 3,7 5,6 5,83 Sekat 2 0,80 0,76 0,72 4,8 7,4 8,44 Sekat 3 0,67 0,60 0,58 9,2 12,7 8,35 Sekat 4 0,55 0,45 0,42 14,8 15,8 13,06 Sekat 5 0,42 0,33 0,28 18,8 14,7 14,67 Hilir BPS 0,30 0,20 0,16 23,8 20,4 19,2
Sumber: Hasil Perhitungan
56
Gambar 21. Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik
Dari hasil analisa untuk energi spesifik dengan tinggi muka air
dapat diketahui bahwa semakin tinggi permukaan aliran maka semakin
beasar pula angka energi spesifiknya.
Tabel 11.Perhitungan energi spesifik
N0
TitikDebit Aliran (Q2)
Tinggi Muka Air Energi Spesifik
PengamatanWaktu Waktu
10menit
15menit
20menit
10menit
15menit
20menit
1 Hulu BPS 1,23 1,20 1,18 2,4 3,1 2,72 Sekat 1 1,09 1,02 1,00 7,2 5,4 5,23 Sekat 2 0,96 0,88 0,87 9,0 7,9 4,84 Sekat 3 0,82 0,74 0,71 13,1 8,9 10,05 Sekat 4 0,68 0,58 0,55 16,1 17,4 15,76 Sekat 5 0,53 0,40 0,38 19,0 19,3 20,67 Hilir BPS 0,35 0,23 0,18 23,6 24,9 26,0
Sumber: Hasil Perhitungan
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
2,4 3,7 4,8 9,2 14,8 18,8 23,8
Kec
epat
an A
liran
(V) m
/dtk
Energi spesifik (E) Nm
t = 10 menitt = 15 menitt = 20 menit
57
Gambar 22. Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik
Dari hasil analisa untuk energi spesifik dengan tinggi muka air
dapat diketahui bahwa semakin tinggi permukaan aliran maka semakin
besar pula energi spesifiknya, dapat dilihat pada tabel 13.
Tabel 12.Perhitungan energi spesifik
N0
TitikDebit Aliran (Q3)
Tinggi Muka Air Energi Spesifik
PengamatanWaktu Waktu
10menit
15menit
20menit
10menit
15menit
20menit
1 Hulu BPS 1,45 1,43 1,40 2,7 3,0 3,02 Sekat 1 1,26 1,24 1,20 4,8 7,2 7,23 Sekat 2 1,08 1,00 0,99 9,6 8,9 8,94 Sekat 3 0,89 0,80 0,77 11,3 9,8 9,85 Sekat 4 0,67 0,60 0,57 14,6 17,3 17,36 Sekat 5 0,48 0,39 0,36 17,8 20,5 20,57 Hilir BPS 0,30 0,22 0,20 24,5 25,8 25,8
Sumber: Hasil Perhitungan
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
2,7 5,2 4,8 10,0 15,7 20,6 26,0
Kec
epat
an A
liran
(V) m
/dtk
Energi spesifik (E) Nm
t = 10 menitt = 15 menitt = 20 menit
58
Gambar 23. Hubungan antara tinggi muka air dan Energi spesifik
Dari hasil analisa untuk energi spesifik dengan tinggi muka air,
maka dapat di ambil kesimpulan dari tiga gambar di atas bahwa semakin
tinggi permukaan aliran maka semakin beasar pula angka energy
spesifiknya.
5. Analisa Tinggi Endapan Dengan Debit Dan Waktu Yang Bervariasi
Pada Tititk Pengamatan Dengan Menggunakan Meter.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan variasi debit Q1, Q2
dan Q3 dengan masing-masing waktu 10, 15 dan 20 menit. Cara
mengamati tinggi pengendapan yaitu dengan mencatat tinggi
pengendapan yang ada pada titik pengamatan sesuai debit dan waktu
yang telah ditentukan misalnya, untuk Q1 digunakan variasi waktu yaitu
10, 15 dan 20 menit.
0,000,200,400,600,801,001,201,401,60
3,0 7,2 8,9 9,8 17,3 20,5 25,8
Kec
epat
an A
liran
(V) m
/dtk
Energi spesifik (E) Nm
t = 10 menitt = 15 menitt = 20 menit
59
Tabel 13. Rata-rata Tinggi Pengendapan yang ada pada titik pengamatan
dengan debit dan waktu yang bervariasi.
no
elevasiawal
titik pengamatanrata-rata
potonganvertikal
potongan horizontal
saluran tinggiendapan1 2 3 4 5 6 7
1 17.4 hulu BPS 0.49 0.18 0.28 0.77 0.00 0.00 0.00 0.242 17.4 2 0.33 0.08 2.00 0.44 1.10 0.00 0.00 0.563 17.4 3 0.29 0.84 0.24 0.66 1.42 1.13 0.00 0.664 17.6 4 0.36 1.73 0.51 0.52 2.49 1.98 2.68 1.475 18.1 5 0.11 1.49 0.69 0.89 1.03 1.01 2.35 1.086 19.3 6 0.26 2.06 2.50 1.91 2.61 2.88 3.50 2.247 20.3 7 0.60 2.26 3.18 2.72 2.80 3.43 3.08 2.588 21.4 8 1.28 2.66 2.85 3.32 3.22 2.81 3.23 2.779 23 sekst 1 1.52 2.88 4.04 4.50 4.92 4.71 4.46 3.86
10 24.5 10 1.80 3.17 3.99 5.93 6.21 6.77 5.83 4.8111 25.2 11 1.14 2.07 2.82 6.53 5.00 4.14 3.77 3.6412 26.3 sekat 2 1.29 2.57 3.57 5.81 6.47 5.27 3.88 4.1213 27.1 13 2.61 2.26 3.91 4.62 4.16 3.78 2.64 3.4214 28.3 14 2.57 2.87 4.44 5.48 4.27 2.88 2.41 3.5615 29.9 sekat 3 5.00 4.12 5.77 7.03 6.07 5.83 4.53 5.4816 31 16 4.50 3.87 4.99 5.36 4.48 4.88 4.73 4.6817 32 17 2.47 3.18 4.21 4.19 4.03 3.71 2.47 3.4618 33.6 sekat 4 2.09 2.17 5.79 4.27 4.00 3.02 3.21 3.5119 34 19 1.40 1.86 2.49 4.00 2.57 1.79 1.72 2.2620 35 20 1.23 1.69 2.44 3.17 2.27 2.47 2.46 2.2521 36.2 sekat 5 1.96 2.49 4.47 3.00 5.32 2.31 1.94 3.0722 37.2 22 2.37 2.47 3.29 3.72 3.56 3.14 2.63 3.0323 38 23 2.17 2.41 3.51 3.40 3.31 3.92 2.13 2.9824 39 24 3.37 2.42 3.12 2.39 2.91 2.60 2.32 2.7325 39.8 25 3.36 2.68 3.83 3.04 2.69 4.76 1.78 3.1626 39.8 26 4.68 2.97 3.73 3.17 3.26 3.30 2.82 3.4227 39.8 27 8.67 2.56 3.33 2.90 2.98 2.63 2.33 3.63
28 39.8 hilir BPS 9.77 2.22 1.34 1.32 1.64 1.26 1.12 2.67
Sumber : Data pengamatan
60
Dari tabel 13 tinggi endapan yang terjadi pada titik pengamatandengan tiga variasi debit dan waktu yang berbeda dapat dilihat pada grafikberikut :
Gambar 24. Tinggi endapan rata-rata dengan debit dan waktu yangbervariasi.
Dari tabel 13 dapat dilihat bahwa volume endapan yang paling
besar rata – ratanya terjadi pada sekat 2 dan sekat 3 sedangkan volume
endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS (Bangunan
Penangkap Sedimen).
Dari gambar 20 dapat lihat bahwa volume endapan yang paling
besar terjadi pada sekat 3 yaitu 7,03 cm sedangkan untuk volume
endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS (Bangunan
Penangkap Sedimen) yaitu 0,11 cm. Sedangkan untuk nilai rata – rata
volume endapan yang paling tinggi terjadi pada sekat 3 yaitu 5,48 cm dan
nilai volume endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS
(Bangunan Penangkap Sedimen) yaitu 0,24 cm.
61
6. Analisa Pengamatan Pengendapan volume Sedimen Yang terjadi
Di BPS (bangunan penangkap sedimen) Dengan Pengamatan
Langsung.
Analisa volume pengendapan sedimen dasar dengan perhitungan.
Perhitungan yang dimaksud adalah pengolahan data dengan cara
menghitung besar volume endapan yang berhasil ditangkap oleh
bangunan penangkap sedimen (BPS) setelah pengaliran.
Pada perhitungan pengamatan pengendapan volume sedimen
diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 14. Pengendapan sedimen yang terjadi pada titik pengamatan
Sumber : Data pengamatan
Untuk perhitungan pengendapan pada berbagai debit dan dan
waktu dapat dilihat pada lampiran.
Tinggi (m) VolumeBukaan Endapan (kg/m^3)
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,3Volume (kg/m^3 0,0004 0,0027 0,0029 0,0026 0,0042 0,0020 0,0012
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,0 0,9 0,8 0,6 0,4 0,3 0,2Volume (kg/m^3 0,0001 0,0007 0,0004 0,0007 0,0006 0,0017 0,0051
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,0 0,9 0,7 0,6 0,4 0,3 0,2Volume (kg/m^3 0,0005 0,0004 0,0004 0,0004 0,0023 0,0027 0,0047
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,5 1,1 1,0 0,9 0,7 0,4 0,3Volume (kg/m^3 0,0005 0,0036 0,0031 0,0035 0,0050 0,0018 0,0015
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,3 1,0 0,9 0,7 0,6 0,4 0,1Volume (kg/m^3 0,0010 0,0030 0,0026 0,0029 0,0035 0,0017 0,0021
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,3 1,2 1,0 0,8 0,7 0,5 0,2Volume (kg/m^3 0,0010 0,0030 0,0031 0,0029 0,0038 0,0018 0,0019
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,5 1,3 1,0 1,0 0,9 0,5 0,1Volume (kg/m^3 0,0006 0,0029 0,0036 0,0028 0,0062 0,0035 0,0026
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,4 1,1 0,9 0,8 0,4 0,2 0,1Volume (kg/m^3 0,0006 0,0030 0,0026 0,0029 0,0035 0,0016 0,0020
Kec. Aliran (V) (m/dt.) 1,4 1,1 0,9 0,7 0,5 0,3 0,1Volume (kg/m^3 0,0006 0,0030 0,0031 0,0030 0,0039 0,0018 0,0019
10
Bukaan 1 cm
Bukaan 2 cm
Bukaan 3 cm
20
15
10
20
15
10
20
15
Sekat 2 Sekat 3 Sekat 4 Sekat 5 Hilir BPSWaktu (s) Hulu BPS Sekat 1
62
Tabel 15. Volume endapan yang terjadi pada titik pengamatan untuk debitpertama (Q1).
Q1Titik V1 Endapan V2 Endapan V3 Endapan
pengamatan m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³
1
Hulu BPS 1,03 0,0004 1,02 0,0001 1,00 0,0005Sekat 1 0,92 0,0027 0,88 0,0007 0,85 0,0004Sekat 2 0,80 0,0029 0,76 0,0004 0,72 0,0004Sekat 3 0,67 0,0026 0,60 0,0007 0,58 0,0004Sekat 4 0,55 0,0042 0,45 0,0006 0,42 0,0023Sekat 5 0,42 0,0020 0,33 0,0017 0,28 0,0027
Hilir BPS 0,30 0,0012 0,20 0,0051 0,16 0,0047Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 25. Grafik hubungan kecepatan aliran dengan volume endapan
pada titik pengamatan dengan debit dan waktu yang
bervariasi
Dari gambar tabel 15 untuk debit pertama (Q1) maka dapat dilihat
volume endapan yang paling besar terdapat pada hilir BPS yaitu 0,0047
kg/mᶾuntuk V3. Sedangkan volume endapan yang paling kecil terdapat
0,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,10
0,0004 0,0027 0,0029 0,0026 0,0042 0,0020 0,0012
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Volume Endapan (kg/m³)t = 10 mnt t = 15 mnt t = 20 mnt
63
pada hulu BPS dengan nilai 0,0001 kg/mᶾ dengan nilai kecepatan aliran
1,0 m/dtk untuk V2.
Tabel 16. Volume endapan yang terjadi pada titik pengamatan untuk debitpertama (Q2).
Q2Titik V1 Endapan V2 Endapan V3 Endapan
pengamatan m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³
2
Hulu BPS 1,23 0,0005 1,20 0,0010 1,18 0,0010Sekat 1 1,09 0,0036 1,02 0,0030 1,00 0,0030Sekat 2 0,96 0,0031 0,88 0,0026 0,87 0,0031Sekat 3 0,82 0,0035 0,74 0,0029 0,71 0,0029Sekat 4 0,68 0,0050 0,58 0,0035 0,55 0,0038Sekat 5 0,53 0,0018 0,40 0,0017 0,38 0,0018
Hilir BPS 0,35 0,0015 0,23 0,0021 0,18 0,0019
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 26. Grafik hubungan kecepatan aliran dengan volume endapan
pada titik pengamatan dengan debit dan waktu yang
bervariasi.
Dari gambar tabel 16 untuk debit pertama (Q2) maka dapat dilihat
volume endapan yang paling besar terdapat pada Sekat 4 yaitu 0,0038
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5
0,0010 0,0030 0,0031 0,0029 0,0038 0,0018 0,0019
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Volume Endapan (kg/m³)t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
64
kg/mᶾ dengan nilai kecepatan aliran 0,55 m/dtk untuk V3. Sedangkan
volume endapan yang paling kecil terdapat pada hulu BPS dengan nilai
0,0005 kg/mᶾ untuk V1.
Tabel 17. Volume endapan yang terjadi pada titik pengamatan untuk debitpertama (Q3).
Q3Titik V1 Endapan V2 Endapan V3 Endapan
pengamatan m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³ m/dtk kg/m³
3
Hulu BPS 1,45 0,0006 1,43 0,0006 1,40 0,0006Sekat 1 1,26 0,0029 1,24 0,0030 1,20 0,0030Sekat 2 1,08 0,0036 1,00 0,0026 0,99 0,0031Sekat 3 0,89 0,0028 0,80 0,0029 0,77 0,0030Sekat 4 0,67 0,0062 0,60 0,0035 0,57 0,0039Sekat 5 0,48 0,0035 0,39 0,0016 0,36 0,0018
Hilir BPS 0,30 0,0026 0,22 0,0020 0,20 0,0019Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 27. Grafik hubungan kecepatan aliran dengan volume endapan
pada titik pengamatan dengan debit dan waktu yang
bervariasi.
0,10
0,30
0,50
0,70
0,90
1,10
1,30
1,50
0,0006 0,0030 0,0031 0,0030 0,0039 0,0018 0,0019
Kece
pata
n Al
iran
(V) m
/dtk
Volume Endapan (kg/m³)t = 10 menit t = 15 menit t = 20 menit
65
Dari gambar tabel 17 untuk debit pertama (Q3) maka dapat dilihat
volume endapan yang paling besar terdapat pada sekat 4 yaitu 0,0039
kg/mᶾ untuk V3. Sedangkan volume endapan yang paling kecil terdapat
pada hulu BPS dengan nilai 0,0006 kg/mᶾ untuk V1,V2 dan V3. Dari
gambar diatas dapat di simpulkan bahwa semakin besar kecepatan
alirannya (V) maka semakin kecil pula volume endapannya. Begitupun
sebaliknya semakin kecil kecepatan aliran maka semakin besar volume
endapannya.
7. Analisa Volume Angkutan Sedimen Dasar dengan Pendekatan
Empiris.
1) Rumus Meyer-peter dan Muller
. ( / ′) /( − ) − 0,047 = 0,25 ( ′ ) /( − )1.0.021 ( 1) /( − ) − 0,047 = 0,25 , ( ′ ) /0,0007 (1444 − 1000)6,764121335 – 0,047 = , . ,. ( ′ ) /6,764121335 = 383,1610011( ′ ) /′ = 0,01753081 / = 0,002321148 kg/(detik)(m)= ′ ( − )= 0,00232115 ( , ) = 0,007549 kg/(detik)(m)= .= 0.371 .0,007549 = 0.002804 kg/(detik)
volume pengangkutan sedimen selama 10 menit (600 detik) adalah:
66
0.002803899 kg/detik444 600 = 0.004 /Untuk perhitungan selanjutnya dengan variasi debit dan waktu dapat
dilihat pada lampiran.
2) Rumus Schocklitsch
= 2500 ⁄ (q – )= . = (0,11265)(0,705) = 0,07939 /(det)( )= ( , ).( . )⁄ = ( , ).( . , )( , ) ⁄ = 0,0000020907 kg/(det)(m)= (2500)( 0,0229) ⁄ (0,07939 –0,0000020907) = 0,6884699kg/(det)(m)
= B. = (0,37)( 0,688469908) = 0,255717395 kg/det
volume pengangkutan sedimen selama 10 menit (600 detik) adalah:
= ( ) = , ⁄( ) ⁄ 600 = 0.345564047Untuk perhitungan selanjutnya dengan variasi debit dan waktu dapat
dilihat pada lampiran.
3) Rumus Kalinske
∗ = ( )
( ) = . . = 0,015, dari gambar didapat ∗ = 1.25 (lihat Grafik
persamaan beban alas Kalinske pada lampiran).
∗ = 1.25= 1.25 ( ∗ ) = (1.25)(0,159133)(0,0007)
= 0,0001392kg/(det)(m)
qB = qs . = (0,0001392)(1444) = 0.2010642 kg/(det)(m)
67
QB = B . qB = (0,37)(0,2010642) = 0,07439 kg/det
volume pengangkutan sedimen selama 10 menit
= ( ) = ,( ) ⁄ 600 det =0.10053Untuk perhitungan selanjutnya dengan variasi debit dan waktu dapat
dilihat pada lampiran.
8. Rekapitulasi Analisa Volume Angkutan Sedimen Dasar danPengendapan Dengan Pendekatan Empiris.
Tabel 18. Rakapitulasi analisa volume angkutan sedimen dasar danPengendapan dengan Pendekatan Empiris
Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 28. Grafik hubungan perhitungan langsung dengan perhitungan
dengan pendekatan empiris.
Vol. angkutanMeyer-Peter sedimen dan Muller perhitungan langsung
1 0,11 0,70 600 0,00402 0,34556 0,10053 0,002282 0,11 0,59 900 0,00432 0,43961 0,02526 0,001323 0,1 0,60 1200 0,00613 0,20173 0,03406 0,001644 0,13 0,85 600 0,00172 0,48595 0,0172 0,002715 0,13 0,73 900 0,00404 0,6036 0,03612 0,00246 0,12 0,18 1200 0,00644 0,19349 0,03612 0,002517 0,12 0,90 600 0,00203 0,35839 0,01833 0,003198 0,13 0,72 900 0,00363 0,62686 0,00761 0,002329 0,13 0,70 1200 0,00366 0,82347 0,03874 0,00248
2
1
3
volume angkutan sedimen
Schocklitsch KalinskeNo Q h V waktu
0,0000,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900
0,008 0,008 0,008 0,004 0,004 0,004 0,008 0,008 0,008
MPM Schoclitsch Kalinske Perhitungan Data
68
Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa pendekatan empiris dari
ketiga ahli yang paling mendekati dengan hasil perhitungan secara
langsung adalah rumus Meyer – Peter dan Muller seperti yang terlihat
pada tabel di atas.
B. Pembahasan
1. Bilangan froude (Fr)
Dari hasil pengamatan untuk bilangan Froude maka dapat di
simpulkan bahwa semakin besar kecepatan aliran maka semakin tinggi
angka Froudenya. Begitu pula sebaliknya semakin kecil kecepatan aliran
maka semakin rendah pula bilangan Froudenya.
2. Bilangan Reynold (Re)
Dari hasil pengamatan untuk bilangan Reynold dapat disimpulkan
bahwa besarnya kecepatan aliran pada saluran bukanlah faktor utama
yang menjadi penentu besarnya angka Reynold.
3. Bilangan spesifik (E)
Dari hasil pengamatan untuk energi spesifik dengan tinggi muka air,
maka dapat di ambil kesimpulan dari tiga gambar di atas bahwa semakin
tinggi permukaan aliran maka semakin beasar pula angka energi
spesifiknya.
4. Tinggi endapan dengan waktu dan debit yang bervariasi
69
Dengan menggunakan waktu dan debit yang bervariasi maka di
peroleh data hasil analisa seperti yang ada pada tabel 13 volume endapan
yang paling besar rata – ratanya terjadi pada sekat 2 dan sekat 3
sedangkan volume endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS
(Bangunan Penangkap Sedimen).
Dari gambar 20 dapat lihat bahwa volume endapan yang paling
besar terjadi pada sekat 3 yaitu 7,03 cm sedangkan untuk volume
endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS (Bangunan
Penangkap Sedimen) yaitu 0,11 cm. Sedangkan untuk nilai rata – rata
volume endapan yang paling tinggi terjadi pada sekat 3 yaitu 5,48 cm dan
nilai volume endapan yang paling rendah terjadi pada hulu BPS
(Bangunan Penangkap Sedimen) yaitu 0,24 cm.
5. Analisa Pengamatan Pengendapan volume Sedimen Yang terjadi Di
BPS (bangunan penangkap sedimen) Dengan Pengamatan Langsung.
Dari analisa volume pengendapan sedimen dasar dengan perhitungan
langsung. Perhitungan yang dimaksud adalah pengolahan data dengan
cara menghitung besar volume endapan yang berhasil ditangkap oleh
bangunan penangkap sedimen (BPS) setelah pengaliran.
Dari gambar tabel 17 untuk debit pertama (Q3) maka dapat dilihat
volume endapan yang paling besar terdapat pada sekat 4 yaitu 0,0039
kg/mᶾ untuk V3. Sedangkan volume endapan yang paling kecil terdapat
pada hulu BPS dengan nilai 0,0006 kg/mᶾ untuk V1,V2 dan V3. Dari
70
gambar diatas dapat di simpulkan bahwa semakin besar kecepatan
alirannya (V) maka semakin kecil pula volume endapannya. Begitupun
sebaliknya semakin kecil kecepatan aliran maka semakin besar volume
endapannya.
6. Pencekatan empiris.
Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa pendekatan empiris dari
ketiga ahli yang paling mendekati dengan hasil perhitungan secara
langsung adalah rumus Meyer – Peter dan Muller seperti yang terlihat
pada tabel di atas.
71
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa :
1) Dari hasil pengamatan sifat aliran setelah melalui sekat bercincin, maka
aliran yang terjadi adalah aliran super kritis pada hulu BPS (Bangunan
Penangkap Sedimen) dan lambat laun berubah menjadi sub kritis pada
sekat 5.
2) Dari hasil analisa hubungan tinggi muka mata air dengan energi spesifik
dapat diketahui bahwa semakin tinggi permukaan aliaran maka semakin
tinggi pula energi spesifiknya.
3) Volume angkutan sedimen dasar pada perhitungan tinggi endapan yang
paling besar terjadi pada Q3, t = 10 menit dengan nilai 0,00319 m2 dan
volume endapan yang paling rendah terjadi pada Q1, t = 15 menit dengan
nilai 0,00164 m2.
4) Volume angkutan sedimen dasar dengan pendekatan empiris yang paling
besar adalah pendekatan Schocklitsch Q2, t = 15 menit dengan nilai
0,60360 m2 sedangkan volume endapan yang paling rendah terjadi pada
pendekatan Meyer-Peter dan Muller untuk Q2, t = 10 menit dengan nilai
0,00402 m2.
5) Pendekatan empiris dari ketiga ahli yang paling mendekati dengan hasil
perhitungan volume endapan pada saluran adalah pendekatan empiris
Meyer-Peter dan Muller.
72
B. Saran
Dari pengamatan di dalam penelitian ini penulis memberikan saran-saran
untuk peneitian lebih lanjut, yaitu :
1) Penelitian tentang volume angkutan sedimen ini perlu dikembangkan lagi
dengan menambahkan variasi debit
2) Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan pengamatan untuk jenis
sedimen yang lebih bervariasi dan spesifik.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrosyid, Jaji, 2006. Kajian Model Hidraulik Kantong LumpurBendung Colo Sukoharjo.(http://google,diakses 06 September 2014).
Adinegara, Subari.2014. Volume Angkutan Sedimen Dipengaruhi OlehAliran. Palembang(http://google,diakses 10 September 2014).
Alwi, afii achmad, 2004. Efektivitas Bangunan Penangkap SedimenPada Jaringan Irigasi. Universitas Diponegoro. Semarang(http://google,diakses 06 September 2014).
Asdak, C. 2014. Hidrolgi dan Pengolahan Daerah Aliran Sungai. GajahMada University Press, Yogyakarta.
Hardiyatmo, christady hady. Mekanika Tanah. Gajah madah
Hanwar, Suhendrik dkk. 2007. Desain Bangunan Penangkap Sedimendengan Teknologi Baffle (sekat).(http://google,diakses 04 September 2014).
Herdianto, Revalin dkk. 2010. Kombinasi Sekat dan Tanaman Air UntukOptimasi Bangunan Penangkap Sedimen.(http://google,diakses 04 September 2014).
Karim, T Nenny.2010. Bahan Kuliah Angkutan Sedimen, FakultasTeknik Sipil UNISMUH.Makassar
Kodoatie Robert J. (2002). Hidrolika Terapan (aliran pada saluranterbuka dan pipa). ANDI yokyakarta.
Samitra Azwar, 2013. Pengaruh Aliran Terhadap formasi SedimenDasar di Sungai Cikapundung di Bandung. UniversitasPendidikan Bandung Indonesia.(http://google,diakses 06 Oktober 2014).
Sudirman Andi, 2004. Pengaruh Konsentrasi Pada EfesiensiPengendapan Bangunan Penangkap Sedimen.(http://google,diakses 06 Oktober 2014).
Wirosoedarmo, Ruslan dkk, 2011. Prilaku Sedimentasi danPengaruhnya Terhadap Kinerja Saluran Pada JaringanIrigasi Waru-Turi Kanan Kediri. Fak. Teknologi Pertanian-Universitas Brawijaya. Malang.(http://google,diakses 06 September 2014).
Triatmodjo, Bambang (2008). Hidrolika II. Beta Offset. Yogyakarta.
Yang Chih Ted. (1996). Sediment Transport (theory and practice). Mc.Graw Hill International Edition Civil Engineering series.
Yang Chih Ted. (1996). Sediment Transport (theory and practice). Mc.Graw Hill International Edition Civil Engineering series.
LAMPIRAN
DOKUMENTASI PENIMBANGAN SEDIMEN
Proses penimbangan pasir
Proses penimbangan pasir
Penampungan air
Proses running
Pengambilan kecepatan aliran
Pengambilan tinggi muka air
Pemadatan sedimen
Pengaliran sedimen
Hasil pengendapan sedimen
Pengukuran hasil pengendapan
Sedimen yang tertinggal di saluran
Recommended